книги из ГПНТБ / Смехов Е.М. Теоретические и методические основы поисков трещинных коллекторов нефти и газа

физическим осреднением множества микропотоков в общий филь­ трационный поток. Такую фильтрационную среду составляют не только межзерновые поры, соединяющиеся друг с другом, но и каверны, непосредственно связанные между собой, так как такая среда принципиально не отличается от обычной поровой среды. Это обстоятельство позволяет, руководствуясь указанным крите­ рием, именовать такие коллекторы простыми.

Поровый коллектор, как правило, изотропен, тогда как чисто трещинный коллектор характеризуется отчетливой анизотропно­ стью. Процессы стационарной фильтрации флюидов в поровом

важное значение в современных гидродинамических методах опре­ деления параметров пласта-коллектора, как известно, находятся в зависимости не только от фильтрационной характеристики рас­ сматриваемой горной породы, но и от параметров, характеризую­

тот, которая свойственна для данного типа коллектора (для порового — величинами межзерновой проницаемости и межзерновой пористости, для чисто трещинного — величинами трещинной про­ ницаемости и трещинной пористости).

Критериями для распознавания рассматриваемых типов прос­ тых коллекторов в общем случае может служить соотношение тре­ щинной и межзерновой проницаемости. Для порового типа кол­ лектора трещинная проницаемость будет меньше межзерновой, тогда как для чисто трещинного коллектора величина трещинной проницаемости будет значительно больше межзерновой проницае­ мости (табл. 9).

Укажем, что чисто трещинный коллектор, в котором нефть (газ) содержится в основном в трещинах, а дополнительной емко­ стью могут служить пустоты выщелачивания, приуроченные к тре­ щинам, мало распространен. Примером подобных коллекторов в нашей стране являются верхнемеловые известняки Южного Да­ гестана (месторождения Гаша и Селли, по которым содержав­ шиеся в них небольшие запасы нефти были сравнительно быстро извлечены) и кристаллические породы фундамента на Иргимских месторождениях газа (Западная Сибирь).

Иначе обстоит дело со сложными (смешанными) коллектора­ ми, обладающими различными системами фильтрационных кана­ лов, между которыми существуют интенсивные перетоки жидко­ сти; они представляют собой наиболее распространенные резер­ вуары нефти и газа. Подобные типы трещинных коллекторов весь­ ма сложны как по своему строению, так и по условиям фильтра­ ции. Именно по этому признаку они выделяются в самостоятель-

70

Таблица 9

Критерии соотношений норовой и трещинной проницаемости и условий фильтрации для основных типов коллекторов

П р и м е ч а н и е : А' —норова» (межзерновая) проницаемость; Л’ —трещинная проницаемость.

ный класс (или группу) сложных коллекторов. Их можно также

вида пустот в рассматриваемом разрезе часто служит критерием

жится в основном в указанных выше пустотах блоков горной по­ роды (матрицы), рассеченных трещинами, по которым могут быть развиты пустоты выщелачивания. Такие коллекторы характеризу­ ются наличием двух фильтрационных сред — поровой и трещин­ ной, гидродинамически непрерывно и тесно связанных между со­ бой. Заметим, что разного рода пустоты выщелачивания, разви­ тые в карбонатных (реже в терригенных) породах по трещинам, входят в указанную единую систему фильтрационных каналов, так как фильтрационные свойства такого коллектора не изменяются при присутствии в нем пустот, непосредственно не связанных друг с другом.

71

трещинная проницаемость, межзерновая пористость, трещинная пористость). Степень анизотропии рассматриваемого коллектора слабо выражена. Укажем, что двухфазная фильтрация в условиях трещинно-порового и порово-трещинного типов коллекторов ха­ рактеризуется обменом фазами между трещинной и поровой сре­ дами.

25мд).

Вкачестве примера можно указать и на Ермекеевскую разве­ дочную площадь. Здесь анализ данных о межзерновой проницае­ мости карбонатных трещиноватых пород турнейского яруса пока­ зал, что она колеблется в пределах 0—2 мд. Такие же приблизи­ тельно данные получены на кривой распределения значений меж­ зерновой проницаемости (рис. 24). На ней 95% всех определений укладывается в интервал 0—0,2 мд. Из указанного следует, что фильтрация нефти в породах рассматриваемой площади в основ­ ном, очевидно, обусловлена трещинной проницаемостью, что по­ зволяет рассматриваемый коллектор отнести к трещинно-норово­ му типу.

