авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

.. Смехов,

Т. В. Дорофеева

ВТОРИЧНАЯ

ПОРИСТОСТЬ

ГОРНЫХ

ПОРОД-

КОЛЛЕКТОРОВ

НЕФТИ

И ГАЗА

Л Е Н Й Н Г Р А Д «НЕДРА»

Л Е Н И Н Г Р А Д

С К О Е О Т Д Е Л Е Н И Е 1987

У Д К 553.98.061.43

Смехов. M., Дорофеева Т. В. В т о р и ч н а я пористость горных пород-коллекторов иефти

и г а з а, — Л. : Н е д р а, 1987.— 96 с.

О с в е щ е н а проблема вторичной пористости с л о ж н ы х типов коллекторов, я в л я ю щ е й с я

о с н о в н ы м компонентом общей э ф ф е к т и в н о й пористости. Рассмотрены различные аспекты э т о й проблемы: происхождение и з а к о н о м е р н о с т и р а з в и т и я вторичной пористости в горной по роде, д а н н ы е о функциональной з а в и с и м о с т и м е ж д у структурой перового пространства и ф и л ь т р а ц и о н н ы м и свойствами, а т а к ж е вопросы прогнозирования вторичной пористости и ее роли д л я оценки з а п а с о в нефти и г а з а в с л о ж н ы х коллекторах.

Д л я научных работников — геологов, геологов-нефтяннков, литологов, занятых поисками, п р о г н о з и р о в а н и е м и изучением нефтиных и г а з о в ы х месторождений.

Т а б л. 7, ил. 20, список лит. 50 назв.

(ЛГУ) Р е ц е н з е н т — д - р геол.-минерал, иаук, проф. В. Н. Шванов 1904050000—306,03_ 043(01)-87 © Издательство «Недра», ПРЕДИСЛОВИЕ Современное состояние изученности проблемы сложных коллек торов характеризуется возрастающим интересом к познанию структуры порового пространства и особенностей фильтрации в них нефти и газа.

Именно эти вопросы, имеющие прямое отношение к оценке емкости подобных коллекторов, являются в последние годы предметом многих исследований.

Как правило, объектами этих работ служат карбонатные породы, слож ные типы коллекторов в которых имеют наибольшее развитие. В таких коллекторах процессы фильтрации флюидов осуществляются одновременно в разнородных средах (блоковая и межблоковая);

коллекторы характери зуются различными емкостными и фильтрационными параметрами.

Карбонатные породы, в которых доминирующее значение в аккумуляции углеводородов принадлежит вторичной пористости, а фильтрация обуслов лена трещиноватостью, в недалеком прошлом рассматривались как некол лекторы. Основанием для такой оценки этих горных пород служили данные о их малой пористости и низкой проницаемости. Однако случайные вскрытия этих горизонтов в буровых скважинах и их испытание на приток показали неожиданные результаты (Русская платформа, Северный К а в к а з ). Оказа лось, что, несмотря на низкие значения межзерновой пористости и прони цаемости, благодаря факторам выщелачивания (вторичная пористость) и трещииоватости такие горные породы могут оказаться коллекторами нефти и газа весьма высокой производительности.

В нашей стране существует много резервов подобных залежей угле водородов не только в новых перспективных районах, но и в старых районах нефтедобычи, где ранее недооценивались перспективы сложных типов коллекторов. Д л я правильной оценки запасов и выбора рациональной схемы разработки залежей нефти в сложных типах коллекторов с пре обладанием вторичной пористости необходимо располагать данными о строении залежи и типе коллектора.

Структура нефтяной залежи как гидродинамической систем:' устанавли вается по данным промысловых исследований, проводимых в масштабе всего месторождения. Весьма сложной и далеко еще не решенной пробле мой является определение эффективного объема пласта-коллектора, осо бенно для условий его сложного типа. Большинство исследователей приходят к заключению о настоятельной необходимости изучения и учета параметра вторичной пористости.

Предлагаемая книга посвящена исследованиям и оценке параметров вторичной пористости, данные о которых представляют широкий практи ческий интерес при выделении в разрезах сложных типов коллекторов нефти и газа наиболее эффективных в промышленном отношении гори зонтов. Авторы книги в течение многих лет работы во В Н И Г Р И принимали активное участие в разработке проблемы трещинных коллекторов. В этих исследованиях первостепенное значение было отведено разработкам модели сложных типов коллекторов и принципиальной схемы их классификации, основанным на современных представлениях об их фильтрации и емкости.

Дальнейшие исследования по рассматриваемой проблем^ разбиваются в направлении усовершенствования методических работ и поисков новых путей и решения задач по познанию структуры порового пространства сложных типов коллекторов.

Вторичная пористость является основным компонентом эффективной пористости подобных коллекторов, но, к сожалению, пока представляет собой малоизученный параметр. В предлагаемой книге рассмотрены различ ные аспекты проблемы вторичной пористости: некоторые стороны ее проис хождения, закономерности ее распределения в горной породе, данные о функциональной зависимости между структурой порового пространства и фильтрационными свойствами, а также вопросы прогнозирования вторич ной пористости и ее роли для оценки запасов нефти и газа в сложных кол лекторах.

Авторы стремились обобщить доступные им данные по рассматриваемой проблеме;

они сделали попытку показать важность и практическую необ ходимость качественной и количественной оценки параметра вторичной пористости при разведочных работах и разработке залежей нефти и газа, а также при оценке их запасов.

В книге особый акцент придается рассмотрению сложности и много образия связей между пористостью и проницаемостью и другими физи ческими параметрами горных пород-коллекторов. В ней приведены также практические рекомендации по учету факторов трещиноватости и вторичной пористости, открывающие новые перспективы в оценке нефтегазоносности различных регионов.

Сведения, почерпнутые из ряда работ, указанных в списке литературы и приведенных в тексте, значительно пополнили наши представления о современном состоянии изученности проблемы вторичной пористости гор ных пород-коллекторов нефти и газа.

Авторы выражают признательность доктору геолого-минералогических наук, профессору В. Н. Шванову, рецензировавшему рукопись, за ряд весьма полезных замечаний, способствовавших ее улучшению.

Глава I ПОНЯТИЯ ОБЩЕЙ И В Т О Р И Ч Н О Й ПОРИСТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД и С О С Т А В Л Я Ю Щ И Х ИХ К О М П О Н Е Н Т О В (СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ) Терминология и вопросы классификации, применяемые при исследованиях коллекторов и их сложных типов, и в первую очередь при определении их эффективной емкости, имеют большое научное и практи ческое значение. Существующая до сих пор неопределенность в термино логии при оценке роли различных пустот в горной породе-коллекторе вызвана в основном разноречивостью представлений о типах коллекторов и их строении.

В современной принципиальной классификации коллекторов нефти и газа по условиям их аккумуляции и фильтрации, являющимся основными их критериями подразделения, коллекторы делятся на две большие группы:

простые и сложные. К первой группе относятся как собственно поровые коллекторы, так и чисто трещинные, так как те и другие обладают одной единственной системой фильтрационных каналов [37]. Вторую группу составляют сложные типы коллекторов, подразделяемые в основном по признаку их емкости. Объединяют все типы коллекторов этой группы общие условия их фильтрации — наличие двух сред: блоки горных пород (матрицы) и трещины, ограничивающие блоки пород.

Двухфазная фильтрация для всех типов группы сложных коллекторов характеризуется обменом фазами между поровой и трещинной средами коллектора.

Д л я распознавания того или иного типа коллектора в разрезе, и главным образом представителей группы сложных коллекторов, необходимо распо лагать количественными характеристиками их основных параметров.

Главным образом это межзерновая пористость, поровая проницаемость, трещинная пористость и трещинная проницаемость. Определение значе ний указанных параметров производится лабораторными, промыслово геофизнческими, литолого-петрографическими и гидродинамическими иссле дованиями.

При изучении различных типов группы сложных коллекторов часто употребляется термин «вторичная пористость». В настоящее время этому термину придается широкое значение, в содержание его некоторыми иссле дователями вкладываются различные понятия.

Так, отдельные исследователи «вторичной пористостью» именуют от крытую пористость, определяемую промыслово-геофизическими метсц^ами, и трещинную пористость, получаемую методом шлифов, а также пористость, определяемую методом анализа индикаторных кривых. Все полученные данные эти исследователи рассматривают как значения «вторичной по ристости» и сопоставляют их между собой.

Из указанного выше видно, что сравниваемые значения различных параметров (трещинная пористость, открытая пористость, вторичная по Рис. 1. Идеализированный срез породы [24].

П о к а з ы в а е т, к а к трещины способствуют повышению проницаемости породы. Проходящие по трещинам р а с т в о р ы расширяют их, растворяя стеики. Т р е щ и н ы соединяют ранее изолированные пустоты и поры.

I — п у с т о т ы ;

2 — трещины;

3 — поверхности напластования.

р и с т о с т ь ), по с у щ е с т в у, несопоставимы м е ж д у собой. Доверительными в ч а с т и о п р е д е л е н и я емкости вторичной пористости, видимо, будут значе ния, полученные методом а н а л и з а индикаторных кривых. О д н а к о по-преж нему п р о д о л ж а е т все ж е о с т а в а т ь с я дискуссионным понятие «вторичная пористость», хотя из с а м о г о н а и м е н о в а н и я этого термина следует, что все пустоты в горной породе, и м е ю щ и е вторичное происхождение, в том числе и е м к о с т ь т р е щ и н ( т р е щ и н н а я п о р и с т о с т ь ), п о д п а д а ю т под понятие «вторич н а я пористость». В т о р и ч н а я пористость ч а с т о р а з в и в а е т с я и в межблоко вом п р о с т р а н с т в е (по т р е щ и н а м ) и непосредственно в блоках ( м а т р и ц е ), о с о б е н н о в к а р б о н а т н ы х породах, н а ц е л о з а м е щ а я первичную пористость, т. е. р а з в и в а я с ь по ней (рис. 1).

