Полный текст

Введение Изучение вторичных изменений продуктивных отложений должно являться неотъемлемой составляющей современного литологического исследования, так как оно позволяет понять многие особенности стадийности процессов формирования залежи и преобразования осадочных горных пород, что имеет существенное значение при прогнозировании зон с улучшенными коллекторскими свойствами. Проблемы преобразования осадочных пород рассматривались многими учеными, достаточно вспомнить труды Н.М. Страхова, О.В. Япаскурта, Р.С. Сахибгареева и др. В изучение вторичных изменений мезозойских терригенных пород Западной Сибири большой вклад внесли З.Я. Сердюк, Е.А. Предтеченская, Н.М. Недоливко. Стадиальные преобразования оказывают влияние в первую очередь на свойства минеральных компонентов породы, а через них на фильтрационно-емкостные свойства самих коллекторов. Автором проведены детальные литологические исследования продуктивных отложений надугольной пачки верхневасюганской подсвиты нефтегазоконденсатного Казанского месторождения с целью выявления особенностей пород-коллекторов и влияния этих особенностей на фильтрационно-емкостные свойства. В задачи исследования входило определение вещественного состава как обломочной части, так и цементирующего материала песчаных пород в шлифах, их гранулометрического состава и анализ распределения полученных данных по разрезам скважин. Казанское нефтегазоконденсатное месторождение расположено в Парабельском районе Томской области. В регионально-тектоническом отношении месторождение находится в центральной части Казанского куполовидного поднятия, приурочено к одноименному локальному поднятию, расположенному в восточной части Нюрольской впадины. В геологическом строении месторождения принимают участие породы палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов. Вещественный состав пород доюрского фундамента разнообразен: зеленокаменные измененные плагиоклазовые порфириты, доломитизированные известняки и метаморфизованные песчаники. Разрез осадочного чехла начинается с пород юрского возраста, представленных тюменской, васюганской, георгиевской и баженовской свитами [1]. Объектом исследования были выбраны отложения надугольной пачки верхневасюганской подсвиты, разрез которой включает в себя продуктивные песчаные пласты и . Петрографический анализ песчаных пород надугольной пачки Казанского месторождения Детальный петрографический анализ песчаных пород в шлифах был выполнен на поляризационном микроскопе Olympus BX51 с применением традиционных методик [2-14]. При описании шлифов изучались вещественный состав и пустотное пространство. В вещественный состав входит обломочная часть, включающая породообразующие и акцессорные минералы, аутигенные минералы и цемент, органическое вещество и другие органические остатки. Содержания этих компонентов далее по тексту указаны в процентах от общей площади шлифа. Отложения пласта изучены в 26 шлифах из 8 скважин Казанского нефтегазоконденсатного месторождения (табл. 1). По гранулометрическому составу они представлены песчаниками от мелкозернистых до мелко-среднезернистых, реже крупно-среднезернистыми. Сортировка в большинстве случаев хорошая и очень хорошая, реже встречается средняя. Обломки от угловатых до полуокатанных. Микротекстура пород преимущественно однородная. По минеральному составу песчаники пласта относятся к мезомиктовым кварцевым, реже к полевошпатокварцевым по классификации В.