Глава 15. Зернистые (гранулярные)коллекторы в терригенных погодах

Коллекторские свойства терригенных обломочных пород форми­руются и затем видоизменяются на всех стадиях литогенеза. Характер и качество коллекторов определяются структурно-текстурными осо­бенностями.

Минеральный состав обломочных пород оказывает большое влияние на их коллекторские свойства. Как уже указывалось ранее, среди обломочных разностей мы различаем по составу арениты и вакки (соотвественно менее и более 15% примеси к основному составу глинистого и другого материала). Отношение кварца (более устойчиво­го) к полевым шпатам (менее устойчивым) является показателем химической зрелости материала породы. Химически незрелые поли- миктовые песчаники и алевролиты, содержащие более 25% полевых шпатов, разделяются на аркозы и граувакки по составу слагающей их основной массы зерен. Аркозы по составу преимущественно кварц-по- левошпатовые, граувакки часто состоят из обломков эффузивных пород.

Процессы сортировки, дифференциации во время переноса и осаждения оказывают большое влияние на коллекторские свойства будущей осадочной породы. У более крупнозернистых пород образуют­ся и более крупные поры. Чем выше окатанность обломков, тем поры будут иметь более правильную изометрическую форму, проще будет структура порового пространства.

Такие параметры, как средний диаметр, коэффициент отсортиро- ванности, имеют большое значение для определения коллекторских свойств пород. Особенно важным литологическим параметром породы является второй показатель, имеющий к тому же определенное пале­огеографическое значение. Данные по отсортированности помогают при решении вопросов гидродинамики. Отсортированность зерен в обломочных породах в значительной степени влияет на их емкостные и фильтрационные свойства.

Детальное сопоставление продуктивной части разреза позволяет построить картину распределения материала, выклинивания отдель­ных песчаных тел. Существует тектоническая приуроченность накоп­ления хорошо отсортированных песчаников к склонам и вершинам палеоподнятий.

После завершения седиментации пористость образовавшегося песчано-алевритового осадка можно назвать гипергенно-седимента- ционной (И. А. Конюхов, 1963 г.). Все последующие процессы диагене­за и катагенеза будут способствовать преимущественно ее уменьше­нию, сокращению свободного порового пространства. Происходит дальнейшее уплотнение пород, гидратируются и разбухают слюды,

увеличивается количество цемента, возникают аутигенные минералы. Лишь некоторые процессы способствуют сохранению пористости и даже ее увеличению (например, выщелачивание вещества неустойчи­вых минералов).

Для того чтобы правильно оценивать происходящие процессы, следует знать общегеологическую обстановку, соотношение пород в разрезе и по площади. Особенно важно соотношение глинистых и песчано-алевритовых пород в разрезе, процессы в которых оказывают друг на друга взаимное влияние. При изучении коллекторов и покры­шек геолог должен представлять, что происходит в осадках и породах в различных зонах при диагенезе и катагенезе. Две эти стадии (особен­но вторая) по сравнению с предыдущими охватывают весьма длитель­ный период времени. Сам темп вторичных изменений во многом зави­сит от скорости накопления осадков. В областях непрерывного быст­рого прогибания может накопиться мощная толща осадков, нижние горизонты которых не успевают сильно измениться и сохраняют удовлетворительные коллекторские свойства.

Наиболее существенно влияющими на коллекторские свойства терригенных пород являются уплотнение, цементация, растворение и разложение минералов, аутигенное минералообразование, в том числе изменения в составе глинистой примеси, перекристаллизация, регене­рация, катаклиз и бластез. Все процессы тесно связаны друг с другом. Уплотнение сначала достигается за счет более тесной экономной упа­ковки. На первом этапе происходит гравитационное уплотнение пород при сохранении их первичных структурных и текстурных признаков. При дальнейшем росте нагрузки жесткий скелет испытывает лишь упругие сжатия до определенного предела, после которого он начина­ет разрушаться, первичная обломочная структура изменяется. В контактных точках, где давление особенно велико, происходит частичное растворение минерального вещества.

Количество и тип цемента сильно влияют на емкость терригенных коллекторов. Как уже говорилось, цемент может быть синхроничен обломочным зернам - это сингенетичный цементирующий материал. Но цемент может проникнуть в пористую среду и после отложения осадка при его диагенезе и последующем катагенезе. Цемент в обло­мочных породах представлен следующими минеральными образова­ниями: 1) глинистыми минералами; 2) железистыми веществами; 3) карбонатами; 4) кремнистыми веществами (в том числе в результате переотложения SiO₂ - окремнения); 5) сульфатами; 6) фосфатами и др.

