О кн. „ Трещиноватые породы и их коллекторские свойства"
Трещиноватые породы и их коллекторские свойства. Тр. ВНИГРИ, вып. 121, Ленгостоптехиздат, 1958.
Возросший интерес к вопросу о трещиноватости пород со стороны геологов-нефтяников вызван тем, что в ряде нефтяных месторождений установлена тесная связь нефтеносности пород с их трещиноватостью. В геологической литературе широко представлены работы по изучению трещин с точки зрения тектоники, структурной и инженерной геологии, шахтной геологии и очень мало места занимают работы, посвященные изучению трещиноватости пород в связи с их коллекторскими свойствами. Поэтому появление сборника статей сотрудников ВНИГРИ, в котором рассматриваются трещины с точки зрения нефтяной геологии, следует всячески приветствовать. В сборнике, состоящем из семи статей, рассматриваются вопросы методики изучения трещиноватости пород в связи с их коллекторскими свойствами и приводятся результаты полевых исследований трещин отдельных структур в районе Иркутского амфитеатра (В.Н. Калачева, М.Г. Ромашова), Башкирского Приуралья (В.К. Громов), Южно- Минусинской впадины (Т.В. Дорофеева). Наряду с изучением макротрещин в обнажениях и кернах скважин проводились в значительном объеме литолого-петрографические исследования трещин пород указанных районов в шлифах и пришлифовках (Л.П. Гмид). Важным дополнением явились исследования процессов фильтрации флюидов в щелях в лабораторных условиях (Е.С. Ромм). Такой комплексный подход к рассматриваемым вопросам заслуживает дальнейшего развития и совершенствования.
Значительное место в работе отводится описанию результатов полевых исследований трещин. Авторы на основании изучения трещиноватости в различных тектонических районах пытаются установить характер и закономерности распространения трещин, их взаимосвязь с литологическим составом пород и формой структуры. Полевые работы дали богатый фактический материал, на основании которого дается оценка пород, слагающих отдельные структуры, с точки зрения развития и характера трещиноватых коллекторов.
Материалы полевых исследований были тщательно обработаны в полевых и камеральных условиях и представлены в виде многочисленных графиков, диаграмм и таблиц.
Новый интересный материал был получен также в результате лабораторных исследований. Работами Л.П. Гмид по литолого-петрографическому изучению трещиноватых пород палеозоя промысловых разведочных площадей Башкирского Приуралья, Южно-Минусинской впадины и Иркутского амфитеатра доказано широкое распространение микротрещин, роль которых в процессе миграции и аккумуляции нефти явно недооценивалась. Работы эти показывали также наличие тесной связи характера микротрещин с вещественным составом и структурными особенностями пород.
Составной частью вышеупомянутых работ явились лабораторные исследования фильтрации жидкости в узких щелях, описанные Е.С. Роммом, в результате чего предложен метод определения проницаемости трещиноватых пород по изучению плоско-параллельных шлифов под микроскопом.
В предисловии отмечается, что первые годы работы были посвящены поискам наиболее рациональной методики исследований, в частности полевых. В связи с этим читатель вправе ожидать, особенно в разделе, посвященном вопросам методики, не только изложения применяемой методики, но также ее обоснования. Следовало бы показать на конкретном материале недостатки или положительные стороны различных способов полевых исследований трещиноватости, применяемых другими геологами, увязывая их с конкретными задачами. Поэтому мнение, что методические работы Е. Н. Пермякова «... и по сию пору могут служить настольными методическими пособиями по изучению макротрещин», не убеждает читателей в преимуществах этой методики.