Н а г л я д н ы м примером неупорядоченности термина «вторичная по ристость» м о ж е т т а к ж е с л у ж и т ь и с с л е д о в а н и е В. М. В а с и л ь е в а [1965 г.].

И м и з у ч а л а с ь емкость продуктивных и з в е с т н я к о в верхнего мела Гроз ненского района. С р а в н и в а л и с ь з н а ч е н и я р а з л и ч н ы х п а р а м е т р о в ( т р е щ и н н а я пористость, о т к р ы т а я пористость, в т о р и ч н а я пористость), которые именова л и с ь «вторичной пористостью». Р а з у м е е т с я, и в этом с л у ч а е проведенное с о п о с т а в л е н и е о с т а в а л о с ь н е п р а в о м о ч н ы м, т а к как с о п о с т а в л я л и с ь значе ния р а з л и ч н ы х п а р а м е т р о в.

П о промыслово-геофизическим д а н н ы м « т р е щ и н н а я » пористость (по В. М. В а с и л ь е в у ) д л я р а с с м а т р и в а е м ы х продуктивных известняков о к а з а л а с ь р а в н о й 1,5—2,0%, что с в и д е т е л ь с т в о в а л о о значении открытой пористости, но о т н ю д ь не о трещинной пористости. Е м к о с т ь ж е трещин ( т р е щ и н н а я пористость) б ы л а определена методом ш л и ф о в и о к а з а л а с ь равной 0,05% ( К а р а б у л а к - А ч а л у к с к о е м е с т о р о ж д е н и е ). А н а л и з индикаторных кривых п о к а з а л з н а ч е н и я, р а в н ы е 0, 2 5 — 0, 2 6 %, что, по существу, определило вторич ную пористость верхиемеловых и з в е с т н я к о в, составленную не только ем костью с а м и х т р е щ и н ( 0, 0 5 % ), но и е м к о с т ь ю расширений последних и вторичной пористостью м а т р и ц ы ( м е ж з е р н о в о й с р е д ы ).

Как известно, трещинная пористость представляет собой величину, измеряемую отношением объема открытых трещии, секущих горную породу, к объему последней. Трещинная пористость обычно колеблется в пределах 0,01-0,1%.

Наименования «первичная» и «вторичная» пористость требуют своего уточнения.

Некоторые исследователи первичной пористостью именуют пустоты в горной породе, образующиеся между частицами твердой фазы в процессе осадконакопления, а вторичной — пористость, развивающуюся в после дующей стадии литогенеза (диагенез, эпигенез). Однако поскольку термин «пористость» употребляется относительно горных пород в их современном состоянии, первичной пористостью, может быть, целесообразно именовать пустоты, которые образуются в осадках до их превращения в горную породу.

На стадии седиментагенеза это будет седиментационная пористость, а на стадии диагенеза — диагенетическая пористость.

При разделении пористости карбонатных пород на первичную и вторич ную наиболее часто используются генетические и морфологические ха рактеристики пустотного пространства, предложенные Л. П. Гмид, С. Ш. Леви [7]. К первичной пористости отнесены поры седиментации и поры, образо вавшиеся в процессе перекристаллизации, доломитизации и выщелачи вания, появившиеся на стадии диагенеза осадка. Такие поры в горной породе могут быть представлены или межграиулярными, или межформен ными пустотами.

Межгранулярные поры имеют неправильные, угловатые очертания, определяемые конфигурацией зерен вмещающих пород;

соединяются они микроканалами, радиус которых не превышает размеров пор. Распре деляются такие поры в горной породе сравнительно равномерно. Обычно т а к а я структура порового пространства свойственна хемогенным разностям карбонатных пород и описана, например, в тонкозернистых известняках и доломитах рифея и кембрия Сибирской платформы, среднего карбона Русской платформы и в других районах.

Межформенные поры, как известно, представляют собой полые участки между форменными образованиями (органическими остатками, их облом ками и обломками карбонатных пород, оолитами, сгустками, комками и д р. ).

Они определяют структуру порового пространства в зависимости от ха рактера упаковки. Размер пор обусловливается размером форменных элементов и обычно варьирует в пределах от 0,02 до 0,35 мм. В горной породе такие поры чаще всего распределяются равномерно.

Поры диагенетич,еской перекристаллизации или доломитизации по своим размерам и морфологии соответствуют конфигурации зереи. Р а з м е р их от 0,01 до 0,05 мм;

микротрещины, их соединяющие, имеют раскрытие в пределах от 2 до 20 мкм и протяженность от 0,3 до 5—10 мм. Форма пор диагенетического выщелачивания разнообразна (округло-изометрнческая, неправильная, лапчатая и др.)· Р а з м е р этих пор не превышает р а з м е р а зерен или форменных образований, стенки пор неровные.

Первичная пористость имеет малое значение в формировании полезной емкости коллектора. Она сохраняется лишь при определенных гидрогеологи ческих условиях, отсутствии или слабого проявления в породах вторичных процессов аутигенного минералообразования, а т а к ж е при незначительном с о д е р ж а н и и в осадках глинистого, глинисто-органогенного и другого ма т е р и а л а, з а п е ч а т ы в а ю щ е г о поры.

Вторичная пористость п о я в л я е т с я в горных породах иа ранних стадиях эпигенеза, р а з в и в а я с ь по первичным порам. В позднем эпигенезе вторичная пористость в породах возникает как результат постседимеитационного преобразования пород, в котором участвуют и тектонические трещины.

Среди вторичных пустот в горных породах выделяют:

— поры эпигенетической перекристаллизации;

— поры доломитизации;

— поры растворения ( в ы щ е л а ч и в а н и я ).

Р а з м е р пор эпигенетической перекристаллизации равен или больше величины карбонатных зерен (чаще всего 0,05 м м ). Поры эпигенетической перекристаллизации и доломитизации обычно распределяются в горной породе неравномерно.

Наиболее широко в карбонатных породах распространены поры выщела чивания. Форма пустот этого типа различная, размер пор равен или пре в ы ш а е т величину кристаллов породы или ее форменных образований и изменяется в пределах 0,05—1 мм. В некоторых случаях развиваются каверны с радиусом от 1 д о 10 мм. Поры выщелачивания сообщаются микротрещинами с раскрытием от 2 до 25 мкм, р е ж е — вытянутыми тре щиноподобиыми образованиями с раскрытием в пределах 50—250 мкм. Поры в ы щ е л а ч и в а н и я в такой породе распределяются неравномерно.

Несмотря на приведенные выше характеристики первичной и вторич ной пористости, следует признать, что д а ж е при детальных литолого петрографических исследованиях затруднительно четко разграничить пустоты первичного и вторичного происхождения, особенно для карбо натных разностей пород (рис. 2, 3 ). Однако есть морфологические признаки, позволяющие сравнительно уверенно определять генезис пустот в различ ных разностях горных пород.

В органогенных породах первичными являются:

— поры между органогенным материалом (раковинами и их облом ками, остатками скелетов организмов, водорослями);

— поры в оолитовых известняках, в которых оолиты имитируют форму зерен, а их распределение образует определенный тип упаковки зерен оолитов;

— поры внутри органогенного материала (полости структурных элемен тов скелета организмов);

— пустоты, образованные при соприкосновении различных кристаллов карбонатов и п о я в л я ю щ и е с я в кристаллах по их плоскостям спайности;

— пустоты, возникающие по поверхностям напластования, обусловлен ные изменением режима седиментации;

— пустоты (часто в виде т р е щ и н ), образующиеся в процессе седимен тации при уплотнении и усыхании осадка.

В осадочном чехле сохраняется лишь небольшая часть горных пород, в которых по различным причинам стадия литификации осадка проходит без заметного изменения минералогической составляющей, и тем более без изменения первичной структуры порового пространства. В большинстве Рис. 2. Схематическое изображение шлифов карбонатных пород-коллекторов, им прегнированных пластмассой, заполнившей поры (зачернены) [24].

а — рифовый тип пористости;

б — первичная пористость;

в — точечная пористость;

г — трещинная пористость.

Рис. 3. Структура порового простран ства сложного типа коллектора (пели товые породы, баженовская свита, Западная Сибирь). Схематическое изо бражение пустот получено с фото графий, сделанных со сканирующего электронного микроскопа.

а — с т р у к т у р а малоизмененного п о р о в о г о про странства (геометрия и морфология пор б л и з к а первичной), 6 — / структура норового простран ства, измененная: б — процессами выщелачи вания, — интенсивным уплотнением породы.

пород первичная пористость с л у ж и т и з н а ч а л ь н ы м фоном, на котором п р о и с ходит ф о р м и р о в а н и е вторичной емкости к о л л е к т о р а.

С момента седиментации и д о времени о б р а з о в а н и я п о р о д ы - к о л л е к т о р а процессы уплотнения, ц е м е н т а ц и и, р а с т в о р е н и я и п е р е к р и с т а л л и з а ц и и проходят как на стадии д и а г е н е з а, т а к и на стадии эпигенеза, н а к л а д ы в а я с ь друг на друга, изменяя физические свойства пород во времени и в пространстве.

Таким образом, пористость современных коллекторов, строго говоря, нельзя называть в любом случае первичной. Первичные поры в горной породе сохраняются, вероятнее всего, в том случае, если между ними от сутствует сообщаемость. Они представляют собой редкие изолированные поры, заполненные седиментационными водами.

П о качественным характеристикам вторичная пористость может быть подразделена на унаследованную и вновь образованную. Унаследованная вторичная пористость сохраняет геометрию первичного порового простран ства и характеризуется в основном изменением диаметра и морфологии пор под воздействием процессов уплотнения пор под давлением, пере кристаллизации и др. Вновь о б р а з о в а н н а я пористость возникает преиму щественно з а счет процессов растворения и выщелачивания породообразую щих минералов или участков цемента с выносом материала растворения в иные зоны. П р е о б р а з о в а н и е структуры порового пространства может происходить внутри зоны выноса в результате цементации продуктами растворения существующих здесь пустот.

