Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 132. Сложный пластовый резервуар (по И. О. Броду).

1 —песок; 2 — глины

единицы сантиметров). По существу это целый комплекс при-

родных резервуаров, объединяемых генетически. Литологичес-

кий состав пород в таких природных резервуарах довольно ста-

билен— это переслаивание песчаных, алевритовых и глинистых

пород (глин, аргиллитов), реже — известняков, мергелей, глин

и алевролитов. Это комплекс пород типичных флишевых форма-

ций. Природные резервуары нефти и газа такого типа харак-

терны для геосинклинальных областей и в частности для мел-

палеогенового флиша складчатых Карпат. Коллекторы здесь

представлены тонкими пластами песчаников и алевролитов,

а флюидоупоры — аргиллитами с редкими пластами мергелей и

силицитов. Резервуары, представляющие частое переслаивание

коллекторов и флюидоупоров, известны в Сабунчинской свите

Продуктивной толщи Азербайджана и других регионах. Частое

переслаивание пород и наличие маломощных элементарных при-

родных резервуаров отрицательный признак, поскольку при

прострелочных работах не все они могут оказаться вскрытыми

и использованными.

Еще одна разновидность сложного пластового резервуара —

тонкое переслаивание и линзовидное залегание

пород-коллекторов и пород-экранов, при этом

экранирующие пласты не везде надежно изолируют коллек-

торы. Вследствие этого между слоями коллекторов имеется

гидродинамическая связь. Вся система слоев-коллекторов пред-

ставляет единую емкость (рис. 132).

421

Массивный природный резервуар представляет собой мощ-

ную толщу проницаемых пород, перекрытых пластом или тол-

щей непроницаемых пород. Коллекторами в массивном резерву-

аре служат карбонатные породы — органогенные и хемогенные

известняки и доломиты, реже обломочные — песчаные и алеври-

товые. Известны случаи, когда коллекторы в массивных резер-

вуарах слагаются корой выветривания, магматическими и мета-

морфическими породами. Флюидоупорами в массивном резер-

вуаре могут быть пласты или толщи каменной соли, глинистых

или сульфатных пород. Объем природного резервуара или от-

дельных его частей определяют по объему коллектора, мощ-

ность которого составляет несколько сотен, а иногда и тысяч

метров. Массивный резервуар не ограничен стратиграфическими

границами. Нередко такой резервуар охватывает несколько

ярусов и даже отделов и выступает в объеме осадочной фор-

мации.

Различают однородные и неоднородные массивные резерву-

ары. В однородном резервуаре коллектор представлен поро-

дами более или менее однородными по литологическому составу

и коллекторским свойствам. Неоднородные резервуары сла-

гаются коллекторскими породами различного состава и свойств.

Такое деление довольно условно, поскольку коллекторские по-

роды, участвующие в строении реального массивного резервуара

почти всегда отличаются по химическому составу, структуре,

строению порового пространства и фильтрационным свойствам.

Тем не менее все части коллектора природного резервуара со-

общаются между собой и имеют единый водонефтяной или газо-

водяной контакт.

Один из крупнейших массивных природных резервуаров

приурочен к северо-восточной части Алжирской Сахары. Здесь

располагаются несколько крупных нефтяных месторождений,

в том числе гигантское — Хасси-Месауд (рис. 133). Природный

резервуар массивного типа слагается кембрийскими породами-

коллекторами порового типа мощностью до 500 м, среди кото-

рых песчаники разнозернистые, среднезернистые с гравием,

алевролиты крупнозернистые. Породы неоднородные, содержа-

ние глинистого цемента в них варьирует от единиц до 50 %.

Пористость пород колеблется от 2 до 12%, а проницаемость от

менее 1 • 10

-15

до 1 • 10

-12

. Чем меньше цемента в породе,

тем выше пористость и проницаемость пород. Экранируются

коллекторские породы толщей каменной соли и ангидритов

триасового и нижнеюрского возраста.

