Full Text

Введение Проведенные аналитические обобщения большого объема результатов исследований геолого-геофизических характеристик пород, определяющих коллекторский потенциал отложений и содержание в них нефтяных, газовых и газоконденсатных скоплений мезокайнозойского возраста, свидетельствуют об актуальности полученных данных. При этом важнейшими признаками степени продуктивности нефтегазовых коллекторов и месторождения в целом является информация о таких петрофизических характеристиках, как карбонатность, пористость, проницаемость, плотность, гранулометрический состав, экранирующие и упругие свойства (скорости распространения продольных волн в среде) пород. В процессе исследований также были определены средние значения физических характеристик, зависимость коллекторских свойств от глубины залегания и взаимосвязи физических параметров. Итоги исследований по соответствующим площадям представлены в табличной форме и отражают вариацию физических свойств различных типов пород-коллекторов во времени и пространстве, в том числе закономерности их изменения по разрезу продуктивной толщи (ПТ). Предварительные оценки показали, что физические свойства одновозрастных и одноименных пород значительно изменяются в результате геолого-физических процессов. Материалы и методы исследования В последние годы в связи с изучением нефтегазоносности глубокозалегающих толщ осадочного чехла на многих известных нефтегазовых месторождениях Азербайджана проводились геологоразведочные и геофизические работы в значительном объеме. Итоги этих работ показали, что основные залежи нефти и газа в регионе связаны с глубинными резервуарами Южно-Каспийской (ЮКВ) и Куринской впадин. Соответственно, нами был проанализирован большой материал по результатам исследований геолого-геофизических характеристик пород, определяющих коллекторский потенциал отложений и содержание в них нефтяных, газовых и газоконденсатных скоплений мезокайнозойского возраста. Исследованиями были охвачены крупнейшие месторождения на суше Азербайджана (Куринская впадина), такие как площади Мурадханлы, Зардоб, Тарсдалляр, Кюрсянгя, Джафарлы и др., а что касается известных морских месторождений ЮКВ, привлечены материалы по таким месторождениям, как Нефт Дашлары, Сангачалы-Дуванный-Хара-Зире, Гюнешли, Грязевая Сопка, Гюрган-Дениз и др. Анализ петрофизических исследований глубокозалегающих нефтяных коллекторов Разрезы сухопутных месторождений сложены отложениями от верхнемелового до четвертичного возраста [1]. В частности, обзор физических свойств пород, участвующих в геологическом строении площади Мурадханлы, показывает, что глубокозалегающие нефтяные пласты площади могут быть связаны с верхнемеловыми породами (пористость 11 %), эоценовыми карбонатами (мергели и известняки (пористость 9,6-10,9 %), а также пористыми терригенными породами эоцен - майкопа (алевролиты, песчаники 15-19,5 %) [2]. Породы, вскрывшиеся в разрезе поисково-разведочных скважин на площади Зардоб, относятся к мезокайнозою. Детально были изучены вулканогенные и осадочные породы (известняки, карбонатные глины, аргиллиты и алевролиты) верхнего мела. В геологическом строении Джарлы-Саатлинского нефтегазоносного района Среднекуринской впадины принимают участие отложения четвертичной системы, апшерона, акчагыла, продуктивной толщи (верхний плиоцен ПТ), сармата, чокрака, майкопской серии, а также меловые и вулканогенные образования мелового возраста. Как показали данные бурения на площадях Сор-сор и Караджалы, расположенных на северо-западном продолжении Кюрдамирского выступа, геологическое строение разреза здесь идентично по всей этой тектонической зоне. Однако при этом геологическое строение структурной зоны Джарлы - Сор-сор - Караджала существенно отличается от таковой Мурадханлинского поднятия (выступа), а вулканогенные образования на площадях Джарлы и Сор-сор не имеют непосредственного