Д. Шутова (рис. 1). Содержание породообразующих минералов составляет 61-84 % от общего объема породы. Кварц встречается в виде обломков разнообразной формы, которые редко корродированы в слабой и средней степени, регенерация выражена в виде чётких прерывистых каёмок и частичного восстановления кристаллографических граней (рис. 2) и проявлена в степени от слабой до сильной. Таблица 1 Основные литологические характеристики песчаников пластов и Свойство песчаников Среднеарифметическое значение по пласту Средневзвешенный диаметр, мм 0,29 (0,17-0,42) 0,18 (0,10-0,27) Сортированность 1,37 1,88 Состав, % кварц 67 (60-75) 44 (19-69) полевые шпаты 18 (13-24) 24 (12-36) обломки пород [e2] (включая слюду) 15 (7-24) 29 (15-43) Размер пор, мм 0,25 (0,01-0,50), единично 0,7-1,0 0,13 (0,02-0,25), единично до 0,35 Цемент, % кальцитовый 1,45 (0,8-2,1) 1,10 (0,4-1,8) каолинитовый 9,80 (2,4-17,2) 4,95 (0,3-9,6) гидрослюдистый 3 (0,6-5,4) 7,0 (1,0-13,0) сидеритовый 1,3 (0,5-2,1) 1,95 (0,1-3,8) хлоритовый 0,85 (0,5-1,2) 0,90 (0,3-1,5) Тип цемента Поровый, пленочно-поровый Поровый, пленочно-поровый Органическое вещество 1 (0,5-1,5) 1,05 (0,1-2,0) Микротекстура Однородная Ориентированная, однородная Пористость (по шлифам), % 15,6 (8,3-22,9) 11,05 (5,3-17,0) Открытая пористость по газу (Kпо, %) 20,2 (17,2-23,2) 16.45 (13,0-19,9) Абсолютная проницаемость по газу (Kпр, 10-3 мкм2) 136,7 (4,4-513,4) 22,4 (0,2-147,1) Примечание. В скобках указаны максимальные и минимальные значения. Рис. 1. Классификационная[e3] диаграмма В.Д. Шутова с фигуративными точками составов песчаников для пластов и : I - песчаники мономиктовые кварцевые; II - песчаники кремнекластитокварцевые; III - полевошпатокварцевые песчаники; IV - мезомиктовые кварцевые песчаники; V - собственно аркозовые песчаники; VI - граувакковые аркозы; VII - граувакки кварцевые; VIII - полевошпатокварцевые граувакки; IX - собственно граувакки; X - граувакки кварц-полевошпатовые; XI - полевошпатовые; XII - песчаники нетер-ригенного происхождения. Арабскими цифрами обозначены номера полей на диаграмме Рис. 2. Регенерационные каёмки на кварцевых зернах (показаны стрелками). Скв. 113 Казанского месторождения, пласт , глубина по ГИС 2572,96 м. Николи параллельны Полевые шпаты представлены калиевыми полевыми шпатами (КПШ) и плагиоклазами (среднего и кислого состава), которые в основном слабопелитизированы, в единичных зернах более интенсивно, серицитизированы и растворены в степени от слабой до сильной. Среди обломков отмечены кремнистые, слюдистые, кремнисто-слюдистые породы, эффузивы различного состава, гранитоиды, глинистые и слюдисто-глинистые породы, мирмекиты, микропегматиты, пертиты, единичные зерна хлоритов. Содержание слюд (биотита и мусковита) составляет 0,1-1,6 %. Породы уплотнены в степени от слабой до средней. Среди межзерновых контактов чаще всего преобладают изолированные и точечные, реже линейные, конформные и инкорпорационные находятся в подчиненном значении (рис. 3). Из акцессорных минералов в породах встречаются эпидот, циркон, сфен, роговая обманка, апатит, клиноцоизит. Аутигенные минералы представлены пиритом (от единичных зерен до 1,5 %), лейкоксеном - в виде редких Т Л Т Л Из Л Из К Т 0 1 мм Т Рис. 3. Различные типы межзерновых контактов в мелкозернистом песчанике: Т - точечные, Л - линейные, К - конформные, Из - изолированные. Скв. 663 Казанского месторождения, пласт , глубина по ГИС 2633,50 м. Николи параллельны пленок и до 0,3 %, единичными хорошо окатанными зернами глауконита (до 0,8 %). Пирит встречается в виде глобулей и их сростков, тонкозернистых скоплений, а также в виде мелкой сыпи, кристаллических агрегатов кубической формы, иногда в ассоциации с органическим веществом. Цемент в породах распределен неравномерно, по составу глинистый и карбонатный. Поровый глинистый цемент представлен каолинитом, пленочно-поровый - гидрослюдой (рис. 4) и хлоритом, что подтверждает рентгенофазовый анализ глинистой фракции (табл. 2). Кальцитовый цемент порового типа встречается редко (пойкилитовый, базальный). Рис. 4. Пленочно-поровый гидрослюдистый цемент (показан стрелками) в ассоциации с органическим веществом. Скв. 122 Казанского месторождения, пласт , глубина по ГИС 2511,77 м. Николи скрещены Таблица 2 Вещественный состав глинистой составляющей отложений пластов и по результатам рентгенофазового анализа № образца Пласт Глубина, м Глинистые минералы, % каолинит хлорит гидрослюда Σ% 1 2562,59 79 9 12 100 2 2564,66 77 10 13 