Так как постседиментационные процессы в большинстве горных пород происходят в несколько этапов, то геометрия и морфология порового пространства изменяются неоднократно. Отсюда вторичная пористость может оказаться залеченной или открытой.

З а л е ч е н н а я пористость, естественно, коллектор не характеризует.

О д н а к о по ее данным можно судить, на каком этапе рассматриваемые породы могли быть коллектором, а по материалу преобразованного ве щества — какие вторичные процессы здесь происходили. Изучение залечен ной пористости в а ж н о д л я воссоздания картины изменения фильтрационно емкостных свойств коллектора во времени.

О т к р ы т а я пористость является фактором количественной оценки емкости коллектора. В подавляющем большинстве случаев в формировании вторич ной пористости карбонатных и нередко терригенных пород участвуют трещины. В этих случаях коллектор представлен двумя средами: трещин ной (трещины, рассекающие породу на блоки) и поровой (пористость внутри блоков, в матрице). Такое соотношение пустот в породах отмечается на всех этапах существования подобного типа коллекторов (соотноше ние различных генераций трещин в породе, заполнителей пор).

Д л я большинства горных пород установлено, что трещины во многих случаях предопределяют развитие вторичной пористости в матрице, так как они я в л я ю т с я основными путями д в и ж е н и я циркулирующих в породах растворов, изменяющих структуру порового пространства. Трещины, участвующие в формировании коллектора, по природе своей тектонические, п о я в л я ю щ и е с я в момент изменения напряженного состояния породы.

Вторичная пористость матрицы возникает и преобразуется в результате смены гидрохимической обстановки района на различных стадиях диа генеза и эпигенеза, чему в значительной степени способствует распростра нение тектонической трещиноватости в горной породе.

Вторичная пористость матрицы может быть рассмотрена по генети ческим признакам, морфологическим особенностям и геометрии порового пространства. Эти качественные характеристики л е ж а т в основе количест венной оценки вторичной емкости.

При характеристике отдельных типов пустот (или их совокупности) в горной породе некоторые исследователи, в частности промысловые гео физики, широко пользуются термином «вторичная пористость». Они обычно этим термином именуют межблоковое пространство, представленное сово купностью трещин, разделяющих блоки (матрицы) горной породы, и раз витые по ним вторичные пустоты (каверны, стилолитовые полости).

Согласно представлениям других исследователей, еще более переоцени вающих роль трещиноватости в формировании сложных типов коллекторов, блоки горных пород ( м а т р и ц а ), будучи «заселены» обильными микро трещинами, отделены друг от друга макротрещинами, по которым р а з в и т ы каверны и другие вторичные пустоты разных размеров. В такой модели сложного типа коллектора роль поровой среды в блоках (матрице) как параметра емкости нацело отрицается, что, естественно, не может о т в е ч а т ь реальным условиям.

Попытки непосредственного выделения вторичной пористости (исключая, разумеется, трещинную пористость) из общей открытой пористости стан дартными лабораторными методами, а т а к ж е методами промысловой геофизики пока не дали уверенных результатов. Перспективным в этом отношении методом определения параметра вторичной пористости в коли чественном его выражении является литолого-петрографический метод (метод больших шлифов). Опыт применения этого метода в различных районах Советского Союза и за рубежом на примере карбонатных пород коллекторов показал положительные результаты.

Исследователи [7, 18, 27, 38], впервые предложившие эту методику изучения вторичной пористости, различают, как у к а з а н о выше, унаследован ную и вновь образованную (по трещинам) вторичную пористость. П о з д н е е К. И. Багринцева [2] при изучении кавернозности карбонатных пород успешно применила эту терминологию. Д а л ь н е й ш и е перспективы р а з в и т и я этой методики определения вторичной пористости будут связаны с привле чением геофизических методов исследования.

В тех случаях, когда первичная пористость горных пород-коллекторов почти нацело преобразована постседиментациониыми процессами, о т к р ы т а я пористость этих пород (преимущественно карбонатных), определяемая стандартными лабораторными и промысловыми методами, может соответ ствовать значению вторичной пористости.

В литературе возможно встретить термины «каверновый» коллектор, «карстовый» коллектор. В свое время к проблеме выделения «карстовых»

коллекторов было привлечено внимание многих геологов, искавших объясне ние несоответствию между низкими показаниями коллекторских свойств горных пород, определяемых стандартными методами, и сравнительно высокими дебитами скважин.

Предполагалось, что в толщах продуктивных карбонатных пород имеются пустоты карстового происхождения значительных размеров или крупные каверны, развивающиеся по системе разломов, и что в этих пустотах сосре доточены основные промышленные з а п а с ы углеводородов. По существу, эти представления возрождают бытовавшие некогда примитивные в з г л я д ы о существовании в недрах нашей пл'анеты каких-то мифических озер и пещер, заполненных нефтью (отсюда и термин «пещерный» коллектор).

В настоящее время нет нужды доказывать, что основными вместилищами нефти и газа в любых горных породах являются бесчисленные поры как первичного, так и вторичного происхождения.

Такие термины, как «карстовый», «каверновый», «пещерный» коллекторы, может, были бы правомочными, если бы подобные крупные пустоты в горной породе обладали преимущественным развитием и фильтрация углеводо родов в них осуществлялась бы без участия трещин. На самом деле такие вторичные пустоты, как карстовые н каверновые полости, являются лишь компонентами общей совокупности пустот в горной породе, причем свя занных между собой системами трещин, обусловливающих фильтрацию нефти (газа).

Резюмируя сказанное выше, можно заключить, что неопределенность в терминологии различных видов пористости горных пород и классификации коллекторов обусловлена разноречивостью представлений о типах коллек торов и их строении.

В настоящее время в соответствии с общепризнанной принципиальной схемой классификации коллекторы нефти и газа в основном подразделяются на две группы: простые (поровые и чисто трещинные) — с одной единой системой фильтрационных каналов и сложные (наиболее распростра ненные) — с двумя сложными взаимосвязанными фильтрационными систе мами.

По современным представлениям термином «вторичная пористость»

обозначают все эффективные пустоты в горной породе, образованные в результате воздействия постседиментационных процессов и развиваю щиеся как в межблоковом пространстве, так и в блоках (матрице). Трещин ная пористость представляет собой один из компонентов (подчиненный) общей вторичной пористости.

В отдельных случаях, учитывая малые значения первичной пористости и частую ее преобразованность вторичными процессами, открытую по ристость сложных коллекторов, определяемую традиционными лаборатор ными и промыслово-геофизическими методами, можно рассматривать как вторичную.

Глава II ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВТОРИЧНОЙ ПОРИСТОСТИ И З А К О Н О М Е Р Н О С Т И ЕЕ Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Я В ГОРНЫХ П О Р О Д А Х Вторичная пористость имеет существенное, нередко определяю щее значение в формировании эффективной емкости любого типа коллектора (порового, чисто трещинного, сложного). Это обусловливается прежде всего тем, что современные з а л е ж и нефти и газа преимущественно молодого возраста;

они формировались в отложениях, претерпевших неоднократные изменения структурных и текстурных характеристик (изменение геометрии и морфологии порового пространства) и в различной степени веществен ного состава пород. Первичная пористость пласта-коллектора ч а щ е всего характерна для з а л е ж е й древнего возраста, составляющих небольшую часть современных месторождений углеводородов.

При рассмотрении фактического материала нефтегазоносных бассейнов можно видеть, что формирование пустотного пространства коллекторов определяется литологическими особенностями пород и тектоническими условиями их залегания и обусловливается геологической историей раз вития того или иного региона. Ф а к т о р а м и формирования пустот я в л я ю т с я термодинамические и геохимические процессы, способствующие пост седиментационному изменению минералогического состава горных пород.

Тектонические условия з а л е г а н и я пород в различные этапы геологи ческой истории определяют ф а к т о р ы (трансгрессивные и регрессивные циклы, вертикальные, горизонтальные подвижки и др.), которые способ ствуют развитию дислокационного и гидрохимического эпигенеза, возникно вению трещииоватости, а т а к ж е факторы, обусловливающие направлен ность и интенсивность постседиментационных преобразований горных пород.

Литологический состав отложений и ф а ц и а л ь н ы е условия их накопления определяют минералогический состав пород, размер и отсортированность терригенного материала, вещественный состав цемента, химический с о с т а в карбонатных образований, структурные и текстурные особенности горных пород.

В терригенных породах вторичная пористость образуется в основном за счет изменения структуры и в меньшей степени вещественного с о с т а в а цемента породы. Причем в некоторых регионах и в поровом коллекторе (песчано-алевритовые породы) вторичная пористость имеет определяющее значение (нижний карбон Волго-Уральской области, нижнекаменноуголь ные отложения Днепрово-Донецкой впадины).

Формирование вторичной пористости норовых коллекторов происходит под воздействием динамической нагрузки и за счет растворения цемента и коррозии обломочного материала.

Так, динамическая нагрузка (давление вмещающих толщ на пласт коллектор, не деформированный складчатостью) в значительной степени может влиять на изменение морфологии и геометрии пустотного простран ства.

По данным О. П. Луниной и А. В. Шустова [1965 г.] в Таджикской де прессии нижнемеловые песчаные отложения были погружены на глубину 7—9 км. В настоящее время в этих породах наблюдается регенерационный и базальный поровый цемент, контакты между зернами конформные, часто между зернами имеются сутурные швы. Пористость пород-коллекторов этих отложений достигает 5 %, проницаемость изменяется в п р е д е л а х 1,0—0,001 м Д.

В породах верхнего мела южного склона Гиссарского хребта, до складко образования залегавших на глубине до 3 км, цемент преимущественно поровый, регенерациоииый, конформные и сутурные контакты между з е р н а м и отсутствуют, пористость же в о з р а с т а е т д о 15—22%, проницаемость — д о 340 мД.

