Полная версия

Главная arrow География arrow Геология регионов России

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Нефтегазо- и водонасыщенность пород

В нефтепромысловой геологии большое значение имеет коэффициент нефтегазо- и водонасыщенности пород. Он представляет собой отношение объемов нефти, газа или воды, содержащихся в коллекторе, к общему объему пор. В процессе формирования нефтяных и газовых залежей вода, заключенная в коллекторе, не полностью вытесняется из порового пространства углеводородными флюидами, и часть ее из-за влияния поверхностно-молекулярных и капиллярных сил остается в коллекторе. Эта вода называется остаточной. По данным А.А. Хайна, остаточная водонасыщенность, выраженная в процентах от суммарного объема сообщающихся между собой пор, каверн и трещин, может превышать 70%, однако в большинстве случаев она составляет всего 8—30% [24, с. 110].

Классификация пород-коллекторов

Почти все коллекторы нефти и газа имеют осадочное происхождение и приурочены к песчаникам, известнякам и доломитам. Глинистые породы, сланцы и изверженные породы становятся коллекторами в исключительных случаях. Выделяют терригенные, карбонатные, трещинные и нетрадиционные коллекторы.

Терригенные коллекторы. Наибольшим распространением среди коллекторов нефти и газа от палеозоя до неогена включительно пользуются терригенные коллекторы. Для терригенных коллекторов основным показателем их класса является гранулометрический состав, форма и характер поверхности слагающих породу зерен.

Основная масса терригенных коллекторов характеризуется межзерновым (поровым) пространством — это межзерновые, или гранулярные коллекторы. Однако среди терригенных пород встречаются и коллекторы со смешанным характером пустотного пространства. Выделяются трещинно-поровые и даже кавернозно-поровые разности (в том случае, если часть зерен сравнительно легко выщелачивается) [8, с. 265].

Одна из первых классификаций в нашей стране была создана П.П. Авдусиным и М.А. Цветковой. В качестве основного критерия была предложена величина эффективной пористости. Всего было выделено пять классов: А — с эффективной пористостью более 20%, В - 15-0, С - 10-5, О - 5-0, Е - менее 5% [24, с. 111].

В практических целях наиболее широко применяется классификация А.А. Ханина (ВНИИГаз) (табл. 3.1). Анализ большого фактического материала позволил ему установить зависимость между величинами полезной емкости и проницаемости для отдельных групп коллекторов, выделяемых по гранулометрическому составу (среднезернистые, мелкозернистые песчаники, алевролиты с преобладанием крупно- и мелкоалевритовой фракции).

Таблица 3.7

Классификация терригенных коллекторов

[24, с. 114]

Класс

коллектора

Породы

Эффективная пористость, %

Проницаемость по газу, мД

Характеристика коллектора по проницаемости и емкости

і

Песчаник среднезернистый

> 16,5

> 1000

Очень высокая

Песчаник мелкозернистый

> 20

Алевролит среднезернистый

> 23,5

Алевролит мелкозернистый

> 29

к

Песчаник среднезернистый

15-16,5

500-1000

Высокая

Песчаник мелкозернистый

18-20

Алевролит среднезернистый

21,5-23,5

Алевролит мелкозернистый

26,5-29

ш

Песчаник среднезернистый

11-15

100-500

Средняя

Песчаник мелкозернистый

14-18

Алевролит среднезернистый

16,8-20,5

Алевролит мелкозернистый

20,5-26,5

Окончание табл. 3.7

Класс

коллектора

Породы

Эффективная пористость, %

Проницаемость по газу, мД

Характеристика коллектора по проницаемости и емкости

IV

Песчаник среднезернистый

5,8-11

1-100

Пониженная

Песчаник мелкозернистый

8-14

Алевролит среднезернистый

10-16,8

Алевролит мелкозернистый

12-20,5

V

Песчаник среднезернистый

0,5-5,8

1-10

Низкая

Песчаник мелкозернистый

2- 8

Алевролит среднезернистый

3,3-10

Алевролит мелкозернистый

3,6-12

VI

Песчаник среднезернистый

< 0,5

< 1

Весьма низкая, обычно не имеет практического значения

Песчаник мелкозернистый

< 2

Алевролит среднезернистый

< 3,3

Алевролит мелкозернистый

< 3,6

На основе анализа построения кривых было выделено шесть классов коллекторов (I, II, III, IV, V, VI) с проницаемостью соответственно 1000 мД, 500—1000, 100—500, 1 — 100, 1 — 10 мД и менее.

