что такое породы коллекторы терригенного типа
Коллекторы и флюидоупоры
Коллекторы – это горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду, и отдавать их при разработке
Коллекторские ( фильтрационные) свойства породы: пористость и проницаемость.
Породы-коллекторы могут иметь первичную и вторичную пористость:
Большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение.
По литологическому составу коллекторами нефти и газа являются горные породы:
Менее значимые коллекторы, связанные с вулканогенно-осадочными, глинистыми и редко-кристаллическими породами.
Терригенные коллекторы занимают 1 е место.
На них приходится доля 58 % мировых запасов нефти и 77 % газа.
К примеру, в Западно-Сибирском бассейне, практически все запасы газа и нефти находятся в терригенных коллекторах.
Емкостно-фильтрационные свойства различны.
Коллекторские свойства определяются структурой порового пространства, межгранулярной пористостью.
Глинистость ухудшает коллекторские свойства.
Карбонатные коллекторы занимают 2 е место.
На них приходится доля 42% запасов нефти и 23% газа.
Главные отличия карбонатных коллекторов от терригенных:
Фильтрация нефти и газа обусловлена, в основном, трещинами, кавернами.
Карбонатные коллекторы присутствуют на месторождениях бассейна Персидского залива, нефтегазоносных бассейнов США и Канады, в Прикаспийском бассейне.
Коллекторы, обнаруженные в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах, представлены эффузивными породами (лавами, пемзами) и вулканогенно-осадочными (туфами, туфобрекчиями, туфопесчаниками).
Среди глинистых коллекторов особое место занимают битуминозные глины баженовской свиты в Западной Сибири.
Гранулярные коллекторы сложены песчано-алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей. Подобным строением порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов.
Трещиноватые коллекторы сложены преимущественно карбонатами, поровое пространство образуется системой трещин. Участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые массивы (блоки) пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации.
Трещиноватые коллекторы смешанного типа встречаются чаще всего, поровое пространство включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.
По коллекторским свойствам выделяют 4 группы пород-коллекторов.
Классификация Дахнова:
Тип пустотного пространства, обусловленный происхождением породы, определяет ее физические свойства, поэтому он положен в основу наиболее часто используемой классификации пород-коллекторов.
Они перекрывают коллектор сверху (в ловушках), но могут и замещать коллектор по простиранию, когда, например, глины замещают песчаники вверх по подъему пласта.
Флюидоупоры могут не пропускать жидкость (нефть и воду), могут пропускать газ, который имеет меньшую вязкость.
По литологическому составу флюидоупоры представлены глинистыми, карбонатными, галогенными, сульфатными и смешанными типами пород.
В каменной соли вследствие её пластичности нет открытых пустот и трещин, каналов фильтрации, поэтому она является прекрасным экраном на пути движения нефти и газа.
Глинистые флюидоупоры наиболее часто встречаются в терригенных нефтегазоносных комплексах.
Экранирующие свойства их зависят от состава минералов, имеющих различную емкость поглощения.
Коллекторы и флюидоупоры
Коллекторы – это горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду, и отдавать их при разработке
Коллекторские ( фильтрационные) свойства породы: пористость и проницаемость.
Породы-коллекторы могут иметь первичную и вторичную пористость:
Большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение.
По литологическому составу коллекторами нефти и газа являются горные породы:
Менее значимые коллекторы, связанные с вулканогенно-осадочными, глинистыми и редко-кристаллическими породами.
Терригенные коллекторы занимают 1 е место.
На них приходится доля 58 % мировых запасов нефти и 77 % газа.
К примеру, в Западно-Сибирском бассейне, практически все запасы газа и нефти находятся в терригенных коллекторах.
Емкостно-фильтрационные свойства различны.
Коллекторские свойства определяются структурой порового пространства, межгранулярной пористостью.
Глинистость ухудшает коллекторские свойства.
Карбонатные коллекторы занимают 2 е место.
На них приходится доля 42% запасов нефти и 23% газа.
Главные отличия карбонатных коллекторов от терригенных:
Фильтрация нефти и газа обусловлена, в основном, трещинами, кавернами.
Карбонатные коллекторы присутствуют на месторождениях бассейна Персидского залива, нефтегазоносных бассейнов США и Канады, в Прикаспийском бассейне.