контакта с нефтегазопроизводящими свитами палеоген-неогеновой системы [3-9]. Таким образом, эксперименты показали, что в центральной части Куринской впадины на глубине 8-10 км приподнятый блок земной коры по вещественному составу может быть представлен андезитами, не подвергшимися изменениям. В основном изучена центральная часть Куринской впадины на примере Саатлинской и других сверхглубоких скважин; результаты приводятся на основании комплексного изучения керновых материалов, отобранных в процессе бурения до глубины 8267 м. Таблица 1 Изменение физических свойств пород со стратиграфической глубиной Джарлы-Саатлинского района Стратиграфическое подразделение Интервал глубины, м Литология Карбонатность, % Пористость, % Проницаемость, 10-15м2 Плотность σ, г/см3 Скорость распрост. yпругих волн V, м/с Древний Каспий 2100-2585 Песчан.-глин. алевролит - 15,0-30,0 22,5(2) Н/п 2,2-2,3 2,25(2) 2000-2300 2100 Апшерон 2590-2595 Глин. алевролит - 11,0 - 2,40 2800 Акчагыл 2700-2720 Глин.-песчан. алевролит - 20,0 Н/п 2,30 2200 Продуктивная толща 2710-2874 Алевритовый песчаник 8,6-24,6 15,8(8) 11,2-24,6 17,9(8) 0,6-444,1 150,0(4) 2,01-2,28 2,19 1900-2050 1950(4) Миоцен 2879-2971 Аргиллитовый песчаник 17,8-98,5 77,2(6) 5,7-29,8 19,7(4) Н/п 2,08-2,30 2,22 2100-2300 2100 Эоцен 2780-2925 Известковый песчаник - 4,0-14,0 8,6(7) Н/п 2,2-2,7 2,5(7) 4000-5000 4660(3) Маастрихт 3033-3138 Песчанистый известняк, андезитовый порфирит 87,6-99,0 93,9(3) 0,9-4,4 2,65(2) Н/п 2,48-2,76 2,68 3200-3800 3500 Коньяк 3174-3178 Андезитовый порфирит 96,9 5,3 Н/п 2,65 3300 Сеноман 3271-4609 Андезитовый порфирит 1,2-75,2 26,1(5) 1,2-17,7 6,3(10) Н/п 2,68 3500 Верхний мел 2950-5965 Алеврит. известняк, андезит-базальт - 1,0-14,0 4,9(39) Н/п 2,4-2,9 2,7(38) 3000-5000 4300(26) Примечание: в числителе обозначены экстремальные значения, в знаменателе - средние значения; н/п - непроницаемые. Исследования физических свойств разреза земной коры вскрываемого сверхглубоким бурением и применением комплекса методов геофизических исследований скважин (ГИС) и петрофизики дали возможность выявить важные закономерности между вещественным составом осадочных и вулканогенных образований и их физическими свойствами. Главный фон составляют кислые эффузивы с подчиненным количеством андезитов, среди которых залегают, по-видимому, согласные и секущие тела базальтов. Приведенные в табл. 1 краткие петрофизические характеристики пород разреза земной коры Джарлы-Саатлинского нефтегазоносного района показывают, что все разновидности осадочных пород от эоцена до древнекаспийских представлены терригенными разностями, за исключением эоцена, содержащего также известняки. В свою очередь верхнемеловые породы сложены в основном эффузивами, андезитового, базальтового состава, чередующиеся с песчаниками, алевритами и известняками. Установлено, что все разновидности эффузивов относятся к средним и основным породам нормальной щелочности. Исследования показывают, что физические особенности одновозрастных и одноименных пород изменяются под влиянием геолого-физических процессов, приводя к разным результатам. Изучены коллекторские свойства пород ПТ. На основании данных, приведенных в табл. 1, построен петрофизический график, отражающий коллекторские свойства участка. В коллекторских свойствах пород создается определенное напряжение с глубиной, то есть повышение плотности и скорости распространения ультразвуковых волн сопровождается понижением пористости. Это является следствием того, что коллекторские свойства пород в глубоких слоях, по сравнению с верхними, уменьшаются. Как следует из графиков (см. табл. 2), происходит возрастание плотности пород с глубиной. Этот процесс относительно интенсивен в апшерон-миоценовых отложениях, представленных терригенными разностями, и более интенсивен в альб-аптских породах, состоящих из песчаников и известняков. Далее с глубиной от баррема разрез