Как известно, Е.Н. Пермяков разработал свою методику на материале Русской платформы и для структур брахиантиклинального типа, причем и здесь, как отмечает, впрочем, сам автор [3, стр. 208], она не везде может применяться. Об этом пишет также А.С. Новикова [2, стр. 78]. Статистические методы, положенные и основу этой методики, применимы лишь к трещинам одновозрастным и однотипным, связанным с одной структурой. Используя изложенную Е.Н. Пермяковым методику интерпретации диаграмм-роз, авторы совсем не касаются теоретического обоснования ее, вызывающего в настоящее время законные возражения [1, стр. 964]. Как известно, трещиноватые коллекторы развиты в районах с различными геологическими характеристиками, в том числе в межгорных впадинах, передовых прогибах и складчатых сооружениях. Здесь механизм формирования и типы структур и трещин уже иные и «эмпирическое правило параллелограмма» явно не годится,
Е.Н. Пермяков, излагая свою методику, обращал внимание на необходимость отбора в поле для составления диаграмм только тектонических трещин [3, стр. 26-27]. Учитывая это, нужно, прежде чем замерять трещины, выяснить их генезис. Авторы рецензируемой работы не углубляются в вопросы генезиса трещин [стр. 34, 69, 84, 185, 172 и др.], следовательно, наносят на диаграмму трещины различного генезиса. Проскальзывает даже мысль, что вопросы генезиса трещиноватости горных пород должны выходить за пределы данной темы (стр. 13). С таким мнением мы не можем согласиться и считаем, что одной из основных задач полевых исследований трещин с точки зрения нефтяной геологии является именно выяснение генетических типов трещин, развитых в пределах пород, слагающих структуры. Выяснив генезис трещин в обнажениях, можно подходить к генезису трещин в соответствующих породах на глубине в пределах нефтеносных структур, используя керновый и другие материалы. Без знания времени и условий образования трещин нельзя делать каких-нибудь обоснованных выводов относительно их роли в формировании нефтяных скоплений.
Значительное место в процессе полевых исследований авторы сборника уделяют способам устранения влияния ориентировки обнажений на количество видимых трещин и на выбор экспозиции станции наблюдения. Предложенные графики и номограммы позволяют свести к минимуму ошибки при подсчете количества трещин, вызванные различными углами между простиранием трещин и линией экспозиции.
Желая получить более упорядоченную систему трещин на диаграммах, авторы воспользовались методикой приведения пласта л горизонтальное положение и ориентировки систем трещин в координатах приведенного пласта, предложенной И. В. Кирилловой. В связи с этим системы трещин одного или нескольких направлений нередко исчезают, и появляются трещины другого направления. Думаем, что применять этот способ можно лишь при учете и сравнении трещин, образовавшихся во время горизонтального залегания слоев, что касается всех остальных трещин, их следует фиксировать в естественном залегании и сравнивать не с приведенным слоем, а со структурой или географическими координатами. То, что на обычных диаграммах-розах авторам часто не удается различить определенную ориентировку трещин вполне естественно, ибо сюда входят трещины самого различного генезиса. Необходимо для каждого генетического типа трещин строить свою диаграмму, тогда последние будут более упорядоченными и не будут давать искаженной картины.
Правильно поступают авторы, обращая внимание в процессе полевых исследований и на другие характеристики трещин: ширину, протяженность, густоту, характер заполнения и пр. Рисуя ареолы интенсивной трещиноватости, они справедливо указывают, что выделенные участки имеют лишь «чисто методическое значение» (стр. 155). Работы, проведенные нами в Карпатах, где благодаря наличию озокеритовых и нефтяной шахт было возможно сравнивать трещины в обнажении с трещинами на глубине, показали, что вышеотмеченные особенности довольно непостоянны и нужно весьма осторожно пользоваться результатами подобного интерполирования. Следовательно, полевые наблюдения могут дать лишь качественную характеристику трещин, развитых в пределах нефтяных коллекторов.
Заслуживает одобрения методика петрографических исследований трещинных пород. Однако нужно учитывать, что в процессе изготовления шлифов возможно не только раскрытие существующих, но и образование новых трещин, поэтому лучше изучать трещины в отраженном свете в пришлифовках (кубической или близкой к ней форме). Здесь также можно наблюдать трещины не в одной, а в шести плоскостях и изучать тем самым характер изменчивости их в трех направлениях. Преимуществом в данном случае является и более простой и быстрый способ изготовления образцов. Величины трещинной пористости и проницаемости, подсчитанные по методу, предложенному Е.М. Роммом и Л.П. Гмид, дают, как правило, заниженные данные, ибо объектом для подсчета служат лишь трещины весьма незначительных размеров. Поэтому вывод о том, что трещинная пористость для палеозойских отложений Южно- Минусинской впадины, Башкирского Приуралья и Иркутского амфитеатра не превышает 0,1% (стр. 204) следует, по нашему мнению, пересмотреть. Величина трещинной пористости глинистых пород Карпат в монолитах достигает 3-4%, причем образцы эти были получены с глубины 150 м из нефтяной шахты.
