Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нетрадиционные коллекторы и вторичные флюидоупоры в породах осадочного чехла (на примере рифтогенного седиментационного бассейна). Учебное пособие для
.pdf
и
к
Рис. 8. Рентгенофазовый полуколичественный анализ. Тюменская свита. Минеральный состав тонкой фракции (менее 0,001 мм), выделенной: а – из олигомиктового песчаника; б – из
разнозернистого олигомиктового песчаника; в – из слюдистого разнозернистого песчаника;
г
– из олигомиктового алевро-песчаника;д– из алевро-песчаника;е– из алевро-пелитолита;
ж – из разнозернистого кварцевого песчаника; з – из песчано-алевритовой глины; и –
из алевритовой глины с водорослевым материалом (без содержания рентгеноаморфного
битумного вещества); к – из полимиктового алевро-песчаника с битумом (без содержания
рентгеноаморфного битумного вещества)
кристалличности в разных литологических типах неодинакова и зависит
от исходной проницаемости пород. В слабопроницаемых алевролитах песчанистых, алевро-пелитолитах, алевро-глинах, а также в различных типах
глин степень кристалличности каолинита, по Д. Бальзару (Balzar et al.,
2004), самая низкая – меньше 30 нм (см. табл. 2). Лишь в одном случае в глине алевритовой (обр. 603Р-15, глуб. 2442,0 м) она чуть выше –
31,5 нм.
В изначально более проницаемых алевро-песчаниках степень кристалличности каолинита возрастает и варьирует в пределах 49,4 – меньше
30,0 нм. Однако в одном образце (обр. 601Р-17, глуб. 2433,4 м) она достигает максимального для всех исследованных проб значения – 105,8 нм.
21
Весьма показательно, что с таким каолинитом в алевро-песчанике ассоциирует диккит (25,2% глинистой фракции). В сумме оба этих минерала
составляют 38,6% фракции менее 0,001 мм.
В песчаниках, обладающих наибольшей исходной проницаемостью,
степень кристалличности каолинита продолжает расти, составляя 78,2–
44,5 нм. Но в одном случае – в кварцевом слюдистом песчанике, где
минералов группы каолинита меньше всего (15,9%), – она незначительна,
менее 30 нм. Зато, как и в предыдущем случае, каолинит с наивысшей степенью кристалличности 78,2 нм ассоциирует в кварцевом песчанике с диккитом. Их суммарное содержание во фракции меньше 0,001 мм 55,7%
(табл. 2).
Таким образом, в тюменской свите Пальяновской площади каолинит
с максимальным структурным совершенством образуют парагенетическую
связь с диккитом. К сожалению, у нас не было возможности выделить
и проанализировать мономинеральную фракцию, но по аналогии с другими месторождениями этого района (Белкин, Бачурин, 1990; Зубков и др.,
1991; Лукин, Гарипов, 1994) можно уверенно предполагать, что это триклинный каолинит. Оба этих минерала являются продуктом гидротермального (гидротермально-метасоматического) процесса. Что касается каолинита с низкой степенью кристалличности (менее 30 нм, по Бальзару),
то, по наблюдениям М. Ю. Зубкова (1991), Ю. П. Казанского с соавторами
(1993), А. Е. Лукина и О. М. Гарипова (1994), он, скорее всего, моноклинный, а по природе своей – терригенный. В силу слабой проницаемости
пород, к которым этот каолинит приурочен, он не испытывал «облагораживающего» воздействия горячих растворов, которые, как известно (Шутов и др., 1966; Франк-Каменецкий и др., 1983), способны перекристаллизовывать моноклинный каолинит в триклинный и (или) метасоматически
замещать его диккитом.
