Типы пород-флюидоупоров

Соляные породы состоят из хлоридов, сульфатов, имеют хемогенное происхождение, отлагаются на дне озер, лагун, в зоне аридного климата, образуют пласты, прослои , линзы, купола, штоки, лаколиты. Основные минералы - галит, сильвин, карналлит, ангидрит, гипс, мираболит, глаубе-рит. Примеси-карбонаты (сода, магнезит, доломит), минералы бора (углек-сит, инионит), окислы и гидроокислы железа, сульфиды железа и других металлов, органическое вещество . Терригенная примесь - глины, редко алевритовые и песчаные частицы. В англо-американской литературе соля-ные породы известны под названием "эвапориты". Каменная соль имеет тонкую слоистость, кристаллическую крупнозернистую структуру, содер-жит примесь других солей. Гипс образуется совместно с ангидритом. Ан-гидрит переходит в гипс со значительным увеличением объема и измене-нием текстуры, структуры, переслаивается с гипсом, каменной солью, гли-ной. Соленосные толщи обычно подстилаются карбонатными породами, внизу сложены гипсом, затем следуют каменная соль и калийные соли. Характерной особенностью соляных пород является пластичность, что обуславливает залечивание всех пор и трещин, весьма низкие пористость и проницаемость, высокие их экранирующие качества. Под действием не-равномерной нагрузки вышележащих пород и тангенциальных тектониче-ских сил соляные породы выдавливаются из слоя в направлении пониже-ния геостатического давления, образуя огромные соляные купола. Посте-пенно поднимаясь вверх, соляная масса приподнимает, протыкает слои вышележащих пород и иногда выходит на поверхность в виде штока, ла-колита. Размеры их в плане достигают несколько километров. Такие явле-ния в геологии известны под названием соляной тектоники. Исследования показывают, что соляные купола часто локализуются вдоль линии текто-нических разломов, флексур, повышенной трещиноватости. Крупнейшие залежи калийных и каменных солей развиты в пермских отложениях Пре-дуралья, Прикаспия, Германии, Мексики, США (Техас, Оклахома). Девон-ские соленосные толщи выявлены на Украине, Прибалтике, юрские - в Сред-ней Азии, Таджикистане. Третичные соли разрабатываются на Кавказе (На-хичевань), в Румынии, Иране. Залежи гипса и ангидрита распространены ши-ре - во всех перечисленных регионах, в том числе в отложениях силура (Ка-нада, США), карбона (Предуралье), мела (Средняя Азия, Кавказ).

Скопления нефти и газа, экранированные соленосными толщами, формируются как в подсолевых, так и в надсолевых отложениях. В по-следних экранирующими являются соляные штоки (купола), а нефть скап-ливается в пластах пористых пород, прорванных ими и изогнутых в анти-клинальные складки (рис.19). Внутри соляной массы иногда присутствуют нефть в виде рассеянного битума и капель, углеводородные газы, в ни-чтожных количествах - инертные газы и водород.

Рис.19.Соляный купол.Кенкиякское месторождение(Прикаспийская впадина)(по Б.И.Дальяну):

1-соленосные отложения; 2- песчаники; 3- нефть; 4- известняки; 5- сбросы.

Глинистые породы являются наиболее распространенными среди пород-флюидоупоров. Относятся к категории обломочных пород, состоят из минеральных частиц пелитовой фракции (меньше 0,01 мм), имеют чрез-вычайно низкую проницаемость для нефти, газа и воды. Структура пели-товая, текстура массивная, тонкослоистая, листоватая, сланцеватая.

