1. В чем состоят специфические особенности карбонатных коллекторов?

2. В чем особенность характера пустот в карбонатных породах?

3. Каково влияние вторичных процессов на коллекторские свойства карбонатных

пород?

Глава 17. Tрещиноватосiъ пород и трещинные коллекторы

Трещины - это разрывы сплошности горных пород без смеще­ния. Термин трещиноватость имеет собирательное значение и характеризует общую рассеченность горных пород трещинами. Трещи­ны широко и повсеместно развиты во всех разновидностях горных пород. Среди коллекторов нефти и газа наиболее трещиноватыми

253

Литогенетические					Тектонические
Диагенети- ческие	Катагенети- ческие	Гипергенети- ческие
Возникшие при
уплотнении, кристаллиза­ции, обезвожи­вании и старе­нии коллоидов	перекристал­лизации, вы­делении меж- слоевых вод, метасоматозе	выветрива­нии, борто­вом отпоре	колебатель­ных движе­ниях (эпей- роклазы)	складкообра­зовательных движениях и кливаже (пироклазы)		дизъюнк­тивных на­рушениях (диаклазы)

являются карбонатные породы, хотя в глинистых, кремнистых и дру­гих типах трещины имеют также большое значение.

По времени образования различают трещины первичные, связан­ные по своему происхождению со стадиями диагенеза (в частности с процессами уплотнения, кристаллизации вещества, обезвоживания), и вторичные, возникновение которых обусловлено различными процес­сами катагенеза, метагенеза, гипергенеза и тектоническими напря­жениями. Разновидности трещин можно свести в следующую таблицу (табл. 16).

Тектонические трещины образуют наиболее отчетливо выражен­ные системы. Ориентировка и распространение литогенетических трещин самая разнообразная: раздваиваются, ветвятся, изгибаются. Чаще они встречаются в тонкозернистых породах, которые при уплот­нении обезвоживаются больше, чем другие. На границах пластов разного состава литогенетические трещины ориентированы часто согласно их поверхности, что отражает также некоторый послойный срыв при разной степени уплотнения. Литогенетические трещины приспосабливаются к мелким конкрециям, центрам кристаллизации, огибают разные включения, поэтому поверхность их стенок шерохова­тая, бугристая. Распространение их ограничивается одним пластом и в других слоях они не прослеживаются. Большое число литогенетичес­ких трещин возникает в породах; образование трещин тесно связано с переформированием коллоидных систем. При старении коллоидов, в процессе выделения воды в них появляются трещины.

В числе катагенетических интересными являются мельчайшие трещины, образующиеся при микрогидроразрывах в глинистых поро­дах в процессе выделения связанных межслоевых вод. Многие авторы увязывают по генезису трещины и стилолитовые, сутурные швы. Действительно, часто одни переходят в другие, но бывает, что они и пересекаются, и являются разновозрастными. Тектонические трещи-

ны более прямолинейны (могут рассекать породы независимо от их текстурно-структурных особенностей), поверхности их стенок более гладкие. Трещиноватость породы в ненарушенном состоянии может не проявляться явно, места будущих трещин как бы запрограммированы в породе, и эти возможности реализуются при малейшем дополнитель­ном напряжении, сдвиге или даже под влиянием давления проникаю­щих флюидов. Скрытая трещиноватость обычно проявляется при раскалывании пород.

По размерам, протяженности, раскрытию выделяется много кате­горий трещин. При всем разнообразии большинство авторов выделяет две основные категории: микро- и макротрещины. Границу между ними проводят по величине 0,1 мм. К. И. Багринцева дает несколько другие параметры, ее классификация микротрещин по величине раскрытости следующая: очень узкие - 0,001-0,01 мм; узкие - 0,01 - 0,05; широкие - 0,5-0,1; очень широкие - 0,1-0,5 мм. Микротрещины изучаются в шлифах и пришлифовках, лучше ориентированных по странам света. Макротрещины изучаются в поле или в керне.

Очень важным обстоятельством является масштабность трещино­ватости. Если рассматривать только лишь макротрещины, то масштаб их проявления оказывается весьма различным. Часто трещины обра­зуют свою систему только в пределах одного пласта и не переходят в соседние. Но в то же время в пределах какой-либо геологической структуры они, находясь на разных пластах, концентрируются на фоне этой структуры в определенные зоны. Поднимаясь на еще более высо­кий уровень, мы можем выделять зоны повышенной трещиноватости в пределах целого региона, например, на аэрофотоснимках. И, наконец, существуют планетарные зоны трещиноватости, которые входят в сос­тав весьма протяженных линеаментов, дешифрируемых на космичес­ких снимках. Это важное обстоятельство необходимо использовать при региональных работах, так как зоны повышенной трещиноватости обычно прослеживаются в глубь осадочного чехла. Имеющийся опыт показывает, что можно использовать для выявления зон повышен­ной трещиноватости на глубине и геофизические данные: резкие изменения ускорения свободного падения - высокоградиентные зоны, выделяющиеся по перепадам скоростей распространения упругих волн.

