Трещинные коллекторы и природные резервуары

Трещинные коллекторы в карбонатных породах. Как уже отмечалось выше, трещинные коллекторы чаще встречаются в карбонатных породах. Образованию в них трещин благоприятствует высокий темп уплотнения карбонатных пород, повышение их хрупкости с глубиной. Этому способ-ствует также их окремнение. Большинство трещин в карбонатных породах относятся к литогенетическому типу, другие - к тектоническому типу (рис.18). Трещинная ёмкость обычно незначительная, но при крупных раз-мерах ловушки в трещинных коллекторах может содержаться значитель-ное количество углеводородного сырья. С глубиной значимость трещин-ных коллекторов возрастает. Это объясняется возникновением вторичной трещиноватости тектонического происхождения или раскрытием закрытых трещин, растворимостью карбонатных минералов подземными водами, циркулирующими по микротрещинам под воздействием высоких темпера-тур и давлений. Образующиеся при этом полости растворения (глубинного карста) могут быть значительными по размерам и масштабам проявления, поскольку этот процесс происходит геологически постоянно, сопровожда-ется образованием трещин отпора и обрушением стенок вновь возникших карстовых каверн, пещер, трещин и каналов. Эти полости в последующем

могут быть заполнены углеводородными газами или нефтью поздних ста-дий генерации. Форма природных резервуаров трещинного типа чаще сложная, неопределенная, порово-трещинного типа - пластовая, линзовид-ная. Трещинная проницаемость зависит от густоты трещин. По данным М.И.Максимова (1975), в Башкирском Приуралье в известняках артинско-го яруса при густоте трещин равной 11 проницаемость составляет 9мД, при густоте 14 равна 15мД, 21 – 16мД, 68 – 116,8мД. Влияние трещин осо-бенно заметно для алевролитов, глинистых песчаников. В карбонатных породах трещины способствуют карстообразаванию. Крупные трещины и пустоты в них при бурении скважин фиксируются провалами инструмента на несколько дециметров, а иногда и метров.

Трещинные коллекторы в глинистых породах. Известно, что глины коллекторами не являются, а проявляют качество флюидоупоров. Но в природе тоже бывают исключения. Например, в конце 60-х годов на Са-лымском месторождении в Западной Сибири из битуминозных глин баже-новской свиты (волжский ярус верхней юры) были получены промышлен-ные притоки нефти. Исследования керна и каротажных диаграмм показали, что коллекторами являются листоватые глины, тонко переслаивающиеся с битуминозным веществом. По данным О.Г. Зарипова и И.И. Нестерова (1977) ёмкостное пространство в них представлено многочисленными го-ризонтально-параллельными микро-трещинами, соединяющимися между собой разветвлениями (рис.91). Находящаяся в них нефть характеризуется аномально-высоким пластовым давлением, что предполагает замкнутую форму резервуара в целом. АВПД способствует возникновению микро-трещин между прослойками и проникновению в них нефти, образовавшей-ся на месте, из тех же глин. Массивные глины со значительным содержа-нием кремнезёма и карбонатов имеют малую трещиноватость и не являют-ся коллекторами. Там, где в разрезе свиты отсутствуют тонкослоистые и листоватые разности битуминозных глин, притоки нефти не получены. В целом резервуары (соответственно и залежи нефти) баженовской свиты относятся к категории сложно построенных. Коллекторские породы зале-гают (69, 70) в виде прерывистых пропластков и линзообразных форм внутри преимущественно непроницаемой глинистой породы. "Сухие" скважины по площади распределены без видимой закономерности, из об-щего количества составляют 30 -40%. Максимальные дебиты нефти в сква-жинах достигают 100-200т/сут. Протяженность отдельных нефтенасыщен-ных линз достигает 1.5-2км, толщина-до 3-5м. В последующие годы зале-жи нефти в битуминозных глинах баженовской свиты были выявлены на Правдинском, Верхне-Салымском, Западно-Салымском, Мало-Балыкском, Приобском и многих других месторождениях Сургутского и Красноленин-ского районов. В других регионах притоки нефти и газа из глинистых по-род были установлены в Восточном Ставрополье (в майкопской свите), Прикаспии (в нижнепермских отложениях).