Коллекторы, обнаруженные в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах, представлены эффузивными породами (лавами, пемзами) и вулканогенно-осадочными (туфами, туфобрекчиями, туфопесчаниками).
Среди глинистых коллекторов особое место занимают битуминозные глины баженовской свиты в Западной Сибири.
Гранулярные коллекторы сложены песчано-алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей. Подобным строением порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов.
Трещиноватые коллекторы сложены преимущественно карбонатами, поровое пространство образуется системой трещин. Участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые массивы (блоки) пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации.
Трещиноватые коллекторы смешанного типа встречаются чаще всего, поровое пространство включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.
По коллекторским свойствам выделяют 4 группы пород-коллекторов.
Классификация Дахнова:
Тип пустотного пространства, обусловленный происхождением породы, определяет ее физические свойства, поэтому он положен в основу наиболее часто используемой классификации пород-коллекторов.
Они перекрывают коллектор сверху (в ловушках), но могут и замещать коллектор по простиранию, когда, например, глины замещают песчаники вверх по подъему пласта.
Флюидоупоры могут не пропускать жидкость (нефть и воду), могут пропускать газ, который имеет меньшую вязкость.
По литологическому составу флюидоупоры представлены глинистыми, карбонатными, галогенными, сульфатными и смешанными типами пород.
В каменной соли вследствие её пластичности нет открытых пустот и трещин, каналов фильтрации, поэтому она является прекрасным экраном на пути движения нефти и газа.
Глинистые флюидоупоры наиболее часто встречаются в терригенных нефтегазоносных комплексах.
Экранирующие свойства их зависят от состава минералов, имеющих различную емкость поглощения.
Карбонатные коллекторы
Нефть в современном мире является главным и важнейшим из всех полезных ископаемых, которые сегодня добываются. И это не удивительно! Ведь нефть – это основной компонент горючего для различных транспортных средств, товаров народного потребления, лекарственных препаратов и много другого. О существование нефти люди знали еще в далекие древние времена. Изначально она не использовалась в качестве горючего материала, а применялась в большей степени как вяжущее вещество, например, во время строительства. И только в средневековье люди заинтересовались нефтью благодаря ее горючим свойствам.
Она является горючей маслянистой смесью светло-коричневого или темно-бурого цвета. Нефть бывает легкая, средняя и тяжелая в зависимости от своей плотности. Залегает, как правило, на глубинах от нескольких десятков метров до 5-6 километров. Образование залежей нефти происходит в соответствующих породах, которые имеют для этого наиболее благоприятные условия. Таким образом, самое лучшее место для накопления нефти представляют собой пористые породы, в которых также происходит скопление и природного газа. Такие породы называют еще коллекторами. Особенностью коллекторов является способность накапливать углеводороды, одновременно фильтруя пластовые флюиды, что и способствует накоплению в них нефти и газа.
Коллекторы классифицируются по определенным свойствам. Тип коллектора зависит от его полезной емкости, проницаемости, глубин залегания, состава флюида. Таким образом, различают следующие коллекторы:
Самыми популярными коллекторами выступают терригенные и карбонатные. Именно они являются местом залегания основной массы углеводородных запасов. Кроме этого, местом нефтяного образования могут служить глинисто-кремнисто-битуминозные, вулканогенные, магматические и другие коллекторы. Однако, такие коллекторы встречаются значительно реже.
Характеристики и назначение
Данные коллекторы в зависимости от характера и объема делятся на: поровые, каверновые, трещинные, а также смешанные. Как правило, строение карбонатных коллекторов представляет собой достаточно сложную систему. Они состоит из макро- и микротрещин, которые вертикально располагаются в слоях. Макротрещины, имеющие вертикальное положение, могут распространяться несколько сотен метров в длину. Они располагаются друг возле друга на расстоянии от 2 до 10 см. Также не является постоянной и их раскрытость – ее изменения находятся в диапазоне 1-100 микрометров. Стоит сказать, что трещины могут пропускать количество флюидов, которое соответствует самому маленькому значению раскрытости трещин в тех местах, где они сужаются. Точно так же каверзно-пористые коллекторы имеют проницаемость, которая напрямую связана с диаметром фильтрующих пор.