Плотные глины, не размокающие в воде, называются аргиллитами, тонкоплитчатые - глинистыми сланцами. Основными породообразующими минералами глинистых пород являются силикаты и алюмосиликаты груп-пы монтмориллонита, каолинита, гидрослюд и хлорита. Определение гли-нистых минералов производится методом рентгеноструктурного анализа, под электронным микроскопом на специально изготовленных препаратах. Кроме того для этих целей могут быть использованы результаты силикат-ного анализа глинистых пород - по содержанию окислов SiO2 , TiO2 , Al2O3

В Fe2O3 , FeO, СаО, МgО, К2О, Na2О и др. Каолиниты-алюмосиликаты, об-разующиеся при выветривании кислых пород. Монтмориллониты относят-ся к группе железисто-алюминиевых минералов, образуются при выветри-вании базитовых и ультрабазитовых пород. Быстро разбухающие монтмо-

риллонитовые глины пеплового генезиса называются бентонитовыми.

Гидрослюды-натрий-калий-алюминиевые силикаты, хлориты-магнезиально-железистые силикаты.

Как и любая горная порода, глины имеют бесчисленное множество свойств - классификационных признаков. По каждому признаку и его ко-личественному измерению выделяются разновидности глин, которые мы предлагаем называть литотипами.

Для классификации глинистых пород по минералогическому составу предлагается пользоваться классификационным треугольником, одна из разновидностей которого приведена на рисунке 5. По количественному со-отношению минералов в породе выделяются следующие литотипы глини-стых пород:

Мономинеральные:

3) Каолинитовые.

4) Гидрослюдистые.

5) Монтмориллонитовые. Биминеральные:

6) Гидрослюдисто-каолинитовые.

7) Каолинит-гидрослюдистые.

8) Гидрослюдисто-монтмориллонитовые. Полиминеральные:

9) Монтмориллонит-гидрослюдисто-каолинитовые.

10) Каолинит-гидрослюдисто-монтмориллонитовые.

11) Гидрослюдисто-каолинит-монтмориллонитовые.

10.Смешанного состава.

Мономинеральные глины в природе встречаются редко, в реликтах

древних кор выветривания. По происхождению они относятся к группе хемогенных пород, являются продуктами глубокого химического выветри-вания кристаллических пород, оставшимися в виде каолинитовой или монтмориллонито-нонтронитовой кор выветривания. Другим хемогенным способом образования глинистых пород является осаждение из растворов коллоидов глинозема и кремнезема. Хлоритовые и глауконитовые глины встречаются редко.

нефтегазоносных бассейнах наиболее широко распространены глины смешанного, полиминерального состава. Они имеют морское или озерное происхождение, обломочную структуру, являются продуктами пе-реотложения коры выветривания, часто содержат примесь алевритовых, песчаных зерен, рассеянного углефицированного и битуминизированного органического вещества, придающего породе темную окраску. Глинистые породы озерно-болотного происхождения имеют брекчиевидные, сетчатые

2) пятнистые текстуры.

По содержанию терригенной примеси выделяются следующие лито-типы глинистых пород (рис.1):

3) глины песчаные;

4) глины алевритистые;

5) глины песчано-алевритистые.

По содержанию известковой примеси среди глинистых пород выде-ляются литотипы:

о глины сильно известковистые;

о глины известковистые;

о глины слабо известковистые.

По содержанию кремнистой примеси выделяются литотипы:

J. глины опоковидные;

K. глины диатомитовые.

По содержанию органического вещества выделяются литотипы:

JJ. глины углистые;

KK. глины битуминозные;

LL. глины слабо битуминозные.

По макроскопически видимым признакам - цвету, структуре (степе-ни дисперсности), текстуре, включению примесей и органических остатков выделяются 14 литотипов глинистых пород (см.главу1).

Лучшими экранирующими свойствами обладают монтмориллонит-гидрослюдистые глины. Такие глины имеют высокую пластичность, со-стоят из мельчайших минеральных частиц пластинчатой формы, ориенти-рованных параллельно слоистости. Худшими экранами являются глины, содержащие алевритовую и песчаную примесь.

