книги из ГПНТБ / Прошляков, Б. К. Вторичные изменения терригенных пород-коллекторов нефти и газа

Глава VI

и с п о л ь зо в а н и е за к о но м ерн о с тей э в о л ю ц и и

ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД ДЛЯ ОЦЕНКИ КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТИ И ГАЗА

Мезозойские отложения промышленно нефтегазоносны в пре­ делах всех описываемых в данной работе территорий — Прикас­ пийской впадине, Южном Мангышлаке и Восточном Предкав­ казье. Продуктивными являются песчаные и алевритовые поро­ ды нижнемелового, юрского и триасового возраста. Как коллекторы, эти породы по характеру пористости относятся к межгранулярному типу. Величина коллекторских параметров изменяется в широких пределах, особенно в Прикаспийской впа­ дине, отличающейся вследствие соляной тектоники резкими ко­ лебаниями глубины залегания одновозрастных отложений.

Коллекторские свойства мезозойских пород Северного Пред­ кавказья, в том числе его восточной и центральной частей, ис­ следуются уже давно. Их характеристика и особенности про­

изучены значительно слабее, а имеющийся фактический материал не проанализирован и не обобщен. Учитывая сложившееся по­ ложение в изученности коллекторов в пределах описываемых территорий, с целью восполнения образовавшегося пробела в данной главе приведена порайонная характеристика коллектор­ ских свойств мезозойских терригенных пород. На основании этого, с использованием изложенной выше методики сделана

Д1Э1

первая попытка дать картину пространственного размещения песчано-алевритовых пород-коллекторов в пределах При­ каспийской впадины.

ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ ТРИАСА

Триасовые отложения являются наименее изученными в мезо-кайнозойском осадочном комплексе. Располагаясь на бо­ лее низком стратиграфическом уровне и соответственно на боль­ ших глубинах, они даже в настоящее .время не полностью вскрыты разведочным бурением в межкупольных зонах Прикас­ пийской впадины. В связи с этим триасовым образованиям уде­ лено наибольшее внимание при характеристике пород-коллек­ торов.

Наиболее изучен в геологическом отношении в пределах Прикаспийской впадины Южно-Эмбенский район, где с терригенными триасовыми породами связаны нефтяные месторожде­ ния (Макат, Кулсары, Косчагыл и др.). Верхнетриасовые отло­ жения здесь представлены в основном серыми и зеленовато-се­ рыми глинами, песчаниками и породами промежуточного состава. Нередко встречаются пестроцветные глины (бурые, серые, черные), иногда мергели и сидериты. Баскунчакскийраз­ рез сложен преимущественно известковыми глинами и мерге­ лями; реже встречаются глинистые известняки и известковые песчаники. Отложения ветлужского возраста представлены пе­ строцветными алевритистыми глинами, реже песчано-алеврито­ выми породами и мергелями. Ниже ветлужского яруса залегает песчаниково-конгломератовая свита, представленная песчаника­ ми серыми и зеленовато-серыми с прослоями глин и линзами конгломератов. Возраст свиты точно не установлен. Верхне­ пермские отложения представлены красноцветными песчано­ глинистыми образованиями.

Коллекторские свойства изучались преимущественно в поро­ дах триасового комплекса. Обломочный материал песчано-алев­ ритовых пород здесь нередко имеет высокую степень отсортиро­ ванное™; содержание его достигает 85—90%, при этом на фрак­ цию 0,25—0,50 мм иногда приходится до 72% породы. Цемент песчаников контактного и порового типа, глинистый с примесью кальцита. Пористость пород достигает высоких значений. Так, например, в скв. Искине 210 на глубине 748—865 м общая пори­ стость песчаных пород достигает 33%. В Кулсарах, Манате и других районах средняя пористость песчаников составляет 20—25%. Проницаемость пород здесь нередко составляет тыся­ чи миллидарси, а проницаемость, измеряемая сотнями миллидарси, является обычной. В табл. 30 приводится характеристи­ ка коллекторских свойств отдельных образцов. Обращает на себя внимание очень слабая уплотненность пород, которые даже при содержании глинистого цемента свыше 35% являются вы­ сокопористыми и проницаемыми. Очевидно, описываемые поро-

452

ды никогда не погружались на значительную глубину, что, в свою очередь, позволяет говорить о том, что купола начали формироваться в основном в дотриасовое время.

