К оглавлению

УДК 552.08:53(575.4)

Характерные особенности и классификация гравийсодержащих пород Даулетабад-Донмезского месторождения

З.И. МАКАРОВА, Н.Н. БАКУН (ВНИГНИ)

Гравелиты - редко встречающаяся разновидность терригенных пород-коллекторов. На Даулетабад-Донмезском газовом месторождении гравелиты образуют самостоятельные прослои и представлены рядом переходных разностей от собственно гравелитов до песчаников. Опыт изучения гравийсодер-жащих пород на этом месторождении имеет методическое значение ввиду перспективности аналогичных отложений в сопредельных районах южной части Туранской плиты.

Необходимо отметить, что особенность обломков гравийной размерности (1-10 мм) в отличие от зерен песчаников заключается в их составе, представленном в основном породами, а не минералами, т. е. они являются петрокластическими. Если в строении песчаников выделяются два компонента (зерна и цемент), то в гравелитах - три (обломки-окатыши, заполнитель - песчаные, алевритовые, глинистые частицы менее 1 мм, отложившиеся вместе с обломками, и цемент, связывающий как обломки, так и частицы заполнителя).

На данном месторождении основные продуктивные песчаные пачки (IV, V) приурочены к средней части готеривской красноцветной терригенной толщи и развиты в пределах всей газоносной площади. Песчаники буровато-красные, в зонах, где в газе отмечается сероводород - серые с пиритом, средне-, мелко-, реже разнозернистые, от полимиктовых до полевошпатово-кварцевых, в основном с глинистым (каолинит-гидрослюдистым) цементом с участием доломитового, кальцитового, ангидритового и кварцевого регенерационного цемента. Мощность песчаников сокращается в южном направлении, где они подстилаются и частично фациально замещаются переслаивающимися гравелитами, гравийсодержащими песчаными породами и алевролитами (глубина залегания 2800-3350 м, рис. 1). Реже гравелиты встречаются в составе основных продуктивных песчаных пачек и в вышележащих слоях готерива.

Предварительным анализом установлено, что объединение и «усреднение» характеристик песчаников и гравелитов привело бы к снижению точности оценки коллекторских свойств и подсчетных параметров залежи. Разделение их на два массива - «песчаники» и «гравелиты» показало, что «песчаники» отличаются сравнительной определенностью петрофизических характеристик, к ним применимы традиционные приемы выявления корреляционных связей, тогда как «гравелиты» по петрофизическим характеристикам не могут рассматриваться как однородная совокупность. Выявилась необходимость их более дробной классификации с последующей взаимной увязкой фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и данных ГИС.

Гравийсодержащие породы - буровато-красные, серые, включающие обломки гравийной размерности кремнистых пород, кварца, реже эффузивов и карбонатов, степень окатанности которых неодинакова. Заполнитель - песчаные, алевритовые, глинистые частицы, цемент обломочных частиц глинистый, часто с гидроокислами железа, карбонатный, ангидритовый и т. д.

На основе проведенного изучения условий образования и вторичных изменений готеривских отложений района Даулетабад-Донмезского месторождения было определено положение северных границ развития гравийсодержащих пород (см. рис. 1), а комплекс вмещающих их отложений определен как аллювиально-пролювиальный, формировавшийся в условиях резких периодических изменений энергии среды, транспортировавшей терригенный материал. Поэтому в разрезе гравелиты сменяются как песчаниками, так и глинистыми алевролитами (рис. 2). При разработке классификации гравийсодержащих пород использовался генетический признак и были выделены четыре литогенетических типа.

I. Гравелиты с единичной мелкой галькой. Обломки соприкасаются. Песчаный заполнитель составляет не более 10 % породы, распределяясь неравномерно. Формируются, по-видимому, в стрежневых частях русел временных водотоков при наибольших скоростях транспортирующей среды. Пространственно приурочены к южной части зоны развития гравелитов (см. рис. 1, скв. 19, 50, 61). В северном направлении распространяются в виде линзовидных прослоев (скв. 28).