Развитие процессов цементации при диагенезе и катагенезе преж­де всего связано с поступлением в пористые породы все новых пор­ций погребенных вод из глин по мере уплотнения последних. В глине воды очень много - особенно вначале, в глинистой суспензии, - до 80% объема. А в сухих сланцеватых аргиллитах остается 4-5%. Этот резерв вод не всегда в должной мере учитывается при расчетах балан­са подземных вод и определении их роли в ходе миграции УВ.

Отжатая вода из глин со всеми разнообразными растворенными солями почти полностью переходит в выше- и нижележащие порис­тые породы. Тут надо иметь в виду два фактора: 1) минеральный состав глин, который влияет на отдачу воды (при прочих равных условиях каолинитовые и гидрослюдистые глины отдают воду быст­рее, чем монтмориллонитовые); 2) соотношение глин и песков в раз­резе. Маломощные песчаные пласты в глинистых толщах полностью зацементированы до степени сливных песчаников, а в средних частях мощных песчаных пачек при малом количестве глин в разрезе остают­ся свободные поровые пространства.

Характер осаждающихся из растворов минералов будет целиком и полностью определяться химическим составом и концентрацией солей в иловых, а затем в пластовых водах. Общая минерализация вод увеличивается с глубиной. Если у поверхности она равна сотням миллиграммов или нескольким граммам на литр, то на глубине около 2 км и более в некоторых водоносных горизонтах минерализация может достигать 150-200 г/л и больших значений. Часто на глубине фактически формируются уже рассолы, которые в виде растворов могут существовать только при повышенных давлениях и температу­рах. В результате повышения концентрации (или снижения температу­ры и давления) в осадок начинают выпадать труднорастворимые сое­динения. Из наиболее массовых прежде всего идет выпадение карбо­натов, они переходят в состав цемента. В результате мы видим следы замещения глинистых минералов и даже зерен кварца, которые разъе­даются карбонатным цементом. Можно говорить о подзоне карбонати- зации. В связи с уходом ионов СО²*₃ в пластовых водах начинают преобладать сульфат-ионы, дальнейшее повышение концентрации приводит к выпадению сульфатов, которые тоже входят в цемент. Здесь же высокую активность приобретает кремнезем, часто замещаю­щий другие минералы. Таким образом, есть основания выделять подзону окварцевания. С уходом сульфатов воды приобретают хло- ридный облик. Такова генеральная схема изменения состава вод, но она часто нарушается проникновением инфильтрационных и глубин­ных вод и иными, часто противоположно направленными процессами.

Продукты преобразования некоторых обломоч­ных минералов являются еще одним источником материала для цемента. К таким минералам относятся пироксены, амфиболы, биотит, некоторые плагиоклазы. По мнению А. Г. Коссовской, в области интен­сивного погружения и быстрого накопления осадков большой мощ­ности происходит разложение и "внутрислойное растворение" феми- ческих минералов (пироксенов, амфиболов, биотита). Освобождаю­щиеся железо и марганец входят в состав хлорита, а кальций и другие

катионы образуют растворимые соли, способные участвовать в мигра­ции. При разложении плагиоклазов происходит формирование цеоли­тов. Интересно, что в тех терригенных породах (например мезозойс­ких в Лено-Вилюйской синеклизе), где в значительном количестве присутствует ломонтит (20-25%), основные и средние плагиоклазы отсутствуют. В связи с этим резко повышается относительное содержа­ние кислых плагиоклазов (альбита). Кроме того, возникают новообра­зования альбита вследствие замещения средних и основных плагио­клазов. За счет полевых шпатов может происходить также возникно­вение эпидота.

Плотная упаковка зерен скелета всегда обеспечивает жесткий характер связей. При этом нагрузка передается от зерна к зерну в точках соприкосновения. В условиях больших давлений минералы начинают растворяться в этих местах (принцип Рикке), а в соседних участках растворившееся вещество будет осаждаться. Происходит перераспределение, микромиграция вещества; растворенные вещест­ва, одинаковые по составу с зернами, наращивают их. Возникшие раст­воры оказывают влияние и на цемент. Например, образование сери­цита в глинистом цементе связано с воздействием растворов щелочей, образующихся при растворении на контактах зерен полевых шпатов, на каолинитовые частицы. Щелочная среда способствует растворимо­сти многих минералов, в том числе кварца.