Таким образом, на куполах Эмбенской нефтеносной области среди триасовых пород, залегающих на глубине до 1500 м, встречаются все пять классов коллекторов, выделенных А. А. Ханиным (1965). Для продуктивных горизонтов наиболее характерны коллекторы II и III классов. В пермских породах, в связи с их большей уплотненностью и повышенным содержа­ нием цементируемого материала, коллекторские параметры должны иметь более низкие значения.

На востоке Прикаспийской впадины, в Западном Примугоджарье, также известен ряд месторождений нефти (Кенкияк, Шубар-Кудук, Джаксымай и др.) в нижнетриасовых и верхне­ пермских отложениях, связанных с соляными куполами. Три­ асовые отложения здесь залегают на небольших глубинах — обычно не более 1000 м (скважины Кумсай П-2, Муюн-Кум Г-1, Шенгелыпий П-11 и др.), лишь иногда до 1500 м (скв. Блактыкуль Г-1, подошва триаса 1430,2 м). Коллекторы здесь представ­ лены в основном серыми и коричневато-серыми песчаниками, алевролитами и промежуточными разностями пород.

Верхнепермские отложения сложены преимущественно крас­ ноцветными песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Мощ­ ность этого стратиграфического комплекса достигает 2978 м, а глубина залегания 3500 м (Кумсайская скв. П-2, забой нахо­ дится в уфимских ртложениях на глубине 3495 м). Коллектора­ ми являются серовато-коричневые и серые песчаники и алевро­ литы. Пористость триасовых и пермских пород понижается сверху вниз. Открытая пористость коллекторских пород на глубине 500—1000 м составляет 17—35%, а д интервале 2500— 3000 м — 5—8% скважины (Кумсейская П-2, Кокжидинская 41). Проницаемость пород также в значительной мере уменьшается с глубиной. На месторождении Кенкияк, например, породы ниж­ нетриасового возраста, залегающие на глубине 500—700 м, имеют открытую пористость 19—36%, а газопроницаемость до 500—550 мД и могут быть отнесены ко II и III классам кол­ лекторов, по А. А. Ханину. Образцы пород пермского возраста, поднятые из различных скважин (Кумсайская П-2, Блактыкульская Г-1 и др.) с глубины свыше 1600 м, как правило, не­ проницаемы. В табл. 31 приводятся результаты исследования коллекторских свойств ряда образцов из пермских и триасовых отложений Примугоджарского района по данным Актюбинской геофизической экспедиции.

Таким образом, в восточных районах Прикаспийской впади­ ны коллекторские свойства пород триасового и пермского воз­ раста значительно ниже, чем в Эмбенской нефтеносной области. Это, несомненно, связано с вещественным составом пород, сте­ пенью их отсортированности. Данные, приведенные в табл. 30

154

Т а б л и ц а 31

Литологический состав и коллекторские свойства пород Западного Примугоджарья

и 31, показывают, что количество цементирующего материала (растворимая частЫ-фракция<0,01 мм) в песчано-алеврито­ вых породах Примугоджарья значительно выше, чем в Эмбенской нефтеносной области. При этом в породах последней ко­ личество песчаного материала выше, а средний размер обломоч­ ных частиц крупнее.

В районе Актюбинского Приуралья песчано-алевритовые по­ роды очень широко распространены. На Петропавловской пло­ щади скв. 20 вскрыта мощная сероцветная толща песчаников (более 650 м) пермо-триасового возраста. В толще встречаются прослои аргиллитов, гравелитов и редко конгломератов. Обло­ мочный материал, как правило, слабо отсортирован. Мелкая, средняя и крупная фракции песка присутствуют примерно в равных количествах, лишь в единичных образцах некоторые из фракций содержатся в количестве до 40%. Суммарное содер­ жание фракций песка в образцах достигает 85%. Помимо этого, в породах присутствуют глинисто-алевритовая часть в количест­ ве 15—25% (лишь иногда до 50—55%), карбонатная часть — 6—30% (в отдельных образцах до 40%, чаще 10—20%) и не­ большое количество гравия (5—8%).

Залегая на относительно небольшой глубине (900—1600 м), породы отличаются весьма высокой плотностью 2,29—2,67 г/см3, чаще 2,35—2,50 г/см3. Такие значения плотности отмечаются в центральной части Прикаспийской впадины на глубинах свыше 2000—2500 м. Пористость пород невелика. В песчаниках и алев­ ролитах из Петропавловской скв. 20 она колеблется от 3,5 до 22,3%, а наиболее распространенная составляет 8—12% (пол­ ная пористость). Даже в образцах песчано-алевритовых пород из Актюбинско-Биштамакской скв. 27, поднятых с глубины 300—500 м, полная пористость не превышает 21%, а на глубине 1800—2200 м она составляет 5—10%, что значительно ниже, чем во всех остальных районах Прикаспийской впадины. Газопрони­ цаемость песчаников и алевролитов очень низкая — единицы миллидарси. Согласно классификации А. А. Ханина, такие по­ роды относятся к V классу коллекторов. В табл. 32 приводятся данные о физических свойствах и вещественном составе неко­ торых наиболее типичных песчаников.

