К оглавлению

О ВЛИЯНИИ ТРЕЩИНОВАТОСТИ И ДОЛОМИТИЗАЦИИ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД НА ИХ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Б.Е. Фельдман, А.Т. Бояров

В последние годы все большее значение приобретают залежи нефти в карбонатных коллекторах и возрастает их удельный вес в добыче нефти.

В Куйбышевской области разрабатывается много залежей, приуроченных к карбонатным коллекторам. Основные продуктивные пласты выявлены в разрезе среднего и нижнего карбона. Обычно они сложены известняками, доломитизированными местами до перехода в чистые доломиты. Среди известняков встречены хемогенные (пелитоморфные и оолитовые), органогенные (водорослевые, мелкофораминиферовые, шламовые, брахиоподово-фораминиферовые, обломочные), брекчиевидные, конгломератовые, гравелитовые, органогенно-обломочные (и метасоматические), доломитизированные и сульфатизированные разновидности. В распределении литологических разновидностей известняков по разрезу и по площади месторождений закономерности не наблюдается.

Степень доломитизации известняков сильно меняется как в пределах всего района, так и на отдельных локальных поднятиях.

Статистическая обработка данных о степени доломитизации и определение зависимости и удельных сопротивлений от пористости по образцам пород позволили установить некоторые закономерности.

Процентное соотношение пород с различной степенью доломитизации в разрезе башкирских, каширских и турнейских отложений приведено ниже (рис. 1).

Возраст пород	Содержание CaCO3, %
	0-25	25-50	50-75	75-100
Каширский	33,0	13,6	21,4	32,0
Башкирский	17,3	2,7	7,3	72,7
Турнейский	8,3	1,4	2,1	88,2

Как видно, преобладающая часть карбонатных пород представлена наиболее чистыми разностями известняков и доломитов.

В связи с изучением физических свойств пород для установления зависимости пористости карбонатных пород от степени их доломитизации по образцам были определены пористость и степень доломитизации и построены графики связи пористости с содержанием в породе СаСO₃ (рис. 2). Связь между указанными величинами установить невозможно (рис. 3). На рис. 3 представлены кривые для известняков и известняков доломитистых (содержание СаСО₃ от 75 до 100%) и для доломитов и доломитов известковистых (содержание СаСО₃ от нуля до 25%). Средневзвешенное значение пористости для каждой группы пород составляет: для известняков - 9,6%; для доломитов - 16,0%.

Следовательно, доломитизация карбонатных пород сопровождается некоторым увеличением их пористости.

Влияние доломитизации карбонатных пород на их коллекторские свойства видно при рассмотрении связи пористости с относительным сопротивлением, полученным для различно доломитизированных пород. Так, при установлении зависимости Р_в = f (m) для карбонатных пород, образцы которых были взяты без учета их доломитизации, отмечено много точек, сильно отклоняющихся от общей закономерности.

Для учета влияния степени доломитизации, которое характеризуется отношением CaO/MgO, образцы были разделены на четыре группы по следующей классификации [1]:

1) доломиты и доломиты известковистые (CaO/MgO = 1,4-2,2);

2) доломиты известковистые(CaO/MgO = 2,2-4,1);

3) известняки доломитовые и доломитистые (CaO/MgO = 4,1-50);

4) известняки (CaO/MgO = 50).

Для каждой группы образцов построены зависимости Р_в = f (m) (рис. 4).

Из рассмотрения этих зависимостей следует, что наиболее тесная связь пористости и относительного сопротивления наблюдается для чистых разностей известняков. По мере увеличения доломитизации (уменьшение CaO/MgO) разброс точек увеличивается и достигает максимального значения для чистых разностей доломитов. Связь параметров относительного сопротивления и пористости определяется для каждой группы пород следующим значением корреляционного отношения: доломиты и доломиты известковистые - 0,82, доломиты известковые-0,81, известняки доломитовые и доломити-стые - 0,86, известняки - 0,91.

Однако многочисленные лабораторные измерения показали, что в отличие от терригенных пород даже для чистых разностей карбонатов зависимость относительного сопротивления от пористости не может всегда выражаться одним уравнением типа . В некоторых случаях она определяется уравнением . Применение той или иной формулы зависит от типа породы (рис. 5).

Как видно из представленных графиков, пересечение кривых вида  и наблюдается при значении пористости близкой к 10%. Следовательно, для этой области одинаково справедливы оба уравнения. В этой же области наблюдается излом кривой, построенной методом геометрического осреднения. Поэтому уравнение связи пористости и относительного сопротивления следует устанавливать отдельно для левой и правой частей кривой, соответствующих областям низких и высоких значений пористости.