100 3 2566,81 80 9 11 100 Среднее 79 9 12 1 2578,32 52 12 36 100 2 2583,09 64 10 26 100 3 2584,82 61 10 29 100 4 2586,62 55 12 33 100 Среднее 58 11 31 Отмечаются коррозия и частичное замещение обломочных зерен кальцитом. Сидерит пелитоморфный и тонкозернистый, распределен в песчанике неравномерно. Присутствует чаще всего в виде обособлений (сгустков) удлинённой и сложной формы, размер превышает размер обломочных зерен, участками занимает межзерновое пространство. Органическое вещество представлено буровато-красными полупрозрачными и темно-бурыми прожилками; бесформенными, удлиненными включениями, неоднородными скоплениями причудливой формы, иногда в ассоциации с пиритом. Кроме того, в шлифах присутствует бурое и буровато-желтое нефтяное вещество, которое пропитывает глинистый цемент, слюды или слюдо- и глиноподобные агрегаты и частично обломки, образует пленки и примазки в порах. Редко встречается растительный детрит - включения размером до 0,25 мм удлинённой и изометричной формы с сетчатой структурой, буровато-черного цвета в ассоциации с пиритом. Пористость, определенная по шлифам, составляет 8,3-22,9 %. Межзерновые сообщающиеся, полуизолированные и изолированные поры изометричной, треугольной, угловатой, щелевидной, заливообразной и сложной формы размером 0,01-0,50 мм, в редких случаях до 0,7-1,0 мм. Отмечаются многочисленные межагрегатные микропоры в каолинитовом цементе (рис. 5), внутризерновые поры растворения полевых шпатов и обломков пород. Пустотное пространство нередко распределено неравномерно. Встречаются кальцитизированные обломки раковин двустворок размером до 0,42 мм в поперечнике и более 1 мм по удлинению. Песчаные отложения пласта изучены в 49 шлифах 11 скважин (см. табл. 1). Структура пород в основном мелкозернистая, редко встречается средне-мелкозернистая, единично разнозернистая. Сортировка зерен хорошая, реже средняя, в единичных случаях - плохая и очень хорошая. По составу песчаники пласта относятся к полевошпатокварцевым грауваккам по классификации В.Д. Шутова, Рис. 5. Микропоры в каолинитовом цементе (показаны стрелками). Скв. 113 Казанского месторождения, пласт , глубина по ГИС 2576,25 м. Николи параллельны реже к мезомиктовым кварцевым и граувакковым аркозовым песчаникам (см. рис. 1). Микротекстуры пород преимущественно микрослойчатые, ориентированные, реже однородные. Микрослойчатые и ориентированные текстуры обусловлены субпараллельной ориентировкой удлиненных зерен, чешуек слюды, обособлениями тонкозернистого и пелитоморфного сидерита, который часто концентрируется в слабовыраженных слойках, иногда прожилками органического вещества и слойками растительного детрита. Количество породообразующих минералов составляет 72,0-91,0 % от площади шлифа. Зерна кварца имеют волнистое и прямое погасание, регенерация проявлена в степени от слабой до средней: в виде частичного восстановления кристаллографических граней и чётких прерывистых каёмок. Полевые шпаты представлены плагиоклазами (преобладают средние и кислые) и КПШ. Для них характерны следующие вторичные преобразования: серицитизация, пелитизация и растворение, проявленные в слабой и средней степени. Единично встречается регенерация полевых шпатов. Среди обломков отмечены слюдистые и кремнисто-слюдистые (нередко с нечеткими ограничениями) породы, кремнистые, эффузивы, глинистые, мирмекиты, единичные микропегматиты и зерна хлоритов. Мусковит присутствует в количестве 0,1-1,2 %, биотит - 0,2-0,6 %. Породы уплотнены в степени от средней до сильной. Среди межзерновых контактов чаще встречаются изолированные, точечные и линейные, чуть реже конформные, инкорпорационные - в единичных случаях. Из акцессорных минералов отмечены сфен, циркон, клиноцоизит, апатит, ильменит, турмалин, магнетит, хромит, ильменит, а также титанистые минералы. Из /аутигенных минералов присутствуют пирит в количестве до 5,2 % в виде кристаллических агрегатов, часто кубической формы, плотных бесформенных и удлиненных