В песчано-алевритовых породах среди вторичных процессов наибольшее р а з в и т и е имеют уплотнение и с в я з а н н а я с ним деформация обломочного м а т е р и а л а, хлоритизация н гидрослюдизация. В большинстве случаев наличие этих процессов ведет к уменьшению размеров пор, усложнению геометрии пустотного пространства, что значительно снижает емкость коллектора. Например, в процессе гидрослюдизации 100 г монтмориллонита или смешанослойных минералов гидрослюдисто-монтмориллонитового типа в ы с в о б о ж д а е т с я соответственно 3 или 1 г кремнезема, который поступает в поровое пространство породы. Все эти процессы, видимо, являются причиной того, что при погружении на значительные глубины в песчано алевритовых породах отмечается закономерное ухудшение характеристик пустотного пространства.

Н а и б о л ь ш и е изменения качественных и количественных характеристик пустотного пространства пород происходят в процессе взаимодействия отложений и циркулирующих в них флюидов. Минеральные компоненты растворов, минералогический состав пород, термодинамические условия их развития и другие факторы [наличие органического вещества (OB), с о с т а в образующихся газов, тектоническая активность региона] обусловли в а ю т интенсивность и направленность гидродинамических процессов.

Так как большинство из перечисленных факторов меняется во времени, то и направленность и интенсивность процессов изменения пород также имеют переменный характер.

Фактические данные свидетельствуют о том, что гидрохимические процессы идут обычно с изменением структуры порового пространства (особенно характерным д л я карбонатных разностей пород), что приводит к изменению качественных характеристик емкости коллектора.

Многими исследователями отмечается, что в развитии гидрохимических процессов существует определенная вертикальная зональность. Так, наилуч шие условия выщелачивания пород характерны д л я осадочной толщи, н а х о д я щ е й с я в зоне активного водообмена. По данным М. С. Кавеева [1965 г.], в современных физико-географических условиях в областях гидродинамической разгрузки мощность такой зоны не превышает 75—100 м, в областях питания — 200 м. М а с ш т а б ы выщелачивания нередко весьма внушительны: например, в центральной части Волго-Камского района с 1 км выносится ежегодно около 3,5 растворимых солей.

Выщелачивание главным образом карбонатных пород наблюдается в зонах интенсивной трещиноватости, находящихся в условиях свободного водообмена. Распределение зон трещиноватости нередко обусловливает «избирательный» характер распределения участков выщелачивания пород.

И н а я картина наблюдается в зонах затрудненного водообмена. Верхние части этих зон подвержены, как правило, процессам кальцитизации, ниж ние — доломитизации и огипсования.

В разрезе осадочной толщи различных регионов чередование зон выщела чивания и кольматацни пород может повторяться несколько раз. Формирова ние зональности гидрохимических процессов происходит в периоды ре гиональных перерывов в осадконакоплении.

Так, в верхнемеловых и верхнеюрских карбонатных отложениях Тад жикской депрессии отмечается приуроченность высоких коллекторских характеристик к регрессивным частям разрезов, в которых существуют зоны выщелачивания с образованием вторичных пустот различной кон фигурации.

С древними континентальными перерывами в осадконакоплении связы вают формирование коллекторов нефти и газа за счет выщелачивания в Тимано-Печорской провинции. П р о с л е ж и в а ю щ и е с я на значительное расстоя ние горизонты коллекторов приурочены к верхнему ордовику, нижнему силуру и нижнему девону. Наилучшими коллекторскими свойствами обла дают породы нижнего силура, з а л е г а ю щ и е вблизи поверхности преддевон ского перерыва.

С континентальным этапом развития в герцинский орогенез Волго Камского района связаны перерывы в конце франского и фамеиского веков, между турнейским и визейским веками, в поздненамюрское и ранне башкирское время, в конце раннепермской и позднепермской эпох. Всем этим перерывам соответствуют зоны развития пород-коллекторов с вторичной пористостью.

В галогенно-карбонатном комплексе кембрия юга Сибирской платформы описаны процессы поверхностного гипергенеза и выщелачивания, обусловив шие развитие пород-коллекторов в регрессивных частях седиментационных циклов. Так, например, породы-коллекторы, пористость которых обусловлена процессами выщелачивания, характерны преимущественно для карбонатных пород среднемотской подсвиты (включая Преображенский горизонт).

П л о щ а д н а я зональность развития пород-коллекторов в нижнем и верхнем (соленосном) подкомплексах кембрия этого региона связана с палеоподня тиями Ангаро-Анабарской антеклизы. Так, например, на Непском палеосводе отмечаются повышенные значения вторичной пористости в Преображен ском, усть-кутском и осинском горизонтах.

Следует отметить, что глубина погружения пород (т. е. возрастание температуры и гидростатического давления) с а м а по себе не является основной причиной вторичных преобразований пород, а следовательно, этот фактор нельзя рассматривать и как определяющий вторичную емкость.

С. В. Максимова [25] п о к а з а л а на примере верхнефаменско-турнейских известняков западного склона Среднего Урала и известняков турнейской карбонатной толщи Кузнецкой впадины, что при глубине погружения известняков Кузбасса, в 3 р а з а большей, чем известняков Среднего Урала, последние в значительной мере наиболее преобразованы, что обусловлено главным образом постседиментационными процессами, связанными с пере рывами в осадконакоплении.

Судя по распределению в разрезе осадочной толщи пород-коллекторов, зональное расположение их определяют перерывы (несогласия), как ре гиональные, так и локальные, что может с л у ж и т ь одним из поисковых признаков зон развития коллекторов, емкость которых обусловлена пост седиментационными преобразованиями пород (формирование органогенных построек, проявление процессов палеокарста, образование каверн, стнло литов, вторичных пор и т. д. ).

Постседиментационные преобразования пород с формированием вторич ной пористости, как показывают некоторые исследователи [5], свойственны преимущественно карбонатным толщам. Авторы объясняют это тем, что процесс карбонатонакопления происходит в таких тектонических условиях, когда наблюдается уменьшение скоростей и амплитуд колебательных движений.

Седиментационные перерывы любой продолжительности регистрируются признаками денудации (рифовые, хемогенные и биохемогенные карбонатные о б р а з о в а н и я над уровнем осадконакопления характеризуются зонами в ы щ е л а ч и в а н и я ), по которым устанавливается, с одной стороны, периодич ность эпох карбонатонакопления, а с другой — связь с регрессивными циклами, способствующими постседиментационному преобразованию пород.

Поверхности несогласия осадочных отложений представляют собой «поверхности субаэральных перерывов седиментации», являющихся зонами выветривания и эрозии. Они образуют участки повышенной вторичной по ристости, образовавшейся за счет процессов растворения и выветривания.

В карбонатных формациях д л я регионов с хорошо изученной геологической историей зоны вблизи поверхностей несогласия могут быть рассмотрены с целью рекомендаций д л я поисков в них пород-коллекторов.

В настоящее время з а л е ж и в коллекторах таких зон эксплуатируются во многих регионах мира.

Назовем некоторые из них. П р е ж д е всего это высокопродуктивная зона доломитнзирован ных и оолитовых известняков Араб Саудовской Аравии.

По данным А. Леворсена | 2 4 ], з а л е ж ь нефти Апко (округ Пекос, Техас) в продуктивных известняках Элленбергер (ордовик) расположеив в пределах пересечения двух поверх ностей несогласия (рис. 4). Коллектор представлен трещиноватой ячеистой породой, вторич ная пористость которого обусловлена процессами выветривания, соотносимого с пред пермской эрозией.

В зоне пересечения поверхностей несогласия выявлен коллектор месторождения Санта Мария, Калифорния (рнс. 5). Вторичная пористость здесь сформировалась за счет интен сивной трещиноватости в хрупких вргиллитах и алевролитах отложеинй миоценв (формация Монтерей).

Вторичная пористость, о б р а з о в а в ш а я с я в процессе растворения, наблюдается в доломитах при замещении нмн известняков (рнс. 6 ). Высокопродуктивные залежи в таких же коллек торах отмечаются в доломитнзированных зонах известняков Треитон (ордовик) иа большом протяжении в районах сводов Цинциииати и Финдлн (штаты Огайо и Индиана, место рождение Лима-Индиана и др.).

В а ж н ы м фактором, влияющим иа формирование вторичных пустот, я в л я ю т с я пути д в и ж е н и я флюидов, главным образом трещины. Минера логический состав флюидов в т р е щ и н а х свидетельствует о том, что в оса дочном комплексе пород происходит интенсивный перенос больших масс минерального вещества в вертикальном направлении. Причем площадное распределение таких зон интенсивной вертикальной миграции флюидов определяется активностью тектонического развития бассейна (зоны интен сивной трещиноватости на элементах структур различного порядка, разлом ная тектоника). Вторичные поры в таких зонах могут быть образованы на нескольких этапах геологического развития региона. В этих случаях отмечается неоднократное п р е о б р а з о в а н и е пустотиости пород, что обуслов лено многократным изменением минерализации и компонентного состава фильтрационных растворов.

Таким образом, на формирование вторичной пористости пород-коллек торов влияют следующие ф а к т о р ы.

1. Тектонически активное развитие региона (количество регрессивных 54^*. + + + + + U + + + + + A' + + + • + 4.+ ++ +. + + + FVfIJ ^11 г ·« oj BOm CS Андрее * Докембрии Элленбереер (ордовик) Рис. 4. Палеогеологическая карта предпермских отложений на месторождении Апко в округе Пекос, Техас (в), н разрез (6) залежи Апко по линии A - A 1 [24].

Нефть в карбонатной толще Элленбергер приурочена к зоне, где эта толща срезана и т р а н с г р е с с и в н о перекрыта пермскими глинистыми породами и известняками.

— глинистые сланцы Снмпсон;

2— доломиты Элленбергер;

3— докембрийские изверженные и метв ыорфическне породы;

4 — нефть;

5 — вода.