Каждому типу печано-алевритовых пород в пределах того или иного класса соответствует своя величина эффективной пористости. Породы, относящиеся к VI классу с проницаемостью менее 1 мД, в естественных условиях обычно содержат 90% и более остаточной воды и не являются коллекторами промышленного значения.

М.К. Калинко разработал классификацию коллекторов, основанную на размерах и морфологии пустот во всех литологических типах коллекторов (табл. 3.2). Более детальная классификация, учитывающая кроме коллекторских свойств гранулометрию и количество цемента, разработана А.И. Конюховым и др. [24, с. 112].

Алеврито-песчаные коллекторы являются резервуарами, к которым приурочены многочисленные месторождения нефти и газа, в том числе и гигантские, с извлекаемыми запасами, обеспечивающими 65—70% от текущего уровня мирового уровня добычи углеводородов. При этом в них сосредоточено около 80% нефтяных и газовых залежей.

В природе широко распространены породы смешанного происхождения, например алеврито-глинистые песчаники и т.д.

К породообразующим минералам относят кварц, полевые шпаты и обломки пород. Второстепенными минералами могут быть слюды, обломочный глауконит и др.

Для изучения алеврито-песчаных коллекторов необходимо знать:

  • 1) форму и размер минеральных зерен;
  • 2) пористость;
  • 3) проницаемость;
  • 4) водонасыщенность;
  • 5) цементацию и др.

Для оптимального извлечения нефти и газа коллекторы должны обладать следующими свойствами:

  • 1) более или менее значительными размерами;
  • 2) высокой пористостью;
  • 3) минимальной водонасыщенностью.

На процесс разработки сильно влияет неоднородность коллектора.

Специфическими методами исследования алеврито-песчаных коллекторов являются гранулометрический, минералогический, текстурный, ГИС.

СГ

Классификация пустот в горных породах по размерам и форме

[24, с. 113]

Таблица 3.2

Размеры пустот, мм

Тип

По морфологии пустот

Поры

Каналы

Трещины

< 0,0002

Микропоры

Субкапилярные

Субкапилярные

Субкапилярные

0,0002-0,001

Микропоры

Микропоровые

Микротрещины

0,001-0,01

Тонкие

Тонкопоровые

Волосяные

0,01-0,1

Макропоры

Очень мелкие

Очень мелкопоровые

Тонкие

0,1-0,25

Мелкие

Мелкопоровые

Мелкие

0,25-0,5

Средние

Срсднепоровые

Средние

0,5-1

Крупные

Крупнопоровые

Крупные

1-2

Грубые

Грубопоровые

Грубые

2-20

Каверны

Мелкие

Мелкокаверновые

Макротрещины

20-100

Средние

Крупные

Среднекаверновые

Широкие

100-200

Крупнокаверновые

Весьма широкие

200-1 00

Пещеры

Мелкие

1000-2000

Средние

>2000

Крупные

Карбонатные коллекторы. Известняки и доломиты как коллекторы углеводородов намного превосходят по своему значению все другие породы. Фактически они заключают в себе около половины мировых запасов нефти и газа. Наиболее крупные месторождения открыты в мезозойских и палеозойских породах, прежде всего в странах Ближнего Востока, а также западного Техаса и западной Канады. Добыча ведется главным образом из известняковых и доломитовых пород-коллекторов, поэтому карбонатные коллекторы имеют приоритетное значение по сравнению с песчаными [28, с. 79].

Карбонатные коллекторы весьма разнообразны по минералогическому составу, типу порового пространства, трещиноватости, вмещающим отложениям. Основной особенностью карбонатных коллекторов является сложный характер их емкостей, обусловленный как условиями осадконакопления, так и вторичными преобразованиями. В карбонатных породах отмечаются все виды пустот: первичные (седиментационные и диагенетические) и вторичные (постдиагенетического происхождения).

