ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2009, № 3, с. 329-334
УДК 551
ЗАЛЕЖИ НЕФТИ И ГАЗА В КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ ФУНДАМЕНТА ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ
© 2009 г. Е. Г. Журавлев
Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина 119991 Москва, В-296, ГСП-1, Ленинский проспект, 65;
E-mail: com@gubkin.ru Поступила в редакцию 29.09.2008 г.
Коры выветривания фундамента осадочных бассейнов являются коллекторами и в ряде регионов Мира в них заключены крупные по запасам залежи нефти и газа. В статье рассмотрена геохимическая, минеральная и петрофизическая неоднородность разреза кор выветривания, которые необходимо учитывать при поиске, разведке и разработке содержащегося в них углеводородного сырья. Выделены площадной и линейно-трещинный типы кор выветривания, формирование которых происходило до перекрытия фундамента породами осадочного чехла. Площадные коры распространены в кровле фундамента повсеместно, а линейно-трещинные формировались по разломным нарушениям. В полном профиле кор выветривания присутствуют следующие зоны (вверх по разрезу): дезинтеграции, выщелачивания и гидратации, гидролиза и конечного гидролиза. Породы нижних двух зон являются каверново-трещинным коллектором, породы верхних зон относятся к флюидоупорам. В сводах приподнятых блоков фундамента коры выветривания подвергались размыву во время морских трансгрессий. В этих местах в их кровле залегают породы нижних проницаемых зон, часто образующие единый гетерогенный природный резервуар с перекрывающими их песчаными коллекторами осадочных толщ.
Линейно-трещинные коры выветривания распространены зонально, обладают хорошими фильтрацион-но-емкостными свойствами и в них открыт ряд крупных скоплений нефти и газа.
Залегающие в кровле фундамента магматические и метаморфические породы длительное время подвергались процессам поверхностного выветривания и эрозии до перекрытия их осадочным чехлом. В результате этих процессов были сформированы коры выветривания площадного типа различного возраста и сохранности, повсеместно распространенные в кровле фундамента, и линейно-трещинные коры выветривания, связанные с разломными тектоническими нарушениям, по которым дождевые воды, являющиеся основным фактором выветривания, поступали внутрь фундамента на глубину до 1500 м.
В Западной Сибири и других регионах Мира из кор выветривания фундамента получены многочисленные притоки углеводородов. В ряде случаев в них присутствуют крупные промышленные скопления нефти и газа (рис. 1). Однако такие открытия, как правило, имеют случайный характер. Для повышения эффективности поисков нефти и газа в корах выветривания необходимо учитывать рассмотренные ниже особенности строения сформированных в них коллекторов.
Строение кор выветривания фундамента нефтегазоносных бассейнов впервые было описано в 1963 г. [Журавлев, 1963]. Площадные коры выветривания имеют вертикальную геохимическую и минеральную зональность. Минеральный, химический состав и коллекторские свойства пород разных зон различны. В полном профиле вывет-
ривания алюмосиликатных пород по преобладающим физико-химическим процессам и минеральному составу вверх по разрезу выделены: зона дезинтеграции, в которой происходит начальное выветривание коренных пород по системе микротрещин; зона выщелачивания и гидратации с реликтами минералов коренных пород и вновь образованными гипергенными минералами, состав которых во многом определяется составом коренных пород; зона гидролиза и зона конечного гидролиза, где преобладает каолинит, а в теплом и влажном климате образуются бокситы, обычно ассоциирующиеся с каолинитом и гидроксидами железа (латериты). Таким образом, наблюдается четкий тренд упрощения минерального состава выветривающихся пород вверх по разрезу.
Линейно-трещинные коры выветривания имеют аналогичную площадным корам зональность, но в их профиле выветривания обычно присутствуют лишь две нижние зоны: зона дезинтеграции и зона выщелачивания и гидратации. Зональность линейно-трещинных кор выветривания в отличие от площадных кор ориентирована не вертикально, а перпендикулярно плоскостям, ограничивающим разломные нарушения [Лапин-ская, Журавлев, 1966].
Фрагменты неизмененных коренных кристаллических пород зоны дезинтеграции площадных и линейно-трещинных кор выветривания иногда
Палеоцен - кровля в. мела
Три основных продуктивных горизонта Глинистые_сланцы Ракб (в. мел) _
Свита глинистых сланцев ^ / —г^^г—1—т—!^ _ __ - " _в. мела
' ^.-Рифогенные известняки_Ракд ^
—1—выветривания^и^^"'""^^^ I | I ^ | 1,1,
I Г^~^11^"выветрелые трещиноватые гранито- ^—--4—Л—_ _ -_-
-гнейсы докембрия Л Песчаные " -
4 Л л ^ - линзы в. мела- - - -
нефтематеринские глинистые Гранитный * л \ ^ , Л ~ * сланцы в. мела
массив - выступ докембрийского фундамента ^
Л V Л ^ А V А ^ ...
— — — -Водо-нефтяной контакт- — — Л— -д- Х^у БаЗ^льные-;
v Возможно ^Г л В. мела
у Л Л " л Л л " V Л " л " V " продуктивная л ^
зона
Рис. 1. Схематичный поперечный разрез месторождения Ауджила [Успенская, Таусон, 1972].