Таким образом, в тюменской свите Пальяновского лицензионного
участка предположительно диагностировано два генетических типа каолинита – терригенный моноклинный и аутигенный триклинный. К первому
условно можно отнести минерал, у которого степень кристалличности,
по Бальзару, менее 30 нм. Ко второму уверенно причисляется каолинит,
у которого степень кристалличности достаточно высока (⩾ 78,2 нм), а сам
минерал ассоциирует с диккитом. Баланс этих каолинитов весьма переменчив в разрезе и определяется исходной проницаемостью пород, контролирующей степень гидротермальной проработки. Важно подчеркнуть,
что другой минерал группы каолинита, диккит, развит в этих отложениях
крайне ограничено. Он встречен только в двух пробах песчаника (см.
табл. 2).
Однако на ряде нефтяных и нефтегазовых месторождений Западной
Сибири диккит имеет широкое распространение. При этом установлена
четкая прямая зависимость содержания этого минерала в поровом пространстве песчаников с концентрацией катаклазированных зерен квар-
22
Таблица 2
с битумом
битумовым водораслевым материалом
материалом
с углефицированным водораслевым
Степень кристалличности
Сумма,
Название породы
каолинита (по Бальзару), нм
разнозернистый
%
олигомиктовый
алигомиктовый
разнозернистый
Минеральный состав фракций менее 0,001 мм, выделенных из пород тюменской свиты и палеозойского фундамента Пальяновского
лицензионного участка (данные рентгенофазового полуколичественного анализа)
Минеральный состав
Глубина
Номер
Слюда Хлорит Каолинит Диккит
отбора, м
130 2514,2 57,3 23,5 19,2 Не обн. 100 44,5 Песчаник олигомиктовый
скважины
138 2827,4 61,4 14,3 24,2 Не обн. 99,9 63,4 Песчаник олигомиктовый
138 2840,1 61,3 12,4 26,3 Не обн. 100 < 30 Алевропесчаник олигомиктовый
138 2844,9 61,9 13,2 25,0 Не обн. 100,1 < 30 Алевролит песчанистый
138 2847,0 58,6 13,0 28,4 Не обн. 100 51,0 Песчаник разнозернистый слюдистый
600Р 2381,1 58,1 7,9 34,0 Не обн. 100 < 30 Алевролит песчанистый
600Р 2383,5 61,6 15,6 22,8 Не обн. 100 40,4 Алевро-песчаник олигомиктовый
23
600Р 2413,0 65,8 18,3 15,9 Не обн. 100 < 30 Песчаник кварцевый слюдистый
601Р 2433,4 50,9 10,5 13,4 25,2 100 105,8 Алевро-песчаник
601Р 2437,0 52,5 10,3 37,2 Не обн. 100 < 30 Алевро-пелитолит
601Р 2455,3 54,4 8,7 36,9 Не обн. 100 < 30 Алевро-глина
603Р 2436,6 41,3 3,0 28,5 27,2 100 78,2 Песчаник кварцевый разнозернистый
603Р 2438,2 59,0 11,6 29,4 Не обн. 100 < 30 Глина песчанисто-алевритовая
603Р 2442,0 61,2 20,9 17,8 Не обн. 99,9 31,5 Глина алевритовая с углисто-
611 2369,8 27,5 32,9 39,6 Не обн. 100 < 30 Глина алевритистая
611 2377,4 51,8 17,7 30,4 Не обн. 99,9 49,4 Алевро-песчаник полимиктовый
611 2418,0 18,3 17,7 64,6 Не обн. 100 < 30 Кварцито-гнейс фундамента
ца (Лукин, Гарипов, 1994). Эта зависимость отражает уже совершенно иную тектоническую, а следовательно, и сейсмическую (Трофимук
и др., 1983) обстановку минералообразования седиментационного бассейна. Речь здесь идет о процессах, протекавших в весьма напряженных
условиях бокового давления. Такую активную зону представляет собой
соседний с Пальяновской площадью район Красноленинского свода, где
располагается Талинское месторождение нефти. Для сравнения с Красноленинским рассмотрим специфику наложенных изменений в юрских
породах Талинского месторождения, контролирующих их коллекторские
свойства.
2. ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В ПОРОДАХ ШЕРКАЛИНСКОЙ СВИТЫ
2.1. Гидротермальный минерагенез
на Талинском месторождении
и образование вторичных суперколлекторов
В районе Красноленинского свода, где расположено Талинское месторождение, сосредоточены пласты ЮК
пласты залегают в основании осадочного чехла и представлены мелко-,
средне- и крупнозернистыми песчаниками с прослоями гравелитов. Отложения шеркалинской свиты впервые были выделены в пределах Красноленинского месторождения, где они представляют собой лито-стратиграфические аналоги пластов ЮК
10-11
чёркин, Зубков, 2002). Установлено, что породы шеркалинской свиты значительно улучшают свои фильтрационно-ёмкостные свойства и становятся высококачественными коллекторами в результате глубокого гидротермального преобразования – кислотного выщелачивания. Максимально переработанные терригенные (обычно разнозернистые и грубообломочные)
породы представляют собой вторичные кварциты, среди которых различаются кварц-(диккит-каолинитовая) и (каолинит-диккит)-кварцевая фации
(Коробов, Коробова, 2012). Гидротермалиты этих фаций сосредоточены
в породах шеркалинской свиты в зонах крупных разломов и оперяющей
их трещиноватости, которые секут фундамент и осадочный чехол. Изучение особенностей геологического строения месторождения дистанционными, геофизическими, промысловыми, геохимическими, петрографическими и другими методами убедительно показало, что шеркалинская
свита имеет отчетливое блоковое строение вследствие развития субвертикальных разрывных нарушений, которые иногда выходят за пределы изучаемого объекта и даже достигают, судя по космическим снимкам, земной
поверхности (Абдуллин, 1991). Это имеет принципиальное значение, так
как позволяет говорить, в частности, о гидродинамической связи баженовских, тюменских и шеркалинских толщ в зонах разломов и оперяющей
трещиноватости, что подтверждено исследованиями В. М. Матусевича
и его коллег (2005). Развитие фаций вторичных кварцитов, вызванное тектоно-гидротермальной активизацией, контролировалось проницаемостью
исходных пород и удалённостью от разрывных нарушений.
шеркалинской свиты (I1). Эти
10-11
нижне-среднеюрского возраста (Пе-
25
Если исходить из работ И. С. Грамберга с коллегами (1995),
Ю. В. Филипповича (2001) и В. Г. Криночкина с соавторами (2010), то
район Красноленинского свода в период тектонической активизации являл
собой крупную геодинамическую аномалию Западно-Сибирской плиты,
сформировавшую трехуровневое чешуйчато-надвиговое сооружение. Находящиеся в нем самые мелкие локальные структуры типа Пальяновской,
Ем-Еговской, Ингинской и др. связаны в своем развитии с неоднородностями напряженно-деформированного состояния осадочного чехла. В результате такого состояния шеркалинская свита – основная нефтеносная
толща Талинского месторождения – испытала тектоническую расслоенность и в настоящее время приурочена к поверхности контакта двух пространственно разобщенных чешуй (Грамберг и др., 1995). Следовательно,
можно утверждать, что выявленные нами (Коробов, Коробова, 2011а,б)
пульсирующий стресс и сопряженная гидротермальная деятельность отражают обстановку возникновения напряженно-деформированного состояния верхнего структурного яруса в пределах конкретного месторождения. Стресс и гидротермальная деятельность сильно отличались в начале
и конце своего проявления. Это же касается и породившего их напряженно-деформированого состояния осадочного чехла. Поэтому необходимо
различать две стадии (раннюю и позднюю) их развития.
Ранняя стадия активизации протекала в условиях очень высокой
тектонической напряженности, резкого пульсирующего режима стресса
и высокой агрессивности горячих растворов. В зоне развития кварц(диккит-каолинитовой) фации в слабопроницаемых алевролитах наблюдаются начальная и последующие стадии замещения триклинным каолинитом и диккитом обломков изверженных пород, полевых шпатов, слюд,
гидрослюд, хлорита, смешанослойных образований (Зубков и др., 1991;
Лукин, Гарипов, 1994).