представлен до верхней юры карбонатно-терригенными толщами, а юрский разрез - исключительно эффузивами, состоящими из андезитов и базальтов. Несмотря на такую разнотипность пород, их плотность относительно равномерно и весьма слабо возрастает с глубиной. С графиком изменения плотности коррелирует скорость распространения сейсмических волн с учетом стратиграфической глубины. В целом в обоих случаях происходит нарастание рассматриваемых параметров с глубиной почти с одинаковой геометрией их графиков. В свою очередь график изменения пористости с глубиной является зеркальным отражением вышерассмотренного, то есть наблюдается обратная зависимость между плотностью пород, скоростью сейсмических волн и пористостью независимо от типа породы и глубины залегания [10-18]. Известно, что горные породы в естественных условиях на больших глубинах подвергаются действию сил, вызванных различными физическими и химическими явлениями. Основными из них являются: геостатическое давление, возникающее в поровом пространстве; температура, возрастающая с глубиной. На основании обобщения полученных экспериментальных данных, полученных по ГИС и петрофизике, вулканогенную толщу до глубины 8000 м можно расчленить на несколько интервалов в соответствии с вещественным составом пород. В Прикаспийско-Губинском нефтегазоносном районе были исследованы коллекторские свойства образцов пород, взятых из глубокозалегающих пластов и эксплуатируемых залежей. Плотность глинистых песчаников ПТ, располагающихся в относительно верхних частях, была изучена в сухом и влажном виде, и подтверждено, что эти породы изменяются в широком диапазоне (1,94-2,36 г/см3). Пористость их варьируется в пределах 7-30 %, скорость распространения ультразвуковых волн - 2500-3000 м/с. Плотность песчано-аргиллитовых пород колеблется в пределах 1,78-2,29 г/см3 (сухая), 2,68-2,98 г/см3 (влажная), пористость - 6,15-30,0 %, а скорость распространения ультразвуковых волн - 1800-2200 м/с. Однако коллекторские свойства пород разнообразны, по глубинам резко отличаются. В связи с изучением перспектив нефтегазоносности глубокзалегающих отложений в последние годы в Азербайджане в значительном объеме проводились геолого-поисковые и геофизические работы. На основании этого выработаны критерии, являющиеся основой для будущих работ. Отмечено, что залежи нефти и газа в основном относятся к мезокайнозойской эпохе. Хотя исследователи не сомневаются, что эти отложения высокоперспективны в центральной части исследуемой территории и на больших глубинах, но количественное решение проблемы осуществлено не было. Буровые работы выявили перспективность междуречья Куры и Габырры, кроме того, они показали, что имеются трудности и проблемы в изучении структурных особенностей локальных поднятий, а также в прогнозировании их нефтегазоносности. В связи с этим изучены свойства палеогеновых и эоценовых отложений, участвующих в геологическом строении структуры Тарсдаллар. Палеоген представлен алевролитами, мергелями, известняками и туфоалевролитами. Плотность мергелей составляет 2,16 г/см3, пористость - 2,5 %, магнитная восприимчивость очень низкая, а скорость распространения ультразвуковых волн - 3500 м/мин. Палеогеновые известняки почти диамагнитные, их плотность составляют 2,56 г/см3, пористость - 5,1 %, а скорость распространения ультразвуковых волн - до 3000 м/мин. Плотность эоценовых алевролитов - 2,45 г/см3, пористость - 50 %, а скорость распространения ультразвуковых волн - 1300 м/мин, плотность известняков - 2,65 г/см3, пористость - 5,74 %, скорость распространения ультразвуковых волн - 2950 м/мин, а магнитная восприимчивость отсутствует. Плотность аргиллитов - 2,25 г/см3, пористость - 15,5 %, магнитная восприимчивость очень слабая, а скорость распространения ультразвуковых волн - 2700 м/мин. Для установления связей между глубинным геологическим строением междуречья Куры и Габырры