ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2007, № 2, с. 201-213
УДК 551.24
ФЛЮИДОУПОРЫ В МЕСТОРОЖДЕНИЯХ УГЛЕВОДОРОДОВ
© 2007 г. А. В. Овчаренко, Б. В. Ермаков, К. М. Мятчин, А. Е. Шлезингер*
ЗАО "НПЦ "Геонефтегаз" 107370 Москва, ул. Бойцовая, 27;
E-mail: 207@geneftegaz.ru *Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 26.10.2005 г.
Выделены глинистые, карбонатные, эвапоритовые и криогенные флюидоупоры, характерные для залежей нефти и газа. Рассмотрены их экранирующие свойства, даны методические рекомендации выделения и оценки возможностей флюидоупоров по комплексным геолого-геофизическим параметрам.
Целью настоящей работы является обзор геологических типов, вторичных изменений и петрофи-зических свойств флюидоупоров месторождений нефти и газа и возможностей их изучения геофизическими методами. Исследование предпринято в связи с тем, что при геолого-разведочных работах на углеводороды основное внимание уделяется поискам ловушек различных типов, выявлению пластов-коллекторов, определению их эффективной толщины, фильтрационно-емкостных свойств. При этом широко используются геофизические методы и прежде всего сейсморазведка. Важнейшим же элементам - осадочных разрезов - флюидоупо-рам (покрышкам), способствующим образованию залежи, их экранирующим свойствам, толщине и положению в разрезе уделяется значительно меньшее внимание, а специальные геофизические методы определения свойств флюидоупоров или не применяются, или находятся в стадии разработки, что существенно снижает надежность прогнозирования залежей углеводородов (УВ).
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФЛЮИДОУПОРАХ
К флюидоупорам нефтяных и газовых залежей относятся породы с низкой проницаемостью, ограничивающие коллекторы со скоплениями УВ. При отсутствии флюидоупоров или при тектонических или литогеодинамических нарушениях их структуры сохранение скоплений жидких или газообразных УВ невозможно.
Настоящее исследование состоит из двух частей. Первая посвящена геологическим аспектам формирования флюидоупоров различного лито-логического состава и качества, изменению их проницаемости в процессе литогенеза и выявлению признаков наличия флюидоупоров, которые могут быть определены геофизическими, прежде всего сейсмическими методами. Вторая часть ха-
рактеризует геофизические методы, использованные при выявлении флюидоупоров и оценке их качества.
Флюидоупоры формируются в процессе формирования осадочных пород, физические и химические параметры которых при увеличении глубины залегания изменяются под влиянием лито-генетических процессов. На характер их протекания существенное влияние оказывают вещественный состав, генетические типы осадков и глубины бассейна седиментации. На стадии диагенеза осадок превращается в породу главным образом за счет биохимических и физико-химических процессов. Все диагенетические преобразования происходят при термобарических условиях, близких к условиям накопления осадка. Изменения температуры не превышают нескольких десятков градусов, а геостатическое давление не выходит за пределы 3-4 МПа.
Зоны катагенеза распространяются в разрезах осадочного чехла до 15-20 км, где геостатическое давление изменяется в пределах 120-200 МПа, при температуре 120-200°С. Процессы катагенеза являются физико-химическими и физико-механическими. Метагенез проявляется в породах, залегающих на глубинах 10-15 км, где геостатическое давление превышает 200 МПа при температуре 200-300°С.
К процессам прогрессивного литогенеза могут добавляться стрессовые (латеральные) напряжения, которые вызывают метагенетические изменения пород на относительно небольших участках при незначительных глубинах их залегания.
Флюидоупоры подразделяются на региональные, зональные и локальные [Овчаренко, 1985; Геология и геохимия..., 1993, 2000]. Первые распространяются на площадях, измеряемых многими сотнями и первыми тысячами километров. К
ним можно отнести отложения баженовской свиты верхней юры Западно-Сибирской плиты и майкопской серии олигоцена-нижнего миоцена на Скифской и Туранской плитах. Следует отметить, что региональность флюидоупора понятие относительное. Так, баженовская свита во многих случаях имеет аномальное строение, т.е. толщина ее увеличивается, и глинистые породы содержат прослои песчаников. Экранирующие свойства свиты в таких районах ухудшаются. Кроме того, в некоторых районах породы свиты приобретают трещиноватость и становятся неф-тенасыщенными коллекторами (Салымское месторождение). Сходная картина наблюдается и в пределах майкопской серии, в которой присутствуют песчаные горизонты и зоны интенсивной трещиноватости, содержащие залежи УВ (Севе-ро-Ставропольское, Журавское, Воробьевское и др. месторождения).
К зональным флюидоупорам относятся отложения тиманского горизонта верхнего девона Волго-Уральской нефтегазоносной провинции Русской плиты. Примером локальных флюидо-упоров могут служить среднеюрские глинистые пласты на нефтяном месторождении Каражанбас п-ва Бузачи Каспийского региона. В пределах развития зональных и локальных флюидоупоров также устанавливаются изменения литологиче-ского состава отложений, например их опесчани-вание. Появление прослоев алевролитов и песчаников, уменьшение их толщины снижают экранирующие свойства пород.