Карбонатные коллекторы – это колоссальное количество пластов с залежами нефти, отличающихся своим разнообразием. Именно в этих коллекторах накапливается достаточно весомая часть от всеобщих мировых нефтяных залежей, которые только известны на сегодняшний день – от 30% до 50 %.
Карбонатные коллекторы состоят из рифов, обломочных известняков, хемо-генных известняков и доломитов. Однако, чаще всего, в их структуру входят известняки и доломиты. Их отличительной особенностью являются фильтрационно-емкостная система, имеющая сложную структуру, а также содержащиеся в них залежи полезных ископаемых, которые с поверхностью породы-коллектора взаимодействуют очень специфическим образом.
Карбонатный и терригенный коллектор
Карбонатные коллекторы имеют отличительные особенности от терригенных коллекторов. Одной из таких отличительных характеристик является то, что фильтрационные и емкостные свойства карбонатных коллекторов могут существенно улучшаться, если повлиять на них растворами соляной кислоты, карбонизированной водой или иными способами, которые используют химическую активность кальцита и доломита. Напомним, что данные минералы являются основой карбонатных пород.
Терригенный коллектор, не смотря на то, что в карбонатном коллекторе происходит накопление значительной доли от всех общих известных на сегодня запасов нефти, все же является основным. В нем скапливается 78% природного газа и 58% всех нефтяных запасов, разведанных на сегодняшний день по всему миру. По своим характеристикам терригенные коллекторы имеют достаточно разнообразные емкостно-фильтрационные свойства. Средняя пористость терригенных нефтеносных коллекторов оценивается в 20%, в то время, как их проницаемость составляет десятые, сотые доли миллиметров квадратных. Стоит сказать, что данному виду коллекторов принадлежит лидирующая позиция по своему качеству и количеству залежей полезных ископаемых, оставив на втором месте карбонатные коллекторы.
В настоящее время разработан ряд технологий, позволяющих определить удельную продуктивность пластов терригенного вида. Эти технологии способны прогнозировать образование новых скважин.
Толща карбонатных и терригенных коллекторов представляется месторождениями пермских отложений. Именно они создают природные резервуары. Однако, тут есть отличительная особенность, которая заключается в том, что природные резервуары в карбонатных коллекторах располагаются на больших площадях, тогда как в терригенных они занимают участки локально.
Терригенные и карбонатные породы
Процесс накопления и сохранности нефти и природного газа в терригенных и карбонатных породах коллектора основывается на трех главных принципах. К ним относятся: существование самого коллектора, покрышки и ловушки. Стоит отметить, что образование углеводородов в терригенных и карбонатных коллекторах при разделении нефтяных образований по классам соответственно с типами ловушек, природных резервуаров и некоторыми другими признаками, рассматриваются в качестве залежей одного ряда.
Не смотря на то, что карбонатные и терригенные коллекторы, проницаемость которых характеризуется как низкая, имеют принципиально разную структуру перового пространства, между ними все же существует внешнее сходство, которое только кажется сходством на первый взгляд.
Таким образом, нефть и природный могут скапливаться в таких породах коллекторах, поры, пустоты и трещины которых могут служить хранилищем для данных полезных ископаемых. Как правило, такими породами являются пески, песчаники, конгломераты, трещиноватые и кавернозные известняки и доломиты и многие другие.
Наиболее распространенными являются терригенные и карбонатные породы коллекторы, так как именно в них скапливается наибольшее процентное содержание нефти от всех общих известных на сегодня запасов.
Однако, ежедневно, параллельно с процессом добычи нефти, люди пытаются найти продукты, которые могли бы ее заменить. Это связано с тем, что образование нефти является достаточно длительным процессом, и ее запасы добываются и расходуются значительно быстрее, чем она успевает вновь накопиться в недрах Земли. Но пока, несмотря на все нанотехнологии, нефть является незаменимым продуктом во многих сферах жизнедеятельности человека.
Вход для пользователей
Навигация
Породы-коллекторы: Свойства, петрографические признаки, классификации: Учебно-методическое пособие
Санкт-Петербургский государственный университет
Свойства, петрографические признаки, классификации
Рецензент: канд. геол.-минер. наук Л. П. Гмид (ВНИГРИ)
Печатается по постановлению
С.-Петербургского государственного университета
Т81 Породы-коллекторы: Свойства, петрографические признаки,
Даны общие представления об осадочных породах-коллекторах. Рассмотрены петрографические признаки терригенных и карбонатных пород, определяющие их пустотно-фильтрационное пространство. Приводятся общие и оценочные классификации, а также схема петрографического описания.
