Файл: Прошляков, Б. К. Вторичные изменения терригенных пород-коллекторов нефти и газа.pdf

повышением механической скорости проходки отдельных ин­ тервалов до 4—5 м/ч, против 0,5—2,5 м/ч в выше-и нижележа­ щих частях разреза, а также поглощением глинистого раство­ ра в интервале 6024—6038 м. Кроме того, в описываемой части разреза газометрическими исследованиями установ­ лено повышенное содержание углеводородов в глинистом раст­ воре.

Существует мнение, что обломочный материал мог посту­ пать на глубины более 5900 м с верхних интервалов вследст­ вие повреждения (протертости обсадных труб. Этому, однако, противоречит то обстоятельство, что в интервалах 6032—6048, 6065—6068 м и других повышенное количество песчано-алев­ ритового материала выносилось при проходке как первого, так и второго стволов скважины.

Текстурные особенности пород, состав и характер распре­ деления в них цемента остаются неясными в связи с отсут­ ствием кернового материала и разобщенностью минеральных зе­ рен в шламе. Ввиду большого практического и теоретиче­ ского значения намечающегося явления необходимо его дальнейшее изучение на каменном материале с больших глубин.

Таким образом, кальцитовый цемент играет чрезвычайно важную роль при формировании коллекторских свойств портд как в стадии осадкообразования, диагенеза, так и в более позднюю стадию катагенеза.

Сравнение влияния карбонатного и глинистого цементов на проницаемость пород показывает, что в различных нефте­ газоносных районах их роль неодинакова. В Прикаспийской впадине и на Мангышлаке намечается более резкое снижение проницаемости за счет глинистого цемента, чем за счет каль­ цита. Так, например, в районе месторождения Узень при 20— 25% глинистого цемента проницаемость не привышает 10 мД, а многие образцы вообще практически не проницаемы, в то время как при таком же содержании кальцита проницаемость составляет до 500—700 мД. На Южной Эмбе, в районах КараАрны, Буранкуля при 11 —17% глины уже встречаются непро­ ницаемые песчано-алевритовые породы, тогда как при 20% кальцита (при отсутствии глины) образцы все еще обладают небольшой проницаемостью (до 10 мД). Подобные соотноше­ ния имеют место и в центральных районах междуречья Урал— Волга, правда, эти различия невелики. К аналогичным выво­ дам пришел и А. А. Ханин (1965). Имеются, однако, и проти­ воположные сведения Так, С. П. Корсаков (1965) отмечает, что в Бухарском нефтегазоносном районе при равных содер­ жаниях кальцита и глины в большей степени проницаемость снижается за счет первого. При количестве глинистого цемен­

126

Большая эффективность снижения проницаемости за счет глинистого цемента связана с его меньшей плотностью, вслед­ ствие чего при равных весовых содержаниях в породе объем, занимаемый глиной, выше (а поровые каналы меньше), чем при кальцитовом цементе. Кроме того, глины обладают боль­ шой удельной поверхностью частиц, адсорбционной способ­ ностью и свойством связывать большое количество воды. Как показывают расчеты, удельная поверхность зерен в песчаниках с 5% глинистого материала составляет преимущественно 3500—4500 см2/см3, а при увеличении глинистого вещества до 20—25°/о она возрастает до 10 000—13 000 см2/см3, т. е. адсорб­ ционная способность их при прочих равных условиях увеличи­ вается в 2,5—3,5 раза.

У карбонатов отмеченные качества выражены значительно слабее. Именно этим объясняется большая проницаемость песчано-алевритовых пород с карбонатным цементом по срав­ нению с соответствующими образованиями, ' имеющими гли­ нистый цемент. Кроме того, надо иметь в виду, что при пе­ рераспределении в стадию катагенеза кальцит может менее равномерно размещаться в породе, вследствие чего остаются открытыми для фильтрации отдельные системы поровых кана­ лов. Большее снижение проницаемости за счет кальцитового цемента в Бухарском районе, возможно, связано с различиями в гранулометрическом составе пород или специфическими структурными особенностями цемента. Во всяком случае для однозначного решения этого вопроса необходимы дополнитель­ ные специальные исследования.

Существенно влияют на коллекторские свойства пород структуры, возникшие в результате растворения и регенерации кварца. При образовании структур растворения возникают уд­ линенные контакты между зернами, вследствие чего снижают­ ся пористость и проницаемость пород.

При регенерации зерен кварца и полевых шпатов новооб­ разования заполняют первичные и вторичные поры, возникшие в результате выноса кальцита. В зависимости от количества кремнекислоты и глинозема заполнение может быть частич­ ным или полным. Если материала достаточно, возникают чрез­ вычайно плотные крепкие породы, иногда называемые окварцованными песчаниками (или алевролитами, в зависимости от

5%. Естественно, что такие песчаники или алевролиты практи­ чески непроницаемы. Часто, однако, материала недостаточно для полной регенерации. В этом случае пористость пород выше, а газопроницаемость достигает 200—400 мД. Подобное

127

нерация обломочных зерен в раннюю стадию катагенеза. Аутигенный кварц, скрепляя кварцевые обломки, создавал прочный каркас и тем самым препятствовал уплотнению породы при погружении. Авторы отметили, что такие явления характер­ ны для мелкозернистых песчаников, но редко наблюдаются в крупнозернистых, так как последние слабо окварцованы и не имеют прочного каркаса вследствие недостаточности кремнезема.