включений, рассеян-ных глобулей и их небольших сростков, а также в виде сыпи, часто развит по включениям растительного детрита. Глауконит отмечается редко в виде единичных полуокатанных зерен. Лейкоксен образует редкие пленки вокруг зерен и встречается в количестве до 0,3 %. Цемент в породах полиминеральный, распределен неравномерно. Главными составляющими цемента являются вторичные минералы, которые представлены в основном каолинитом (поровый тип распределения) и гидрослюдой (пленочно-поровый тип распределения) (см. табл. 2), реже кальцитом, сидеритом и хлоритом. Сидерит тонкозернистый, пелитоморфный, часто развит по обломкам, в цементе, кроме того, присутствуют обособления размером до 0,4 мм в длину. Органическое вещество встречается в виде красновато-бурых и темно-бурых прожилков причудливой формы и неоднородных скоплений, просвечивает по краям, участками пиритизированное, частично пропитывает и пигментирует гидрослюдистый цемент и обломки, образует пленки и примазки в порах. Редко встречается растительный детрит - крупные (до размера 2,5×3,0 мм) включения удлинённой и изометричной формы с ячеистой структурой, в слойках толщиной до 2-3 мм, черного, красно-черного, желтоватого цвета, в ассоциации с пиритом и гидрослюдой в количестве до 10 %. Пористость образована межзерновыми сообщающимися порами щелевидной, угловатой и сложной формы, изолированными и полуизолированными, размером до 0,02-0,25 мм, редко до 0,35 мм. Отмечаются микропоры в глинистом цементе, внутризерновые поры растворения 0 0,5 мм Рис. 6. Поры растворения полевых шпатов (показаны стрелками). Скв. 663 Казанского месторождения, пласт , глубина по ГИС 2633,49 м. Николи параллельны полевых шпатов (рис. 6) и обломков. Пустотное пространство часто распределено неравномерно. Участками отмечается несколько зубчато-бугорчатых стилолитовых образований с небольшой амплитудой, выполненных глинистым материалом и органическим веществом,[e4] единично в ассоциации с растительным детритом. Влияние седиментационных и постседиментационных преобразований на коллекторские свойства пород В пределах изучаемого разреза по данным, предоставленным лабораторией физики пласта ОАО «ТомскНИПИнефть», пористость по газу в образцах (Kпо) относительно стабильна и варьируется в незначительных пределах в отличие от проницаемости (Kпр), значения которой изменяются в широких пределах. Песчаники пластов и являются коллек-торами порового типа средней и пониженной емкости, III и IV класса соответственно (по классификации А.А. Ханина) [15]. Для выяснения причины неравномерности распределения пористости и проницаемости пород по разрезу необходимо выявить зависимости этих свойств от первичных и вторичных факторов [16-22]. Как показали исследования, характер фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) алевро-песчаных пород во многом определяется не только условиями осадконакопления, но и характером постседиментационных изменений. К первичным факторам могут быть отнесены зернистость (медианный диаметр), сортированность, а также зрелость пород. Автором установлена положительная корреляционная связь между медианным диаметром зёрен с пористостью (Kкорр = 0,56, рис. 7, а) и с десятичным логарифмом проницаемости (Kкорр = 0,81). Критическое значение Kкорр = 0,211 (при p < 0,05). На изучаемом месторождении плохо отсортированные песчаники (в отличие от хорошо отсортированных) характеризуются меньшей пористостью и проницаемостью. Автором отмечена прямая зависимость пористости от содержания обломочного кварца, выраженная в увеличении пористости с его возрастанием (Kкорр = 0,51, рис. 8, б), за счет того, что данный минерал образует своеобразный «каркас». Из этого следует, что в более зрелых песчаниках пористость выше, и это положительно влияет на коллекторские свойства. С увеличением количества полевых шпатов и обломков пород (Kкорр= -0,63) пористость незначительно понижается, что характерно в основном для песчаников пласта . Под