Возможности трещинообразования в породах проявляются при деформациях. Деформация зависит от направления приложения сил, анизотропии твердого тела, длительности действия силы. Деформации могут быть однородные (сжатие и растяжение) и неоднородные (изгиб и кручение), кроме того, они разделяются на упругие и пластические. Предел упругости у горных пород сравнительно низкий, и при перехо­де через него пластические деформации приводят к необратимым изменениям формы и объема тела.

Способность пород выдерживать пластическую деформацию без разрушения определяется их пластическими свойствами. Породы с малой пластичностью являются хрупкими. Существует определенная обратная зависимость между пластичностью, которую можно изме­рить, и способностью к растрескиванию. Выделяются высокопластич­ные породы (соль, слабоуплотненные глины), пластичные (гипсы, алевритовые глины, некоторые мергели), малопластичные (известня­ки, доломиты, аргиллиты), непластичные (кремнистые и окремненные породы). Следует заметить, что на степень упругости и пластичности влияют окружающие условия. Карбонатные породы, насыщенные водой и углекислотой, легче поддаются пластическим деформациям. Предел прочности мелкокристаллического известняка на скалывание при атмосферном давлении 260 МПа, а при геостатическом давлении на глубине 5-6 км повышается почти в 5 раз. Трещины, которые создают­ся при растяжении и изгибе, значительно увеличивают пустотное пространство. Степень пластичности (или хрупкости), а также толщи­на пласта влияют на характер деформации. Если пластичный материал растягивается и утоняется, то хрупкий разделяется на куски (блоки) трещинами отрыва или скалывания. Отмечается связь размеров бло­ков с прочностью породы и толщиной слоев. По данным И. В. Кирил­лова (1964 г.), в палеогеновых песчаниках на южном склоне Кавказа отмечается следующая зависимость между мощностью слоев и рас­стояниями между трещинами:

Мощность

слоя, м 0,03 0,05 0,1 0,25 0,3 0,4

Расстояние между тре­щинами, м 0,04-0,1 0,05-0,2 0,1-0,3 0,2-0,4 0,4-0,8 0,4-0,6

Степень трещиноватости находится в зависимости от литологичес­кого состава. В глинистых, кремнистых известняках и мергелях трещиноватость повышена по сравнению с чистыми известняками. Среди известняков трещиноватость наиболее высокая в доломитизи- рованных и тонкозернистых разностях.

По расположению трещин относительно залегания слоев выделя­ются перпендикулярные, параллельные и наклонные к слоистости. По отношению к вытянутым структурным формам трещины могут быть продольными, поперечными и косыми, ориентированными под ка­ким-то углом к направлению простирания и падения. На куполовид­ных структурах (или на периклиналях) можно выделять радиальные и концентрические трещины. Механизм образования трещин при склад­кообразовании изучен экспериментально и в ряде случаев рассчитан математически. Один их характерных примеров возникновения трещин показан на рис. 63. При боковом сжатии и образовании анти­клинали она обычно растягивается по длинной оси.

Рис. 63. Образование систем трещин на модели пласта

П о направлению, ориентировке, отношению к пластам и пачкам, времени возникновения трещины объединяются в системы. Последние чаще всего различаются по своей практической эффективности. В каждой системе различают густоту и плотность трещин в объеме.

Густота (Г) определяется как отношение числа трещин данной системы к единице длины линии, перпендикулярной к стенкам этих трещин. Густота может быть различна для разных систем трещин. Расстояния меду трещинами одной системы, как правило, выдержива­ются.

Плотность (П), или объемная плотность, является суммарным количеством всех трещин в данном объеме. При подсчете на плоскости (в обнажении, в шлифе) можно получить площадную (поверхностную плотность, например, без учета трещин, параллельных напластованию. Раскрытость трещин можно определять как среднее между самыми широкими и самыми узкими участками. Хотя фильтрацию ограничи­вают самые узкие участки, флюиды могут обтекать их и по более широким зонам.

Густота, раскрытость трещин, коэффициенты пустотности и фильт­рации тесно связаны с вещественным составом, степенью вторичной измененности. К. И. Багринцева (1979 г.) приводит количественные характеристики трещин в известняках различных структурно-генети­ческих типов. Минимальные значения поверхностной плотности трещин отмечаются в биоморфных разностях - 0,01-0,5 см/см² при средней раскрытости трещин 10-70 мкм. Для известняков комковатой структуры характерна более высокая величина поверхностной плот­ности - 0,3-0,8 см/см² при средней раскрытости 5-40 мкм. Максималь­ными значениями поверхностной плотности отличаются микрозернис- тые известняки - 3,1 см/см² при раскрытости от 25 до 60 мкм.

Анализ выполнения трещин имеет чрезвычайно большое значение. Выполнение бывает полным и неполным, а также может различаться