CB Рис. 5. Разрез нефтяного месторождения Саита-Марня в округе Санта-Барбара, Калифорния [24].

Глинистые и кремнистые сланцы и песчаники Монтерей несогласно перекрывают францисканскую фор.

мацию (юра? нли фундамент) и в свою очередь вверх по восстанию срезаются вышележащими пес чанистыми сланцами С и с к у о к. Внутри продуктивной зоны Монтерей установлено шесть несогласий (вол нистые л и н и и ). Т о ч к а м и п о к а з а н нефтеносный песчаник.

-J -420* Рис. 6. Схематический разрез нефтяного месторождения Белчер в Онтарио, Канада [24].

Л о в у ш к а образована развитыми на отдельных участках пористыми доломитами, окруженными слабо проницаемыми известняками. П р о д у к т и в н о й толщей At является формация Салайна (силур). Стрелками п о к а з а н ы доломиты, содержащие нефть.

ц и к л о в, их п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь, д и з ъ ю н к т и в н а я тектоника, наличие «долго живущих» разломов и др.).

2. П а л е о г и д р о г е о л о г и ч е с к и е п о к а з а т е л и региона (наличие агрессивных р а с т в о р о в на р а з л и ч н ы х э т а п а х геологического р а з в и т и я, распределение зои с в о б о д н о г о и з а т р у д н е н н о г о в о д о о б м е н а, наличие минеральных и темпе р а т у р н ы х к а т а л и з а т о р о в в р а с т в о р а х и т. д. ).

3. В е щ е с т в е н н ы й с о с т а в пород ( р а с п р е д е л е н и е в р а з р е з е карбонатных ф о р м а ц и й по м о щ н о с т и и п р о т я ж е н н о с т и ).

Т е к т о н и ч е с к а я а к т и в н о с т ь и ф а ц и а л ь н ы е условия в развитии вторичной пористости могут б ы т ь р а с с м о т р е н ы в к а ч е с т в е регионального п о к а з а т е л я, т о г д а к а к гидрохимические процессы о б у с л о в л и в а ю т з о н а л ь н о е распределе ние п о р о д - к о л л е к т о р о в с вторичной емкостью (рис. 7 ).

Рис. 7. Схема постепенного перехода между кремнистой породой в первичном залегании, 1. E=. _f выветрелой кремнистой породой и переотло жениым кремнем [24].

К а ж д а я из этих пород или все породы вместе могут о к а з а т ь с я коллекторами нефти и газа.

ft-^- S-^zVr I — глинистая порода;

2 — переотложенный кремень;

3 — выветрелая кремнистая порода;

4 — к р е м н и с т ы й из $ вестияк.

C= I «* I I I I Н а и б о л е е б л и з к о о т в е ч а ю т у к а з а н н ы м условиям нефтегазоносные бассейны краевых зон п л а т ф о р м, г р а н и ч а щ и х с горио-складчатыми с о о р у ж е н и я м и (бывшими г е о с и н к л и н а л я м и или иными п о д в и ж н ы м и з о н а м и земной к о р ы ). Так, наиболее ч а с т о в т о р и ч н а я пористость п о р о д - к о л л е к т о р о в регистрируется в о т л о ж е н и я х В о л г о - У р а л ь с к о г о, В о с т о ч н о - П р е д к а в к а з с к о г о, П р е д к а р п а т с к о г о, П р и к а с п и й с к о г о, Л е н о - В и л ю й с к о г о и других б а с с е й н о в.

В т о р и ч н а я пористость с в о й с т в е н н а п е с ч а н и к а м л ю б о г о минерального состава и структуры, р а с п р о с т р а н е н а во всем возрастном д и а п а з о н е о с а д о ч ного чехла и может с ф о р м и р о в а т ь с я на л ю б о й глубине, п р е и м у щ е с т в е н н о в породах, не п о д в е р г а в ш и х с я м е т а м о р ф и з м у.

П е р в и ч н а я м е ж з е р н о в а я п о р и с т о с т ь песков п р е т е р п е в а е т з н а ч и т е л ь н ы е н а ч а л ь н ы е изменения на ранних с т а д и я х д и а г е н е з а при у п л о т н е н и и и цементации о с а д к а. На более поздних с т а д и я х д и а г е н е з а ф о р м и р о в а н и ю вторичной пористости способствуют процессы в ы с в о б о ж д е н и я к р е м н е з е м а, к а р б о н а т о в н других окислов под воздействием главным о б р а з о м вод, о т ж и м а ю щ и х с я при о б е з в о ж и в а н и и глинистых осадков, обычно р а с п о л о ж е н ных внутри песчаных комплексов или по соседству с ними.

Д р у г и м ф а к т о р о м ф о р м и р о в а н и я вторичной пористости в п е с ч а н ы х породах с л у ж и т о б р а з о в а н и е пустот з а счет в ы щ е л а ч и в а н и я к а р б о н а т н о г о м а т е р и а л а в присутствии у г л е к и с л о т ы, в ы д е л я ю щ е й с я при этих п р о ц е с с а х в O B глинистых осадков.

Диагенетические процессы в п е с ч а н и к а х предопределяют генетическую, геометрическую и количественную х а р а к т е р и с т и к и пор, р а с п р е д е л е н и е их в породе.

В процессе эпигенеза тип вторичной пористости и ф о р м а пор м о г у т меняться, но почти всегда з н а ч е н и е вторичной пористости или р а в н о з н а ч е нию первичной пористости или ч а щ е всего п р е в ы ш а е т его, что о т м е ч а е т с я по многим нефтегазоносным б а с с е й н а м мира [49].

Н а и б о л е е часто в породах п е с ч а н ы х о т л о ж е н и й вторичная п о р и с т о с т ь представлена следующими т и п а м и :

1) м е ж г р а н у л я р н о й пористостью;

2) пустотами и з б и р а т е л ь н о г о р а с т в о р е н и я ( в ы щ е л а ч и в а н и я ) н е к о т о р ы х компонентов породы;

3) микропорами глинистой с о с т а в л я ю щ е й песчаных пород, г л а в н ы м о б р а зом с л а г а ю щ и м и цемент;

4) пустотами, о б р а з о в а в ш и м и с я з а счет трещин.

Очень редко порода-коллектор характеризуется одним типом пор, обычно н а б л ю д а е т с я определенное соотношение различных видов пустот. При преобладании межгранулярной вторичной пористости полиостью отобра ж а ю т с я морфология и геометрия первичной пористости. В иных случаях м о ж н о наблюдать как породы, где отмечается общее сходство первичной и вторичной пористости (отличия фиксируются лишь в д е т а л я х ), так и породы, в которых структура вторичной пористости резко отличается от структуры первичной пористости. Песчаники с межгранулярной вторичной пористостью обычно хорошо проницаемы и высоконефтенасыщеины.

П р и селективном выщелачивании минералов (растворение карбонат ного, сульфатного, полимиктового и других материалов) коллекторские свойства породы могут быть изменены как в сторону улучшения, так и в сто рону ухудшения в зависимости от распределения пор выщелачивания в по роде и их взаимосвязанности. В случае преобладания микропористости в песчаниках, что свойственно их глинистым разностям, коллекторы обла д а ю т низкой проницаемостью. Вторичная пористость за счет трещин практи чески не увеличивается, но з а т о трещины в любом типе пористости ведут к значительному возрастанию проницаемости. В карбонатных породах интенсивность и направленность вторичных процессов кроме геотектони ческих условий осадконакоплении определяются фациально-литологи ческими особенностями пород. Так, например, среди известняков по генети ческим характеристикам м о ж н о выделить две большие группы: известняки мелководных фаций и известняки глубоководных фаций.

Мелководные известняки о т л а г а ю т с я в сложных условиях седимента ции, в результате чего уже на стадии осадка в их состав входит значитель ное количество таких нестабильных минералов, как арагонит, высокомагнит ный кальцит и др. Присутствие в составе карбонатных отложений этих м и н е р а л о в способствует повышенной интенсивности постседиментационных п р е о б р а з о в а н и й пород.

Пелагические известняки о т л а г а ю т с я в более спокойных условиях седиментации. Представлены они преимущественно стабильными минера л а м и, поэтому и постседиментационные преобразования их менее значи тельны.

Замечено, что максимальные значения вторичной пористости наблю д а ю т с я в мелководных ф а ц и я х известняков, а минимальные характерны д л я глубоководных фаций. Эти д а н н ы е хорошо иллюстрируются результатами исследований коллекторских свойств известковых пород основных нефте газоносных регионов США и Европы, д л я которых установлены устойчивые корреляционные связи м е ж д у глубиной отложения породы и пористостью глубоководных известняков [50]. Р а з л и ч и я коллекторских и физических с в о й с т в как глубоководных, т а к и мелководных известняков прежде всего о п р е д е л я ю т с я их структурными особенностями.

В общем случае в с л о ж н ы х коллекторах преобладающее значение п р и о б р е т а е т вторичная пористость, образование которой происходит в т в е р д о й литифицированной породе. Р а з в и т и е вторичной пористости в основ ном обусловлено количеством и характером распределения в породе первич ных пор, а на более поздних э т а п а х литогенеза — интенсивностью постседи ментациониых процессов и активностью новейших тектонических деформа ций (в том числе и появлением трещин) горных пород.

Как было выше отмечено, по своему происхождению различают унасле дованную и вновь образованную вторичную пористость. В практике часто трудно раздельно выделить эти типы вторичной пористости, так как они во многих случаях являются сложным сочетанием элементов общей струк туры вторичной пористости горных пород.


Вторнчная пористость д а л е к о не исчерпывается, как это ранее полагали, только емкостью трещин и развитыми по иим расширениями (кавериы, карстовые полости). Вторичная пористость широко развита в блоках горной породы любого литологического состава, в том числе в метаморфических и изверженных породах. Вторичная пористость, представленная емкостью трещин и развитыми по трещинам кавернами и любыми иными пустотами, является лишь одним из составляющих компонентов (подчиненным) общей вторичной пористости.