Интересно отметить, что проницаемыми обычно являются породы с признаками газа или нефти. Породы, не содержащие их, при прочих благоприятных физических свойствах оказыва­ ются непроницаемыми. Для пород Петропавловской скв. 20 ха­ рактерна отчетливо выраженная обратная зависимость между величиной пористости и содержанием карбонатной части в по­ роде, исключение составляют единичные образцы из ПО про­ анализированных (в том числе песчаник интервала 1469— 1474 м, табл. 32).

Аналогичные коллекторские свойства триасовых пород на­ блюдаются и в других районах Актюбинского Приуралья. На

156

крайнем северо-востоке этой территории, в районе Джусы, по данным Ф. И. Романова и И. Г. Козлова (1963), нижнетриасо­ вые отложения отсутствуют. Скважинами К-15 и К-16 вскрыты верхнетриасовые отложения мощностью около 70 м. Представ­ лены они главным образом глинами и глинистыми песчаниками с содержанием обломочной части до 65%. Местами встречаются скопления галек. Литологический состав пород не позволяет высоко оценивать коллекторские свойства этих отложений. С учетом глубины залегания (до 150 м) по классификационной диаграмме они не могут быть отнесены к более высокой группе, чем IV.

Из приведенных данных следует, что терригенные триасовые отложения северо-востока Прикаспийской впадины обладают весьма низкими коллекторскими свойствами, несмотря на бла­ гоприятный литологический состав и небольшую глубину зале­ гания. Это определяется существенными вторичными изменения­ ми пород.

К западу от Актюбинского Приуралья триасовые отложения вскрыты Хобдинской опорной скважиной на глубине 1104— 2950 м. Описываемая часть разреза сложена исключительно песчано-глинистыми породами. Обломочные породы верхнего триаса представлены преимущественно песками и песчаниками зеленовато-серой и серой окраски. В нижнем триасе среди об­ ломочных пород преобладают алевролиты.

Пористость пород здесь значительно выше, чем в крайних восточных районах Прикаспийской впадины. По данным треста Актюбнефтеразведка, до глубины 1900 м встречаются слабо сцементированные песчаники с открытой пористостью до 25%, а на глубине 1100—1200 м — до 30—35%. Породы верхней ча­ сти мезозойского разреза (примерно до глубины 1000 м) имеют низкую проницаемость (единицы миллидарси) при высокой от­ крытой пористости (до 30%). Это объясняется высоким содер­ жанием цементирующего материала и базальным или поровым типом цемента в обломочных породах. Ниже по разрезу, начи­ ная с верхнего триаса, содержание цемента резко уменьшается, при этом карбонатная часть нередко отсутствует вообще, ме­ няется и структура порового пространства, в результате про­ ницаемость пород существенно возрастает и на глубине 1250— 1478,5 м нередко превышает 1000 мД. Целый ряд высокопрони­ цаемых песчано-алевритовых пластов встречается и на более глубоких отметках. Коллекторские свойства нижнетриасовых пород хуже вследствие явлений регенерации и конформации обломочных зерен, а также большего уплотнения, связанного с увеличением глубины их залегания. Открытая пористость песча­ но-алевритовых пород составляет 10—15%, а иногда снижается до 6%. Из 10 исследованных образцов песчаников и алевроли­ тов ни один не оказался проницаемым. Возможно, что керп слабосцементированных, проницаемых пород не был поднят.

158

Общее представление о коллекторских породах Хобдинской опорной скважины дает табл. 33.

Западнее Хобдинской опорной скважины триасовые отложе­ ния вскрыты на ряде солянокупольных структур: Чингиз, Телсу, Бекет, Кубасай и др. Район интересен тем, что при испытании

породы обладают достаточно высокими коллекторскими свой­ ствами — открытой пористостью до 35% и проницаемостью да

1000 мД.

Приведенные данные показывают, что коллекторские свой­ ства пород Хобдинского района достаточно высоки и их пори­ стость и проницаемость вполне сопоставимы с соответствующи­ ми параметрами пород Южно-Эмбенского района.