Большую роль в изменении глинистого цемента в песчаниках играют пластовые воды. В более проницаемых пластах под их воздей­ствием процессы изменения идут боле активно. В проницаемых водо­носных песчаниках цемент может изменяться от смешаннослойного и гидрослюдистого к хлоритовому, а потом каолинитовому, вначале несовершенной, а затем совершенной структуры. Каолинитизации способствует влияние продуктов разложения OB: угольная, гумино- вые кислоты. В плохо проницаемых пластах и глинистых покрышках, сложенных минералами того же состава, этот процесс идет медленно или не идет вовсе.

Глинистые минералы различны по пластичности; наиболее пласти­чен монтмориллонит. Он же способен в большей степени разбухать и закупоривать поровое пространство. Примесь монтмориллонита ска­зывается очень сильно даже в малых количествах. При добавлении к чистому кварцевому песку с проницаемостью 5 ,3 ■ 1 0^-12мкм² 5% монт­мориллонита проницаемость снижается до0,8510^-13 мкм³.При добав­лении 10% монтмориллонита песок становится практически непрони­цаем. Таким образом, наличие монтмориллонитового цемента - небла­гоприятный фактор. Этот минерал также корродирует кварцевые зерна. Если же за счет гидрослюды возникает каолинит, как в выше­приведенном примере, то образуется некоторое избыточное количест­во кремнезема, часть которого идет на регенерацию зерен кварца, а

часть может быть вынесена, и пористость породы может увеличиться.

Перекристаллизация вещества цемента происходит из-за возрастания нагрузок и роста температуры при погружении. Этому способствует и меняющийся солевой состав вод. Наиболее существенной и глубокой перекристаллизация является в тех поро­дах, цемент которых сложен веществами химического и биохими­ческого происхождения (сульфаты, карбонаты, соли). Так как скорость кристаллизации в катагенезе невелика, что часто образуются крупные кристаллы, иногда правильной формы. При этом возникает пойкили- товый цемент, структура которого становится средне- и крупнокрис­таллической.

Существенное влияние на процессы цементации оказывает OB. Например, указанные преобразования глинистых минералов в по­рах коллекторов практически не происходят в тех случаях, когда глинистая масса пропитана OB, на глинистых частицах образуется как бы защитная пленка. Замечено, что в пласте-коллекторе, содержащем залежь нефти, процессы цементации значительно замедляются или даже прекращаются, продолжая развиваться за контуром и ниже подошвы залежи. Нефть, являющаяся диэлектриком, тормозит элект­рические процессы, обменные явления, во много раз замедляет вто­ричное изменение пород, и, таким образом, консервирует поровое пространство коллектора. По данным Б. К. Прошлякова (1974 г.), в разрезе Прикаспийской впадины на глубинах свыше 4000 м встреча­ются слабоуплотненные, пропитанные нефтью глинисто-алевритовые породы. Это явление как раз и объясняется "консервированием" порового пространства. Особенно интенсивные процессы цементации могут развиваться вблизи контакта нефть-вода, вследствие обменных реакций и развития микробиальных процессов. В связи с этим интерес­но отметить, что вследствие большей зацементированности пласта за пределами залежи нефть при перестройке структурного плана обычно не уходит из занятой ею ловушки - возникают висячие залежи на крыле складки и т. п.

Все указанные изменения приводят к тому, что с увеличением воз­раста пород и глубины погружения объем порового пространства в них в целом уменьшается (получается, что время как бы компенсирует степень погружения).

Породы с различной гранулометрической характеристикой изме­няются неодинаково. Достаточно "чистые" хорошо отсортированные песчаные породы в меньшей степени изменяют свою пористость с возрастом и глубиной. В таких породах средняя величина уменьшения пористости при давлении 10 МПа составляет 1,5%, а при давлении около 150 МПа (6-10 км) - 6,2%. Наиболее интенсивное уменьшение пористости происходит в плохо отсортированных породах-коллекто­рах, особенно таких, как глинистые алевролиты. Снижение пористости вследствие сжимаемости пород на одной и той же глубине проявля­ется в обломочных породах с глинистым цементом в значительно большей мере, чем в породах с кремнистым цементом. Имеет значение количество и распределение цемента.