и физическими параметрами пород осадочного чехла проведен анализ данных об изменении плотности и скоростей упругих волн по площади и глубине. Изучением охвачены песчано-глинистые породы миоцен-палеоценовых отложений междуречья Куры и Габырры. Отмечено значительное изменение значений физических параметров пород верхнемиоценовых отложений с северо-запада (Армудлинское поднятие) на юго-восток (Гырахкесаман - Хатунлинское поднятие). Значения физических свойств песчано-глинистых пород эоценовых отложений также значительно уменьшаются с северо-запада на юго-восток и снова увеличиваются в Гянджинской области. В междуречье Куры и Габырры майкопские глины на поверхности имеют низкий объемный вес по сравнению с сарматскими. Объемные веса для различных комплексов пород междуречья Куры и Габырры с глубиной изменяются одинаково, отличаясь лишь в начальных значениях. Изменение скорости продольных волн с глубиной в сарматских глинах и песчаниках нетождественно майкопским породам [19-28]. Из обзора данных морских месторождений Азербайджана следует, что месторождение Нефт Дашлары находится в пределах Апшеронского архипелага, расположено в приосевой зоне Апшероно-Прибалханского структурного мегаседла и ориентировано в общекавказском направлении. Структура месторождения осложнена двумя продольными и большим числом поперечных разломов (рисунок, а). a б Рис. Месторождение Нефт Дашлары. Структурная карта по кровле кирмакинской свиты ПТ (а) и геологический профиль (б) Продольные разломы образуют здесь широкую зону дизъюнктивных дислокаций, сложенную сильно перемятыми брекчиевидными отложениями олигоцен-миоценового возраста. В юго-восточной части структуры на пересечении продольных и поперечных разрывных нарушений расположен грязевой вулкан. Здесь на дне моря имеются многочисленные грифоны, непрерывно выделяющие нефть и газ. Месторождение Нефт Дашлары характеризуется пластовым, литологическим и тектоническим типами нефтеносных ловушек (рисунок, б). Плотность глинистых пород здесь составляет 2,20-2,48 г/см3, пористость - 8,3-17,0 % (в некоторых случаях достигает 25 %), распространение ультразвуковых волн - 2150-2200 м/с. Плотность алевролитов изменяется в пределах 2,13-2,60 г/см3, пористость варьируется между 15 и 28 %, скорость ультразвуковых волн - 1300-2200 м/с. Плотность песчаников - от 2,00 до 2,50 г/см3, пористость - 7,2-22,0 %. Во всех породах распространение ультразвуковых волн, в зависимости от литологического состава, изменяется в пределах 850-2800 м/с. У карбонатных глин ПТ плотность составляет 2,02-2,59 г/см3, пористость - 8,5-30 %, скорость ультразвуковых волн - 2100-3500 м/с [29-31]. Гранулометрический состав отложений ПТ площади Нефт Дашлары в основном представлен алевритовой фацией, т.е. размерами частиц от 0,1 до 0,01 мм. Это свидетельствует о превалировании в разрезе алевритов над другими фациями. Чтобы выяснить характер изменения коллекторских свойств отложений ПТ с глубиной, были обозначены пределы изменений физических параметров. В частности, карбонатность пород изменяется от 5,27 до 24,6 %, а проницаемость от 1,3 до 214,9·1015 м2 при значениях пористости 9,02-21,4 %. Согласно обобщенным данным (табл. 2), можно предположить, что изменения физических характеристик пород ПТ площади Нефт Дашлары связаны с количественной выраженностью литологических разностей, разнообразием пород, их минералогическим составом и тектоническими условиями формирования. Полученные закономерности в вариациях петрофизических характеристик коллекторов по глубине можно опробовать и на соседних площадях при наличии их палеогеографической общности и структурно-тектонических условий формирования. В пределах Бакинского архипелага проанализированы петрофизические характеристики пород, слагающих его северные структуры - Сангачалы-дениз, Дуваны-дениз и Булла-дениз, где достаточно хорошо развиты отложения ПТ [3]. Здесь полная