К карбонатным породам относятся такие породы, в которых карбонатные минералы, кальцит и доломит, составляют 50% и более. Наиболее характерными из этих пород являются известняки, доломиты, мергели, смешанные известняково-доломитовые образования.

В карбонатных породах отмечаются все виды пустот. В зависимости от времени возникновения они могут быть первичными (седи-ментационными и диагенетическими) и вторичными (постдиагене-тическими) [8, с. 268].

Карбонатные породы легко подвергаются вторичным изменениям. Это связано с их повышенной растворимостью. Доломитизация известняков нередко благоприятствует повышению коллекторских свойств пород-коллекторов, так как возрастает их пористость и проницаемость.

Структура порового пространства карбонатных коллекторов по сравнению с обломочными чрезвычайно многообразна. Ненарушенная матрица имеет характеристики, которые определяются первичной структурой, а трещиноватость и кавернозность сильно изменяет их. Все это и определяет необходимость особой классификации коллекторов.

Такая оценочно-генетическая классификация коллекторов была предложена К.И. Багринцевой (табл. 3.3). Определяющим параметром в данной классификации является проницаемость, предельные значения которой взяты из результатов анализа коллекторских свойств пород различного генезиса и структурных показателей.

с*

Оценочно-генетическая классификация карбонатных пород-коллекторов, содержащих газ и нефть

[8, с. 274]

Группа

Класс

Абсо

лютная

проница

емость,

Д (дарси)

Открытая

пори-

стость,

%

Остаточная

водонасыщенность, % от объема пор

Потенци

альный

коэффициент

газонасыщен-

ности

Тип

коллек

тора

Полезная

емкость

и фильтрационные

свойства

Т екстурно-структурная характеристика

Пределы

НИЖНИЙ

верхний

А

I

0,1-0,5

25-35

5

10

0,95-0,9

Каверно

полые

Высокие

Биоморфные, органо-генно-детритовые, комковатые, слабо сцементированные (цемента до 10%); поры седиментаци-

онные, увеличенные

выщелачиванием

до каверн

II

0,5-0,3

16-30

10

20

0,95-0,8

Б

III

0,3-0,1

12-28

12

22

0,88-0,78

Поровый,

трещино-

поровый

Средние

Органогенно-детри-товые, слабо перекри-сталлизованные,

сцементированные (цемента 10—20%); поры седиментаци-

онные и реликтовые

Группа

Класс

Абсо

лютная

проница

емость,

Д (дарси)

Открытая

пори-

стость,

%

Остаточная

водонасыщенность, % от объема пор

Пределы

Потенци

альный

коэффициент

газонасыщен-

ности

Тип

коллек

тора

Полезная

емкость и фильтрационные

свойства

Т екстурно-структурная характеристика

НИЖНИЙ

верхний

IV

0,1-0,55

12-25

16

30

0,84-0,7

Органогенно-сгустково-детритовые, плотно сцементированные и сильно пере-кристаллизованные; упаковка фрагментов плотная; пустоты реликтово-седимента-цинные, выщелачивания, перекристаллизации

V

0,05-0,01

12-25

20

38

0,08-0,62

В

0,0-0,001

Параметры матрицы

0,65-0,45

Поро-

вотре-

щинный

Низкие

Пелитоморфно-микро-зернистые, сгустково-детритовые, сильно перекристаллизо-ванные с плохо различимыми форменными элементами: пустоты выщелачивания (единичные), возможно, реликтово-седиментационные

6-10

35

55

VI

0,300-0,02

Параметры трещин

1,0

Преиму-

щест-

венно

тре-

щиный

1-3

VII

  • 0,001-
  • 0,0001

Параметры матрицы

2-5

60

100

  • 0,300-
  • 0,02

Параметры трещин

1,0

Кавер-

ново-

трещин-

ный

1,0

Согласно этой классификации, все коллекторы подразделяются на три большие группы (А, Б, В), внутри которых в свою очередь выделяются классы, характеризующиеся разными оценочными параметрами, литологическими и структурными особенностями.

