К оглавлению журнала

 

УДК 552.578. 2.061.4 (470.11)

В.Г. Топорков, Л.И. Орлов, В.И. Дузин, О.Н. Кропотов (ВНИГИК)

ОСОБЕННОСТИ ПЕРОВОГО ПРОСТРАНСТВА ГРАУВАККОВЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ПЕСЧАНООЗЕРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Триасовый терригенный комплекс отложений широко распространен на территории Печорской синеклизы, Предуральского прогиба, шельфа и островов Арктики.

На о-ве Колгуев в Таркско-Песчаноозерской зоне нефтегазонакопления в настоящее время наиболее перспективными являются граувакковые песчаники чаркабожской свиты нижнего триаса, с которыми связаны промышленные скопления нефти и газа на Песчаноозерском месторождении. Ниже рассмотрим особенности порового пространства этих отложений. Песчаники чаркабожской свиты представлены высокопористыми разностями. Коэффициент открытой пористости образцов, отобранных в процессе бурения, изменяется от 10 до 26 % с преобладающими значениями 21 – 24 %. Для исследованных образцов характерна весьма слабая связь между относительным r и kП: при достаточно высоких kП (20 %) относительное r изменяется в 3 и более раза, а остаточная водонасыщенность сильно колеблется (45–96%), что свидетельствует о сложной структуре порового пространства.

Последние два момента являются основной причиной ошибок при выделении углеводородсодержащих пластов по данным геофизических методов. Детальное изучение структуры порового пространства, попытки обосновать модели коллектора и выбор критериев позволили отделить углеводородсодержащие коллекторы от водоносных по данным комплекса ГИС, используемого для изучения разрезов нефтеразведочных скважин.

Из анализа параметрических характеристик 127 образцов песчаников видно, что доля субкапиллярных пор с сечением менее 0,74 мкм в общем объеме пустотного пространства неодинакова для различных классов пород и составляет 96 % для пород с проницаемостью менее 10-15 м2 и до 44 – для пород с проницаемостью более 10-14 м2.

По данным исследований минерального и элементного составов, выполненных авторами, песчаники чаркабожской свиты относятся к классическим грауваккам и характеризуются следующим минеральным составом: кварц – 57,6%, полевой шпат: 1,78 (К) и 9,92 (Na), мусковит–1; биотит – 2,8; хлорит – 6,2; кремнисто-слюдисто-хлоритовые агрегаты – 13; прочие – 8,3.

При 68 определениях химический состав песчаников, по данным рентгеноспектрометрического анализа, составил: SiO2 – 62,6%, А12О3–12,3, СаО–3,9, К2О– 1,4, MgO – 4,2, Fe2O3 – 9,3.

Основными компонентами грауваккового песчаника чаркабожской свиты являются кварц, его разновидности, полевые шпаты, обломки эффузивных пород и глинистые минералы. Снимки сколов образцов, полученных на растровом электронном микроскопе (РЭМ), позволили установить значительные количества диагенетически измененных зерен полевых шпатов и эффузивных обломков песчаной размерности.

Наиболее устойчивым из минералов, слагающих песчаники, является кварц. Зерна полевых шпатов и эффузивных обломков находятся на стадии глубоких метаморфических преобразований: частично они перешли в глинистые минералы с пористой структурой зерен, а отдельные зерна находятся на промежуточной стадии эпигенеза. В шлифе такие новообразования отмечаются как кремнисто-хлоритовые агрегаты.

Следовательно, пустотное пространство песчаников чаркабожской свиты формируется из двух компонентов. Первый – межзерновое пустотное пространство, второй – пустотное пространство внутри зерен неустойчивых минералов, возникшее в результате эпигенетических преобразований. На снимках при большом увеличении (x720–3600) четко прослеживаются глинистые минералы, образовавшиеся за счет постседиментационных процессов в результате инфильтрации поровых вод из перекрывающих и подстилающих слоев. Зерна песчаника полностью покрыты новообразовавшимися глинистыми частицами, исходными материалами для формирования которых, видимо, служат неустойчивые минералы.

Применение рентгенофазового анализатора при исследованиях на РЭМ (Г.М. Ковнурко, 1980 г.) позволило оценить минеральный состав новообразовавшихся глинистых частиц как хлорито-монтмориллонитовый.

Анализ снимков отдельных зерен кварца, полевых шпатов и эффузивных обломков, полученных на РЭМ, позволяет выявить ряд особенностей, которые характеризуют постседиментационные процессы преобразования и разрушения неустойчивых минералов.

Судя по снимкам, поверхность зерен кварца корродирована на незначительную глубину, а сами зерна представляются хорошо скатанными монолитными образованиями (рисунок).