Сложившееся в настоящее время представление о строении с л о ж н о г о коллектора и его типах, о б л а д а ю щ и х «двойной» пористостью, я в л я е т с я общепризнанным. Такое представление вместе с тем н у ж д а е т с я в известном разъяснении. «Двойная» пористость предполагает наличие двух емкостных сред. Одна из них — пористость межзериовой среды блоков горной породы (матрица), вторая — трещинная пористость, т. е. емкость самих трещин.

Законы фильтрации в этой «двойной» среде будут, очевидно, справедливы в том случае, если проницаемость трещины (вернее, трещинная проницаемость) будет намного выше межзерновой проницаемости. Наличие же пустот вторичного происхождения как в самой матрице, так и по ходу трещин может значительно изменить соотношение проницаемости сред, что обусловит иные ф и л ь т р а ционные характеристики коллектора. Эти вопросы д о л ж н ы с л у ж и т ь пред метом специальных исследований гидродинамиков.

Заметим также, что поры сложных коллекторов, представленные сово купностью пустот вторичного происхождения, я в л я ю т с я благоприятными объектами для применения к ним различных видов гидравлического р а з р ы в а и кислотной обработки пласта-коллектора при интенсификации добычи нефти и газа.

- Структура порового пространства горных пород, как известно, форми руется в результате сложного сочетания различных факторов, по-разному влияющих на пористость нефтяного коллектора. Д л я сложных коллекторов эта структура определяется размерами пор, их формой, путями связи м е ж д у порами, свойствами стеиок пор, распределением пор и их соотношением, а т а к ж е влиянием постседиментационных преобразований и тектонических деформаций последних стадий (развитие систем неотектонической т р е щ и н о ватое™).

В целом формирование порового пространства сложных коллекторов возможно представить себе как функцию ряда химических, литолого мииералогических и тектонических факторов, из которых тектонический, разумеется, является ведущим. К этим факторам относятся:

— основа — объем минералов, их распределение, минеральный и хими ческий состав, морфология зерен;

— цемент — состав, количество и распределение относительно зереи и основы;

— постседиментационные изменения — позитивные и негативные про цессы и их влияние на формирование вторичной пористости;

— тектонические деформации — их роль при образовании вторичной емкости.

Следует т а к ж е учесть, что удельная поверхность пористой породы резко в о з р а с т а е т с уменьшением размера частиц. Это обстоятельство очень в а ж н о д л я понимания таких физических явлений в пласте-коллекторе, к а к смачивание, адсорбция, капиллярные эффекты, растворимость и др.

Почти во всех нефтегазоносных бассейнах возникновение емкости в про дуктивных карбонатных т о л щ а х генетически связывается с агрессивными растворами, мигрировавшими по трещинам.

Современные данные о более позднем происхождении заполненных нефтью трещин и связанной с ними межзерновой среды (матрицы) в карбо натных породах (исследования В Н И Г Р И и др.) свидетельствуют о том, что образование в них вторичной пористости, как показали фундамен т а л ь н ы е исследования В. Н. Озябкина, о б я з а н о воздействию глубинных р а с т в о р о в (реакция горных пород с глубинной углекислотой) [31].

Невозможность полного учета природных факторов при моделирова нии процессов в ы щ е л а ч и в а н и я горной породы является основной причиной условности предлагаемых эмпирических и теоретических формул для расчета интенсивности в ы щ е л а ч и в а н и я и растворения горной породы. Так, например, с о г л а с н о этим расчетным данным насыщение подземных вод растворимыми солями происходит довольно быстро и на относительно коротком пути фильтрации, а вынос солей расширяет трещины. Между тем в природных условиях наблюдается д а л е к о не полное насыщение подземных вод раство римыми солями и процесс расширения трещин в горных породах протекает крайне медленно.

Д о сих пор недостаточно изучен вопрос о воздействии нефти на вмещаю щие ее горные породы. Так, А. В. Копелиович [1958 г.] указывал, что при сутствие в горных породах д а ж е небольших количеств нефти значительно з а м е д л я е т (или д а ж е п р е к р а щ а е т ) процессы растворения и переноса ве ществ.

С иных позиций эту проблему рассматривает Л. М. Бирина [1963 г.].

С о г л а с н о ее данным по изучению карбонатных пород разреза карбона Волго-Уральской области, одновременно с формированием залежей нефти здесь происходит динамическое воздействие нефтяных флюидов на вмещаю щие их горные породы, в результате которого возникают так называемые т р е щ и н ы нефтеразрыва. Б о л ь ш а я пористость насыщенных нефтью пород обусловлена не первичными особенностями их строения, а выщелачива нием их под воздействием нефтяных флюидов, именуемым «нефтяной корро зией». Несмотря на некоторую дискуссионность ряда положений Л. М. Би риной, в указанных исследованиях з а с л у ж и в а ю т пристального внимания д а н н ы е о роли процесса «выщелачивания нефтью» в формировании вторич ной пористости.

Следует отметить, что в последнее время появились новые публикации, в которых обсуждается роль нефтяных флюидов в формировании емкости пласта-коллектора. Так, ряд исследователей с различных позиций рассматри вают возникновение пустот в сложном типе коллектора бажеиовской свиты (сапропелево-кремнисто-глинистые о б р а з о в а н и я, верхняя юра — волжский ярус, З а п а д н а я Сибирь) под воздействием с о д е р ж а щ и х с я в ней углеводо родов.

Одни исследователи [Добрынин В. M., М а р т ы н о в В. Г., 1979 г.] считают, что коллектор баженовской свиты с ф о р м и р о в а л с я в основном з а счет иефтеразрыва пласта в условиях аномально повышенных пластовых д а в л е ний. Другие [Дорофеева Т. В. и др., 1983 г.] рассматривают р а з л и ч н ы е аспекты гипотезы формирования эффективной емкости б а ж е н о в с к о г о коллектора в процессе нефтегенерации (одновременное формирование з а л е ж и и эффективной емкости коллектора в результате постседимента ционного преобразования минеральной с о с т а в л я ю щ е й породы и катагенети ческого преобразования O B ).

Хотя проблема формирования емкости коллектора в породах баженовской свиты пока не получила однозначного толкования, факт участия нефтяных флюидов в формировании эффективной пористости в этом коллекторе признается подавляющим большинством исследователей.

Современные представления о п р е о б л а д а ю щ е м значении сложных типов коллекторов, характеризующихся т а к называемой двойной пористостью (и двойной проницаемостью), в н а с т о я щ е е время получили широкое призна ние. К подобным типам коллекторов в основном приурочено большинство залежей газа в карбонатных породах. Ф а к т о р а м и, определяющими форми рование таких коллекторов, я в л я ю т с я тектоническая трещиноватость, с о з д а ю щ а я пути фильтрации в плотных породах, и вторичная пористость, обусловленная процессами перекристаллизации, доломитизации и в ы щ е л а чивания. Д л я вторичной пористости х а р а к т е р н а т а к ж е неоднородность пустот, обычно связанных между собой системами микротрещин (рис: 8 ).

Изучение вторичной пористости начато сравнительно недавно. Выявлено, что вторичные пустоты развиты широко не только в карбонатных, но и в терригенных и эффузивных породах. Среди карбонатных пород относительно широкое развитие вторичной пористости (до 14% и более) отмечается в их первично-неоднородных разностях, например в органогенных (ордовик Прибалтики), биогермных (нижний кембрий Иркутского а м ф и т е а т р а ) и рифогенных ( н и ж н я я пермь Волго-Уральской области).

Исследованиями т а к ж е установлено, что вторичные пустоты как в карбо натных, так и в терригеиных породах наблюдаются на значительных глуби нах. Так, например, в доломитах и доломитовых известняках осинского горизонта нижнего кембрия Иркутского а м ф и т е а т р а на глубине 2500—2800 м вторичная пористость достигает 10%. П о ряду скважин в этом районе вторичные поры выщелачивания ( 2 — 5 % ) в карбонатных породах отме чались иа глубине до 3 км и более. Такие ж е данные известны по буровым скважинам в Терско-Сунженской области на глубинах свыше 4 км в карбо натных породах верхнего мела, в а л а н ж и н а и верхней юры.

В исследованиях коллекторов нефти и г а з а в последние годы значи тельное место отводится изучению вторичной пористости, роль которой в формировании емкости коллекторов до сих пор недооценивалась (рис. 9 ).

а [1972 г.].

а — вторичные поры выщелачивания,' заполненные ангидритом и темно-коричневым битумом, с о е д и н я ю щ и е с я открытыми микротрещннамн в тонкозернистом доломите (, ннжнеангарская подсвита, Бохан, скв. K - 3 I, схематическое изображение шлифа, увел. 4 0 ) ;

б — п у с т о т ы, обра з о в а в ш и е с я в местах пересечения открытых трещин в оргаиогенно-шламовом известняке ( P i, с а к м а р о - а р т и н с к н е отложения, Грачевка, скв. 583, схематическое изображение шлифа, увел. 3 0 ) ;


— поры выщелачивания, пересекающиеся о т к р ы т ы м и микротрещинами в сгустково-комко ватом доломите (, верхнемотская подсвита, Бохан, с к в. Р - 2, схематическое изображение шлифа, увел. 30).

В целом интенсивность проявления вторичной пористости в горных п о р о д а х обусловлена:

— исходным вещественным составом горной породы и ее структурой;

— постседиментациоиными процессами (перекристаллизацией, доломи т и з а ц и е й, выщелачиванием);

— степенью трещиноватости горных пород.

В формировании вторичной пористости горных пород-коллекторов нефти и газа существенное значение имеют минералогические преобра з о в а н и я, которым подвергается осадок-порода. Этими преобразованиями обусловлены в основном изменения пористости, проницаемости и другие п а р а м е т р ы физических и коллекторских свойств горной породы.