мощность ПТ (3950-4000 м) вскрыта на площади Сангачалы-дениз и на северо-восточной части других площадей. На своде и в присводовых частях локальных поднятий Сангачалы-дениз и Дуваны-дениз мощность ПТ составляет 2960-3600 м. Поднятие Сангачалы-дениз в тектоническом отношении представляет собой асимметричную брахи-складку, отделенную длинной, но неглубокой седловиной от расположенного северо-западнее Кянизадагского поднятия. По отложениям ПТ на юго-востоке Таблица 2 Пределы изменения, средние значения физических свойств и степень проницаемости осадочных пород ПТ месторождения Нефт Дашлары Интервал глубины, м Литология Карбонатность, % Плотность, σ, г/см3 Скорость распрост. yпругих волн V, м/с Пористость, % Проницаемость, 10-15 мкм2 Степень проницаемости 430-480 Песчанно-глинистые алевролиты 8,3-12,8 9,7 2,42-2,50 2,45 2200-2600 2400 11,6-20,1 16,3 28,5-79,4 59,7 Xорошая 480-600 Алевритовые глины 4,9-26,8 19,14 2,36-2.56 2,50 2000-3100 2650 12,4-17,0 11,0 2,6- 8,1 5,35 Очень слабая 640-690 Глинистопесчаные алевролиты 5,8-12,4 7,53 1,6-2,34 2,20 1700-2400 1980 11,0-33,6 16,92 0,1-95,7 40,68 Xорошая 690-930 Глинистопесчаные алевролиты 8,9-9,9 9,37 2,01-,10 2,05 2400-2600 2500 19,5-22,9 21,4 0,1-95,7 2,20 Очень слабая 930-940 Песчанноглинистые алевролиты 8,2-9,4 8,8 2,01-2,47 2,37 2300-3200 3000 9,9-25,7 15,5 1-3,5 2,3 Очень слабая 940-1130 Глинистые алевролиты 4,5-6,0 5,27 2,37-2,67 2,56 2500-3000 2800 6,0-16,0 9,57 214,9 Высокая 1130-1400 Глинистопесчаные алевролиты 23,4-25,8 24,60 2,38-2,53 2,44 2100-3200 2580 9,7-11,1 10,40 2,25-6,23 4,24 Очень слабая 1500-1550 Глинистые алевролиты 3,0-11,0 7,0 2,40-2,47 2,44 2300-2400 2350 12,6-14,9 13,75 0,6-2,0 1,3 Отсутствует 1600-2050 Глинистые алевролиты 3,8-15,7 11,8 2,47-2,56 2,51 3500-3600 3550 7,6-10,8 9,02 56,9 Хорошая 2050-2200 Песчанно-глинистые алевролиты 4,1-14,6 9,79 2,36-2,43 2,40 3150 13,6-17,9 14,8 12,5 Средняя 2200-2500 Глинистые алевролиты 3,8-15,7 11,8 2,47-2,56 2,51 3500-3600 3550 7,6-10,8 9,02 56,9 Хорошая 2550-3550 Глинистые алевролит 7,8-8,7 8,1 2,43-2,60 2,56 3600 8,5-10,0 9,9 66,9 Хорошая 3550-4600 Глинистопесчаные алевролиты 2,8-10,8 6,8 2,58-2,64 2,61 4000 5,3-14,2 9,57 60,5 Хорошая Примечание: в числителе обозначены минимальные и максимальные значения, в знаменателе - средние значения. периклиналь складки выражена в рельефе неглубокой и короткой седловиной, отделяющей ее от поднятия Дуваны. Породы, слагающие месторождения Сангачалы-дениз и Дуваны-дениз, изучены глубоким бурением от современных отложений до мезозоя включительно. ПТ обнажается в северной части поднятия, в приосевой части она размыта до глубины 750-800 м. Литологический разрез пород представлен в основном чередованием песков, песчаников и глин. Максимальная толщина отложений ПТ, вскрытой скважинами, составляет 3950-4000 м, а минимальная - 3000 м. В геологическом строении площади участвуют отложения ПТ, акчагыльского, апшеронского ярусов и четвертичные образования. ПТ здесь вскрыта до верхов Кирмакинской свиты. Разрез ПТ в основном представлен глинами, песчаниками и алевролитами. Плотность глинистых пород составляет 1,95-2,20 г/см3, пористость - 7,5-25,5 %, а скорость ультразвуковых волн колеблется между 1950 и 2300 м/с. В отличие от глин, плотность песчаников составляет 2,15-2,50 г/см3, а распространение ультразвуковых волн в них определяется скоростью 1200-3000 м/с. Плотность алевролитов составляет 2,06-2,56 г/см3, пористость 5,5-30 %, а скорость ультразвуковых волн - 1950-2800 м/с. Установленное по керновым материалам значение проницаемости относительно невелико. Для определения изменения зависимости этого параметра от пористости была оценена корреляция. Однако эта зависимость имеет несколько условный характер: как известно, любая проницаемая порода обладает пористостью, однако далеко не каждая порода, обладающая пористостью, может быть проницаемой. Из вышеприведенного анализа следует, что в рассмотренных гранулярных резервуарах исследуемой территории пористость и, в особенности, проницаемость пород контролируются в основном количественным содержанием псаммито-алевритовой и псаммитовой фациями. Такая зависимость коллекторских свойств пород свидетельствует о незначительном развитии или полном отсутствии в них вторичной пористости, связанной с трещиноватостью, кавернозностью и т.