Глава 13. ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ КОЛЛЕКТОРОВ

Классификация коллекторов определяется их свойствами. Вопро­ сы классификации очень важны и имеют большое практическое значе­ ние при определении запасов полезных ископаемых и способов их раз­ работки. Поскольку факторов, определяющих коллекторские свойст­ ва, слишком много, создать вполне удовлетворительную классифика­ цию сложно. Все существующие классификации, кроме самых общих, весьма условны и приблизительны. Кроме того, сам раздел коллек­ тор-неколлектор также весьма условен. Часть пород в процессе своего развития могут превратиться из неколлектора в коллектор и наобо­ рот. Некоторые породы ранее вообще не рассматривались как коллек­ торы, а теперь их с успехом эксплуатируют, в том числе и потому, что современная технология позволяет вовлекать их в разработку.

В основе всякой научной классификации коллекторов, по-види­ мому, должны лежать два основных взаимосвязанных критерия: способ образования (в том числе преобразования) пород и свойства слагающих их минералов. На базе этих критериев следует учитывать характер емкостных, фильтрационных способностей, особенности структуры порового (пустотного) пространства и т. д.

Р. С. Безбородовым и Ю. К. Бурлиным в 1976 г. была предложена схема общей классификации, где в качестве основных типов пород среди коллекторов рассматриваются обломочные и карбонатные разности. Магматические и метаморфические породы среди коллекто­ ров упоминались как редкие, нетипичные. В данной схеме не упомя­ нуты также глинистые и кремнистые разности, с которыми в послед­ нее десятилетие оказались связаны довольно крупные скопления нефти (Западная Сибирь, Калифорния, некоторые другие районы). Таким образом, приведенная схема требует уточнения. В отношении происхождения пород можно сказать, что главными составными частями являются материалы кластогенного, биогенного, хемогенного (смешанного биогенно-хемогенного) и вулканогенного происхожде­ ния. Если рассматривать две основные группы пород, образующих ос­ новную массу коллекторов, то в обломочных будет преобладать в основной массе кластический материал, а в карбонатных - биоген­ ный и в несколько меньшей степени - хемогенный. Для глинистых пород (как видно из разд. 2, вопрос об источнике основной массы материала сложен) можно предполагать, что в континентальном секторе стратисферы основу глинистых пород слагает кластогенный (терригенный) материал. Для кремнистых коллекторов первоначаль­ но весьма существенна роль биогенного фактора, который отражается и в повышении содержания OB. Надо сказать, что и в глинистых породах без повышенного содержания OB вряд ли сформировались бы коллекторские свойства.

206

Трещинный тип коллекторов также имеет довольно широкое рас­ пространение. Полезная емкость этого типа слагается в основном из трещин и стилолитов самых разнообразных форм и размеров, которые возникают при физико-химических процессах на стадиях диагенеза и катагенеза, колебательных движениях, образовании складок и раз­ рывных нарушений, процессах выветривания. Емкостные и фильт­ рационные свойства коллекторов данного типа обусловливаются не только структурой и составом породы, но также различным харак­ тером протекающих в них тектонических процессов. Характерными особенностями этих коллекторов, широко распространенными в при­ роде, являются небольшая емкость и различная проницаемость. Обычно они слагают локальные участки.

Наиболее распространенными литологическими разностями коллекторов трещинного типа являются сланцы, мергели, глинистые известняки, доломиты, сильно известковистые песчаники и алевроли­ ты, а также разности кремнистых пород.

Кавернозный тип коллекторов в осадочных породах имеет значи­ тельно меньшее распространение. Поровые пространства образуются главным образом за счет пустых каверн, встречающихся в ракови­ нах и скелетах различных организмов, в местах разложившихся час­ тей растений, заключенных в породах, и на участках перекристаллиза­ ции различных минеральных ассоциаций. Пористость и проницаемость таких коллекторов зависят от обилия ископаемых фаунистических и растительных остатков. Этот тип коллекторов наиболее характерен для оолитовых известняков, известняков-ракушечников и обогащен­ ных растительными остатками песчано-гравийных и алевролитовых пород.

Карстовый тип коллекторов также имеет ограниченное развитие. Открытая пористость и проницаемость их складываются преимущест­ венно за счет растворения различных частей организмов, оолитов, цемента и отдельных менее устойчивых минеральных компонентов. Карстовые пустоты по своим размерам значительно превосходят по­ ровые пространства ранее описанных типов и зависят от структур­ но-текстурных особенностей, химического и минералогического состава и интенсивности процессов растворения карбонатных пород. Характерной особенностью таких коллекторов является большая продуктивность пласта в начале разработки залежи нефти и газа и резкое ее падение в течение короткого времени.

Примерно по такому же принципу была предложена классифика­ ция коллекторов Е. М. Смеховым (табл. 13). Она основывалась, поми­ мо литологического состава, на таких важных критериях, как условия аккумуляции и фильтрации флюидов. Выделяются коллекторы чисто поровые и чисто трещинные, простые по строению, а также коллекторы сложные (смешанные). В поровых коллекторах эта же система фильт-

208

Таблица 13. Принципиальная схема классификации, коллекторов нефти и газа (по В. М. Смсхову, 1969 г., с упрощениями)

20 9

рации является и вместилищем, а в трещинных, кроме самих полостей трещин, основными емкостями должны служить прилегающие к трещинам пустоты. Наиболее распространенными в природе среди непоровых коллекторов являются смешанные. В них поровые и трещинные фильтрационные системы связаны между собой сложными гидродинамическими зависимостями. Обычно трещинная проницае­ мость превышает поровую. Е. М. Смехов считает, что иногда они примерно равны. Обе принципиальные схемы страдают отсутствием численных величин.

При формировании физических свойств (пористость, проницае­ мость и т. д.) решающую роль играют особенности слагающих коллек­ торы минералов. Большое значение для величины проницаемости как основной характеристики коллектора имеют размер и конфигурация поровых каналов, равномерность их распределения в породе. По этим показателям обломочные породы отличаются от коллекторов других типов. Поэтому классификации с численными выражениями величин целесообразно создавать отдельно по группам коллекторов. При этом определится также важная для коллекторов роль взаимодействия флюидов разного состава с разным минеральным скелетом. С учетом состава и взаимодействия флюидов и вещества пород разрабатываются классификации коллекторов, основанные на величинах проницаемо­ сти, открытой пористости, содержания остаточной воды, количества и состава цемента (в том числе аутигенного образования), составе и сте­ пени зрелости, отсортированности основной массы (если это касается обломочных пород). Определение этих параметров по литологическим группам пород для целей классификации должно сопровож­ даться фациальным анализом. Это позволит исследователю предста­ вить условия образования и последующие изменения осадков, кото­ рые в совокупности и определяют коллекторские свойства.

Пористость, проницаемость, трещиноватость, кавернозность, способность содержать остаточную воду являются теми измеряемыми свойствами, которые отражают всю сложную многоэтапную историю образования различных фаций в меняющихся условиях литогенеза. Основные черты коллекторов, принадлежность их к крупным группам определяются типом породы. Каждая отдельно взятая порода рассмат­ ривается в совокупности с окружающими как часть взаимосвязанно­ го природного комплекса, в благоприятном случае являющегося нефтегазоносным. В большинстве случаев, как уже говорилось, ком­ плексы представляют собой геологические формации, или являются их частью, или охватывают две-три смежные формации.

Контрольные вопросы

1.Какие критерии лежат в основе классификации коллекторов?

2.Как учитываются аккумуляция и фильтрация в классификации коллекторов?

210