Сам характер раскрытия трещин на глубине также может отличаться от их раскрытия в шлифе, причем раскрытие трещин в недрах может уменьшаться или увеличиваться. Последнее может быть вызвано, в частности, увеличением давления мигрирующих флюидов. В отличие от межзерновой пористости и проницаемости, которая меняется не так резко, трещинная проницаемость и пористость весьма непостоянны и рисовать карты и графики на основании параметров сравнительно весьма небольших по размерам образцов или шлифов можно, но рекомендовать пользоваться ими на практике не следует. Приведенные в работе графики распределения зон трещиноватости по разрезу скважин, а также диаграммы средних, даже относительных значений трещинной пористости и проницаемости, могут существенно отличаться от реальной картины.
Авторы вообще слишком сужают термин «трещиноватость», понимая под ним рассеченность пород «мелкими трещинами, обычно не смещающими слои относительно друг друга» (стр. 10). Это в некоторой степени может быть оправдано с точки зрения коллекторских свойств пород, однако нельзя забывать о большой роли в процессе миграции нефти других трещин секущих структуру и выходящих за ее пределы, которые необходимо изучать совместно с «мелкими». К тому же понятие «мелкие» неточное и относительное. По-видимому, удобнее разделять все трещины на три основные группы: пластовые - не выходящие за пределы литологически однородных пластов, локальные - секущие различные породы отдельных структур и генетически связанные с образованием последних, и региональные - охватывающие отдельные тектонические зоны: а уже в пределах этих групп выделять генетические и другие разновидности.
Классифицируя трещины по их генезису, авторы наряду с тектоническими выделяют «диагенетически-тектонические», подразумевая под ними «ослабленные места» в породе, образованные при диагенезе, которые в процессе тектогенеза преобразовались в микротрещины (стр. 213). С точки зрения теории деформации ослабленным местом может быть только трещина, поэтому трещины эти образуются уже на протяжении диагенеза. В большинстве случаев эти диагенетические трещины скрытые, но они могут раскрыться в результате последующих тектонических напряжений. Так как степень раскрытия не может быть положена в основу генетических классификаций, то «диагенетически-тектонические» трещины следует называть диагенетическими и связывать их образование с процессом диагенеза.
Не совсем ясно, что послужило основанием для выделения «волосных» трещин, если это трещины связаны с перекристаллизацией, лучше называть их трещинами перекристаллизации.
В настоящее время известно, что трещины даже одного генезиса могут принимать различное участие в процессе миграции и аккумуляции нефти, поэтому авторы правильно поступают, выделяя различные генерации трещин, которые неодинаково участвовали в процессе миграции нефти. Что касается относительного возраста выделенных генераций, вопрос этот требует еще дальнейшего изучения. Нельзя однако не согласиться с выводом о вторичности нефти в трещинах и об отсутствии связи этой нефти с битумом смежных пород.
Заслуживают одобрения методика и направление экспериментальных исследований движения жидкости внутри щелей, которые желательно в дальнейшем проводить в условиях максимально приближенных к пластовым. Нужно также выяснить, почему величины проницаемости, определенные по шлифам, иногда в десять и сто раз превышают значения проницаемости, полученные при помощи прибора типа Келтона. Что касается возможности на основании результатов этих исследований определять проницаемость трещиноватых пород в пласте на глубине, вопрос этот, как и отмечено в работе, остается открытым.
Отмечая высокий теоретический уровень проведенных исследований, хочется пожелать авторам сборника дальнейших успехов в их важной и полезной для нефтяников работе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Совещание по тектонофизике. Изв. АН СССР, сер. геофиз., № 7, 1957.
2. Новикова А.С. О трещиноватости осадочных пород восточной части Русской платформы. Изв. АН СССР, сер. геол., № 5, 1951.
3. Пермяков ЕП. Тектоническая трещиноватость Русской платформы, изд. МОИП, 1949.
Р. С. Копыстянский