Пособие отражает соответствующие разделы курса «Нефтегазовая литология» и предназначено для студентов геологического факультета, обучающихся по специальностям «геология нефти и газа», «литология».
© С.-Петербургский гос. университет, 2004
Геология нефти и газа изучает важнейшие полезные ископаемые, генетически и пространственно связанные с осадочными породами. Отсюда вытекает приоритетное значение литологии в нефтяной и газовой геологии. В подавляющем большинстве именно осадочные породы являются коллекторами нефти и газа, и литологические свойства этих пород предопределяют возможность накапливать углеводороды (УВ) и отдавать их в процессе разработки. Геометрия фильтрационно-емкостного пространства пород-коллекторов определяется прежде всего их структурой, текстурой, компонентным и минеральным составом, поэтому петрографические признаки пород и их генетическое истолкование являются важными элементами исследований в нефтегазовой литологии.
Петрографические методы традиционно остаются самыми массовыми при характеристике пород-коллекторов и позволяют не только определять их вещественно-структурные признаки, но и оценивать пористость и проницаемость. Петрографические исследования дают возможность определить седиментационные и эпигенетические процессы формирования породы, количественно охарактеризовать пористость, а иногда и проницаемость коллектора, выделить пласты пород, характеризующиеся наилучшими фильтрационно-емкостными характеристиками, отобрать представительную коллекцию образцов пород для дальнейших детальных исследований.
На основе петрографических наблюдений проводится типизация пустотного пространства коллекторов, оценка микротрещиноватости, общее и оценочно-генетическое классифицирование.
Нефтяные и газовые месторождения на земном шаре встречаются в разных районах, в границах различных геоструктурных элементов. Они известны как в геосинклинальных, так и в платформенных областях и предгорных прогибах.
Скопления нефти и газа установлены в отложениях всех возрастов, начиная от кембрия и кончая верхним плиоценом. Кроме того, известны скопления нефти и газа как в более древних докембрийских, так и в более молодых четвертичных отложениях. Наибольшее количество залежей в разрезе осадочного чехла на территории бывшего СССР приходится на отложения каменноугольного (29 %), девонского (19 %) и неогенового (18 %) возраста.
1.2. Основные признаки пород-коллекторов
К основным признакам, характеризующим качество коллектора, относятся пористость, проницаемость, плотность, насыщение пор флюидами (водо-, нефте- и газонасыщенность), смачиваемость, пьезопроводность, упругие силы пласта. Совокупность этих признаков, выраженных количественно, определяет коллекторские свойства породы.
Наиболее высокие значения характерны для полной пористости, затем открытой и минимальные для эффективной пористости.
Полная пористость может быть открытой в песках и слабо уплотненных песчаниках. С увеличением глубины залегания открытая пористость снижается интенсивнее, чем полная. Величина полной пористости колеблется от долей процента до десятков процентов.
Таблица 1. Группы пород по степени пластичности
Большинство осадочных пород
Трещины в породах бывают открытые и закрытые (за счет вторичного смыкания и минерализации). Вследствие тектонических процессов образуются системы трещин, ориентированных в определенной плоскости. Если вдоль трещин не происходит смещение пород или оно незначительно, то система трещин называется трещиноватостью. В одном пласте может быть несколько систем трещин, обычно разновозрастных.
Практический интерес представляют только открытые трещины, по которым может осуществляться миграция УВ. Обычно трещинная пористость составляет 2-3 %, иногда до 6 %.
Трещинные поры разделяются по степени раскрытости. По К. И. Багринцевой (1977), трещины подразделяются на очень узкие (0,001-0,01 мм), узкие (0,01-0,05 мм), широкие (0,05-0,1 мм), очень широкие (0,1-0,5 мм) и макротрещины (> 0,5 мм). Е. М. Смехов (1974) предлагал различать микротрещины ( 0,1 мм).
Особую значимость приобретает характеристика трещин в коллекторах сложного типа, которым свойственно наличие нескольких видов пористости. В табл. 2 приводится генетическая классификация трещин ВНИГРИ (Методические рекомендации. 1989).
Различают несколько видов проницаемости.
