Теория и методология. Состав, структура и текстура терригенных пород

ЧАСТЬ I.

1. ПОРОДЫ – КОЛЛЕКТОРЫ И ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ ТЕРРИГЕННОГО ТИПА

2. ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ И ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ КАР-БОНАТНОГО ТИПА

3. ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ И ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ ТРЕЩИННОГО И ПОРОВО-ТРЕЩИННОГО ТИПОВ

4. ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЕ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД.

5. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ФЛЮИ-ДОУПОРОВ.

6. ПОРОДЫ-КОЛЛЕКТОРЫ И ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

7. ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ И ЛОВУШКИ ЛИТОЛОГИЧЕ-СКИ И СТРАТИГРАФИЧЕСКИ ОГРАНИЧЕННЫХ ТИПОВ

8. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НЕФТИ И ГАЗА

9. ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ НЕФТИ И ГАЗА ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО БАССЕЙНА

1. ПОРОДЫ – КОЛЛЕКТОРЫ И ПРИРОДНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ ТЕРРИГЕННОГО ТИПА

1.1. Состав, структура и текстура терригенных пород

Характеристика структуры, текстуры и минералогического состава терригенных горных пород дана в учебниках по литологии и петрографии осадочных пород, составленных М.С.Швецовым (1958), Н.В.Логвиненко (1984), Б.К.Прошляковым, В.Г.Кузнецовым (1991), В.Н.Швановым (1969, 1987).

К терригенным относятся горные породы, состоящие из обломков, в той или иной степени окатанных при транспортировке в водной или воз-душной среде и выпавших в осадок при процессах седиментации. Как и любая горная порода, они имеют бесчисленное множество свойств (клас-сификационных признаков): структура, текстура, гранулометрический со-став, минералогический состав, количество и состав цементирующего ма-териала, тип цементирования зерен, пористость, проницаемость, водона-сыщенность, нефтенасыщенность, неоднородность, возраст и др.

Структура терригенных пород определяется по размеру обломков. Названия терригенным породам даны также по размерам обломков (таб-лица 1).Классификации разных авторов несколько отличаются друг от друга. К примеру, на шкале размеров зерен по Р. Унругу (1980) фракции

1-1,68 мм названы грубозернистой песчаной, а к пелитовой отнесена фракция с размерами частиц <0,002 мм.

Как правило, терригенная порода состоит из обломков (фракций) различной размерности. Название породе дается по преобладанию той или иной фракции. Заметное присутствие примеси других фракций может быть учтено в названии породы добавлением приставок. Например, алевропели-том называется порода, состоящая наполовину из алевритовой и пелитовой фракций. Уточнение названия породы может быть выполнено методом гранулометрического анализа - просеиванием песка через набор сит с от-верстиями различной размерности и взвешиванием полученных при этом фракций. Затем определяется процентное содержание песчаной, алеврито-вой, пелитовой фракций. Результаты определений наносятся на треуголь-ную диаграмму. Каждая проба на этой диаграмме изображается одной точ-кой и в зависимости от того, в какую часть треугольника попадает эта точ-ка, будет определяться название (литотип) породы: алевритовый песчаник, глинистый песчаник и др. (рис.1).

Моделирование породы-коллектора гранулярного типа выполняется исходя из концепции четырехкомпонентной системы по Р.К. Селли (1981), согласно которой (рис.2) песчаная порода состоит из: 1) обломков - песча-ных зерен; 2) матрикса - мелких зерен (алевритовой примеси);

Таблица 1

Классификация терригенных пород по размеру обломков

(по Б.К.Прошлякову, 1991г.)

3) цемента; 4) пор. Размер пор зависит от размера зёрен: чем крупнее зёрна, тем крупнее будут и поры. Наличие матрикса ухудшает пористость,

т.к. он заполняет поровое пространство, закупоривает поровые каналы , по которым движется жидкость, газ. Чем больше цементирующей массы, тем хуже коллектор (рис.3).

Как отмечалось выше, определение долевого участия песчаной, алевритовой, глинистой фракций производится методом гранулометри-ческого анализа . При этом проба породы разрушается, дробится до размеров зерен, промывается в соляной кислоте, просеивается через набор сит. Обработка результатов ситового анализа производится ме-тодом построения гистограмм, кривых распределения, кумулятивных кривых, треугольных диаграмм (рис.4,5). По форме гистограмм опре-деляется, какие фракции преобладают в породе. Те же цифровые дан-ные можно изобразить в виде кривых распределения. Преимущества последних заключаются в том, что на один график можно нанести не-сколько кривых и сравнивать их между собой. Резкое преобладание (>70%) какой-либо фракции свидетельствует об однородности породы

и высокой степени сортированности зерен. Если зерна разных фракций присутствуют в породе примерно в равных количествах, то это будет свидетельствовать об отсутствии их сортированности.