II. Гравелиты песчанистые. Обломки не всегда соприкасаются. Песчаный заполнитель составляет 10-30 % породы, выполняя пространство между обломками и частично разделяя их. Гравелиты представляют собой отложения русел временных водотоков. Площадь распространения их гораздо значительнее, чем у гравелитов I типа. В южной части (скв. 12, 17, 47, 60, 3-ВД) отмечаются сочетания I и II типов. Редко встречаются в составе основных продуктивных пачек (скв. 28) и в верхней части разреза готерива (скв. 53).

III. Гравелиты песчано-алевритовые. Обломки большей частью не соприкасаются и разделены песчано-алевритовым заполнителем, составляющим 30- 50 % породы. Фациально - это отложения прирусловых отмелей, где в зоне резкого снижения энергии транспортирующей среды происходило накопление частиц широкого гранулометрического спектра.

IV. Песчаники гравелитистые, разно- и мелкозернистые. Обломки гравийной размерности не соприкасаются, составляют 10-30 % породы. Рассматриваются как русловые отложения, формировавшиеся в условиях «недостатка» грубообломочного материала. Имеют наибольшее распространение в основных продуктивных пачках (скв. 12, 19, 28, 50, 53) и ниже по разрезу готерива (скв. 12, 50, 61, 63 и др.).

Каждый литогенетический тип представлен двумя разновидностями. К первой относятся породы с небольшим (до 5 %) количеством глинистого цемента (контактный, пленочный) и разобщенными выделениями (до 10 %) ангидритового, карбонатного или кварцевого цемента. Ко второй относятся породы с существенно глинистым (>5 %) поровым цементом, приуроченные обычно к прикровельным частям пластов, где также часто встречаются участки карбонатного и ангидритового цемента.

Поскольку одним из характерных признаков гравелитов являются показания метода РК, радиоактивность пород была рассмотрена детально. По данным спектрометрических измерений радиоактивность пород связана в основном с ⁴⁰К, в меньшей степени с Th и U. В табл. 1 приведена характеристика пород по радиоактивности (керн, ГИС). Некоторое несоответствие установленной закономерности (по данным ГИС) в породах III литогенетического типа объясняется повышенным содержанием в них миграционного битума в южной части месторождения (скв. 1, 18, 24, 47, 54). Для разделения пород на более (I-II) и менее (III-IV) гравелистые и песчаные принято граничное значение .

По интенсивности вторичного гамма-излучения детальная дифференциация пород по литогенетическим типам не проявляется (табл. 2). Существенной является разница относительного параметра гамма-активности  лишь для общего разделения пород с большим (I-II) и меньшим (III-IV) содержанием гравийного материала, равная в среднем соответственно 0,7 и 0,4. При этом установлено, что с увеличением содержания гравелитовых фракций в породе вследствие большего развития крупных пор увеличивается разница в показаниях кривых ГК-НГК и глубина проникновения фильтрата бурового раствора.

Проведенные лабораторные исследования коллекции гравелитовых пород (более 120 обр.) из 18 скважин с наилучшим выносом керна и наиболее полным комплексом ГИС показали, что выделенные литогенетические типы и их разновидности по современным их лито-физическим характеристикам группируются в пять совокупностей - групп (см. табл. 2).

Первая группа объединяет разновидности I¹ и II¹. Их емкостное пространство составляют в основном крупные межобломочные поры. При относительно невысокой пористости (=9 % по керну, 12 % по ГИС) гравелитам свойственна высокая проницаемость (= 1,3*10^-13 м²) за счет хорошей сообщаемости пор (см. рис. 2). Высокая продуктивность (=24 %) подтверждена промышленными притоками газа в скв. 36, 82 и др.