И з всех постседимеитацнонных процессов наиболее негативная роль п р и н а д л е ж и т цементации;

она приводит к сокращению размеров пор и с н и ж а е т их проницаемость. О д н а к о роль постседимеитациоиных процессов Рис. 9. Распределение неф ти в пустотах органоген ного известняка в первич ных порах (черная залив ка), на стенках вторичных пор (черный контур) и в соединяющих их мнкро api трещинах ( Р ь сакмаро артинские отложения, Гр Гра чевка, скв. 585, схемати ческое изображение шли фа, увел. 70).

ие всегда постоянна, что ч а с т о з а т р у д н я е т количественную о ц е н к у т о г о или иного процесса и его в л и я н и я на коллекторские свойства горной п о р о д ы.

Кроме того, видоизменения п о р о в о г о п р о с т р а н с т в а в осадке под в о з д е й с т в и е м диагенетических процессов н а с т о л ь к о з н а ч и т е л ь н ы, что о г р а н и ч и в а ю т возможности и с п о л ь з о в а н и я с е д и м е н т а ц и о н н ы х х а р а к т е р и с т и к с т р у к т у р ы порового пространства д л я о п р е д е л е н и я геометрии емкости породы.

Так, К. И. Б а г р и н ц е в а у к а з ы в а е т [ 2 ], что «очень ч а с т о н е в о з м о ж н о р а з д е л и т ь стадии с е д и м е н т а ц и и и д и а г е н е з а, а т а к ж е выделить с т а д и ю, при которой ф о р м и р у е т с я в т о р и ч н а я пористость...».

Многие исследователи с ч и т а л и, что р а з в и т и е относительно в ы с о к о й первичной пористости в хемогенных породах, к а к правило, з а т р у д н е н о.

О б ъ я с н я л о с ь это условиями с е д и м е н т а ц и и. Некоторые и с с л е д о в а т е л и о т м е чали э т о обстоятельство к а к д и а г н о с т и ч е с к и й признак. С о г л а с н о д а н н ы м К. И. Багринцевой, д л я п о н и м а н и я специфичности процесса о б р а з о в а н и я вторичной пористости в к а р б о н а т н ы х п о р о д а х в а ж н о учитывать т о т ф а к т, что эти «вторичные пустоты п р а к т и ч е с к и не о б р а з у ю т с я з а счет ф и л ь т р а ц и и флюидов по первичным порам...».

Обычно вновь о б р а з о в а н н а я п о р и с т о с т ь р а з в и в а е т с я за счет р а с ш и р е н и я трещин или избирательного р а с т в о р е н и я ( в ы щ е л а ч и в а н и я ) м и н е р а л о в.

В органогенных, органогенно-обломочных и обломочных п о р о д а х с в я з ь м е ж д у первичной и вторичной п о р и с т о с т ь ю в ы р а ж а е т с я в том, что п р о ц е с с в ы щ е л а ч и в а н и я наиболее и н т е н с и в н о происходит в породах с о т н о с и т е л ь н о высокой первичной пористостью. В подобных породах п р е о б л а д а е т у н а с л е д о в а н н а я вторичная пористость;

она широко р а з в и в а е т с я пд с и с т е м а м хорошо с о о б щ а ю щ и х с я поровых к а н а л о в с высокой п р о н и ц а е м о с т ь ю.

В плотных плохо п р о н и ц а е м ы х к а р б о н а т н ы х породах в т о р и ч н а я по ристость имеет вновь о б р а з о в а н н у ю структуру, р а з в и в а я с ь в о с н о в н о м по т р е щ и н а м. Исключением я в л я ю т с я к а р б о н а т н ы е породы из зоны м е ж ф о р м а Рис. 10. Распределение пустот выщелачивания в карбонатных породах.

а — вторичные поры и каверны выщелачввания, заполненные галитом, соединенные микроканалами с г в л и т о м (доломит тонкозернистый, € усольская свита. Оса, скв. P - I 1 схематическое изображение шлифа, увел. 30, ннколь 1 ) ;

б — г о р и з о н т а л ь н ы й стилолит в тонкозернистом 1 омите. заполненный смесью метаморфизоваииого O B н глины, пересекающийся открытой микротрс;

ш1мой с пустотами пыщелачи вания вдоль нее ( 6, осииский горизонт, Оса, скв. Р-9, схематическое изображение шлифа, увел. 30, ннколь ! ) ;

в — вертикальный стилолит в тонкозернистом известняке, заполненный волокнистым кальцитом с п у с т о т а м и выщелачивания внутри заполнителя ( К г, д а т с к и й ярус, Караблак-Ачалукское, ска. 39, схематическое изображение шлифа, увел. 40, ннколь 1).

ц и о н н ы х и в н у т р и ф о р м а ц и о н н ы х п е р е р ы в о в в осадконакоплении, в которых в т о р и ч н а я пористость п о л у ч а е т широкое р а з в и т и е в м а т р и ц е коллектора.

В целом емкость с л о ж н ы х типов к о л л е к т о р о в с о с т а в л е н а из совокуп ности первичных м е ж з е р н о в ы х пор, имеющих подчиненное значение, и п р е о б л а д а ю щ и х пустот в т о р и ч н о г о п р о и с х о ж д е н и я (трещины, каверны, к а р с т о в ы е и с т и л о л н т о в ы е полости) (рнс. 10).

В а ж н е й ш и м и ф а к т о р а м и в о б р а з о в а н и и вторичной пористости в горных породах являются давление и температура. Давление, обусловливающее в 1 1 1 г — Ь 1,57о 4,0% 6,5% Рис. П. Связь открытой пористости т 0 и пластовой температуры t (бажеиов ская свита, Западная Си бирь).

С к в а ж и н ы : / — не давшие при тока, 2 — малодебитные, 3 — сред яедебнтиые, 4 — высокодебитные.

ъ,°с о 1 ·2 · ·« н а п р я ж е н н о е состояние горной породы, к а к известно, я в л я е т с я с л е д с т в и е м суммарного воздействия на п л а с т - к о л л е к т о р геостатического ( = „ ) и горного ( / J r = Y r. п Л ) д а в л е н и я. Горное д а в л е н и е п е р е д а е т с я п о р о д а м и, а внутри породы — з е р н а м и ( с к е л е т о м ), с л а г а ю щ и м и п л а с т - к о л л е к т о р.

Ему противодействует пластовое д а в л е н и е ж и д к о с т и.

Геостатическое д а в л е н и е о к а з ы в а е т с о о т в е т с т в у ю щ е е влияние не т о л ь к о на формирование вторичной пористости, но и на степень с о в е р ш е н с т в а гидродинамической связи нефтеиасыщенной части пласта-коллектора с зонами р а з г р у з к и и питания. А т а к к а к г е о с т а т и ч е с к о е д а в л е н и е о б у с л о в л и вается п р е ж д е всего тектоническим ф а к т о р о м, в п о з н а н и и условий р а з в и тия вторичной пористости в горных п о р о д а х - к о л л е к т о р а х в а ж е н геотектони ческий фактор. Его влияние с к а з ы в а е т с я в н а р у ш е н и и р а в н о в е с н о г о с о с т о я ния установившихся д а в л е н и й в современную эпоху.

Недостаточно изучена р о л ь т е м п е р а т у р н о г о ф а к т о р а в ф о р м и р о в а н и и емкости коллекторов, и тем более их с л о ж н ы х типов. П р е д п о л а г а е т с я, что и з н а ч а л ь н о в ы с о к а я т е м п е р а т у р а в п л а с т е (или п о с л е д у ю щ е е ее п о в ы ш е ние) д о л ж н а в ы з в а т ь повышенное д а в л е н и е в п л а с т е - к о л л е к т о р е. И з в е с т н ы "некоторые д а н н ы е о прямой з а в и с и м о с т и м е ж д у т е м п е р а т у р о й п л а с т а и открытой пористостью горных пород (рис. I I ).

В сложном типе коллектора баженовской свиты температурный фактор, видимо, опосредованно с в я з а н с формированием вторичной пористости коллектора. В рассматриваемых условиях (пелитовые сапропелево-крем нисто-глиннстые породы, отсутствие пластовых вод) развитие постседимен тационных процессов стимулируют л и ш ь аномально повышенные темпера туры.

Нефтегенерация и гидрослюдизация проходят здесь в определенных температурных режимах;

температура, как известно, является катализа тором и при вторичных изменениях минеральной составляющей пород.

Р о л ь температурного ф а к т о р а в образовании вторичной пористости наряду с постседиментационными процессами особенно возрастает в сочета нии с геостатическим давлением. Например, в Западном Техасе продуктивные пласты-коллекторы обладают вторичной пористостью на глубине до 8 км.

Об этом свидетельствуют д а н н ы е о потерях циркуляции в процессе буре ния скважин на глубину свыше 4 км.

При рассмотрении закономерностей распределения вторичной пористости в горных породах-коллекторах некоторые исследователи указывают, что наиболее эффективными пустотами в ряде случаев являются именно вторич ные поры, происхождение которых в ы з в а н о в основном процессами выщела чивания.

Активными растворителями минералов являются воды, обогащенные углекислотой и органическими кислотами. Растворы, содержащие органи ческие кислоты, формируются главным образом в зонах выветривания (как правило, обладающих высокой химической и биохимической актив ностью) при разложении OB. Эти растворы циркулируют первоначально в горных породах по пустотам в седиментационной структуре, представлен ной первичными порами, поверхностями напластования, плоскостями отдель ности, межкристаллическимн полостями, различного порядка разрывами, в том числе трещинами.

П е р е м е щ а я с ь в толще пород, кислые воды растворяют и переносят с собой различного рода карбонатные соединения (преимущественно соединения кальция, магния), соли натрия, калия. Это соответственно приводит к увели чению раскрытия имеющихся пустот и к образованию новых путей фильтра ции в породах. Процесс растворения присущ той или иной толще до тех пор, пока в рассматриваемом объекте циркулируют воды-растворители.

