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

Глава VII

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ В ОБЛАСТИ ИЗУЧЕНИЯ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ

И ПОРОД-ЭКРАНОВ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ

Проблеме нефтегазоносное™ на больших глубинах (5000— 10 000 м) в настоящее время уделяется чрезвычайно большое внимание. Этот интерес вызван не только теоретическими сооб­ ражениями, он диктуется практической необходимостью непре­ рывно пополнять запасы нефти и газа, учитывая, что на малых и средних глубинах во многих развитых странах недра уже раз­ веданы. Считают, что на больших глубинах сосредоточены зна­ чительные запасы углеводородов (в СССР, например, около трети всех запасов газа приурочено к глубинам свыше 5000 м). В связи с этим в Европе и Америке все шире развертывается бурение на глубины свыше 5000 м. В Советском Союзе Аралсорская скв. СГ-1 (Прикаспийская впадина) пробурена на глу­ бину 6806 м, Медведовская 2 (Краснодарский край) — на 6320 м, на Шаховой косе (Азербайджан) скважина достигла 6522 м, скв. Луги-1 (Западная Украина)—6262 м. Биикжальская скв. СГ-2 (Гурьевская область), находящаяся в бурении, перешла шестикилометровый рубеж. На глубину 6000—7000 м пробурены скважины в ГДР, Румынии, Франции. В США (штат Оклахома) скв. им. Бэйдена № 1 в 1972 г. достигла глубины 9159 м.

Одной из ключевых задач обсуждаемой проблемы является оценка коллекторских и экранирующих свойств пород. Исходя

ших глубинах нельзя ожидать наличия коллекторов высокого качества, поскольку тенденция процесса такова, что породы ста­ новятся все менее пористыми и проницаемыми. Действительно, песчано-алевритовые породы, извлеченные из разведочных сква­ жин с глубины более 4500—5000 м, почти всегда оказываются низкопористыми и практически непроницаемыми. Вместе с тем мировой опыт разработки месторождений нефти и газа пока­ зывает, что на больших глубинах породы могут иметь высокие коллекторские свойства. Например, туфогенные песчаники с

глубины 5450—5460 м из Медведовской скв. 2 имеют открытую

делах исследуемых территорий из Биикжальской скв. СГ-2 с глубины 5499—5504 м извлечены каменноугольные песчаники и алевролиты е открытой пористостью 8—12% и проницаемо­ стью 0,4—0,8 мД. Песчано-алевритовые породы из Аралсорской скв. СГ-1 с глубины 4132—4358,1 м обладают открытой пори­ стостью 4—11%, а проницаемость в отдельных случаях дости­ гает Д) мД.

В связи с этим возникает вопрос, насколько типичны хоро­ шие коллекторы для больших глубин, что можно ожидать в этом плане на глубине 10—15 км?

Из изложенного следует, что процессы катагенеза существен­ но влияют на облик и физические свойства пород. Коллектор­ ские качества при погружении терригенных образований сни­ жаются неравномерно, а в ряде интервалов (1500—2500, 4900— 5500 м) наблюдается даже повышение пористости и проницае­ мости. Геохимические исследования при высоких температурах и давлениях (Н. И. Хитаров, С. Д. Малинин, Г. Кеннеди и дру­ гие),, а также изучение разрезов глубоких скважин приводят к заключению о том, что устойчивость породообразующих ми­ нералов с увеличением глубины залегания неоднократно изме­ няется; следовательно, возникают условия, благоприятные для растворения и удаления отдельных соединений. Это препятству­ ет снижению пористости при погружении, а в ряде случаев вы­ зывает и повышение величины коллекторских параметров.

Кроме процессов катагенеза, существенное влияние на кол­ лекторские свойства оказывает трещиноватость пород, возни­ кающая под действием тектонических сил и в результате естественного гидроразрыва. Способностью растрескиваться обла­ дают практически все породы, даже каменная соль, отлича­ ющаяся весьма высокой пластичностью. В Прикаспийской впа­ дине, например, при структурно-поисковом бурении на Челкарском соляном ма!ссиве из многих скважин извлекались каменная соль и гипс, по мельчайшим трещинам пропитанные вяз­ кой нефтью. Очевидно, в какой-то момент времени трещины были открытыми, что и привело к заполнению их нефтью. Впол­ не возможно, что наиболее легкие, подвижные фракции нефти улетучились и сохранилась лишь в основном смолисто-асфаль- теновая часть.

Впородах различного литологического состава образования

изалечивание трещин происходят неодинаково. В малоуплот­ ненных пластичных породах трещины имеют в основном тек­ тоническое происхождение. Они быстро исчезают под действием литостатического (горного) и стрессового давлений. В сильно уплотненных (&б>0,9), хрупких породах трещины возникают

220

главным образом в результате тектонических процессов и есте­ ственного гидроразрыва. В условиях стабильного погружения, характерного, например, для Прикаспийской впадины начиная с мезозоя, отложения различного литологического состава уп­ лотняются, как было показано выше, неодинаково. Коэффициент уплотнения карбонатных пород на глубине около 1000 м состав­ ляет уже 0,9. В глинистых и песчано-алевритовых породах по­ добные значения kb наблюдаются ниже 3500—4000 м. Именно на таких глубинах и появляются трещины в терригенных поро­ дах. Залечивание трещин в платформенных условиях происхо­ дит главным образом за счет вторичных образований (каль­ цит, кремнезем и др.).В случае отсутствия активной циркуляции подземных вод открытые трещины, по-видимому, сохраня­ ются достаточно долго, а в благоприятных условиях они могут быть заполнены нефтью или газом.