Обломки полевых шпатов корродированы гораздо сильнее, причем процесс разрушения и перекристаллизации захватывает зерна не полностью, а участками, образующиеся отдельные трещины пронизывают зерно. В зоне каждой такой трещины развиваются участки интенсивной перекристаллизации и возникают пустоты, частично заполненные вторичными глинистыми минералами.

Обломки эффузивных пород – химически слабоустойчивые агрегаты, поэтому интенсивность их разрушения и перекристаллизации наиболее значительная. Сохраняя первоначальную форму, они превратились в микрокристаллические агрегаты кварца, полевого шпата, хлорита, серицита. На снимках отчетливо видна их рыхлая структура (рис. б). Раздробив отдельные зерна на более мелкие фрагменты, легко убедиться, что процесс перекристаллизации захватывает весь объем зерна полностью (рис. в). Применение РЭМ позволяет качественно охарактеризовать строение порового пространства.

Прямая оценка емкости пустот внутри зерен и обломков песчаной фракции позволила определить долю порового пространства, приходящуюся на внутризерновую пористость. Определение последней проводилось по общепринятой методике Преображенского. Для этого породу пришлось дезинтегрировать, отмыть от глинистых минералов и провести определение пористости песчаной фракции. По результатам экспериментальных исследований было установлено, что величина внутризерновой пористости составляет 6–9 % (таблица).

Приведенные результаты позволяют сделать вывод о том, что значительная доля порового пространства рассматриваемых песчаников приходится на внутризерновую пористость, является неэффективной и не способна участвовать в формировании их полезных коллекторских свойств. При этом, естественно, на физические параметры, и в первую очередь, на электрическое сопротивление внутризерновая пористость оказывает весьма существенное влияние. Не все пласты песчаника в равной степени содержат неустойчивые минералы. Прямые определения внутризерновой пористости по представительному керну показали, что ее величины от пласта к пласту варьируют от 2 до 11 %.

Изменение свойств коллекторов, представленных полимиктовыми песчаниками, за счет постседиментационных преобразований полевых шпатов на примере нижнемеловых отложений Западно-Сибирской низменности обсуждалось ранее(Ильясова Е.Н., Сахибгареев В.С. Влияние условий формирования нефтяных залежей на степень изменения полевых шпатов // Труды ВНИГРИ.– 1982.– С. 103–115.). Авторы этих работ установили, что в полимиктовых коллекторах происходят аналогичные процессы диагенетических преобразований, которые приводят к изменению химически неустойчивых минералов.

На основании комплекса проведенных исследований на образцах керна чаркабожской свиты Песчаноозерского месторождения создана следующая модель: коллектор состоит из устойчивых минералов, преимущественно кварцевых, обломков зерен эффузивных пород, имеющих сильно развитую (глубокие катагенетические изменения) внутризерновую пористость, а также глинистых минералов.

Как устойчивые, так и неустойчивые зерна породы с поверхности покрыты глинистыми частицами, которые в разной степени уменьшают эффективное сечение межзернового пространства. В состав глинистого цемента (рассеянной глинистости) входит преимущественно монтмориллонит и каолинит.

За счет преобладания тех или иных компонентов, слагающих породу, при одной и той же общей высокой емкости коллектора связанная вода может занимать 50–90 % и более от объема порового пространства.

Общая емкость песчанистых коллекторов чаркабожской свиты за счет разрушающихся минералов (внутризерновой пористости) существенно возрастает (6–10 %), при этом эффективная пористость меняется мало.

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

Поровое пространство коллекторов, приуроченных к граувакковым песчаникам нижнего триаса чаркабожской свиты, формируется как за счет межзерновой, так и внутризерновой пористости неустойчивых минералов полевых шпатов и обломков эффузивных пород.

В граувакковых песчаниках нижнего триаса о-ва Колгуев происходят постседиментационные процессы, существенно меняющие строение коллекторов за счет катагенетических преобразований неустойчивых минералов, что приводит к образованию пустот внутри зерен.

Установлена новая модель межзернового терригенного коллектора, существенно отличающаяся от общепринятой. Представляет интерес изучение связей между фильтрационно-емкостными и физическими свойствами такой модели для разработки методики интерпретации материалов ГИС.

ПЕСЧАНООЗЕРСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, НИЖНИЙ ТРИАС, ЧАРКАБОЖСКАЯ СВИТА:

а – зерно кварца, б – зерно, представленное обломком эффузивной породы, в – раздробленное зерно эффузивной породы

Номер скважины

Номер образца

Интервал отбора, м

Kпр, 10-15 м2

Кп, % (общий)

Квз п, %

33

К-9261

1560–1574

205

27,9

6,9

40

К-9295

1646–1655

1,4

23

8,2

35

К-9448

1543–1551

24,9

25

8,6

35

К-9457

1551–1559

6,3

22,4

9,3

35

К-9471

1535–1543

34

27,2

7,7