В природе не встречаются породы, не заполненные флюидами (различными газами, жидкими углеводородами, водой и т.д.). Обычно поровое пространство содержит в различных количествах воду, газ и нефть (в залежах). Каждый из флюидов оказывает воздействие на фильтрацию других. Поэтому редко можно говорить об абсолютной проницаемости в природных условиях.
Все породы в той или иной мере проницаемы. Все породы по своим свойствам являются анизотропными, следовательно, и проницаемость в пласте по разным направлениям будет различной. В обломочных породах Кпр по наслоению выше, чем в направлении, перпендикулярном наслоению. В трещиноватых породах по направлению трещин проницаемость может быть очень высокой, а вкрест простиранию трещин может практически отсутствовать.
2. ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
2.1. Схема петрографического изучения
Петрографический метод изучения коллекторов является наиболее доступным, следовательно, и массовым при изучении литологических, в том числе и коллекторских свойств пород. Помимо стандартного описания породы метод позволяет оценивать структуру и генезис порового пространства, а также трещиноватость пород. Количественную оценку параметров пористости и трещиноватости породы-коллектора рекомендуется проводить по «методу больших шлифов» ВНИГРИ (Методические рекомендации. 1989).
Исследования проводятся на поляризационных микроскопах, более достоверные количественные показатели пористости и трещиноватости достигаются при описании шлифов нестандартных размеров (площадью 1000 мм 2 и более).
При петрографическом изучении шлифов определяются следующие характеристики:
1. Вещественный состав и структура породы.
2. Микротекстура породы.
3. Совокупность вторичных процессов и их очередность.
4. Количественная оценка степени преобразованности породы вторичными процессами, каждым в отдельности и в совокупности (перекристаллизация, доломитизация, кальцитизация, сульфатизация, окремнение); количественный подсчет вторичных процессов производится с применением окуляр-микрометра. Интенсивность проявления процесса оценивается площадью шлифа, захваченной этим процессом, и выражается в процентах от общей площади шлифа.
6. Поровое пространство породы; осуществляется дифференцированный и суммарный подсчет пористости.
Для получения параметров пористости замеряется количественное соотношение в шлифе породы зерен, цемента и пустотного пространства. Полная пористость определяется по отношению площади пор к площади шлифа (%). Коэффициент заполнения цементом рассчитывается по следующей формуле:
7. Характеристика трещин и их параметры. Для получения параметров трещиноватости замеряются площадь шлифа, длина следов трещин, раскрытость трещин.
В зависимости от геометрии систем трещин в формулу проницаемости вводится соответствующий коэффициент (А):
7.3. Объемная плотность трещин (Т), 1/м:
Рассчитанные величины трещинной пористости, трещинной проницаемости и объемной плотности трещин характеризуют трещиноватость пород данного разреза, участка разреза или определенной литологической разности пород. Кроме того, в описании следует указывать открытость или залеченность (заполненность) пустотного пространства битумом или минеральным веществом. С учетом петрофизических параметров дается определение типа коллектора.
2.2. Петрографические признаки терригенных
К петрографическим признакам, контролирующим первичную пористость, относятся:
К петрографическим признакам, определяющим вторичную (эпигенетическую) пористость, относятся:
Рассмотрим значение перечисленных факторов в формировании терригенной породы-коллектора.
Размер зерен. Теоретически пористость не зависит от размера зерен. Так, например, К. Слихтер (1899) указывал, что значения теоретической пористости не зависят от величины зерен, а изменяются только в зависимости от плотности их укладки. Это утверждение справедливо в том случае, когда зерна имеют идеальную сферическую форму и одинаковый размер. Если размер зерен породы различен, то более мелкие частицы занимают поровое пространство, образованное более крупными, с уменьшением величины пористости.
По экспериментальным данным в хорошо отсортированных песках пористость уменьшается с увеличением размера зерен. В ряде случаев, например для речных песков, наблюдается обратная зависимость (Селли, 1981). По-видимому, это обусловлено характером упаковки зерен, т.е. их текстурными признаками.
В. Энгельгардт (1964) приводит примеры значений пористости современных осадков Северного моря и Калифорнийского берега в зависимости от медианного размера зерен. Пробы взяты на глубинах моря от 3 до 30 м. Осадки Северного моря с медианным размером зерен 120 и 240 мкм имеют пористость, равную 40 и 44 %. Для калифорнийских песков с медианным диаметром зерен 200-700 мкм пористость составила от 38 до 45 %. При меньшем медианном диаметре зерен пористость осадков значительно возрастает.