Э.А. Бакиров [Геология..., 1993] по соотношению флюидоупоров и этажей нефтегазоносности выделяет межэтажные, полиэтажные и внутри-этажные. Толщина последних обычно не превышает первых метров, в межэтажных она увеличивается до десятков и более метров. Для ряда нефтегазоносных областей установлено, что условия сохранения залежей УВ находятся в прямой зависимости от толщины и экранирующей способности флюидоупоров [Габриэлянц, 2000].
По составу слагающих пород флюидоупоры подразделяются на глинистые, карбонатные, эва-поритовые и криогенные. Первые пользуются наибольшим распространением и играют главную роль в формировании месторождений УВ. Значение карбонатных и эвапоритовых флюидоупоров более скромное. Карбонатные флюидо-упоры также имеют широкое региональное распространение, но их экранирующие свойства в целом значительно ниже, чем у глинистых. Эва-поритовые покрышки отличаются высоким качеством экранирующих свойств. Они распространены только в пределах солеродных бассейнов и приобретают здесь первостепенное значение. Так, на территории Прикаспийской впадины все палеозойские месторождения углеводородов рас-
пространены только в пределах развития эвапо-ритового флюидоупора филипповского горизонта кунгура. В зонах его отсутствия они не обнаружены.
Криогенные толщи существуют в приполярных частях осадочных бассейнов, где образуют флюидоупоры относительно неглубоких (сотни метров) месторождений УВ (север Западно-Сибирской плиты, Предверхоянский краевой прогиб, Вилюйская синеклиза и другие регионы).
Флюидоупоры по факторам, обусловливающим их герметичность, подразделяются на плот-ностные и динамические [Высоцкий, Высоцкий, 1986]. Первые обеспечиваются плотностью, крепостью или пластичностью пород, вторые находятся в стадии сжимания пород до превращения в плотностные. Их герметичность ухудшается при поднятии (инверсии), что в некоторых случаях препятствует созданию плотностных покрышек.
Экранирующая способность флюидоупоров оценивается по структуре порового пространства, микротрещиноватости, проницаемости и величине давления газа [Ханин и др., 1975]. Последний параметр характеризует избыточное по сравнению с литостатическим пластовое давление в залежи УВ, при котором может произойти прорыв флюида.
ГЛИНИСТЫЕ ФЛЮИДОУПОРЫ
Генетические типы глинистых осадков
Глинистые осадки могут накапливаться в пелагических, гемипелагических, шельфовых, при-брежно-морских и континентальных условиях. Пелагические осадки отлагаются как на больших (до нескольких километров), так и на малых (до первых десятков метров) глубинах, являясь ди-стальными частями клиноформ, подводных конусов выноса и авандельт, улавливающих практически весь поступающий в бассейн терригенный обломочный материал. В генетическом ряду от пелагических до континентальных осадков происходит закономерное увеличение содержания в глинах терригенного материала. Последний практически отсутствует в глубоководных пелагических глинах и достигает максимальных концентраций в глинах континентального генезиса.
По данным В.В. Еремеева [Осипов и др., 2001], в глубоководных глинистых осадках преобладают смектитовые и смешанослойные (иллит-смек-титовые) минералы, а органическое вещество представлено продуктами распада животных и растительных организмов. В глинистых осадках шельфовых областей наряду со смектитами и смешанослойными минералами в значительном количестве присутствует иллит, сапропелевая органика водорослевого типа и растительная органика гумусового типа. В прибрежно-морских и
континентальных глинистых осадках преобладают каолинит, хлорит и иллит, а органическое вещество представлено в основном растительными гумусовыми остатками. Значительную долю глинистых осадков занимает находящаяся в свободном состоянии и физически, и химически связанная вода. За счет неплотного прилегания твердых частиц друг к другу в глинистых осадках возникает поровое пространство, которое может достигать 85-95% их общего объема.
С учетом фациальных условий формирования глин, их минерального состава, литологической однородности, проницаемости и других характеристик выделяются 7 классов флюидоупоров [Осипов и др., 2001].
Постседиментационные процессы, образующие
и разрушающие глинистые флюидоупоры
Процесс литификации
Глинистые осадки в ходе процесса литификации превращаются в породы. Последние постепенно уплотняются, повышается однородность их микроструктуры, снижается общая и эффективная пористость. Наилучшие изолирующие свойства приобретают глубоководные пелагические осадки, которые формируют флюидоупоры 1-11 классов. Минеральный состав, микроструктура, отсутствие дренажных прослоев для дегидратации способствует медленному прогрессивному уплотнению пород. На последующих этапах катагенеза и метагенеза проницаемость флюидо-упоров 1-11 классов продолжает падать за счет снижения общей и э
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.