вторичными преобразованиями песчаных пород подразумеваются диагенетические и катагенетические процессы, контролируемые окислительно-восстановительными и кислотно-щелочными условиями. При изучении петрографических шлифов были отмечены минеральные индикаторы как диагенетической, так и катагенетической стадий литогенеза. Для стадии диагенеза характерны изменения минерального состава, которые происходят главным образом из-за разложения органического вещества и появления восстановительной среды [8]. С окислительным этапом диагенетической стадии связано появление в исследуемых отложениях глауконита, а с восстановительным - сыпи пирита, скоплений пелитоморфного сидерита и пленок лейкоксена. Образования раннего катагенеза во многом унаследованы от диагенетических, но они продолжают их на качественно новой основе [20]. На этапе раннего катагенеза происходят коррозия и растворение неустойчивых минералов: возрастает количество пор растворения полевых шпатов (см. рис. 6) и обломков пород, что в целом положительно сказывается на коллекторских а б в Рис. 7. График зависимости пористости (Кпо) от: а - медианного диаметра Md зерен, Kкорр = 0,56; б - содержания обломочного кварца, Kкорр = 0,51; в - содержания каолинитового цемента, Kкорр = 0,48 свойствах пород. Обломки полевого шпата и слюд подвергаются процессу слабой гидрослюдизации и, как следствие, превращаются в гидрослюду, что отрицательно влияет на фильтрационно-емкостные свойства. Для песчаников изучаемых пластов этап глубинного катагенеза характеризуется широким развитием регенерационных каемок кварца (см. рис. 2), а также появлением структур растворения и внедрения под давлением: конформных и инкорпорационных структур, которые образуются в результате вдавливания одних обломочных зерен в другие под действием давления (см. рис. 3). Характерной чертой стадии катагенеза является образование большого количества порового микрокристаллического каолинита, который, образуя микропоры, положительно влияет на коллекторские свойства песчаников (см. рис. 5, 7, в). Заключение Приводятся результаты исследования вещественного состава породообразующей части и цементирующего материала продуктивных пластов и Казанского нефтегазоконденсатного месторождения (Томская область). Установлена зависимость коллекторских свойств пород как от первичных (седиментационных), так и вторичных (постседиментационных) факторов. Сравнительный анализ литологических особенностей пластов и показывает, что они заметно отличаются друг от друга, прежде всего, минералогическим составом - отложения пласта являются существенно более «зрелыми», что положительно влияет на коллекторские свойства. В то же время однообразный состав обломков пород в исследуемых пластах указывает на постоянный источник сноса в процессе седиментации. Кроме изменения в составе, замедление седиментации привело к некоторому увеличению зернистости песчаников пласта , улучшению их сортированности, изменению состава и типа цементов, что способствовало преобразованию структуры порового пространства. Это, в свою очередь, и стало основной причиной улучшения пористости и проницаемости пород пласта . Другой причиной улучшения фильтрационно-емкостных свойств являются вторичные изменения, которые наблюдаются в виде повышения доли каолинита в цементе, перекристаллизации каолинита, частичного растворения полевых шпатов и, как следствие, повышения числа межзерновых сообщающихся пор. Ухудшение коллекторских свойств связано с повышенным количеством сидерита и гидрослюдистого цемента в межзерновом пространстве. Следует отметить, что данные выводы сделаны на основании качественной оценки шлифового материала.

Об авторах

Ксения Валерьевна Габова

Автор, ответственный за переписку.
Email: GabovaKV@nipineft.tomsk.ru
634027, Россия, г. Томск, пр. Мира, 72

младший научный сотрудник

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 270

PDF (Russian) - 87

PDF (English) - 68

Ссылки

• Ссылки не определены.