Пористость песчаников, алевролитов и глин может быть одинакова, но неравноценна с точки зрения коллекторских свойств осадочных образований. Песчано-алевритовые породы будут являться коллекторами нефти и газа, тогда как глины при той же пористости практически непроницаемы.
Проницаемость увеличивается с увеличением размера зерен. В более тонкозернистых осадках каналы между порами тоньше, следовательно, и более высокое капиллярное воздействие.
Сортированность. Пористость увеличивается с ростом степени отсортированности зернистого материала. Проницаемость коллектора также возрастает с увеличением степени отсортированности породы. Объяснением этому, по-видимому, служит то, что более мелкие частицы (матрикс) закупоривают поровое пространство породы, а песчаный материал, складываясь в определенные упаковки, оставляет свободное емкостное пространство.
Форма и округленность. Угловатые, неправильной формы зерна могут укладываться или более плотно, или более рыхло, чем сферические. В связи с этим породы будут характеризоваться меньшей или большей пористостью по сравнению с породами, сложенными сферическими зернами. При наименьшей пористости зерна должны иметь угловатую форму и в укладке их должно быть соблюдено смещение поверхностей. В природных условиях довольно часто наблюдается сравнительно рыхлая укладка зерен, обладающих неправильной, угловатой формой, что отражается на величине пористости.
Г. Фразер (1935) изучал влияние формы зерен на пористость. Опыты показали, что при упаковке неокругленных зерен одинаковой размерности пористость больше, чем пористость при упаковке шарообразных зерен. Самая низкая пористость (35-38 %) получена в случае с шарами и шаровидными песчаными зернами. Более высокую пористость имеет смесь раздробленного кварца (41 %), зерен кальцита (41 %) и каменной соли (43 %). Наибольшая пористость получена при упаковке слюд пластинчатой формы (86 %).
В. Энгельгардт (1964) указывал, что пористость естественных песков тем больше, чем резче форма их зерен отличается от шарообразной. Принимая во внимание эти данные, следует понимать, что на-ряду со степенью сферичности и окатанности (угловатости) зерен необходимо учитывать степень сортированности осадка, тем более что частицы, имеющие угловатую форму, формируются в результате относительно короткого геологического времени, подвергаясь минимальной обработке, и в силу этих же причин, как правило, обладают низкой степенью сортированности. Наличие же мелких частиц наряду с крупными приводит к закупорке порового пространства и соответственно к формированию породы с низкими коллекторскими свойствами. Таким образом, форма зерен в сочетании с их величиной и степенью сортированности является важнейшим фактором, от которого зависит пористость терригенных пород.
Упаковка зерен. Теоретическая пористость агрегатов, составленных из сфер одинакового диаметра, в зависимости от укладки (ромбоэдрическая или кубическая) может колебаться от 26 до 48 %. Эти пределы хорошо согласуются с пределами пористости песков, большинство которых при естественном залегании имеет пористость от 30 до 50 %.
Минеральный состав. На фильтрационные параметры коллекторов существенное влияние оказывает помимо структурно-текстурных признаков минеральный состав как зерновой, так и цементирующей части породы.
Экспериментальные работы по изучению влияния минерального состава зерновых (аллотигенных) компонентов на проницаемость обломочных пород-коллекторов впервые осуществлены П. П. Авдусиным, В. П. Батуриным, З. В. Варовой в 1937 г. Было установлено, что лучшими фильтрационными свойствами обладают кварцевые пески вследствие низкой сорбционной способности кварца. Наличие трещин спайности и таблитчатый габитус большинства минералов, слагающих полимиктовые песчаники, а также более высокая их сорбционная емкость значительно снижают коэффициент фильтрации флюидов.
Среди факторов, влияющих на формирование порового пространства коллекторов, т.е. их коллекторского потенциала, существенная роль принадлежит глинистым минералам, присутствующим в виде примеси или цемента. Первичная пористость глинистых осадков значительно выше пористости песчаных. Пористость свежеотложенных тонких глинистых осадков превышает 80 % (Ханин, 1969). Наибольшую пористость имеет осадок, образующийся в воде, свободной от электролитов. Но высокая пористость глинистых осадков на стадии седиментогенеза не означает заложения хороших коллекторских свойств породы. Во-первых, в глинах преобладает закрытая или частично открытая пористость, во-вторых, большая часть пор заполнена водой, следовательно, эффективная пористость пород мала.