Порово-трещинный тип коллектора пользуется наиболее широ­ ким распространением; с ним преимущественно связаны нефтяные залежи в разрезах перми, карбона и девона на Русской платфор­ ме. Для указанного типа коллектора характерна относительная сопоставимость величин межзерновой и трещинной проницаемо­ стей, а также сравнительно (с трещинно-поровым типом) большие

74

77

Вначале предполагали, что продуктивность асмарийских изве­ стняков обязана доломитизации, особенно в верхней части раз­ реза. Но проведенные исследования по установлению зависимости между пористостью и доломитизацией показали, что при значи­ тельной (более 10%) доломитизации известняков их пористость равна 4,2%, а при 10% и менее— 1%. В последующем происхож­ дение пористости (и фильтрации) в рассматриваемых известняках объясняли эрозионными факторами, способствовавшими циркуля­ ции грунтовых вод, в результате чего в известняках образовыва­ лись полости растворения. Хотя это объяснение наиболее правдо­ подобно, сомнение вызывает постоянная мощность (300 м) асма­ рийских известняков и нормальный переход к ангидритам. Однако как и доломитизация, так и эрозионный фактор указывают лишь

(особенностями фильтрации в них). Этими исследованиями было установлено, что большинство трещин имеет гладкие (как бы от­ шлифованные) стенки, что свидетельствует о тектоническом их происхождении. Они, как правило, развиты на тех участках, где сбросы отсутствуют; залегают эти трещины под углами к поверх­ ностям напластований 70° и больше. Трещины часто заполнены кальцитом, реже ангидритом и целестином, местами они раскры­ ты. «Минеральные» трещины образовались до того, как происхо­ дила аккумуляция нефти, так как по ним циркулировали воды, свободные от нефти. Трещины с нефтью часто секут «минераль­ ные» трещины.

Согласно данным Ч. К. Лизса [150] пористость рассматривае­ мых асмарийских известняков не оказывает на их продуктивность никакого влияния. Так, измерения пористости известняков из про­ дуктивного горизонта по высокопродуктивной скв. Н и непроизво­ дительной скв. Д показали одинаковую величину 5—6%. Однако в скв. Н керн известняков оказался рассеченным многочисленны­ ми трещинами.

Из указанного следует, что проницаемость рассматриваемых известняков не является синонимом пористости. Горная порода может обладать высокой пористостью (25—30%), но не быть про­ ницаемой. В целом необходимо заключить, что непроницаемость — термин относительный. Непроницаемость, например, глины (по­ крышка) в соответствующих условиях может и не препятствовать миграции флюидов, в том числе и их фильтрации; она только ослабляет эти процессы.

В этой связи укажем на исследования В. А. Долицкого [84] по Русской платформе. Здесь среди карбонатных пород разреза девона и карбона различаются более проницаемые разности (по­ роды-коллекторы) и малоироницаемые (породы-покрышки). Так,

78

нефтяная залежь в турнейских известняках в Туймазах распола­ гается не непосредственно под глинистыми породами угленосной свиты, а ниже их. Таким образом;, непосредственной покрышкой этой залежи являются не глинистые слои, а слои карбонатных по­ род. Другим примером указанному может служить месторождение Зольный овраг, где в толще карбонатных пород ниже угленосной

толщи девона), лишенные каких-либо глинистых покрышек. Так­ же обстоит дело с продуктивными слоями семилукских известня­ ков Соколовой горы, известняков евланово-ливенского горизонта в Жирном и карбонатных пород фаменского яруса в Субханкулово (восточнее Туймазов).

Здесь уместно отметить особенности фильтрации трещинова­ тых карбонатных пород. Так, в частности, некоторыми исследова­ телями указывается, что в трещинных коллекторах скорость дви­ жения жидкости в среднем в 40 раз больше, чем в норовых кол­ лекторах [161], а поток этана в трещиноватой, каменной соли про­ ходит в 10 раз быстрее, чем в таковой без трещин [217].