Пластичность является характерным признаком глинистых пород, определяется как способность течь, выжиматься из слоя под давлением, принимать любую форму и сохранять ее при снятии нагрузки. Она зависит от минерального и гранулометрического состава глин, степени их влажно-сти и уплотнения. Рыхлые глины способны впитывать в себя большое ко-личество воды. Процесс сопровождается набуханием глин и увеличением объема до 45% и более. Оказавшись в зоне сжатия, такие глины, насыщен-ные водой и газами, прорывают вышележащие слои, внедряются в виде глиняных диапиров, вырываются на поверхность Земли в виде извержений газов и грязи. Примером таких процессов являются грязевые вулканы Ба-кинского района, распространенные среди отложений неоген-четвертичного возраста. В древних отложениях такие формы не сохрани-лись. В силу особенностей строения минеральных частиц наибольшей набухаемостью обладают монтмориллонитовые глины. Именно такие гли-ны, названные бентонитовыми, используются для приготовления буровых растворов. Высокие экранирующие свойства пластичных глин объясняют-ся их способностью залечивать поры и трещины. По мере уплотнения гли-ны все более теряют пластичность и свои экранирующие качества.

Плотность глинистых пород зависит от степени их обезвоживания, возрастает с глубиной. На глубинах 2-4 км она составляет 2,4-2,7 г/см³ .

Дисперсность глинистой породы определяется по гранулометриче-скому составу методом отмучивания и отбора проб из образовавшейся суспензии через:

JJJ.секунд - для частиц 0,05-0,01 мм;

и минут - для 0,01-0,005 мм;

В часов - для 0,005-0,001 мм;

мм часа - для частиц менее 0.001 мм.

Результаты анализа выносятся на классификационный треугольник.

По этим данным определяется степень дисперсности (тонкости) глин. Чем тоньше глинистые частицы, тем меньше размер пор и выше экранирующие качества глины.

Пористость. Первоначально глины имеют высокую пористость-до 50 -60%. По мере уплотнения пористость быстро сокращается, отжатые из не воды удаляются: вначале удаляется свободная вода, затем - рыхлосвя-занная вода диффузного слоя. На глубинах 2500-3000 метров пористость глин и аргиллитов составляет 8-10%. Поры микроскопические, ультрака-пиллярные (< 0,0002 мм), заполнены физически прочно связанной водой и практически непроницаемы для нефти и газа. Порометрический анализ алевритовой монтмориллонитовой глины из туронской покрышки Урен-гойского месторождения, залегающей на глубине 1,1км, показал (140), что средний размер пор составляет 0,05 мкм, коэффициент пористости - 0,22. Для алевритовой глины из покрышки над пластом БС7 Усть-Балыкского месторождения нефти (глубина 2344-2348 м), коэффициент абсолютной пористости составляет 0,1 средний размер пор-0,02мкм. Проницаемость глинистой породы зависит от количества и размеров пор, трещин. В субка-пиллярных порах физически связанная вода практически неподвижна, т.к. здесь помимо капиллярных сил жидкость удерживается молекулярными силами. Крупные поры (единицы микрон) могут присутствовать в песча-ных и алевритистых глинах. Они обеспечивают основную долю проницае-мости глинистой породы . Проницаемость , замеренная вдоль слоистости, будет выше, чем поперек слоистости . Это объясняется пластинчатой фор-мой большинства глинистых частиц и ориентированным расположением их при отложении на дне водоема. Степень уплотнения, хрупкости и тре-щиноватости глинистых пород возрастает с глубиной, соответственно ухудшается и качество покрышки.

Давление прорыва. Экранирующие (флюидоупорные) качества по образцам горных пород определяются по давлению прорыва. Для этого из-готовляется образец стандартного размера, пропитывается керосином и помещается в камеру высокого давления. Перепад давления, при котором начинается вытеснение жидкости из породы, определяется как давление прорыва. Этот процесс в глинистых породах может начаться в том случае, когда создается достаточная сила для вытеснения капиллярной жидкости

из пор и каналов. Чем выше капиллярное давление поровой жидкости , тем больше силы давления требуется для ее вытеснения. Под действием этой силы может происходить разрушение межпоровых перегородок и прокла-дывание новых путей для движения жидкости. По результатам замеров проницаемости и давления прорыва определяется класс породы-флюидоупора (см.табл.16).