Природные массивные резервуары с карбонатными коллекто-

рами широко развиты в СССР и других странах мира. К ним,

например, относятся район Хилковского месторождения в Куй-

бышевской области, Уртабулакское месторождение — в Узбеки-

стане, Симонет — в Канаде и другие.

422

Рис. 133. Массивный природный резервуар в кембрийских отложениях Ал-

жирской Сахары, месторождения Хасси-Месауд (по А. Балдуччи, Ж. Пом-

мнер).

7 — кайнозойские породы; 2 — нижние серии триасовых пород; 3 — силурийские по-

роды; 4 — нефть

Типичные массивные природные резервуары нефти и газа

располагаются в подсолевых каменноугольных отложениях

восточной прибортовой зоны Прикаспийской впадины. Один из

таких природных резервуаров приурочен к карбонатной толще

мощностью до 500 м, залегающей на глубине 3,5—4,5 км. По-

роды-коллекторы представлены известняками органогенно-обло-

мочными, оолитовыми, водорослевыми. По структуре порового

пространства коллекторы относятся к типу сложных, в которых

совместно присутствуют межзерновые, межформенные, трещин-

ные и каверновые виды пустот. Породы имеют открытую пори-

стость от 2 до 12 %, а проницаемость до 5∙10

-15

. Роль экрана

в этом массивном резервуаре выполняет мощная толща кунгур-

ской каменной соли. На базе этого природного резервуара сфор-

мировались месторождения Жанажол, Кожасай и др.

Часто одним из элементов массивного карбонатного природ-

ного резервуара бывает рифовое сооружение. Рифовые пост-

ройки, как известно, представляют или относительно узкие про-

тяженные тела, имеющие длину до нескольких сотен и даже

тысяч километров (барьерные, береговые рифы) или же оди-

ночные образования, более или менее изометрической формы,

размером от единиц до десятков квадратных километров.

423

Рис. 134. Массивный природный резервуар в артинском рифе Прикаспийской

впадины (по М. А. Зубовой, Н. Г. Калик и др.).

1 —риф: 2 — залежи углеводородов

Поскольку своим возникновением биогермные постройки обя-

заны жизнедеятельности организмов, то здесь много межфор-

менных и внутриформенных полостей и пор. Пустотность таких

пород достигает 25—35 %. При погружении на глубины 4—5 км

пористость пород может сохраняться достаточно высокой—20—

25%. Проницаемость биогермных карбонатных построек может

превышать 1 · 10

-12

Барьерные рифы могут образовывать самостоятельные мас-

сивные природные резервуары. Примером тому служат артин-

ский риф, протягивающийся вдоль северной и западной частей

Прикаспийской впадины (рис. 134), нижнепермский барьерный

риф Эбо в США и другие. В Прикаспийской впадине рифовый

коллекторский массив имеет протяженность более 1000 км и

ширину 3—5,5 км. Он перекрывается кунгурской толщей камен-

ной соли с ангидритами в основании, общей мощностью до

1000 м. Глубина залегания рифового тела на западе 1,5—2,3 км,

а на севере — до 3—3,5 км.

Залегающие в основании рифа карбонатные породы пред-

ставлены известняками органогенными и хемогенными, многие

из которых в различной степени доломитизированы. Само рифо-

вое тело сформировано в основном при участии мшанок, гидро-

актинид, фораминифер и других организмов. Поровое простран-

ство в рифовом теле—межформенные и внутриформенные поры,

каверны, трещины. Коэффициент открытой пористости, при глу-

бине свыше 3000 м достигает 25 %. Известняки, прилегающие

к рифовым постройкам, а также подстилающие их, относятся

к органогенным и хемогенным. Они более плотные, менее пори-

424

Pua 135. Массивный, литологнчески неоднородный природный резервуар

месторождения Панхендл (по А. Фергюсону и Д. Вернону).

стые — до 6—12%- Поры, связанные с органогенными остат-

ками, практически отсутствуют. Основная же роль принадлежит

кавернам и трещинам. Проницаемость пород колеблется в ши-

роких пределах — от 1 · 10

-17

до 1 · 10

-13

Экранирующая толща, представленная в значительной части

каменной солью и ангидритами, надежно предохраняет углеводо-

роды от рассеяния, о чем свидетельствует наличие в залежи

газоконденсата.