Отличительными особенностями гравелитов по керну являются: 1) наилучшие фильтрационные способности, соответствующие высокопроницаемым коллекторам (при средней пористости); 2) минимальная естественная радиоактивность по керну и ГИС; 3) систематическое превышение  над . Одной из причин расхождения пористости по керну и ГИС (в среднем 1-3 %), как выяснилось, является неполный вынос керна из наиболее пористых разностей. Отмечена прямая зависимость снижения выноса керна от увеличения размеров обломков и присутствия в их составе осадочных пород, облегчающих механическое разрушение при разбуривании (скв. 12, 47, 61)

К характерным геофизическим признакам гравелитов относятся: 1) наличие проникновения с максимальной по толщине глинистой коркой (см. рис. 2); 2) минимальные и близкие к ним значения естественной гамма-активности (ГК) при повышенной интенсивности вторичного излучения (НГК); 3) промежуточные (между песчаниками и глинистыми алевролитами) значения  =240 мкс/м по акустическому каротажу.

Вторая группа соответствует разновидности пород III¹. Гравелиты песчано-алевритовые являются переходной разностью от гравелитов песчанистых к песчаникам гравелитистым. Характеризуются отсутствием «скелета» соприкасающихся обломков гравийной размерности и литологической неоднородностью. Анизотропность литолого-гранулометрического состава проявляется в резком изменении коллекторских свойств. Преобладание мелких пор в структуре емкостного пространства за счет компактности песчано-алевритовой смеси, разделяющей обломки, существенно ухудшает фильтрационные свойства:= 7 % по керну и ГИС,= 8*10^-15 м²,=56%.

Выделение и оценка пластов-коллекторов по общепринятым геофизическим критериям затруднена ввиду неоднозначной характеристики пород. Низкие значения УЭС (1,5-10 Ом*м), увеличение естественной гамма-активности до , незначительное по глубине проникновение фильтрата бурового раствора и повышенное содержание остаточной воды указывают на ухудшение ФЕС и низкую продуктивность. Породы данной совокупности на Даулетабад-Донмезском месторождении являются в основном флюидосодержащими, но не отдающими. При их опробовании и испытании притока флюидов не получено.

Третья группа соответствует первой разновидности IV¹ литогенетического типа - песчаники гравелистые. Они характеризуются максимальными значениями ФЕС: =12% по керну и 14,7% по ГИС; =2,15*10^-13 м²;  = 38% (по единичным определениям). Промышленная газоносность подтверждена высокодебитными притоками газа (скв. 12, 47, 54). Геофизическая характеристика и критерии выделения пластов-коллекторов аналогичны песчаникам основных продуктивных пачек с разницей в показаниях метода РК и значениях УЭС.

Четвертая группа объединяет глинистые разновидности I²-II², которые встречаются реже пород I¹-II¹ и приурочены к периферическим частям зоны развития гравелитов (скв. 13, 16, 47, 63). Отличаются сокращением первичного емкостного пространства за счет заиливания глинистыми частицами и развития постседиментационных минеральных новообразований. ФЕС резко ухудшены, пористость по керну и ГИС составляет в среднем 4 %, проницаемость 6,4* 10^-16 м²,=62 %. Данные по ГИС подтверждают значения ФЕС, определенные по керну; пласты-коллекторы, прослеживаемые менее четко, являются слабопроницаемыми, чаще не выделяются.

Пятая группа объединяет разновидности пород III²-IV² с повышенной глинистостью или большим содержанием цементирующих минералов, что резко ухудшает их коллекторские свойства:= 3,25* 10^-16м² при =5-6%;  =67,5 %. Критерии выделения по ГИС недостаточно четкие: факт проникновения отсутствует (чаще преобладает размыв стенок скважин), интенсивность гамма-излучения увеличивается, амплитуда кривой СП в большинстве случаев положительная, пласты-коллекторы отсутствуют.

Установленные критерии выделения и оценки гравийсодержащих пород позволили уточнить распространение их по разрезу и площади месторождения, построить петрофизические зависимости типа «керн - ГИС» отдельно для песчаников и гравийсодержащих пород, точнее определить подсчетные параметры для оценки запасов газа и конденсата.