Кроме необратимых изменений, которые приводят к уменьшению емкостных и фильтрационных свойств, в осадочных породах наблю­даются изменения временного характера, исчезающие после снятия нагрузки. Они обусловлены способностью минералов уменьшаться в объеме при возникновении одностороннего или всестороннего сжатия, и, наоборот, расширяться под воздействием упругих сил. В связи с этим у одной и той же породы объем пор может меняться: в условиях атмосферного давления он будет больше, в пластовых условиях на глубине - меньше. Вместе с пористостью изменяется и проницаемость, причем обычно в еще большей степени.

Горная порода подвергается действию так называемого эффек­тивного давления, представляющего собой разность между геостатис- тическим и пластовым давлениями с поправкой на некоторый коэф­фициент: р_Эф = р_г,_ос, - пр_пл, n =< 1 - коэффициент, находящийся в функциональной зависимости от состава пород. Для расчета эффектив­ного давления, не превышающего значения 50 МПа, при исследовании пористых коллекторов с коэффициентом пористости порядка 20% и более величину л можно принять равной 0,85.

Коэффициент сжимаемости пород под действием эффективного давления экспериментально определялся многими исследователями. При этом были получены различные результаты. Некоторые авторы пришли к выводу, что упругая сжимаемость твердой фазы пород по сравнению с изменением общего объема пористой среды столь мала, что ею можно пренебречь. Другие ученые выявили, что существуют породы, заметно изменяющие под нагрузкой свои физические свойст­ва и восстанавливающие их после снятия давления. При этом в породе не фиксируются или являются весьма мало заметными остаточные де­формации. К таким породам относятся хорошо отсортированные квар­цевые песчаники с малым содержанием (порядка 5-8%) зерен другого состава и с пленочно-контактовым цементом. В образцах подобных пород нижнемелового возраста в Восточном Предкавказье, отобран­ных с глубин 3200-3300 м, в процессе увеличения давления до 60 МПа пористость уменьшалась на 6-8% (открытая пористость в поверхност­ных условиях 14,5-26,9%), а проницаемость снижалась на 7,6%.

Во всех случаях проницаемость вкрест слоистости изменяется в большей степени, чем вдоль.

Изменения температуры не влияют на общий характер зависимо­сти проницаемости от давления. Лишь в случае измерения по жидко­сти проницаемость увеличивается с повышением температуры, види­мо, в силу уменьшения вязкости жидкости.

Явление сжимаемости некоторых разновидностей пород и изме­нения их физических свойств следует учитывать при подсчете запасов (вводя соответственно уменьшительную поправку в величину порис­тости) и при составлении схемы разработки месторождения.

К гранулярным коллекторам наиболее близки некоторые участки кор выветривания. Наибольшие притоки нефти были получены из кор выветривания гранитоидов и песчано-глинистых сланцев, наименьшее - зеленокаменных пород, глинистых сланцев и основных эффузивов. Формирование коллекторских свойств образований кор выветривания определяется не только составом исходных пород, но и палеоклима- тическими, тектоническими, геоморфологическими и другими факто­рами.

По преобладающим геохимическим процессам и минеральному составу в корах выветривания снизу вверх выделяются следующие зоны: дезинтеграции, выщелачивания и гидролиза. На крупнокрис­таллических полевошпатовых породах - гранитах, гранодиоритах, диоритах, габбро и гнейсах различного состава - большей частью развит сокращенный профиль выветривания, состоящий из двух зон: дезинтеграции и гидролиза. Изменение состава пород при выветрива­нии обусловливает закономерное изменение их физических свойств. Неизмененные магматические и метаморфические породы имеют в основном межзерновую субкапиллярную и капиллярную пористость, измеряемую сотыми и тысячными долями процента. В зоне дезинтег­рации пористость резко возрастает. Наибольшая открытая пористость образуется в зоне дезинтеграции крупнокристаллических магмати­ческих и метаморфических пород с повышенным содержанием кварца. Открытая пористость может достичь 10-15%. Пористость возрастает за счет появления весьма тонких извилистых трещин и полостей между зернами. Вдоль них происходит частичное растворение материала. Подобные трещины не могут еще обеспечить хорошую проницаемость.

