научная статья по теме Особенности строения и формирования нефтеносных карбонатных пород-коллекторов турнейского яруса Республики Татарстан Геофизика

Текст научной статьи на тему «Особенности строения и формирования нефтеносных карбонатных пород-коллекторов турнейского яруса Республики Татарстан»

УДК 552.061.12/.17 © Э.А. Королев, В.П. Морозов, А.Н. Кольчугин, 2012

Особенности строения и формирования нефтеносных карбонатных пород-коллекторов турнейского яруса Республики Татарстан

Э.А. Королев, к.г.-м.н, В.П. Морозов, д.г.-м.н., А.Н. Кольчугин, к.г.-м.н.

(Институт геологии и нефтегазовых технологий, Казанский федеральный университет)

Peculiarities of structure and formation of oil reservoirs in carbonate rocks of Tournaisian stage of the Republic of Tatarstan

E.A. Korolev, V.P. Morozov, A.N. Kolchugin (Institute of Geology and Oil and Gas Technology, Kazan Federal University, RF, Kazan)

As a result of comprehensive research of limestone Tournaisian stage, the authors identified two major structural and genetic types of carbonate rocks with different petrophysical properties. The most productive limestone is packstone from Kizelovsky horizon. They have high porosity and permeability. Wackestone of Cherepetsky horizon are low-productivity reservoirs. Analysis of carbonate rocks Tournaisian stage showed that the major geological factors, that determined the anisotropy of petrophysical properties of limestone, are the conditions of sedimentation and fluid dynamics of the sedimentary basin. The results of research voids of limestones can reasonably choose the scheme of exploration oil reservoirs of the Tournaisian stage.

Ключевые слова: турнейский ярус, нефть, коллекторы, известняки, генезис. Адрес для связи: Edik.Korolev@ksu.ru

Истощение нефтяных запасов терригенного девона в Республике Татарстан обусловливает необходимость вовлечения в разработку залежей углеводородов, локализованных в каменноугольных карбонатных отложениях. Из них наиболее значимыми по числу установленных месторождений нефти являются карбонатные отложения турнейского яруса. Однако извлечение нефти из карбонатных пород-коллекторов по технологиям добычи нефти из терригенных отложений вызывает определенные трудности. Причиной являются структурные неоднородности карбонатных пород-коллекторов как по простиранию, так и по разрезу нефтяных залежей [1]. В связи с этим актуальным становится изучение строения и особенностей формирования емкостного пространства известняков турнейского возраста.

Согласно многочисленным исследованиям карбонатные коллекторы турнейского яруса по данным геофизических исследований скважин (ГИС) разделяются на высоко- и низкоомные [2]. Первые соответствуют известнякам кизеловского горизонта, вторые - черепетского. Разработка залежей нефти пластов кизелов-ского возраста не вызывает больших затруднений, тогда как разработка залежей черепетского возраста представляет большую проблему. Часто, несмотря на наличие видимой нефтяной пропитки керна, нефть из них отобрать весьма сложно. Поэтому в связи с контрастно выраженными фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС) нефтеносных пород турнейского яруса было проведено комплексное изучение особенностей их строения. Объектами исследования являлись нижнекаменноугольные нефтеносные известняки многих месторождений, расположенных в пределах восточного борта Мелекесской впадины и западного склона Южно-Татарского свода.

Результаты петрографических исследований пород-коллекторов показали, что кизеловский горизонт сложен преимуществен-

но биокластово-зоогенными или комковатыми известняками, че-репетский - биокластово-фитогенными известняками. В пределах горизонтов между этими разностями существуют переходные типы, в которых наблюдаются разнообразные соотношения форменных компонентов, образованных остатками морских животных и водорослей. Структурно-генетические различия пород во многом определили их разные ФЕС.

Биокластово-зоогенные известняки кизеловского горизонта, как правило, характеризуются равномерными кавернозностью и нефтенасыщеностью, которая нарушается лишь при наличии в них прослоек биокластово-фитогенных известняков. По данным оптико-микроскопического исследования они имеют биоморф-ную фораминиферовую либо комковатую структуру и однородную текстуру (рис. 1). Породы на 75-80 % сложены органическими остатками, представленными главным образом сильно измененными раковинами фораминифер размером 0,25-0,75 мм, в меньшей степени брахиоподами, двустворками, водорослями и члениками криноидей. Раковины фораминифер большей частью сильно гранулированы, под микроскопом выглядят как сфероидальные и эллипсовидные комочки, сложенные микрозернистым кальцитом. Структурные элементы раковин просматриваются слабо либо совсем не проявляются. Подобная особенность преобразования фораминифер послужила причиной того, что рассматриваемые известняки кизеловского возраста получили название «комковатых». Органические остатки плотно расположены в структуре породы, соприкасаясь друг с другом. Цементом для них служит микритовый кальцит, выполняющий оставшееся межформенное пространство (цемент порового типа).