В самых проницаемых крупнозернистых песчаниках и гравелитах
из приразломных зон новообразованный триклинный каолинит достаточно стремительно уступает своё место диккиту. В силу этого глинистые минералы цемента здесь практически нацело представлены диккитом (Конторович и др., 1995).
На участках интенсивного выщелачивания (зоны разломов) в возникших крупных порах и кавернах продолжает доминировать диккит, причём
в одних случаях развиваются диккит и триклинный каолинит в виде белых тонкодисперсных агрегатов совместно с микрокристаллическим адуляром, в других – исключительно диккит. Последний образует на стенках каверн очень плотные тонкочешуйчатые скопления (Белкин, Бачурин,
1990). Важно подчеркнуть необычность сонахождения диккита, каолинита
и адуляра, поскольку эти минералы формируются в диаметрально противоположных физико-химических обстановках гидротермального процесса: диккит и каолинит в кислых, а адуляр – в щелочных. Другой характерной особенностью этого процесса является высокая дисперсность всех
26
без исключения новообразованных минералов. На границе с зоной выщелачивания и окварцевания, где формируется (каолинит-диккит)-кварцевая
фация, диккит начинал активно растворяться и часто полностью исчезал
(Казанский и др., 1993).
В зоне развития (каолинит-диккит)-кварцевой фации на ранней стадии активизации выщелачиванию подверглись карбонаты, полевые шпаты, слюды, хлориты, минералы группы каолинита, смешанослойные минералы, амфиболы и обломки эффузивов. Этот процесс сопровождался
практически полным выносом продуктов разложения за пределы зоны, чему способствовал режим интенсивного пульсирующего стресса (Коробов,
Коробова, 2011а, б). Всё это приводило к появлению большого количества
вторичных пустот, укрупнению макро- и микротрещин. В таких случаях
в пласте ЮК
возникали поры морфологически очень сложного стро-
10-11
ения явно коррозионной природы. Они коренным образом отличаются
от структуры порового пространства традиционного типа терригенных
коллекторов. По мнению А. Е. Лукина и О. М. Гарипова (1994), это является наглядным подтверждением ведущей роли высоконапорных высокоэнтальпийных (интенсивное выщелачивание и метасоматоз) глубинных
растворов в формировании нефтенасыщенных коллекторов шеркалинской
свиты.
Размеры пустот колеблются от долей миллиметра до 4–6 мм. Они,
как правило, соединены между собой системой трещин раскрытостью
от 0,08 до 1,40–3,00 мм, в разной степени залеченных натёчными формами кремнезёма (опалом) и диккитом. Однако нередко пустоты выщелачивания лишены каких бы то ни было гидротермальных новообразований.
Кроме того, в основной массе пород присутствует аутигенный тонкодисперсный кварц, имеющий размер зёрен менее 0,01 мм и слагающий глинистую фракцию. Количество такого кварца составляет до половины общего
содержания этой фракции в породе (Абдуллин, 1991; Белкин, Бачурин,
1990; Зубков и др., 1991).
Поздняя стадия тектоногидротермальной активизации развивалась
в обстановке угасающей тектонической напряженности, слабеющего пульсирующего режима бокового давления, снижения температуры и агрессивности нагретых растворов. Это определило нарастающий процесс минералонакопления, осуществляющийся при медленной кристаллизации
из разбавленных вод. В зоне образования кварц-(диккит-каолинитовой)
фации в это время происходило формирование диккит-каолинитового порового цемента и, в меньшей степени, возникновение регенерационной
огранки у кластогенных кварцевых зёрен. Для преобразованных пород характерно невысокое (1-2%) абсолютное содержание каолинита и диккита,
причём количественное соотношение этих минералов в эпигенетическом
цементе становится приблизительно одинаковым (Зубков и др., 1991).
На это обстоятельство необходимо обратить особое внимание, поскольку
27
в период активного выщелачивания доминирующим минералом слоистых
силикатов был высокодисперсный диккит.
Важно подчеркнуть, что в межзерновом пространстве гидротермально изменённых пород развиты крупнокристаллические (30–40 мк) идиоморфные разности каолинита и диккита, попадающие при отмучивании
в алевритовую фракцию. При этом совершенной морфологии в таких случаях соответствует и совершенная кристаллическая структура минерала
(Зубков и др., 1991).