При переходе породы в следующую зону - зону выщелачивания - параллельно с выносом водами отдельных соединений из минералов (поглощенного комплекса глин и др.) происходит увеличение разме­ров образовавшихся пустот; пористость увеличивается. Породы, прошедшие зону выщелачивания, характеризуются хорошими коллек­торскими свойствами, особенно высокими в корах выветривания гранитоидов. Сохраняющиеся здесь зерна материнских пород, осо­бенно кварца, образуют жесткий каркас. В дальнейшем, при накопле­нии вышележащих отложений, этот каркас оказывает сопротивление уплотнению. Пористость пород может превышать 20%.

В зоне гидролиза происходит глубокое преобразование минераль­ного состава и структуры первичных пород. Основную массу пород слагают гидрослюды и каолинит. Мелкие зерна кварца и других сохра­нившихся минералов представляют собой реликты. Эти преимуществ

венно глинистые участки коры выветривания способны сильно уплот­няться под давлением вышележащих пород. При уменьшении порис­тости и проницаемости глинистые разности превращаются в покрышки нижезалегающих коллекторов.

Даже при достаточно широком площадном развитии продукты кор выветривания часто отсутствуют в сводовых частях поднятий. Они наиболее полно развиты на крыльях и в прогибах между поднятиями, где могут образовывать литологические ловушки. Часто они создают единый резервуар с вышезалегающими более молодыми породами- коллекторами, особенно в том случае, если верхняя зона гидролиза отсутствует или развита слабо.

Возникновение вторичной пористости. Коллек­торы на больших глубинах. Все перечисленные выше процес­сы определяют генеральную тенденцию снижения пористости пород с глубиной и повышения их плотности. Часто приходится наблюдать, что на глубинах 3,5-4 км пористость ничтожно мала. Однако отмечает­ся все больше и больше случаев, когда на глубинах 6-8 км емкостные характеристики пород достаточно велики. Открытая пористость песчаников продуктивной толщи на площади Булла-море в Азербайд­жане составляет 15-18% на глубине более 6,2 км. Примерно такие же величины на шестикилометровых глубинах известны и на других морских площадях в пределах Апшеронского порога. В США в штатах Аризона и Техас вскрыты удовлетворительные коллекторы на глуби­нах 8 км. По-видимому, в подобных случаях можно говорить либо о сохранении удовлетворительных свойств при погружении на большие глубины, либо о формировании дополнительного нового пустотного пространства - вторичной пористости, что выражает процесс разуплот­нения пород на глубине.

Возникновение или сохранение новой пористости на больших глу­бинах зависят от очень многих факторов, воздействие некоторых из них мы только начинаем раскрывать. Причины этих явлений связаны с обстановкой формирования осадков, с взаимовлиянием толщ, выпол­няющих осадочный бассейн, с различными литогенетическими процес­сами. Нам известна обстановка формирования достаточно отсортиро­ванных песков из окатанного материала на малых глубинах шельфа. В зависимости от состава (более мономинеральный или более полимик- товый) дальнейшее постседиментационное преобразование этих пес­ков (и пористости в них) происходит с разной степенью интенсивности, химически разнородный материал более реакционноспособен, и преоб­разования в полимиктовых песчаниках идут активнее. Но в подав­ляющем большинстве случаев песчаные породы относительно мелко­водного происхождения изменяются и сильно цементируются уже на глубинах порядка 2,5-3 км. Исключением могут служить пески верх­него уровня лавинной седиментации (по А. П. Лисицыну), которая происходила и происходит в дельтах и на склонах дельт (в аван- дельтах) крупных рек.