Известны неоднородные массивные резервуары, в которых

коллекторы представлены разновозрастными породами осадоч-

ного, магматического и метаморфического генезиса. Один из

них — природный массивный резервуар в районе газонефтяного

месторождения Панхендл (Техас, США). Это месторождение

приурочено к погребенному хребту Амарильо, представляющему

собой ряд эродированных гранитных выступов на глубине 700—

900 м. Залежь протягивается на 200 км, имея в ширину до 45 км

при высоте около 400 м. С поверхности гранитные выступы по-

крыты шлейфом грубозернистых аркозовых песков с примесью

гальки и валунов. Этот шлейф возник в результате выветрива-

ния гранитов и перемыва продуктов разрушения.

Выше залегают пенсильванские известняки и нижнепермские

доломиты. Перекрывается этот комплекс пачкой ангидритов

мощностью 50—60 м. Таким образом, в рассматриваемом неод-

нородном массивном природном резервуаре (рис. 135) коллек-

тор представлен обломочными образованиями, известняками и

доломитами, а флюидоупор — ангидритами. Снизу залежь под-

стилается водой.

Резервуары, литологнчески ограниченные со всех сторон.

К этой группе природных резервуаров относятся такие,

в которых породы-коллекторы со всех сторон экранируются

практически непроницаемыми породами. По площади распро-

425

странения природные резервуары этого типа значительно усту-

пают ранее рассмотренным. Форма литологически ограниченных

резервуаров может быть очень разнообразной. Чаще всего она

определяется в стадию седиментогенеза благодаря специфике

осадконакопления в различных областях: речных руслах, дель-

тах, на мелком шельфе (бары), прибрежной суше (дюны) и

т. д. Вследствие этого форма резервуара в плане может быть

сильно удлиненной, извилистой, ветвящейся, изометричной, ок-

руглой или эллиптической. Кроме того, литологически ограничен-

ные природные резервуары могут возникнуть на стадии катаге-

неза на локальных участках за счет избирательного растворения

отдельных компонентов пород с последующим выносом продук-

тов реакций или из-за растрескивания пород, сопровождающе-

гося превращением неколлектора в коллектор. Возможна также

катагенетическая цементация пород-коллекторов пластового или

массивного резервуара, в результате которой сохраняются лишь

отдельные изолированные очаги пористых и проницаемых пород.

Резервуары, приуроченные к породам, выполняющим русла

палеорек стали известны со времени открытия И. М. Губкиным

(1910 г.) рукавообразной залежи нефти в нижней части май-

копской свиты в Краснодарском крае. К настоящему времени

природные резервуары, связанные с русловыми отложениями

палеорек, установлены в ряде стран, но, пожалуй, наиболее

известны они в США.

Палеорусло реки длиной 30 км и шириной 450 м обнаружено

в нижнемеловых отложениях штата Небраска (США). Это палео-

русло (рис. 136), выполненное песчаниками мощностью до 20—

25 м, перекрыто полуторакилометровой толщей осадочных пород.

Непосредственно русловые песчаники экранируются глинистыми

породами и совместно они образуют литологически ограничен-

ный природный резервуар. Судя по опубликованным данным реч-

ные песчаники этого природного резервуара обладают высокими

коллекторскими свойствами—их средняя пористость составляет

21 %, а проницаемость 5,3 · 10

-13

. Все обнаруженные залежи

нефти приурочены к местам пересечения природного резервуара

положительными структурными элементами.

Природный резервуар в палеорусле реки обнаружен в туль-

ском горизонте (Ci) на Покровском нефтяном месторождении

Куйбышевской области. Палеорусло, выполненное терригенными

породами, имеет выявленную длину 12 км и ширину 300—1000 м.