Количественные данные о средней размерности зерен, составляю-щих породу, и степени их сортированности можно получить по кумуля-тивным кривым. Такие кривые строятся по тем же данным, что и гисто-граммы, но по последовательному нарастанию процентного содержания фракций. Первая точка на этом графике соответствует значению процент-ного содержания I-й фракции. Вторая точка находится путем суммирова-ния процентного содержания I-й и II-й фракций, третья - путем суммиро-вания процентного содержания I-й, II-й и III-й фракций и т.д. Полученные точки соединяются плавной линией. Затем проводятся горизонтальные ли-нии из точек, соответствующих значениям 50%, 75% и 25%. Из точек их пересечения с кумулятивной кривой опускают перпендикуляры и находят соответствующие им значения размеров зерен.

Первое значение, соответствующее 50%, принимается за медиан-ный диаметр зерен, обозначается буквами Мd. Коэффициент отсортиро-ванности (So) вычисляется делением размеров зерен, соответствующих значениям 25% (Q1) и 75% (Q3). Идеально отсортированы зерна при зна-чении коэффициента отсортированности равном 1. В учебниках по ли-тологии коэффициент отсортированности определяется делением Q3 на Q1 .При этом получается цифра больше единицы, зависимость - обрат-ная. Хорошо отсортированными считаются песчаники со значениями Sо = 1,0-2,5, средне отсортированными - при S = 2,5-4,5, плохо отсортиро-ванными - при Sо > 4,5.

Рис .1.Классификационные треугольники для выделения литотипов по размеру зерен ипо содержанию извести. Каждая точка внутри треугольников имеет три координаты, ориентированные перпендикулярно относительно трех сторон треугольника.

Рис.2.Модели строения терригенной породы-коллектора.

1- четырехкомпонентная модель строения породы-коллектора (по Р.К.Сели,

1981)

Типы цементов песчаных пород-коллекторов:

2- базальный – обломочные частицы, не соприкасаясь друг с другом, как бы плавают в цементе

3- поровый – зерна соприкасаются друг с другом, промежутки между ними (по-ры) заполнены цементом

4- контактовый – цементирующий материал присутствует лишь в зоне контакта обломочных зерен

5- пленочный – цемент образует тонкие пленки вокруг обломочных зерен

Рис.3.Фотографические изображения терригенных пород пласта ЮК10Талинскогоместорождения (Западная Сибирь), (по О.М.Гарипову):

1 – 3 образцы керна кварцевых гравелитистых песчаников шеркалинской свиты Талинского нефтяного месторождения с вторичными пустотами растворения; 4 - кварцевый песчаник (черное – поры); 5- алевролит; 6- аргиллит. Увеличение 80.

Рис.4.Гистограммы,кумулятивные кривые(по данным гранулометрического анализапесчаных пород). Составил Е.М.Максимов. Коэффициент отсортированности определен методом деления Q1 на Q3

Рис.5.Классификационные треугольники для выделения литотипов обломочных породпо минералогическому составу.

При составлении интегральных уравнений при определении качества породы-коллектора это создает неудобство, т.к. получается обратная зави-симость: чем лучше коллектор, тем меньше у него коэффициент отсорти-рованности. Мы предлагаем коэффициент отсортированности определять делением Q1 на Q3. В этом случае хорошо отсортированными считаются породы при значениях Sо =0,75 -1,0, средне отсортированными - при значе-ниях Sо =0,25-0,75, плохо - при значениях

Sо <0,25. Кроме того, по тем же значениям можно вычислить коэф-фициент асимметрии SА=Q1´Q3/Мd². Он будет показывать положение пре-обладающей размерности относительно медианы. Максимальный размер зерен (С) на кумулятивной кривой определяется нахождением точки, соот-ветствующей 99% содержания. Чем круче наклон кумулятивной кривой, тем лучше отсортированность осадка.

При бурении поисковых , разведочных и эксплуатационных скважин производится массовый отбор образцов керна на гранулометрический ана-лиз и другие виды лабораторных исследований. Это, прежде всего, делает-ся для решения практических задач по прогнозированию зон улучшенных коллекторов, подсчету запасов, определению эффектов воздействия на пласт при разработке месторождений и др. Любой пласт неоднороден как по толщине, так и по латерали. Поэтому для его моделирования необходи-мо опробовать пласт более или менее равномерно по всей площади и по всей мощности. По результатам анализа проб строятся карты и профиль-ные разрезы, показывающие, в каком направлении возрастают или убыва-ют количественные значения интересующих нас параметров: пористости, проницаемости, медианного размера зерен, коэффициента отсортирован-ности и др.

Методами математических расчетов можно получить среднеарифме-тические значения параметров пласта в границах площади залежи, в гра-ницах нефтегазоносного района и др. Результаты массового анализа удоб-нее всего обрабатывать с применением классификационных треугольни-ков. На рис.1,5 показаны три вида треугольных диаграмм. Существуют другие их виды. Каждая проба на них изображается точкой с тремя коор-динатами, относительно сторон треугольника. Литотипы, выделенные по треугольным диаграммам, наносятся на карты, затем проводятся границы между ними. Такие карты литотипов можно построить на компьютере, но для этого нужна довольно густая сеть наблюдений (план расположения скважин). Практическая ценность таких карт при представительном отборе керна исключительно высокая на всех стадиях работ на месторождении. Карты литотипов можно построить и по другим параметрам пласта, например , по проценту песчанистости, количеству и составу цемента (табл.2), классам коллекторов (по А.А. Ханину) и др.