Трещиноватость в терригенных породах наблюдалась в кер­ не из глубоких скважин Прикаспийской впадины и Северного Предкавказья, однако, судя по результатам изучения камен­ ного материала из Биикжальской и Аралсорской сверхглубоких скважин, для терригенных пород она особенно характерна на глубинах более 4500—5000 м. Несомненно, что трещины воз­ никли на глубине не менее 3500—4000 м, после того, как глины превратились в аргиллиты, а песчано-алевритовые породы до­ стигли высокой степени уплотнения. Трещины, как правило, за­ полнены белым вторичным кальцитом. Размеры агрегатов его кристаллов в шламе показывают, что ширина трещин в терри­ генных подсолевых палеозойских породах из Биикжальской скважины достигает 14 мм, а в мезозойских отложениях Арал­ сорской скважины —2 мм. Поскольку керновый материал от­ бирался в ограниченном количестве, о плотности трещин мож­ но судить только по косвенному признаку — соотношению в шламе между агрегатами вторичного кальцита из трещин и об­ ломками пород. Ориентировочный подсчет, сделанный на ма­ териале из Биикжальской скважины, показал, что в интервале 5000—5700 м кальцит содержится в количестве от долей про­ цента до 5% общего количества шлама. Учитывая, что калвдит, заполнявший тонкие трещины, в процессе бурения переходил в тонкодисперсное состояние или растворялся под действием химических реагентов промывочной жидкости, надо считать эти цифры значительно заниженными.

Таким образом, есть все основания считать, что начальная трещинная пористость (до выделения вторичных образований) на этих глубинных составляла до 5—10%, т. е. около половины все­ го объема пор, а проницаемость измерялась тысячами и даже де­ сятками тысяч миллидарси. Вполне допустимо наличие такой начальной трещиноватости и на глубинах до 1000—1500 м. Воз­ можно, что обстановка для сохранения трещин в условиях таких глубин более благоприятна, так как есть теоретические пред-

2211

посылки к тому (о чем говорилось выше), что вторичные про­ цессы здесь происходят иначе, и, в частности, аутигенный каль­ цит не образуется.

Таким образом, на больших глубинах (>5000 м) возможно существование вторичных (сформировавшихся в стадию ката­ генеза) коллекторов. Среди них различаются межгранулярные в обломочных породах и трещинные —в обломочных, глинистых, карбонатных и сульфатных. Эти коллекторы, очевидно, суще­ ствуют в течение ограниченных отрезков времени. В благопри­ ятных структурных условиях, при наличии покрышки и источ­ ника углеводородов в них возможно образование залежей. Если для этого нет соответствующих условий, то с течением време­ ни поры и трещины будут заполнены аутогенными минерала­ ми, главным образом кальцитом и кремнеземом.

Кроме вторичных межгранулярных коллекторов на больших глубинах возможны первичные песчано-алевритовые коллекторы этого типа, а также вторичные — каверновые, трещинные и сме­ шанные в карбонатных породах, возникшие в условиях малых и умеренных глубин за счет растворения отдельных компонен­ тов, доломитизации известняков и механического растрескива­ ния. Своей сохранностью они обязаны углеводородам. Как из­ вестно, в породах нефтяных залежей в обстановке застойного режима процессы катагенеза и механического уплотнения про­ текают иначе, чем в водоносных. Из-за отсутствия доступа под­ земных вод аутигенное минералообразование и растворение со­ ставных частей протекают очень вяло или не происходят вооб­ ще. Механическому уплотнению противодействуют нефть и газ, находящиеся под большим давлением в порах, кавернах или трещинах. Этим определяется сохранность высоких коллектор­ ских свойств нефтегазоносных пород в обстановке региональ­ ного погружения территории, при условии сохранения запол­ ненной ловушки. Нефть и газ, следовательно, выступают в данном случае в качестве компонентов, консервирующих коллектор­ ские породы и способствующие сохранению высоких коллектор­ ских свойств.

Большое значение в проблеме нефтегазоносности в насто­ ящее время придается породам-экранам. В деле их познания, как известно, достигнуты определенные успехи, предложен це­

По-видимому, применительно к обстановке больших глубин эти критерии будут нуждаться в существенной корректировке.

Приступая к оценке глубокозалегающих пород-экранов, на­ до иметь в виду две стороны вопроса. Во-первых, свойство са­ мой породы препятствовать миграции жидких и газообразных веществ и, во-вторых, способность пласта (толщи), как геоло­ гического тела, создавать экран над нефтяной и газовой зале­ жью.

222