Несомненно, что палеорусло (если осадки его выполняющие не

размыты в последующие эпохи) имеет продолжение в северо-за-

падном направлении. Коллекторское тело слагается среднеуплот-

неннымп (k

= 0,78—0,83), мелкозернистыми песчаниками и

алевролитами, сцементированными глинистым цементом. По-

ристость коллекторских пород 19—21 %, проницаемость более

изменчива и достигает 7,8-10

-13

. Судя по размеру обломоч-

426

ных зерен и составу це-

мента, надо полагать, что

палеорека протекала в

равнинной местности и

имела медленное течение.

Ориентируясь на со-

временные реки русской

равнины, допускается

возможность сужения и

расширения отдельных

участков русла и соот-

ветственно изменения

скорости течения реки и

состава накапливаемых

осадков. Возможно, что

в палеорусле окажется

несколько природных ре-

зервуаров, вследствие за-

мещения на отдельных

участках русла прони-

цаемых песчаных отложе-

ний непроницаемыми или

малопроницаемыми алев-

ритовыми и глинистыми

отложениями.

Природные резервуа-

ры в дельтовых отложе-

ниях известны в СССР и

других странах мира.

Наиболее изучены они в

США, поскольку анти-

клинальные структуры,

на которые в основном,

ориентируются специали-

сты при поисках углево-

дородов, там уже давно разведаны. Природные резервуары рас-

сматриваемого типа состоят обычно из песчаных или алеври-

товых пород-коллекторов и глинистых пород-флюидоупоров, со

всех сторон экранирующих коллекторское тело. Форма природ-

ного резервуара — удлиненная, нередко ветвящаяся (типа пти-

чьей лапки»), что определяется обстановкой осадконакопле-

ния— осаждением песчаных и алевритовых осадков в подвод-

ных руслах рек при впадении их в море.

Коллекторские свойства песчаных и алевритовых пород в ре-

зервуарах, связанных с дельтовыми отложениями могут сильно

варьировать в зависимости от литологического состава (осо-

бенно от содержания глинистого материала), глубины залегания

Рис. 136. Литологически ограниченный

природный резервуар в палеорусле реки,

нефтегазоносный бассейн Денвер, штат

Небраска, США (по Д. Хармсу).

1—контуры природного резервуара: 2—залежи

нефти

427

и возраста. В отдельных случаях пористость пород-коллекторов

составляет 5—10 % при проницаемости менее 1 · 10

-15

Один из характерных природных резервуаров, приуроченных

к дельтовым отложениям находится в юго-западной части бас-

сейна Денвер, штат Колорадо, США (рис. 137). Он приурочен

к отложениям нижнемелового возраста и залегает на глубине

около 2000 м. Коллекторское тело мощностью около 15 м сла-

гается песчаниками, нередко с примесью алеврита и значитель-

ного количества глинистого цемента. Вследствие этого коллекторские

пределах. В участках с наиболее высокими коллекторскими пара-

метрами средняя открытая пористость достигает 19 % и прони-

цаемость 1,4 ·10

-12

м. Экранируется коллекторское тело глини-

стыми породами.

Природные резервуары, связанные с барами. Этот тип природ-

ных резервуаров широко распространен в некоторых регионах.

Песчаные бары возникают в условиях подвижной среды на мел-

ком шельфе. Они обычно удлиненной формы и располагаются

одиночно или в виде цепочки тел, ориентированных параллельно

палеоберегу. Размер баров неодинаков, в длину они достигают

20 км, в ширину — до 6 км при высоте до 30 м. В попереч-

ном сечении бары имеют некоторое сходство с отложениями

речных русел, но обычно у последних верхняя часть плоская,

нижняя — искривленная, выпуклая. В барах же наоборот—пло-

ское основание и выпуклая, искривленная верхняя часть. Вме-

сте с тем следует отметить, что в результате тектонических

напряжений и неравномерного уплотнения пород эти законо-

мерности в ряде случаев нарушаются.

Пример природного резервуара приуроченного к бару пока-

зан на рисунке 138. Здесь, на профильном разрезе месторожде-

428

Рис. 137. Литологически

ограниченный природный

резервуар в дельтовых

отложениях, нефтегазо-

носный бассейн Денвер,

США (по Г. Эккеру).

