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

кращаются. Наблюдается лишь коррозия кварца, которая за­ фиксирована примерно в 20% образцов. С увеличением глуби­ ну залегания количество таких образцов не возрастает. Это позволяет считать, что коррозия кварца в них происходит на глубинах, не превышающих 1000—1500 м, пока породы остают­ ся высокопористыми, мало уплотненными.

Элементы катагенетической зональности и преобразования кварца в геологических разрезах отмечались рядом исследова­ телей (Рухин, 1953; Коссовская, Шутов, 1957; Прошляков, 1960, 1966, 1968; Карпов, 1965 и др.). Вместе с тем причины этого сложного и чрезвычайно важного для газонефтяной геологии постседиментационного явления изучены очень мало. В связи с этим в данной работе рассмотрены основные факторы ката­ генеза и оценена их роль в процессе перераспределения крем­ незема в породах. На основании этих материалов сделана по­ пытка воссоздать полную картину развития этапов вторичного изменения кварца.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРЕМНЕЗЕМА В ПОРОДАХ

Перераспределение кремнезема в осадочных породах проис­ ходит при активном участии подземных вод. При их отсутст­ вии были бы невозможны растворение кварца, халцедона, опа­ ла и других минералов, содержащих кремнезем, перемещение последнего в горных породах, течение процессов регенерации, а также вторичные выделения кварца и халцедона в известко­ во-доломитовых и других породах. -

Миграция кремния в природе,. как известно, может проис­ ходить в различных формах. В условиях земной коры она, повидимому, осуществляется главным образом в ионо- и молеку­ лярно-растворимых формах, реже в коллоидной, а также в виде кремне-органических соединений. Средой, в которой проис­ ходит миграция, являются подземные, воды и жидкие углеводо­ роды. Как известно, в нефтях различных районов присутствует кремний. Его содержание составляет от 5,43 до 60,49% зольно­ го остатка (А. Ф. Добрянский, 1961). Это обстоятельство заслу­ живает внимания при изучении явлений регенерации кварца в нефтяных районах, в частности в Урало-Волжской нефтенос­ ной области. В Прикаспийской впадине, особенно в ее западной части, где крупных скоплений нефти пока не обнаружено, роль последней в процессе миграции кремния не может быть сущест­ венной.

Рассматривая вопрос об источниках кремнезема, идущего на регенерацию кварца, некоторые исследователи (А. В. Копелиович, 1958; Н. В. Смирнова,, 1961; У. Т, Хуан, 1965 и др.) поль­

-36

давления, благоприятствующие растворению (принцип Рикке). Экспериментально это было доказано Г. В. Ферберном (1954), который наблюдал растворение зерен кварца в местах контакта и переотложение кремнезема в неподверженной сжатию части прибора.

Наряду с этим широко известны явления регенерации квар­ ца, когда его обломочные частицы цементируются кальцитом и не контактируют друг с другом, а также примеры окремнения известняков, в которых кварца вообще нет. В этих случаях не­ обходимо допустить поступление кремнезема со стороны и вы­ деление его в благоприятных условиях. Регенерация за счет Si02, приносимого извне, описана А. В. Копелиовичем (1965) и

Б. К. Прошляковым (1967, 1968).

Растворение и новообразование кремнезема определяются многими факторами, среди которых ведущее положение при­ надлежит температуре, давлению, углекислоте, концентрации водородных ионов. Немаловажное значение в этом процессе имеют фильтрационные свойства пород, а также количество, состав и особенности распределения цементирующего материа­ ла в песчано-алевролитовых породах.

Температура. Исследования Г. Б. Александера, В. М. Хесто­ на и Р. К. Илера (1954), Д. Е. Вайта с соавторами (1956) и других показали, что растворимость Si02 в значительной мере определяется температурой вод (рис. 8). По данным этих авто­ ров, в чистой воде она составляет при 0°С до 40—60 мг/л, а при 100°С — 350—420 мг/л. В водах Иелустонских и Стимбоутских

С. И. Пахомовым (1967) в опытах по взаимодействию водных растворов (соответствующих по составу и минерализации при­ родным водам) с горными породами при температурах от 20 до 200°С и атмосферном давлении. Оказалось, что в растворах и дистиллированной воде, взаимодействующих с алевролитами, концентрация H2Si03 с увеличением температуры до 150°С по­ вышалась медленно, а затем начала резко возрастать. В случае

мало изучены. На отдельных ее участках размером в тысячи квадратных километров геотермические исследования вообще не проводились. Однако уже имеющиеся данные (табл. 3) по­ зволяют получить общее представление о характере теплового поля. Максимальная температура замерена в Аралсорской скв. СГ-1. На глубине 6500 м* она достигает 163°С. Температура на

* Ниже геотермические исследования не проводились.

37

бина

5320 м)

8

* Расчетная температура.

•* В других скважинах района.

Растворимость 5i,Og,мг/л

Рис. 8. Растворимость кремнезема в природных водах при различных температурах по данным К. Краускопфу (1956),

Д. Вайту и др. (111966):

Иелустонский парк, Стимбоутские горячие источники.

Рис. 9. Растворимость кремнезема в растворах, тождественных хлоркальциевым природным во­ дам, при взаимодействии их с породами. По дан­ ным И. Г. Киссина, С. И. Пахомова, 1967:

40

забое этой скважины (6806 м) должна составлять около 170°С. Геотермический градиент во впадине довольно низок 1,0— 2,9°С/100 м. Крайние значения характерны для южных (Астра­ ханская скв. 4-Р — 2,9°С/100 м, Южно-Эмбенская опорная скв. 2—2,6°С/100 м) и северо-восточных районов (Актюбинское Приуралье 1,0—1,5°С/100 м). Изменение температуры с увели­ чением глубины залегания в Прикаспийской впадине, Южном Мангышлаке й Северном Предкавказье показано на рис. 10.

Рис. 10. Геотермическая характеристика геологических разрезов Северного Предкавказья, Прикаспийской впа­ дины, Южного Мангышлака.

Для общего представления о распределении тепла в недрах юго-востока Русской платформы весьма интересна серия, гео­ термических карт (для глубин 1000, 1500 й 2000 м), составлен­ ных Ю. М. Васильевым, Д. И. Дьяконовым, М. М. Чарыгиным (1965). Направление и степень изменения величин геоизотерм на этих картах почти не меняются.

41

На рис. 11 приводится сводная геотермическая карта для глубины 2Q00 м, составленная по материалам Ю. М. Васильева, Д. И. Дьяконова, М. М. Чарыгина, Г. М. Сухарева, В. Н. Корценштейна, Ж. С. Садыкова, Б. Кунабаева и др., которая дает общее представление о распределении тепла в недрах Прикас­ пийской впадины и соседних районах.

Приведенные материалы показывают, что внутренние райо­ ны Прикаспийской впадины имеют примерно одинаковую теп­ ловую характеристику, по крайней мере до глубин, достигну-

/ — опорные разрезы, цифры у точек — температура на глубине 2000 м; 2 — изотермы.

42