На поздней стадии тектоно-гидротермальной активизации в обстановке заметно ослабевшего пульсирующего стресса в зоне образования
(каолинит-диккит)-кварцевой фации наблюдаются регенерация кластогенного кварца и развитие микродруз этого минерала в пустотах выщелачивания. В значительно меньшей степени отмечается формирование диккитового (каолинит-диккитового) порового цемента.
Своим габитусом кристаллы кварца здесь обязаны многочисленным
регенерационным каёмкам, нарощенным на исходные разноокатанные
и выщелоченные обломки этого минерала. Регенерационные каёмки обычно прерывистые, шириной от 0,015 до 0,100–0,200 мм. Процесс их образования происходил в несколько этапов, что подтверждается различными
по температуре генерациями регенерирующего кварца (Лукин, Гарипов,
1994). На заключительных этапах регенерации отмечается захват битумов растущей кристаллической фазой (Казанский и др., 1993), поэтому
поздний аутигенный кварц нередко содержит многочисленные включения
пузырьков темноокрашенной жидкости – нефти, что говорит о появлении
ее в минералообразующих горячих водах заключительного этапа активизации. Следовательно, поступление нефти в пласты ЮК
10-11
осуществлялось в финальный этап тектоногидротермальной деятельности, когда
явления стресса сильно ослабели, но их слабо пульсирующее проявление
сохранилось и, видимо, стало играть роль природного тектонического насоса, перекачивающего УВ в ловушки из нефтематеринских пород.
За счёт регенерационных каёмок происходит значительное (в 2-3 раза) увеличение размеров исходных зёрен кварца, достигающих при этом
0,8–0,9 мм (Зубков и др., 1991). Укрупнение кристаллов приводит к формированию гранобластовой структуры. Кроме того, регенерационные каёмки не просто залечивают изъяны и структуры растворения на поверхности кварцевых зёрен, а восстанавливают их правильную огранку (габитус).
Окварцевание, проявившееся в порах и кавернах выщелачивания, выразилось в образовании микродруз прекрасно ограненных водяно-прозрачных кристаллов кварца, достигающих в зависимости от величины
пустот размера 0,5–1,0 мм. Любопытно отметить, что регенерационный кварц и вырастающий в кавернах микродрузовый кварц отличаются
не только идиоморфизмом, но имеют и более совершенную в сравнении
28
с обломочным кварцем кристаллическую структуру, что подтверждается
рентгеноструктурными исследованиями (Зубков и др., 1991).
Вышеописанные процессы сопряжены с резким возрастанием прежней и без того высокой проницаемости осадочных образований. В итоге
вторичные коллекторы шеркалинской свиты, соответствующие по минеральному составу формации вторичных кварцитов, приобрели проницаемость от первых сотен мД до 4,5 Д при пористости от 16 до 23% (Белкин,
Бачурин, 1990). Это обусловило сверхпроводимость пород, которые рассматриваются Р. А. Абдуллиным (1991) как вторичные нефтенасыщенные
суперколлекторы.
Из этого следует, что присутствие микродрузового и регенерационного кварца, а также триклинного структурно совершенного крупночешуйчатого каолинита (в меньшей степени диккита) в существенно кварцевых породах с крупными кавернами является главным минералогическим показателем возможной нефтенасыщенности песчаных коллекторов
Красноленинского свода. Поступление УВ в пласты ЮК
происходило
10-11
на поздней стадии структурной перестройки, чему способствовал ослабевший пульсирующий стресс, который в таком состоянии выступал в роли
природного тектонического насоса, эвакуирующего нафтиды из нефтегазоматеринских пород в ловушки. Важно подчеркнуть, что основную функцию таких насосов выполняли разрывные нарушения, вызванные к жизни
тектонической активизацией, в частности надвиговыми явлениями (Лукин, Гарипов 1994; Грамберг и др., 1995).