Трещинные коллекторы в кремнистых породах так же, как и в гли-нистых породах, встречаются редко. Опоки и диатомиты содержат значи-тельное количество (до 20%) органического вещества. Первоначально они состоят из скелетов диатомитовых водорослей и радиолярий и содержат большое количество микропустот (размерами 0,8-4 мкм). На стадии диаге-неза скелеты растворяются, и из них образуется кремнистый гель, который кристаллизуется с образованием опала, кремней. Процесс сопровождается образованием литогенетических трещин. В породе частично сохраняется первичная пористость. Залежи нефти в коллекторах такого типа установ-лены в неогеновых отложениях на Сахалине и в формации монтерей в Ка-лифорнии ( США). Трещинная проницаемость в них достигает 200·10^-15 м², пористость - 2-3%.

Порово-трещинные коллекторы в песчано-алевролитовых породах. Практика показывает, что песчаники и алевролиты, как и любая другая горная порода, подвержены трещиноватости. Но, поскольку на малых глу-бинах (до 2-3км) значимость трещинных пустот по сравнению с поровой пустотностью весьма незначительная, то на них достойного внимания не обращается. Тем не менее наличие трещин значительно улучшает качество порового коллектора, обеспечивает высокую фильтрацию и большие при-токи нефти в скважинах даже из коллекторов плохого качества. Коллек-торские свойства основной массы породы (матрицы), не затронутой тре-щинами, могут быть очень низкими, но трещины создают возможность флюидам выйти из этой матрицы через поры в полость трещины. Даль-нейшая фильтрация нефти из полости трещин осуществляется легче. Тем самым трещины (в том числе и искусственно создаваемые внутри пласта) обеспечивают высокий процент извлечения нефти из залежи. Генетическая природа трещин в песчано-алевритовых породах такая же, как и в других типах осадочных пород : большинство трещин относится к литогенетиче-скому типу, образуется на стадии диагенеза при затвердевании породы. Позже на них накладываются трещины тектонического, сейсмического или другого вида происхождения. Полевые наблюдения показывают, что лито-генетические трещины в песчаниках и алевролитах большей частью ори-ентированы поперечно или круто наклонно к поверхности слоя по двум взаимно параллельным направлениям и делят слой на блоки более или ме-нее прямоугольной формы. В нижележащих и перекрывающих их глини-стых слоях они не продолжаются. В слоистых породах основная масса трещин ориентирована вдоль слоистости. Горизонтальные трещины внут-ри песчано-алевритового слоя тоже проявляют себя, но только на границе

6. прослоями и прослойками глин. Как правило, они закрытые, но при бла-гоприятных соотношениях тектонических сил на локальных участках мо-гут быть раскрытыми. В природе пустоты не бывает: по мере образования трещины заполняются мусором, возникающим при растрескивании поро-ды, подземными водами, минералами, газом и нефтью. Густота литогене-

тических трещин в тонких слоях выше, чем в толстых, но зато раскрытость (расстояние между стенками) их меньше. Это хорошо видно по размеру блоков: толстые слои разбиты на крупные блоки широкими трещинами, в то время как в тонких слоях размеры блоков измеряются первыми санти-метрами, а трещины в них тончайшие или закрытые, проявляются только при ударе молотком. Густота трещин выше в породах слабой прочности, чем в прочных породах.

глубиной пористость песчаников и алевролитов сокращается, зна-чимость трещинных коллекторов возрастает.