Подобная каркасная упаковка скелетных остатков, размеры цементирующих их кальцитовых зерен, а также различная устойчивость этих структурных элементов к растворению отвечают

Рис. 1. Фото керна (а) и шлифа (б) биокластово-зоогенного известняка с равномерными каверноз-ностью и нефтенасыщенностью

требованиям, необходимым для протекания процессов избирательного выщелачивания. Для этого требуется лишь воздействие на породы агрессивных растворов, в качестве которых на определенном этапе развития осадочного бассейна выступили мигрировавшие водонефтяные флюиды.

Не рассматривая подробно механизм выщелачивания, отметим лишь, что процесс проявился в полном объеме. Фактически из состава породы была выщелочена и вынесена большая часть мик-ритового цемента. Его реликты фиксируются лишь в виде оторочек, окаймляющих края органических остатков. В результате этого процесса биокластово-зоогенные известняки приобрели хорошие ФЕС: средняя пористость составляет 10-15 %, иногда доходит до 20 %, проницаемость варьирует от 7,5 до 82,1 мкм2. Поры-каверны связаны каналами, пронизывающими известняки во всех направлениях. Каналы характеризуются сложной извилистой формой с неровными угловатыми очертаниями, которая повторяют очертания близко расположенных органических остатков. Диаметр каналов изменяется от 0,1 до 1,5 мм.

По результатам определения ФЕС пород было установлено, что все коллекторы кизеловского горизонта по характеру проницаемости анизотропны. По напластованию их проницаемость больше, чем в вертикальном направлении (табл. 1). Подобная пространственная ориентировка каналов выщелачивания в объеме породы указывает на преобладание латеральной направленности движения флюидов в момент формирования пластов-коллекторов. Учитывая полого-наклонное залегание биокластово-зооген-ных известняков, слагающих малоамплитудные брахиантикли-нальные структуры, можно предположить, что агрессивные растворы последовательно продвигались по восстанию пластов от синформ к сводам структур.

Процесс выщелачивания одновременно сопровождался образованием зерен вторичного кальцита, отличающихся от первичного седиментационно-диагенетического микрита более крупными размерами. В биокластово-зоогенных известняках фиксируются два типа кальцитовых новообразований, связанных с пе-Таблица 1

Коллектор Число измерений Открытая пористость, % Проницаемость, 10-3 мкм2

параллельно оси керна перпендикулярно оси керна

Высокопродуктивный 20 14,77 48,95 52,99

10,28-21,68 6,43-80,64 7,50-82,10

Низкопродуктивный 49 12,50 39,47 43,70

9,79-18,06 6,04-62,34 10,11-74,52

Непродуктивный 18 9,11 13,07 13,69

5,40-14,33 0,0-54,94 0,0-77,26

Примечание. Здесь и в табл. 2 в числителе приведены средние значения парметров, в знаменателе - диапазон их изменения.

рераспределением карбонатного вещества, но формирующихся по принципиально различным механизмам.

Первый механизм представляет собой «освальдовскую» перекристаллизацию, когда уже имеющиеся в системе крупные зерна еще больше разрастаются за счет поступления к их поверхности вещества, образующегося при растворении более мелких зерен. В нашем случае центрами перекристаллизации являются остатки водорослей, которые в период активизации процесса выщелачивания уже были сложены монозернами кальцита. Их разрастание приводит к образованию еще более крупных зерен кальцита, в центре которых просматриваются реликтовые структуры водорослей, а по периферии -зерна и фрагменты породы, захваченные в процессе роста.

Второй механизм - это прямой синтез зерен кальцита из пересыщенного раствора. В отличие от «освальдовской» перекристаллизации здесь нет кристаллизационной затравки. Зарождение и рост кальцита осуществлялись в уже сформированных полостях кавернозных каналов. Участками кристаллизации являлись либо естественные сужения, либо выщелоченные выемки в пристеночных областях кавернозных каналов. По-видимому, эти области были наиболее предпочтительны из-за особенностей диффузионной миграции растворенного вещества. Место зарождения формировало размеры и облик новообразований. В узких «горловинах» кристаллы вырастали лишь до тех пор, пока не упирались в стенки каверн, поэтому их размеры составляют 0,05-0,1 мм. Кроме того, избирательный подток вещества к отдельным граням зерен привел к тому, что они приобрели вытянутую форму. В выемках рост кристаллов не был ограничен кристаллизационным пространством, поэтому здесь сформировались более крупные кальцитовые зерна размером 0,1-0,25 мм. При этом их облик практически близок к изометричному, что является следствием равномерного поступления вещества ко всем их граням.

Во всех случаях кристаллы аутигенного кальцита характеризуются совершенной зерновой структурой, в них нет посторонних минеральных включений и ростовых дефектов. Кроме того, по результатам исследований с помощью метода электронного парамагнитного резонанса в них также отсутствуют структурные дефекты типа изоморфных примесей и вакансий, т.е. эти новообразования однородны. Подобные структурные особенности свидетельствуют о том, что формирование кальцитовых зерен осуществлялось в стационарных условиях кристаллизационной среды, когда перераспределение карбонатного вещества происходило в основном диффузионным путем.

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.

Показать целиком