Так как для рассматриваемого нами случая точка пересечения кривых и имеет абсциссу (m), равную10%, то все точки на графике были отнесены к двум группам по пористости (образцы с пористостью от 1 до 10% и образцы с пористостью от 10% и более). Для каждой из групп были в свою очередь определены зависимости Р_b от m. Для известняков башкирского яруса Кулешовской площади эта связь для всех образцов определяется уравнениями

Для образцов с пористостью менее 10% имеем:

и для образцов с пористостью выше 10%:

Из приведенных уравнений видно, что для образцов с пористостью больше 10% числитель близок к единице и, следовательно, для них можно пользоваться формулой . В то же время для образцов с пористостью меньше 10% числитель резко отличается от единицы и связь между Р_b и m хорошо выражается уравнением вида .

Подобный характер связи пористости и относительного сопротивления карбонатов можно объяснить влиянием трещиноватости. Трещины играют основную роль в проводимости при небольших значениях пористости породы, а изменение последней в этом случае мало сказывается на относительном сопротивлении.

Е.М. Смехов указывал, что «высокая чувствительность электрического сопротивления породы к изменению трещиноватости побуждает рассматривать его как наиболее важный параметр при изучении трещиноватости коллекторов» [2]. Однако известно, что трещиноватые разности пород при бурении, как правило, не выносятся на поверхность. Кроме того, изготовление цилиндрических образцов для проведения лабораторных измерений почти невозможно, так как, если порода имеет трещины, образец разрушается. Следовательно, наше предположение о трещинах в образце и их влияние на сопротивление справедливо лишь при допущении наличия ограниченного числа трещин с раскрытостью, определяемой единицами микрона, что подтверждается следующими несложными расчетами.

Относительное сопротивление трещиноватой водонасыщенной породы можно получить из проводимости системы параллельно включенных проводников.

где Р_ВТ - относительное сопротивление трещиноватой породы; Р_вн - относительное сопротивление той же породы нетрещиноватой; m_Т - трещинная пористость.

Отсюда

Трещиноватость существенно влияет на сопротивление образцов лишь в области низких значений пористости, в области же высоких значений этим влиянием можно пренебречь. Рассматривая уравнения  икак относящиеся соответственно к трещиноватым и нетрещиноватым разностям пород и подставляя в выражение для m_Т отношение , найденное из этих уравнений, получим

Например, для случая m = 0,05 величина m_Т = 0,0017 и, если принять величину раскрытости трещин равной 4 мк, то количество трещин в образце, соответствующее данной трещиноватости, составит шесть.

Таким образом, предположение о наличии микротрещиноватости образцов и влиянии ее на относительное сопротивление достаточно обосновано.

На основании изложенного выше можно сделать следующие выводы.

1) Основные продуктивные пласты карбонатного разреза Куйбышевской области сложены породами, в которых преобладают наиболее чистые разности известняков и доломитов.

2) Доломитизация оказывает положительное влияние на коллекторские свойства карбонатных пластов.

3) Зависимость относительного сопротивления от пористости для карбонатных пород выражается двумя уравнениями, соответствующими областям низких и высоких значений пористости.

4) Наиболее тесная связь параметров пористости и относительного сопротивления устанавливается для чистых разностей известняков. Эта связь заметно ослабевает по мере увеличения доломитизации известняков.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вишняков С.Г. Карбонатные породы и полевое исследование их пригодности для известкования почв. «Карбонатные породы Ленинградской области, Северного края и Карельской АССР», вып. 1, ОНТИ, 1933.

2. Смехов Е.М. Закономерности развития трещиноватости горных пород и трещинные коллекторы. Труды ВНИГРИ, вып. 172. Гостоптехиздат, 1961.

КНИИ НП

Рис. 1. Распределение пород по степени доломитизации.

1 - каширский горизонт, 2 - башкирский и 3 - турнейский ярусы

Рис. 2. Связь пористости породы с содержанием СаСО3.

Рис. 3. Распределение карбонатных пород по пористости.

Породы, содержащие СаСО3 1 - 75-100%, 2 - 0-25 %

Рис. 4. Зависимости Рb = f (m) для пород различной доломитизации,

Отношение CaO/MgO 1 - 1,4-2,2, 2 - 2,3- 4,1, 3 - 4,2-50, 4 - 4-50.

Рис. 5. Зависимости Рb = f (m) для известняков башкирского яруса Кулешов-ского месторождения.