Таким образом, на ранней стадии напряженно-деформированного,
по И. С. Грамбергу, состояния Красноленинского свода гидротермальные преобразования нижне-среднеюрских осадочных толщ Талинского
месторождения и месторождений Пальяновской площади протекали поразному. В первом случае имело место широкомасштабное кислотное
выщелачивание пород шеркалинской свиты с выносом большого количества продуктов растворения (в первую очередь SiO2) за пределы Талинского месторождения. Повышенное содержание кремнезема в горячих
водах обусловлено преобразованием различных силицитовых, силикатных
и алюмосиликатных компонентов, содержащихся в тех породах. В результате песчаники и гравелиты этого месторождения приобрели свойства суперколлекторов. Активный пульсирующий стресс отгонял нагретые воды,
насыщенные продуктами разложения, по проницаемым нижне-среднеюрским породам, представляющим единую флюидодинамическую систему
(Москвин и др., 2002), на соседнюю Пальяновскую площадь (см. рис. 1),
которая отличалась намного более спокойной тектонической обстановкой. Там растворенные компоненты выпадали из остывающих гидротерм
и запечатывали (кольматировали) песчаники, алевро-песчаники и т. д.
кварцем, халцедоном, опалом и другими минералами. В итоге коллекторы
тюменской свиты на Пальяновской площади превратились во вторичные
экраны.
29
На поздней стадии, когда на Талинском месторождении произошло
заметное ослабление напряженно-деформированного состояния чехла, активное выщелачивание сменились минералообразованием и поступлением в гидротермальную систему нефти. Учитывая, что баженовская, тюменская и шеркалинская свиты в зонах разломов и оперяющей трещиноватости гидродинамически связаны друг с другом (Абдуллин, 1991;
Матусевич и др., 2005; Радченко и др., 2009), можно утверждать, что
нефть из баженовских отложений в это время была полностью или в значительной степени перекачана (перераспределена) в том числе и в суперколлекторы шеркалинской свиты природным тектоническим насосом.
Напомним, что шеркалинская толща является основным продуктивным
горизонтом Талинского месторождения. Видимо, по этой причине нефть
в баженовских отложениях Талинского месторождения отсутствует, что
подтверждает специальная литература (Клещев, Шеин, 2010). Схожего
мнения придерживаются В. И. Москвин и его коллеги (2002). Они считают, что на Красноленинском своде на контакте гранитоидов фундамента
с породами чехла – в зоне так называемой коры выветривания – существовала единая флюидодинамическая система, объединяющая песчаные
пласты тюменской и шеркалинской свит. По этим флюидопроводящим
каналам и осуществлялась нисходящая миграция нефти из материнской
баженовской свиты на глубину 250–300 м в нижележащие горизонты.
На соседней Пальяновской площади, где тектоническая обстановка была намного спокойнее, на поздней стадии напряженно-деформированного состояния чехла сингенетичная нефть в основной своей массе
оставалась в породах баженовской свиты. В немалой степени этому способствовал вторичный флюидоупор тюменской свиты, сформировавшийся главным образом на ранней стадии структурной перестройки, когда
наблюдался массовый привнос продуктов выщелачивания с сопряженной территории Талинского месторождения. Следовательно, формирование вторичных экранов и суперколлекторов – два сопряженных во времени и взаимообусловленных процесса, в основе которых лежит перераспределение вещества.
Приведенные выводы и факты позволяют сделать еще одно очень
важное умозаключение: поступление основного количества нефти в пласты-коллекторы шеркалинской свиты произошло после того, как в них завершилось формирование емкости в процессе кислотного выщелачивания
и сопутствующего гидротермального минерагенеза. Сказанное совпадает
с теоретическими представлениями К. Р. Чепикова и коллег (1972), а также В. И. Белкина и соавторов (1985), которые подчеркивают универсальность этого явления, наблюдаемого как в терригенных, так и карбонатных породах. В этой связи логично допустить, что сделанный вывод распространяется и на нетрадиционные коллекторы, в частности на породы
баженовской свиты.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]