Вследствие больших скоростей осадконакопления песчаные слои быстро попадают на большие глубины, не испытав существенных литогенетических преобразований. В ряде случаев, видимо, так и обстояло дело при формировании отложений продуктивной толщи на Апшеронском пороге каспийского моря, где в то время располагался внешний край палеодельты Волги. Быстрое погружение сопровожда­лось промыванием осадков струями воды с повышенной гидродинами­кой, что обусловило вынос пелитового материала и улучшение струк­турной характеристики пород. Эти же факторы повышенной скорости накопления осадков и их лучшей степени промытости (отсортирован- ности) действуют и с приближением ко второму уровню лавинной седиментации на континентальном склоне и его подножии. Зерновые потоки в каньонах и троговых долинах континентального склона могут двигаться с весьма значительными скоростями, образующиеся при этом вытянутые тела песчаного материала с повышенной круп­ностью зерен приобретают высокие структурные характеристики (фи­зическую зрелость). В какой-то степени это характерно и для отложе­ний лопастей глубоководных конусов на континентальном подножии. При быстром захоронении все эти особенности сохраняются и в ходе погружения на большие глубины, при дальнейшем перекрытии более мелководными отложениями в случае проградационного наращивания континентальной окраины. Песчаные тела лопастей могут соединяться с песками питающего потока в каньоне и образовывать разветвлен­ный, но достаточно обширный природный резервуар. Многие залежи в бассейнах Сакраменто и Сан-Хоакин в США связаны с отложениями подводных долин и конусов выноса. Пористость миоценовых песча­ников, образовавшихся в таких условиях на глубинах в 3,6 км и более, составляет около 20%. Песчаные тела с жестким скелетом в разрезе в ряде случаев представляют так называемые седиментацион- ные структурные формы.

Существенным фактором сохранения высоких коллекторских свойств является набор формаций в осадочном нефтегазоносном бас­сейне. Физические свойства различных толщ сильно отличаются по способности к уплотнению, фильтрационным характеристикам, тепло­проводности и т. д. Большую роль играют толщи с высокой теплопро­водностью, прежде всего соленосные и некоторые кремнистые. Они способствуют более ускоренному перераспределению тепла в породах осадочного бассейна, как бы "выводят" его с больших глубин вверх, выхолаживают эти глубины, или, как говорят, создают эффект холо­дильника. Влияние это достаточно заметно. Если при среднем геомет­рическом градиенте на глубине 5 км температура достигает примерно 150°С, то при наличии соленосной толщи в породах под ней на той же

глубине температура равняется примерно 100-110⁰C Это различие очень большое, если учесть то, что температура для начала и полноты протекания химических реакций служит основным фактором. В связи с этим под нижнепермской соленосной толщей в Прикаспийской впа­дине пористость нижележащих пород составляет 20-23%, а проницае­мость до 140 10^-15 м . Мощные перекрывающие глинистые толщи, так же как и соленосные, оказывают существенное влияние на свойства подстилающих пород и в другом отношении: затрудняя отток образую­щихся продуктов химических реакций, они способствуют добавочно­му повышению давлений на глубине, вследствие чего могут создавать­ся зоны аномально высоких пластовых давлений - АВПД. Здесь про­является механическое влияние флюидов, они как бы распирают пласты изнутри, сохраняя пустоты от сжатия. Кроме того, повышение давления, затрудненный уход образовавшихся продуктов замедляет и химические реакции. Пористость песчаников палеозойского возраста, вскрытых Бийкжальской скважиной в Прикаспии в зоне АВПД на глу- бдинах от 5,3 до 5,5 км, составляет 9,6-13,5%, в то время как близкие по составу породы мезозоя в Аралсорской скважине на глубинах 4,15-4,2 км, где нет АВПД, характеризуются пористостью 8,7-11,5%.

Весьма разнообразно влияние литогенетических процессов на сох­ранение имеющейся пористости и создание вторичной. К сохранению первичных коллекторских свойств среди терригенных пород больше всего предрасположены средне- и крупнозернистые разности песчани­ков с малым содержанием цемента. При прочих равных условиях (однородность минерального состава, структуры) заметную роль игра­ет толщина пластов-коллекторов. В мощных песчаных пластах (15-20 м) в центральных участках породы всегда имею! свободное поровое пространство, особенно если они залегают среди глин. Это объясняется тем, что выжимающиеся из глин растворы просачиваются в кровли и подошвы пластов и здесь из них выпадают вещества, которые цементируют и как бы бронируют внутренние час­ти.

Вторичная пористость в обломочных отложениях наиболее часто представлена межзерновой пористостью и пустотами избирательногс растворения и выноса материала некоторых компонентов породы, в том числе зерен. Образованию вторичной пористости способствует ряд факторов. Прежде всего это изменение общего характера среды (вели­чина рН и др.), при котором отдельные минералы становятся неустой­чивы. Это касается карбонатов и некоторых глинистых минералов. Зоны неустойчивости выделяются на разных глубинах в зависимости от гидрохимического и теплового режима. При средней напряженности теплового поля кальцит неустойчив на глубине около 3 км, при более интенсивной напряженности - на меньших глубинах. В зависимости от ситуации в конкретных бассейнах в соответствии с уровнем неустой­чивости М. К. Калинко и Н. А. Минским в 1973 г. были выделены зоны оптимальных коллекторов.