На фильтрацию флюидов через коллектор влияет также форма выделения глинистого вещества в поровом пространстве коллектора. Если глинистый матрикс распределен равномерно, то влияние глинистого вещества тем сильнее, чем мельче зерна породы и хуже сортированность обломочного материала, т.е. сложнее структура порового пространства. При равномерном распределении глинистое вещество превращает первоначально крупные поры в мелкие, тупиковые, а сообщающиеся поры приобретают сложные очертания, что препятствует движению нефти по пласту. И чем больше глинистого вещества, тем больше усложняется конфигурация пор и затрудняется движение флюида по пласту.
Существенно влияет на уменьшение размера пор способность глинистых минералов к пластическим деформациям. При увеличении статистической нагрузки на коллектор с равномерно распределенным глинистым цементом глинистое вещество вследствие своей пластичности способно заполнить эффективные каналы, что может привести к полной потере породой емкостных и фильтрационных свойств. В этом случае коллектор становится покрышкой и может экранировать залежи нефти в нижележащих коллекторах.
Кроме глинистого вещества роль цемента в терригенных породах могут выполнять карбонатные минералы, соли, кремнезем и др.
Соли (гипс, ангидрит и пр.) ухудшают коллекторские свойства. Так, песчаники с базальным гипс-ангидритовым цементом являются практически флюидоупорами. Присутствие кремнистого цемента (опаловый, халцедоновый, кварцевый) также негативно сказывается на фильтрационно-емкостных свойствах пород. Но, учитывая высокую хрупкость кремнистых пород, при глубоком катагенетическом преобразовании породы могут приобрести вторичную трещинную пористость. Распространенным минеральным типом цемента в терригенных породах является карбонатное вещество, которое неоднозначно влияет на коллекторские свойства и подробно рассматривается ниже.
При петрографической характеристике породы важно указывать морфологию и размеры пустотного пространства (% от площади шлифа) и его генетическую приуроченность (например, седиментационная межзерновая пористость, поры выщелачивания в кальцитовом цементе, поры перекристаллизации цемента, микротрещины обломочных зерен и цементирующего вещества и др.) в соответствии со схемой описания, приведенной в разделе 2.1.
Таким образом, при характеристике петрографических признаков терригенных пород-коллекторов следует подробно характеризовать структуру (размер зерен, степень их окатанности, изометричности, сортированности); текстуру (характер укладки и ориентировки зерен); соотношение зерен и цемента в породе (в %); минеральный состав обломочных зерен и степень их измененности; минеральный состав цемента, а также морфологию и размеры пустотного простанства.
2.3. Петрографические признаки карбонатных
В качестве первичных (седиментационных) компонентов известняков могут выступать зерна: обломочные (литокласты и интракласты); биоморфные (цельноскелетные, детритовые, шламовые, пеллетовые), сфероагрегатные (оолиты, пизолиты, сферолиты, комки и др.), кристаллы различной размерности. Кроме того, известняки могут представлять собой каркасные постройки (водорослевые, коралловые, кораллово-мшанковые), которые обычно характеризуются высокой полезной емкостью. Структурное разнообразие первичных доломитов существенно меньшее. Чаще всего они представлены мелко- и тонкозернистыми кристаллитовыми или сфероагрегатными структурными разновидностями.
Пористость карбонатных пород, сложенных обломочными, биоморфными, сфероагрегатными зернами, в той или иной степени напоминает пористость терригенных осадков и характеризуется по той же схеме. Особенностью карбонатных осадков, сложенных органическими остатками, является наличие кроме межзерновой внутриформационной пористости (пустоты в скелетных остатках).
К петрографическим признакам, контролирующим первичную пористость карбонатных пород-коллекторов, относятся:
Трещинный тип породы-коллектора характеризуется тем, что фильтрующее поровое пространство в нем представлено открытыми (зияющими) трещинами. Трещинный коллектор обладает низкой трещинной пористостью, обычно не более 2,5-3 %. Вместе с трещинными порами в породе могут быть и межзерновые (межгранулярные),
Таблица 3. Классификация коллекторов нефти и газа