По результатам комплексного лито-фациального анализа, изучению свойств пород по керну и ГИС установлено, что гравийсодержащие породы являются продуктивными и имеют определенные петрофизические характеристики, отличающие их от продуктивных песчаников. Незаглинизированные разности гравелитов - это коллекторы межзернового типа с достаточно высокими емкостными и повышенными фильтрационными свойствами.

Таблица 1 Количество (%) гравийсодержащих пород и их радиоактивность (*10^-12) в различных литогенетических типах

Показатели	Литогенетические типы				Песчаники IV и V продуктивных пачек
	I	II	III	IV
Гранулометрическая характеристика
Галька, >10 мм	5-30	0-10	0	0	0
Гравий, 1 -10 мм	60-90	70-90	50-70	10-30	0
Песок:
крупнозернистый, 0,5-1 мм	2-5	5-10	0-5	0-10	0-5
среднезернистый, 0,25-0,5 мм	0-2	3-20	5-20	15-50	0-30
мелкозернистый, 0,1-0,5 мм	0-3	0-20	10-20	30-70	40-85
Алеврит, 0,01-0,1 мм	0-3	0-5	10-30	5-15	10-15
Содержание глинистых частиц, %	1-8	1 - 10	3-30	3-15	3-10
Карбонатность, %	0-15	0-15	0-20	0-15	0-15
Радиоактивность пород
Общая радиоактивность по керну	0,56	1,32	2,24	2,65	3,13
Гамма-активность по ГИС ()	0,12	0,22	0,38	0,32	0,17

Таблица 2 Группировка разновидностей литогенетических типов по керну и ГИС

Группы пород	Литологические разновидности пород	Данные исследования керна			ГИС
		Кп, %	Кпр,10^-15 м^2	Ков, %	АК (Кп, %)	ГК()	НГК ()	АК ()	KB (), см	УЭС (), Ом-м
1-я	I^1-II^1	7-11	2,5-210	25,7	9,4	0,01-0,3	0,5-0,9	190-340	-(1+5)	6-40
		8,5	85,5			0,17	0,7	240	-2,5
2-я	III^1	3-10,5	0,9-33,5	55,8	7,8	0,2-0,55	0,2-0,7	190-250	-(0,5+3)	2-14
		7,2	8			0,29	0,4	227	- 1,6
3-я	IV^1	4-22	2-900	38,8	14,7	0,11-0,5	0,1-0,7	210-320	-(1+4,6)	0,8-15
		12	215			0,32	0,35	253	-3
4-я	I^2-II^2	1-9	0,01 - 1,5	62,4	4,2	0,12-0,4	0,4-1,15	160-230	(-2)+2	6-25
		4,3	0,64			0,22	0,7	205	0,2
5-я	III^2-IV^2	1,5-8	0,01 - 1,5	67,5	5,2	0,3-0,66	0,1-0,9	170-240	(-1)+2	1 - 10
		4,8	0,325			0,38	0,45	210	0

Примечание. В числителе - предел изменения параметра, в знаменателе - среднее значение его.

Рис. 1. Схема расположения границ зон развития гравийсодержащих пород в готеривском комплексе отложений Даулетабад-Донмезского месторождения (структурная основа по М.К. Мирзаханову).

Северная граница зоны распространения: 1 - гравелитов, 2 - гравелитистых песчаников; 3 - направление поступления терригенного материала; 4 - площадь газоносности; 5 - контур газоносности; 6 - зоны разломов; 7 - изогипсы подошвы продуктивного горизонта, м; 8 - номер скважины

Рис. 2. Выделение и оценка гравийсодержащих пород по ФЕС и ГИС (скв. 61).

Породы: 1 - песчаники, 2 - гравелиты, 3 - глинистые алевролиты; I-III - группировки разновидностей литогенетических типов; 4 - гравелиты с галькой и гравелиты песчанистые (глинистость <=5 %, вторичных минералов <5 %); 5 - гравелиты песчано-алевритовые (глинистость >5 %, вторичных минералов >5%); 6 - песчаники гравелитистые (глинистость <=5 %, вторичных минералов <5 %)