Отметим также неправомерность взглядов некоторых зарубеж­ ных исследователей (А. Ройас, 1949) на роль открытых полостей, развивающихся по трещинам в известняках, именуемых «наведен­ ной пористостью» (induced porosity). Согласно представлениям этих исследователей именно «наведенной пористостью» и обуслов­ лена проницаемость плотных тонкозернистых карбонатных толщ. Таким образом, в частности, ими объяснена проницаемость ниж­ немеловых трещиноватых известняков формации Tamaulipus

внефтяных месторождениях района Эбано-Пануко (Мексика). Для изучения процессов фильтрации в трещиноватых горных

породах большое значение приобретает тот факт, что тектониче­ ские трещины группируются в определенные системы. «Систем­ ность» трещиноватости позволяет осуществлять принципиально новый подход к решению ряда фильтрационных задач, так как процессы фильтрации в горных породах во многом определяются структурой трещинного пространства [209].

Подавляющее большинство грещин в горных породах имеет тектоническое происхождение и объединено определенным обра­ зом в ориентированные системы. Это обстоятельство обусловлива­ ет возможность выделения некоторых элементарных объемов тре­ щиноватой породы, в пределах которых параметры трещиновато­ сти должны сохранять свои значения. Разумеется, эти объемы трещиноватой породы должны быть достаточно велики по сравне­ нию со средними расстояниями между трещинами. Возможность выделения таких объемов доказана результатами геологических исследований [221]. В пределах выделенных элементарных объе­ мов параметры трещиноватости будут сохранять свои значения.

Основным параметром трещиноватости является раскрытие трещин. В недавнем прошлом по поводу величины раскрытия тре­

щин в условиях глубокого залегания трещинных коллекторов существовали различные противоречивые представления. Некото­

наличие в нем трещин с раскрытиями, измеряемыми миллиметра­ ми и даже сантиметрами. О наличии таких зияющих трещин в разрезах глубоких скважин согласно данным указанных иссле­ дователей якобы свидетельствуют провалы бурового инструмента при бурении скважин и катастрофические поглощения бурового раствора, а также наличие в поднятом из скважин керне трещин, заполненных различными минералами (кальцит, гипс, ангидрит и др.), с раскрытиями до нескольких сантиметров. О неубедитель­ ности наличия на глубинах зияющих открытых трещин свидетель­ ствуют гидродинамические расчеты и прежде всего то обстоятель­ ство, что получение промышленных притоков нефти (газа) из тре­

не превышает 100 мкм. Произведенные расчеты показывают, что если раскрытия трещин будут измеряться даже миллиметрами, то проницаемость рассматриваемого коллектора составит десятки и сотни дарси (?!). Провалы же бурового инструмента и часто со­ провождающие их случаи поглощения промывочной жидкости объясняются наличием в разрезах буровых скважин каверновых (карстовых) пустот, достигающих иногда значительных размеров, особенно в карбонатных породах.

Одним из аргументов сторонников преобладания на глубине трещин с большими раскрытиями является тот факт, что в керне различаются широкие «минеральные» трещины. Детальный ана­ лиз ширины «минеральных» трещин по районам Башкирии и Ир­ кутской области, приведенный в работе [67], позволил уточнить этот вопрос. Составленные кривые (рис. 25) для трещин с различ­ ным минеральным заполнением по указанным районам показали,

для преобладающего большинства трещин, заполненных карбона­ тами, свойственны раскрытия в 15—50 мкм с экстремумом кривой 30 мкм. Экстремальные значения для ширины трещин, заполнен­ ных сульфатами, составляют также 30 мкм (диапазон изменений их ширины 15—50 мкм). Относительно повышенные значения ши- „ рины трещин отмечаются для таковых, заполненных галогенами. Для них характерен экстремум кривых 50 мкм (единичные значе­ ния достигают 500 мкм и более) при основном диапазоне измене­ ний 35—65 мкм.

Сводные кривые встречаемости значений величин раскрытий трещин открытых и битумных (рис. 26) построены суммарно для всего осадочного разреза Иркутской области и Башкирии и всех

80

литологических разностей пород. Анализ указанных кривых пока­ зывает, что преобладающее большинство раскрытий трещин в обоих случаях обладает значениями 10—30 мкм. Относительная

Рис. 25. Кривые встречаемости ширины «минеральных» трещин [67].

/ — Иркутская область; / / — Башкирия; 1 ~ трещины, заполненные гало­ генами; 2 — трещины, з а п о л н е н н ы е сульфатами; 3 — трещины, заполненные карбонатами.

щин) увеличивает продуктивность скважин, тогда как на самом де­ ле продуктивность обусловлена проницаемостью пород.