д. В свою очередь, низкая карбонатность исключает вероятность процесса выщелачивания, который способствует возрастанию коллекторских характеристик в основном у карбонатных пород. Об отсутствии этого процесса в рассматриваемых породах свидетельствует не только их низкая карбонатность, но также и низкие коллекторские свойства. В связи с прямой зависимостью между изменением плотности пород и скоростью прохождения ультразвуковых волн эти параметры хорошо коррелируют. Однако между литофациальными, коллекторскими и исследованными физическими параметрами пород в рассматриваемом случае более или менее ясно выраженной зависимости не наблюдается [32-45]. Из вышеизложенного следует, что с целью уточнения нефтегазоносности отдельных структур Бакинского архипелага необходимо проведение дополнительных геолого-геофизических работ (гравимагнитометрической, электрометрической, сейсмической разведки и петрофизических исследований) с последующим заложением глубоких поисково-разведочных скважин. Эти работы позволят повысить эффективность изучения коллекторских свойств глубокопогруженных нефтегазоводоносных толщ и структурно-тектонического строения рассмотренных площадей. Заключение На основе проведенных обобщений данных петрофизических и коллекторских исследований осуществлен сравнительный анализ глубокозалегающих пород в Южно-Каспийской и Куринской впадинах. Из полученных результатов следует, что изменение свойств исследуемых объектов в широком диапазоне в основном связано с литологической неоднородностью комплексов, разновидностью пород и тектоническими условиями. Кроме того, отмечается определенная закономерность между коэффициентами пористости и проницаемости. При разработке и интерпретации петрофизических и промыслово-геофизических данных установлено, что некоторые горизонты ПТ являются наиболее нефтегазоносными. В частности, следует отметить, что: - во-первых, на сухопутных месторождениях изменение в широком диапазоне коллекторских свойств пород по площади связано в основном с условиями литогенеза, с неоднородностью литологического состава осадочных комплексов, с глубинами залегания пород, а также с особенностью развития локальных поднятий; - во-вторых, скорость распространения ультразвуковых волн возрастает в известняках и, реже, в породах с повышенной карбонатностью, также с учетом изменений сведений со стратиграфической глубиной; - в-третьих, при прогнозировании нефтегазоносности в глубокозалегающих толщах рассматриваемых территорий наряду с разведочно-геофизическими методами целесообразно использовать также результаты изменения фильтрационно-емкостных характеристик пород, выявленных петрофизическими исследованиями, а также данные характера изменения скорости распространения ультразвуковых волн с глубиной.

About the authors

Vagif Sh. Gurbanov

Author for correspondence.
Email: vagifqurbanov@mail.ru
9 F, Amirov st., Baku, AZ 1001, Republic of Azerbaijan

Doctor of Geology and Mineralogy, Professor, Deputy Director for Science

Latif A. Sultanov

Email: latif.sultan@mail.ru
20 Azadlyg av., Baku, AZ1010, Republic of Azerbaijan

Researcher of the Laboratory Physical characteristics of rocks of mineral fields

Nurlana I. Gulueva

Email: quluyevanurlana@gmail.com
9 F, Amirov st., Baku, AZ 1001, Republic of Azerbaijan

Senior Laboratory Assistant, Master

References

Statistics

Views

Abstract - 309

PDF (Russian) - 154

PDF (English) - 124

Refbacks

• There are currently no refbacks.