(а)
п = 132 w0 = 74.8 %
(б)
24 -
16
10 20 0 Открытая пористость, %
п = 143 w0 = 50.8 %
10 20 Открытая пористость, %
Рис. 2. Кривые распределения значений открытой пористости для кор выветривания фундамента Западно-Сибирской ] ты: а - зона дезинтеграции, б - зона выщелачивания и гидратации; - коэффициент вариации.
8
ошибочно принимают за тектоническую брекчию, а породы, обогащенные более стойким к выветриванию кварцем других зон профиля выветривания за продукты перетирания гранитных обломков с последующим их преобразованием подземными водами [Лобанов и др., 1991]. В связи с этим следует отметить, что коры выветривания распространены в кровле фундамента повсеместно, а линейно-трещинные коры формировались по древним разломным нарушениям одновременно с площадными корами в доплатформенный (щитовой) этап геодинамической эволюции территорий и для их строения характерна четко выраженная однотипная зональность.
В результате последовательного изменения минерального и химического состава пород фундамента в процессе выветривании происходило закономерное изменение их физических свойств. Свежие, неизмененные магматические и метаморфические породы практически непроницаемы. Они имеют, в основном, межзерновую пори-
стость, обусловленную наличием субкапиллярных каналов непостоянной длины и сечения. Открытая пористость таких пород составляет тысячные и сотые доли процента. Прогрессирующее удаление оксидов петрогенных химических элементов из выветривающихся пород сопровождалось увеличением их пористости, проницаемости и понижением плотности.
В зоне дезинтеграции и выщелачивания открытая пористость (определена по методу И.А. Преображенского путем насыщения керосином под вакуумом) резко возрастает (рис. 2). Среднеарифметическая величина ее для кор выветривания рассматриваемой зоны, сформированных на различных породах фундамента Западно-Сибирской плиты, составляет 5.22% (по данным 132 определений). Открытая пористость отдельных образцов изменяется в широком диапазоне - от долей процента до 10-19%, в связи с этим коэффициент вариации имеет большую величину. Наибольшие значения открытой пори-
стости отмечены в зоне дезинтеграции крупнокристаллических магматических и метаморфических пород, содержащих много кварца, -гранитоидов, биотитовых плагиогнейсов, грани-тогнейсов, а также песчано-глинистых сланцев. Средняя открытая пористость данных пород равна 7.75%.
Проницаемость, измеренная в образцах (воздушная при атмосферном давлении и при давлении в 100 атмосфер), как правило, составляет от 0.05 до нескольких миллидарси, при преобладании низких значений. Большие колебания значений открытой пористости и проницаемости обычно свойственны породам-коллекторам ка-верново-трещинного типа.
Из расположенной выше по разрезу зоны выщелачивания и гидратации происходил дальнейший вынос оснований, который лишь частично компенсировался минеральными компонентами, приносившимися при инфильтрации атмосферных вод. В связи с этим пористость пород увеличилась (см. рис. 2). Породы зоны выщелачивания характеризуются наилучшими коллекторскими свойствами, особенно высокими в корах выветривания гранитов. Это связано с тем, что в зоне выщелачивания еще сохраняются реликты минералов коренных пород, в особенности зерна кварца, которые создают жесткий каркас, препятствующий сильному уплотнению пород под влиянием веса залегающих на них отложений. Средняя величина открытой пористости зоны выщелачивания для исследованных пород составляет 9.67% (по 143 определениям). График плотности распределения значений открытой пористости симметричен и отвечает нормальному распределению. Отчетливо выражено модальное значение в интервале пористости 10-12%. Коэффициент вариации имеет меньшую по сравнению с нижней зоной величину (50.8%), однако она все же остается большой, что указывает на резкие колебания значений открытой пористости (от долей процента до 20-28%). Проницаемость пород рассматриваемой зоны возрастает, но значения ее варьируются от сотых долей до 75-10 мд, что также характерно для коллекторов каверново-трещин-ного типа. В шлифах исследованных пород часто наблюдаются многочисленные мелкие каверны, именуемые обычно порами, и тонкие трещинки, заполненные битумоидами.
В зоне гидролиза происходило глубокое преобразование минерального состава и структуры первичных пород. Из пород рассматриваемой зоны фактически удалены все щелочные и щелочноземельные элементы, а также значительные количества глинозема и кремнезема. Минеральный состав пород преимущественно каолинитовый. Лишенные жесткого каркаса из реликтовых минералов коренных пород глинистые образования рассматриваемой зоны уплотнились под давлением вышележащих осадочных толщ, что привело к утрате ими коллекторских свойств. Глинистые породы зоны гидролиза почти непроницаемы и являются флюидоупорами.
Для кор выветривания с кондиционными кол-лекторскими свойствами нами было предложено название гипергенные коллекторы (площадной тип кор) и трещинно-гипергенные коллекторы (линейно-трещинный тип кор) нефти и газа, отражающее их генезис.
В св
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.