Явления регенерации типичны для мезозойских обломочных пород Прикаспийской впадины, погружавшихся ранее или за­ легающих в настоящее время на глубине более 2000—2500 м. Важным обстоятельством в процессе перераспределения крем­ незема является степень «чистоты» песчано-алевритовых по­ род. При повышенном содержании глинистого цемента регене­ рация и конформация в обломочных породах проявляются зна­ чительно слабее и не столь существенно влияют на коллектор­ ские свойства.

Изучение песчано-алевритовых коллекторов с глубокой ре­ генерацией обломочных зерен показывает, что большое значе­ ние для их перспективной оценки имеют знание направленнос­ ти катагенетических процессов, истории геологического разви­ тия района, гидрогеологического режима в настоящее время и прошлые геологические эпохи. В общем виде породы, зале­ гающие на небольших глубинах и не погружавшиеся прежде, не должны подвергнуться существенному окварцеванию.

Среди рассмотренных свойств и факторов, • влияющих на величину проницаемости, к числу важнейших относятся лито­ логический состав пород, степень их механического уплотнения и глубина постдиагенетических изменений. Мы попытались вы­ разить совместное их влияние на проницаемость с помощью диаграммы зависимости, в свое время предложенной нами для Северного Предкавказья (1S60) и Прикаспийской впадины (1966). Степень уплотнения пород и особенности их катагене­ тических преобразований отражает глубина залегания, она и наносилась на диаграмму. Для характеристики литологичес­ кого состава компоненты пород были объединены в две труп пы: обломочную — все частицы обломочного происхождения размером крупнее 0,01 мм, практически до 1 мм, положитель­ но влияющую на коллекторские свойства, и цементирующую — глинистые минералы, пелит и хемогенный материал, понижа­ ющую качество коллекторов.

Как известно, между проницаемыми и непроницаемыми по­ родами нет четкой границы, но, учитывая опыт нефтяников и газовиков, а также доводы М. К.. Калинко (1958) и А. А. Ханина (1965), при оценке фильтрационных свойств пород за проницаемые условно принимались породы с проницаемостью не менее 1 мД, остальные считались непроницаемыми. Диаг­

128

вано тем, что первый ряд пород при равных условиях обла­ дает более высокой проницаемостью в связи с большим диаметром пор. При построении диаграмм по вертикальной коор-

границы зон определенных значений проницаемости.

Динате откладывались глубины залегания, а по горизонталь­ ной — суммарное количество обломочной части в весовых про­ центах (число, дополняющее его до 100%, соответствует содер­

жанию цемента). На каждую из диаграмм было нанесено соответственно 378 и 346 результатов анализов образцов по­ род из различных районов Прикаспийской впадины.

На диаграммах отчетливо выделяются зоны с одинаковыми значениями проницаемости. Границы между ними представ­ ляют кривые линии, протягивающиеся сверху вниз под некото­ рыми углами к осям координат. В тяти правых зонах распола­ гаются только проницаемые образцы, три этом величина £пр последовательно справа налево, от зоны к зоне понижается. Конфигурация зон на обеих диаграммах (см. рис. 49, 50) тож­ дественна, но ширина их несколько отличается, что является отражением различия состава пород и прежде всего их гра­ нулометрии. Левые границы группы зон, характеризующих проницаемые породы, на обеих диаграммах совпадают. В шес­ той (считая справа) зоне одновременно располагаются прони­ цаемые и непроницаемые породы. Наконец, крайнее левое по­ ле занимают только условно непроницаемые (&Пр<1 мД) терригенные осадочные образования. Границы между крайней левой и соседней с ней справа на обеих диаграммах совпадают.

Таким образом, правые пять зон образуют область распрос­ транения проницаемых пород, шестая — зона возможно прони­ цаемых пород и седьмая, левая — зона непроницаемых пород (&пр<1 мД). Соответствующие границы между тремя левыми зонами на обеих диаграммах совпадают. Их совпадение сви­ детельствует о том, что в данных условиях положение Гранин определяется не размером обломочных частиц, составляющих породы, а количеством цемента и типом цементации. По мере увеличения глубины залегания (и соответственно уплотнения пород) область развития проницаемых пород сужается; обяза­ тельно проницаемыми остаются породы со все более низким содержанием цемента, наконец, на глубине 2700 м описывае­ мая зона исчезает совершенно и не проявляется даже при 95— 100%-ном содержании обломочной части. Здесь уместно об­ ратить внимание на то, что на глубине 100—200 м обязатель­ но проницаемыми оказываются глинистые породы, содержа­ щие 40—50% обломочного материала. Сверху вниз зоны неп­ роницаемых и возможно проницаемых пород (особенно первая) расширяются. На глубине около 4000 м (и ниже) гранулярные коллекторы, не заполненные углеводородами, по-видимому, исчезают полностью. Правда, их вторичное появление не иск­ лючено, о чем говорилось выше.

Левая (VII) зона представляет большой интерес как об­ ласть развития пород — возможных экранов для скоплений жидких и газообразных флюидов. Проницаемость пород пер­ вых пяти групп определяется в первую очередь размером обло­ мочных частиц (применительно к песку и алевриту) и содер­ жанием цемента. Справа налево роль размера частиц постепен­ но снижается, наоборот, значение цемента возрастает. В этих

130