Существенно отличается по коллекторским свойствам пород район оз. Индер — пос. Райгородок. Скважиной Матенкожа Г-5, вскрыты отложения нижнего и верхнего триаса. Терригенная часть разреза представлена главным образом глинисто-алеври­ товыми и глинистыми породами с редкими пачками (ветлужская серия) и прослоями (верхний триас) песчано-алевритовых пород. Их открытая пористость в разрезе нижнего триаса со­ ставляет 10—15% (скв. Матенкожа 5), проницаемость достигает 109,1 мД. Верхнетриасовые породы имеют несколько более вы­ сокую пористость — 11 —18%. В общем же коллекторские свойства песчано-алевритовых пород этого района значительно ниже, чем в Южно-Эмбенском, Темирском и Хобдинском райо­ нах. Следует отметить, что глубина залегания триасовых пород в описываемом районе примерно такая же (глубина кровли триаса около 1000 м), как и в разрезе Хобдинской опорной скважины, а пониженные значения коллекторских параметров пород в районе Матенкожи связаны с повышенным количест­ вом в цементе карбоната кальция.

В районе оз. Индер триасовые отложения выходят на поверх­ ность, а также вскрыты рядом скважин на глубине 100—300 м. Породы отличаются высокой плотностью, например в песчани­ ках и алевролитах баскунчакского возраста на глубине 200— 400 м она составляет 2,30—2,45 г/см3. Содержание хемогенной части в песчано-алевритовых породах варьирует в широких пределах — от 2 до 50%. Коэффициент уплотнения (fe5) мала зависит от состава пород и имеет величину 0,85 и выше. Это

вскрыты Джамбейтинской скв. П-20, Кусан-Кудукской скв. П-35 и рядом скважин в районе оз. Челкар. Джамбейтинская сква­

1®

жина вскрыла терригенные отложения верхнего триаса. Интерес ные с точки зрения коллекторских свойств породы представлены сероцветными, иногда с зеленоватым оттенком мелкозернисты­ ми песчаниками и алевролитами с глинисто-карбонатным цемен­ том контактно-порового типа. Величина пористости пород в зна­ чительной степени определяется цементом. В породах с низким его содержанием (особенно карбонатной части) пористость со­ ставляет 19—26,4%. При высоком содержании (до 25—33%) и базальном типе цемента пористость обломочных пород равна 5—10%- Проницаемость пород не определялась в связи с отсут­ ствием образцов достаточного размера, но у высокопористых разностей песчаников и алевролитов она должна быть удовле­ творительной, поскольку на диаграмме зависимости проницае­ мости от состава пород и глубины залегания (см. рис. 51) об­ разцы расположились в поле возможно проницаемых и даже проницаемых пород. Отсортированное^ обломков (S0) состав­ ляет 4 и больше. Капли воды интенсивно впитывались породами.

В районе оз. Челкар триасовые отложения представлены песчано-глинистыми разностями. Их открытая пористость на глубине 150—250 м (над соляным массивом) составляет 19— 32%, а газопроницаемость 2—152 мД. Приведенные выше па­ раметры позволяют отнести описываемые коллекторы к III, IV и V классам.

На севере Прикаспийской впадины триасовые отложения вскрыты группой скважин в районе Карповского выступа, позд­ нее Чувашской параметрической скв. П-19 и, наконец, Тепловскими и Павловскими глубокими скважинами. Это красноцвет­ ные породы, преимущественно глинисто-алевритовые, реже пес­ чаники и глины, а на больших глубинах — аргиллиты.

В Чувашской скв. П-19 вскрыты мощная толща триаса (2860 м) и пермские отложения (около 650 м). Разрез слагает­ ся песчаниками, алевролитами, глинами и промежуточными разностями пород. Песчаники часто грубозернистые, плохо от­ сортированные, слабо сцементированные, известковистые. Не­ редко в них содержится значительное количество (до 30—35%) глинистого материала. Открытая пористость песчаников состав­ ляет 14—27%, наиболее высоких значений она достигает в чи­ стых, хорошо отсортированных разностях. Последние обладают и относительно высокой газопроницаемостью, достигающей 600 мД. Проницаемость глинистых разностей песчаников состав­ ляет единицы миллидарси. Алевролиты представлены краснова­ то-бурыми и шоколадными разностями, известковистыми, гли­ нистыми. Их пористость равна 9—19%. Проницаемость их также значительно ниже, чем у песчаников, и не превышает 30 мД. Таким образом, в разрезе пермо-триаса Чувашской скв. П-19 встречаются породы-коллекторы более высокого класса (начи­ ная со II и ниже), чем в аналогичных отложениях Актюбинского Приуралья и района оз. Индер.

160