На протяжении взаимодействия таких растворов и пород неоднократно меняются количественные характеристики параметров пласта-коллектора в связи с изменением структуры порового пространства пород на определен ном этапе геологической истории региона.

Обычно значение пористости в породе изменяется пропорционально скорости растворения минералов, с одной стороны, и интенсивности осажде ния вещества из раствора — с другой.

К а к правило, наибольшее количество растворенного вещества перено сится на различные расстояния в зависимости от физических и механи ческих условий миграции, с у щ е с т в у ю щ и х в пласте. При благоприятных обстоятельствах выпадая в осадок в имеющиеся на данном участке пустоты, вещество цементирует породу, с о к р а щ а я ее поровое пространство. Не которая часть растворенного вещества мигрирует на значительные расстоя Ю с Рнс. 12. Разрез нефтяного месторождения Крафт-Пруса в округе Бартои, Канзас [24].

Неравномерное распределение пористости в кембрийско-ордовикских доломитах обусловлено процессами предпенсильванского выветривания.

1 — нефть;

2 — вода.

ния и при соответствующих у с л о в и я х ( н а п р и м е р, в е р т и к а л ь н а я сооб щ а е м о с т ь р а з р е з а по т р е щ и н а м в п р е д е л а х з н а ч и т е л ь н о й части о с а д о ч н о г о чехла) выносится на дневную поверхность, где п о п а д а е т в речные потоки и переносится на обширные р а с с т о я н и я.

Сравнительно легкая растворимость карбонатных минералов приводит к тому, что наиболее с у щ е с т в е н н о процесс р а с т в о р е н и я и ф о р м и р о в а н и я вторичной пористости происходит в к а р б о н а т н ы х ф о р м а ц и я х. Тем не менее этот процесс в различной степени п р о т е к а е т и в других п о р о д а х - к о л л е к т о рах, т а к к а к в большинстве с л у ч а е в в цементе песчаных пород почти в с е г д а есть определенная д о л я к а р б о н а т н о г о м а т е р и а л а, к о т о р а я н я в л я е т с я основой о б р а з о в а н и я вторичных пустот в процессе р а с т в о р е н и я.

Отмечено в природных условиях, а т а к ж е э к с п е р и м е н т а л ь н о д о к а з а н о, что среди к а р б о н а т н ы х минералов н а и б о л ь ш е й р а с т в о р и м о с т ь ю о б л а д а е т арагонит, наименьшей — магнезит. Хорошей р а с т в о р и м о с т ь ю т а к ж е о б л а д а е т и кальцит. З а м е ч е н о, что в р а в н о з е р н и с т ы х породах, п р е д с т а в л е н н ы х в равных д о л я х м и н е р а л а м и к а л ь ц и т а и д о л о м и т а, растворимость к а л ь ц и т а в 24 р а з а выше растворимости д о л о м и т а [ Л е в о р с е н А., 1978 г.]. При неодно роднозернистой структуре породы и н е р а в н о м е р н о м распределении з е р е н к а л ь ц и т а и доломита соотношение р а с т в о р и м о с т е й этих м и н е р а л о в з а в и с и т от р а з м е р а зерен, их морфологии и р а с п р е д е л е н и я в породе.

В общем случае доломит по с р а в н е н и ю с к а л ь ц и т о м я в л я е т с я и б о л е е устойчивым.

К а к отмечалось ранее, н а и б о л ь ш и м и количественными х а р а к т е р и с т и к а м и вторичная пористость карбонатных пород о б л а д а е т в отложениях в б л и з и поверхностей перерывов в о с а д к о н а к о п л е и и и, где в з а и м о д е й с т в у ю т д в а ф а к т о р а ф о р м и р о в а н и я пустот: р а с т в о р е н и е и в ы в е т р и в а н и е (рис. 1 2 ).

Ф о р м и р о в а н и е порового п р о с т р а н с т в а с л о ж н ы х типов к о л л е к т о р о в пред с т а в л я е т собой функцию р я д а химических, л и т о л о г о - п е т р о г р а ф и ч е с к и х и тектонических процессов.

П о современным данным возникновение емкости (вторичной п о р и с т о с т и ) в продуктивных карбонатных п о р о д а х с в я з ы в а е т с я с воздействием р а с т в о ров, м и г р и р о в а в ш и х по т р е щ и н а м.

З а с л у ж и в а ю т внимания д а н н ы е о роли п р о ц е с с а в ы щ е л а ч и в а н и я к а р б о натных пород в формировании в них вторичной пористости при в о з д е й с т в и и нефтяных флюидов.

V Основными факторами, определяющими формирование сложных типов коллекторов, являются тектоническая трещиноватость, обусловливающая условия фильтрации, и вторичная пористость, составляющая основную емкость этих типов коллекторов.

Большое влияние на образование вторичной пористости имеют геостати ческое и горное давление. Р о л ь геостатического давления оказывается в гидродинамической связи пласта-коллектора с зонами разгрузки и пита ния, а горное давление обусловливает изменение структурных и текстур ных характеристик породы.

В сочетании с геостатическим давлением возрастает и температурный фактор, что способствует образованию вторичной пористости на больших глубинах.

Глава III РОЛЬ ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ МИНЕРАЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА В ФОРМИРОВАНИИ ВТОРИЧНОЙ ПОРИСТОСТИ Изучение постседиментационных преобразований горных пород, как известно, ведется с давних пор многими исследователями. Основные положения, в частности современной теории эпигенеза, в этой проблеме разработаны Н. Б. Вассоевичем, А. В. Копелиовичем, А. К- Коссовской, Н. В. Логвииенко, Б. К. Прошляковым, Л. В. Пустоваловым,. М. Стра ховым, В. Н. Швановым и другими и отражены в их публикациях. Многие положения имеют непосредственное отношение к вопросам формирования вторичной пористости;

они в значительной степени способствуют определе нию роли постседиментационных преобразований в формировании вторич ной пористости в горных породах-коллекторах нефти и газа, конкретное обсуждение которых приведено ниже.

В теории эпигенеза до сих пор не нашли однозначного толкования основные термины, определяющие характер и направление самого про цесса. Так, в одних случаях эпигенетический процесс понимается в чисто временном смысле, а в других — в пространственном смысле (обязателен привнос вещества из внешнего источника). Конкретизация термина «эпи генез» в любом случае не может д а т ь четкой характеристики стадиальным или наложенным изменениям осадочных пород.

В постседиментационных преобразованиях, в сущйости, большое значе ние имеют условия, в которых они происходят. Важна роль их в преобра зовании текстурно-структурных особенностей пород, приводящих к измене нию качественных и количественных характеристик порового пространства.

Здесь существенно выявить процессы, происходящие в породах данного вещественного состава, так как они и определяют изменение емкостных свойств пород-коллекторов.

Постседиментационные процессы, р а з в и в а ю щ и е с я в осадках — горных породах, по условиям своего р а з в и т и я целиком связаны с геологической историей рассматриваемого региона. В общем случае последовательность этих процессов такова. Вначале проявляются процессы уплотнения осадков, а затем и пород, сопровождаемые местами процессами стилолитизации.

Д а л е е следуют процессы перекристаллизации, доломитизации, к а л ь ц и т и з а ции, сульфатизации, окремнения и в последующем под влиянием тектони ческих деформаций — процессы трещиноватости, стилолитизации и в ы щ е л а чивания (процессы выщелачивания, впрочем, развиваются и ранее, и без участия тектонического ф а к т о р а ).

Постседиментационные процессы, происходящие в горных породах, часто нацело изменяют их первичный состав и морфологический облик. Изме няются т а к ж е структурно-текстурные особенности пород, появляются аути генные новообразования.

На ранних этапах литогенеза постседиментационные процессы часто приводят к «залечиванию» первоначально имевшихся в осадках — горных породах различного рода пустот первичного, а затем и вторичного проис хождения. На последующих э т а п а х литогенеза н под влиянием тектони ческих деформаций происходит переформирование пустот, ранее «залечен ных» минеральными веществами, н образование новых открытых полостей.

Постседиментационные п р е о б р а з о в а н и я горных пород обычно обуслов лены изменениями термодинамических условий, связанных с погружением пород на глубину (или, наоборот, с их воздыманием). Температура и д а в л е ние являются наиболее существенными факторами постседиментационных преобразований осадков — горных пород. С повышением температуры проис ходит активизация химических процессов в водных растворах, с в о з р а с т а нием давления — появление новых структурных и текстурных изменений (уплотнение зерен, возникновение сложных контактов между ними и д р. ).

Давление в свою очередь о к а з ы в а е т большое влияние на процессы растворе ния горных пород, и прежде всего карбонатных. Растворимость м и н е р а л о в повышается в том случае, если минеральный скелет испытывает большее давление, чем с о д е р ж а щ и е с я в т р е щ и н а х и порах водные растворы. Интен сивность влияния этого ф а к т о р а увеличивается в связи с анизотропией проницаемости в породах, что соответственно с к а з ы в а е т с я на неравномер ности распределения в них д а в л е н и я.

Роль растворения пород в количественных характеристиках их пористости двоякая. В случае растворения и непосредственно следующего з а ним процесса переотложения растворенных веществ (отложения из насыщенных растворов) происходит уменьшение их пористости. Если ж е процесс раство рения находится в постоянном развитии, а переотложение растворенных веществ выражено слабо, происходит увеличение пористости.

В целом постседиментационные преобразования, влияющие на формиро вание коллекторских свойств горных пород, как было у к а з а н о выше, в ы з в а н ы диагенетическими и эпигенетическими процессами.

Первые из них обусловливают превращение осадка в твердую породу.

Это в основном процессы уплотнения, обезвоживания осадка, ц е м е н т а ц и я, перекристаллизация, диагенетическая доломитизация, сульфатизация и окремнение. В этих диагенетических процессах важную роль играет биологический фактор (бактерии).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.