/ — контуры природного ре-

зервуара; 2 —залежи нефти

и газа

Рис 138. Литологически ограниченный природный резервуар. Коллектор —

песчаный бар Рид-Ист, США, со всех сторон ограниченный глинами (по

Д. Б. Кэтти).

1 —песок; 2— глина; 3—известняк; 4— нефть

Рис 139. Природный резервуар, возникший в результате вторичных процес-

сов, район месторождения Дин-Рипер, США (по К- К. Ландес).

а — природный резервуар в плане; 6 —резервуар в разрезе; 1 —контуры природного

резервуара; 2 — залежь нефтн

ния Рид-Ист изображено песчаное баровое тело, экранированное

глинами. Высота бара до 25 м. Нефтяная залежь находится

в верхней части резервуара и имеет высоту 8 м.

Природные резервуары, возникшие только вследствие ката-

генетических процессов на локальных участках, в чистом виде

в породах, по-видимому, не имеют широкого распространения.

Коллекторские свойства пород в этом случае обычно повыша-

ются за счет вторичных изменений в первичном поровом про-

странстве, при этом тип природного резервуара не изменяется.

Один из катагенетичных природных резервуаров, описанных

в американской литературе, располагается в центральной части

Мичиганской впадины. Природный резервуар состоит из кол-

лектора, представленного известняками доломитизированными,

трещиноватыми, кавернозными, ограниченного с боков плот-

429

ными непроницаемыми известняками, а сверху глинистыми по-

родами девонского возраста. К этому природному резервуару

приурочено нефтяное месторождение Дип-Ривер (рис.139),

имеющее форму узкой линейной зоны шириной до 800 м и дли-

ной около 9 км. Считают, что этот природный резервуар обра-

зовался при разрядке тектонических напряжений в результате

растрескивания пород с последующими доломитизацией извест-

няков и кавернообразованием.

Природные резервуары, возникшие вследствие вторичных

процессов, как гипергенных так и катагенных изучены пока

недостаточно. Большинство из них, по-видимому, обязаны ги-

пергенезу и растрескиванию пород в результате разрядки тек-

тонических напряжений.

§ 3. ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

КОЛЛЕКТОРСКИХ И ЭКРАНИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПОРОД

ПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НЕФТИ И ГАЗА

Прогнозирование природных резервуаров нефти и газа в на-

стоящее время одна из актуальных задач нефтегазовой геоло-

гии. Знание местоположения и качества природного резерву-

ара— одна из главных предпосылок, позволяющих правильно

и успешно осуществлять поиски, разведку и разработку место-

рождений углеводородов. Таким образом, цель прогнозирова-

ния—установить местоположение, размер, форму, глубину за-

легания и качество природного резервуара. При современном

уровне знаний, степени геологической изученности недр, тех-

нической оснащенности эта задача весьма сложная. Основой

для прогнозирования служат представления о том, что пара-

метры природного резервуара в значительной мере предопре-

деляются физико-географическими обстановка ми в стадию се-

диментогенеза, а также направленностью и интенсивностью

вторичных преобразований пород, в том числе и под влиянием

тектонических процессов.

В каждом конкретном регионе вследствие специфики геоло-

гического развития, в образовании геологических тел и форми-

ровании коллекторских свойств пород имеются свои закономер-

ности и аномалии. При прогнозировании следует учитывать, что

вследствие особенностей геологического развития и периодич-

ности осадконакопления на территории СССР в кайнозойских

и мезозой-кайнозойских отложениях распространены преимуще-

ственно терригенные породы (Западная Сибирь, Урало-Повол-

жье, Северный Кавказ, Восточное Закавказье, Западная Укра-

ина и др.). В палеозойских отложениях широко развиты

карбонатные породы (Урало-Поволжье, Западная Сибирь, Бе-

лоруссия, Фергана, Восточная Сибирь), но часто встречаются

430