Карбонаты и другие химически нестойкие минералы и обломки пород активно растворяются водами, обогащенными углекислотой и органическими кислотами. Растворы, содержащие органические кис­лоты, формируются главным образом при разложении OB и проникают в толщу пород сверху. Воды же, насыщенные CO₂, могут поступать и из глубоких частей земной коры и способствовать интенсивному форми­рованию вторичной пористости на глубинах в несколько километров. Вторичная пористость возникает в той или иной степени, по-видимому^Л постоянно. Те же дополнительные или обновленные поры, которые мы отличаем в нефтегазоносных коллекторах, образуются, а затем и сох­раняются скорее всего лишь на определенных глубинах, чему есть несколько причин. Как уже указывалось выше, трансформация раз­бухающих глинистых минералов (смектитов) в неразбухающие (глав­ным образом, иллит) является очень важной стороной преобразования осадочных пород. Освобождающаяся при трансформации связанная вода, переходящая в свободное состояние вследствие своей химичес­кой чистоты, обладает повышенной растворяющей способностью (аг- рессивностью)¹. Проникая в коллектор, она принимает участие в растворении хемогенного (карбонатного, сульфатного и др.) цемента. Растворение цемента водой, выделившейся из глин, будет продол­жаться до тех пор, пока эта вода не достигнет химического равновесия с водой, ранее бывшей в коллекторе.

Наиболее массовое превращение глинистых минералов (и выход воды) часто хорошо увязывается по глубине с главной зоной нефтеоб- разования. Характер переслаивания толщ при. этом также имеет определенное значение. Если глинистые свиты очень мощные (сотни метров, первые километры), то из центральных их частей освободив­шейся воде уйти сложно, она не будет принимать участие в преобразо­вании находящихся на далеком расстоянии песчано-алевритовых коллекторов, роль ее будет иной.

Другой основной действующий агент - углекислота, кроме верх­ней биогенной зоны, возникает также в массовом количестве при гене­рации нефти и в более глубоких горизонтах при термохимических преобразованиях параллельно с образованием метана. Формирование этих газов приводит к аномально высокому поровому давлению и, как следствие, микротрещиноватости, что создает дополнительные воз­можности перемещения углекислоты в природные резервуары. Повы­шение давления выше нормального приводит к увеличению раствори­мости кальцита, в условиях же нормального повышающегося давле­

ния кальцит может и не растворяться, так как повышающаяся с глуби­ной температура сильно понижает растворяющую способность CO2. При возрастании концентрации углекислоты происходит также растворе­ние полевых шпатов.

Приходящие в движение катионы щелочей и щелочноземельных элементов, а также кремнекислота частично выносятся, а частично идут на образование каолинита, иллита и хлорита. Возникновение тех или иных минералов зависит от концентрации CO2, времени реакции, первичных минералов и начального состава воды. Следует предполо­жить, что степень возрастания вторичной пористости пропорциональна количеству генерированных газов (в т. ч. CO2), а также количеству неустойчивых составляющих частей породы. Вследствие всего этого вторичная пористость наиболее активно может нарастать со времени начала главной фазы нефтеобразования и формироваться далее уже в глубинной зоне газообразования. Такое благоприятное сочетание во времени приводит к тому, что при условии формирования залежи все пустоты, в т.ч. вторичные, сразу заполняются в ловушке УВ, что гаран­тирует их сохранность. Углеводороды тормозят все процессы после­дующей цементации, сохраняют пористость. Влияние OB (нефти) и про­дуктов его преобразования в более мелких масштабах видно на водонефтяных контактах, где при взаимодействии нефти и воды идут различные процессы, в том числе образование CO2 чему способству­ют обитающие здесь бактерии. Все это приводит к растворению кальци­та, других минералов на уровне и несколько выше контакта и к пере- отложению карбонатов и окисленных остатков нефти ниже его. Залежь как бы запечатывается снизу. При изменении структурного плана залежь остается в запечатанном объеме и положение ее может не соот­ветствовать новой структурной форме, располагаться на крыле - "ви­сячая залежь" и т. п. Если после структурных преобразований поступ­ление УВ продолжается, то в пределах вновь сформированной залежи можно видеть следы BHK предыдущих этапов.

Контрольные вопросы