Трещинные коллекторы. Роль трещин в обеспечении процесса движения через них флюида неодинакова и в значительной мере определяется их происхождением. Выделяются четыре генетических типа трещин: литогенетические, тектонические, разгрузки и выветривания.

Литогенетические трещины образуются в результате уплотнения и отжатая воды из осадков при его превращении в породу. Обычно они распространены в одном пласте. Плотность их тем меньше, чем выше крепость породы, однако степень раскрытости выше в более крепких разностях. Также чем мощнее карбонатный пласт, тем меньше в нем трещин, но выше степень их раскрытости.

На литогенетическую трещиноватость существенно влияют форма и размер седиментапионных и диагенетических пор породы. Наиболее широко поры этих типов (имеющие незначительные размеры) распространены в тонкозернистых карбонатных породах, которые относятся к группам коллекторов малой (редко средней) емкости.

Тектонические трещины играют большую роль в формировании коллекторского потенциала карбонатных пород. Они часто секут всю толщину пород, вне зависимости от их структурно-текстурных особенностей. Трещины имеют более гладкие поверхности и более значительные размеры.

Трещины разгрузки возникают в результате воздействия на карбонатные толщи процессов, освобождающих их от напряжений. Важно, что уменьшение объемного сжатия породы не только приводит к формированию трещин разгрузки, но и способствует раскрытию уже сформировавшихся лито генетических и тектонических трещин.

Трещины выветривания существенно повышают анизотропию коллекторских свойств карбонатных толщ.

Помимо описанных четырех генетических типов трещин, широким развитием в карбонатных породах пользуются катагенети-ческие трещины, связанные с обезвоживанием и разъединением различно текстурированных участков. Это особенно характерно для карбонатных пород, содержащих примесь глинистых и других минералов, т.е. пород с большим содержанием нерастворимого остатка. Закономерности развития систем трещин и степень трещиноватости карбонатных коллекторов необходимо учитывать при оценке их коллекторского потенциала.

Для определения промышленной емкости карбонатных коллекторов со значительным развитием трещин важно знать не только их размер, густоту, плотность и раскрытость, но и минеральный состав, морфологию и генезис вещества, выполняющего трещины.

Нетрадиционные коллекторы. Значительно реже промышленные скопления углеводородов встречаются в толщах, сложенных глинистыми, вулканогенными, метаморфическими и магматическими породами. Эти породы в определенных условиях могут быть коллекторами.

Одним из характерных примеров является толща глин баженов-ской свиты в Западной Сибири (рис. 3.5). От подстилающих и перекрывающих пород отложения баженовской свиты отличаются повышенным содержанием органического вещества (от 5 до 20% и более) и кремнезема. Породы обладают пониженной плотностью (2,23—1,4 г/см3) по сравнению с ниже- и вышележащими толщами.

1

2

  • 3
  • (._) Рис. 3.5. Схема распространения коллекторов

в баженовской свите [17, с. 287]:

7 — аргиллиты; 2 — битуминозные аргиллиты; 3 — зоны развития трещинных коллекторов на Салымском месторождении

Процессы трансформации глинистых минералов и выделения связанной воды приводят к образованию мелких послойных трещин. На определенной глубине возникают зоны разуплотнения. При вскрытии пород баженовской свиты отмечаются разуплотнение и аномально высокое пластовое давление [8, с. 279].

Другими нетрадиционными коллекторами являются кремнистые толщи биогенного происхождения.

При повышенном содержании органического вещества и благоприятных условиях каталитические способности поверхностно-активного кремнезема способствуют развитию процессов генерации углеводородов в самой толще коллектора, пористость которого в ряде случаев достигает 40%. Такие коллекторы, содержащие промышленные скопления углеводородов, обнаружены в различных регионах мира [24, с. 120].

Нефть и газ в породах магматического и метаморфического происхождения обнаружены во многих местах мира.

Многолетнемерзлые породы можно рассматривать как газосодержащие. В них пустоты могут быть заполнены газом, льдом и незамерзшей водой. При определенных условиях (повышение давления) образуются соединения газа с водой — газогидраты. Выбросы газа из этих толщ могут отличаться высокой интенсивностью и большими дебитами.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>