Порово-трещинные коллекторы коры выветривания фундамента. Под корой выветривания здесь понимаются продукты выветривания и раз-рыхленные, кавернозные, трещиноватые горные породы, образовавшиеся в зоне гипергенеза, на поверхности Земли. Здесь, в зоне низкого давления и температуры, под воздействием атмосферных вод, солнечных лучей, ветра

7. других факторов закрытые трещины становятся открытыми, скальные породы рассыпаются в щебень, дресву, карбонаты растворяются, боль-шинство минералов окисляется и замещается другими. При смене текто-нического режима и трангрессии моря продукты частичного выветривания перекрываются покровными отложениями и переходят в погребённое со-стояние. Имея поры, каверны и трещинные полости, эти породы вовлека-ются в процессы циркуляции жидкостей и газов. С этих позиций кора вы-ветривания рассматривается как природный резервуар для нефти, газа и воды. Однако, кора выветривания образуется неповсеместно. Тысячи скважин, вскрывших палеозойский фундамент Западно-Сибирской плиты, показали его "сухость" и только в нескольких десятках скважин при испы-тании его верхней части (зоны коры выветривания), были получены при-токи газа, нефти или воды. Практика показывает, что наибольшие перспек-тивы в качестве природного резервуара имеет кора выветривания карбо-натных и магматических пород, менее всех - глинистых сланцев.

Газоносные выветрелые трещиноватые граниты докембрийского фундамента установлены (16) на месторождении Панхэндл-Хьюготон (США). В штате Вайоминг асфальт и тяжелая нефть добывалась шахтами и штольнями на Медной горе, сложенной гранитным куполом. Битумы и нефть в пористых и трещиноватых базальтах выявлены в штатах Орегон, Колорадо, в провинции Квебек в Канаде. В Азербайджане на месторожде-нии Мурадханлы залежь нефти выявлена в трещиноватых выветрелых ан-дезитах, базальтах и их туфах. Известны такие примеры и в других регио-нах мира, но, как правило, они единичные.

На территории Западной Сибири в Березовском и Шаимском райо-нах из продуктов выветривания гранитоидов, базальтов и песчано-гравелитовых пород фундамента на Мулымьинском, Даниловском, Убин-ском и некоторых других месторождениях установлены промышленные скопления нефти и газа. В Васюганском районе залежи нефти из верхней

части фундамента были выявлены (71) на Северо-Васюганском, Катыль-гинском, Черемшанском, Мыльджинском, Калиновом, Западно-Останинском и других месторождениях. Промышленные скопления нефти

8.трещиноватых и кавернозных доломитовых известняках девонского воз-раста установлены в Нюрольской впадине на Малоичском, Верхне-Тарском, Урманском, Медведевском, Фестивальном месторождениях. Пу-стотность коллектора по диаграммам НГК оценивается в 7-12%, проница-емость по керну - в 0,03-25·10^-15м². Покрышкой для залежей служат юр-ские глины. В Ханты-Мансийской впадине из 23-х скважин, вскрывших известняки девона, только в одной (скважина 3, Горелая площадь) был по-лучен приток нефти. Тяжелые нефти, мазе- и асфальтоподобные битумы были выявлены в кавернозных, трещиноватых известняках и базальтах при бурении колонковых скважин на окраине Западной Сибири - в Кустанай-ской впадине.

Приведенные данные убедительно свидетельствуют, что кора вывет-ривания фундамента является перспективным объектом для поисков нефтяных и газовых скоплений. В последние годы промышленные притоки из нее были получены и на Нижневартовском своде. Форма природного резервуара, сложенного породами коры выветривания фундамента в каж-дом конкретном случае может быть весьма различной: массивной на вы-ступах трещиноватых пород фундамента, пластовой для элювиальных по-кровов, линзовидной для делювиальных и коллювиальных накоплений, сложной - для зон брекчирования и трещиноватости.

заключение следует отметить, что методы исследования трещин-ных коллекторов постоянно совершенствуются. Однако многие вопросы этой проблемы остаются недостаточно изученными. Не определена роль трещин тектонического происхождения в образовании пустотного про-странства коллекторских пород и пространственная связь их с разрывными нарушениями различных рангов. Нет методики прогнозирования и карти-рования конкретных объектов (природных резервуаров) трещинного типа тектонического происхождения хотя сами разломы на многих месторож-дениях выявляются как по сейсмическим данным, так и по результатам бу-рения скважин.