Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







ВТОРИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОРОД-КОЛЛЕКТОВ





Многие свойства пород-коллекторов, слагающих природные резервуары нефти и газа, закладываются во время седиментации. Особенно это относится к обломочным породам, скелет которых формировался в активной подвижной водной или воздушной среде (среди карбонатных пород первоначальные коллекторские свойства обычно формируются у калькаренитов, оолитовых, а также органогенных разностей).

Изменения всех нефтеносных пород происходят в системе минеральное вещество—органическое вещество-флюиды (вклю­чая нефть и газы). Вторичные преобразования отложений осадоч­ных бассейнов носят неоднонаправленный характер. На волно­вой характер многих процессов в недрах, в том числе на чередо­вание зон уплотнения и разуплотнения, обратил внимание Б.А. Соколов. В предложенной автоколебательной модели он свя­зал все процессы с пульсационной дефлюидизацией пород при погружении. Основными факторами, которые следует учитывать при анализе нелинейных преобразований, являются формацион-но-генетические характеристики нефтегазоносных комплексов, слагающих осадочные бассейны. Разделы между комплексами


различного литологического состава являются рубежами резкого изменения основных физических свойств пород, таких как плот­ность, пористость, теплопроводность и др. Резкий скачок гради­ентов значений величин этих свойств является причиной нерав­новесного энергетического состояния на этих уровнях. Если по­вышается содержание флюидов, неравновесие системы возраста­ет. Породы разного состава в целом оказывают влияние друг на друга в пределах осадочного бассейна. Широко известным при­мером является влияние соленосных толщ на подстилающие от­ложения, нагрузка здесь меньше по сравнению с другими случая­ми, так как соль имеет меньшую плотность, чем другие породы, процессы катагенеза замедляются из-за относительно более низ­ких температур под высоко теплопроводной солью и т.д. Большое влияние на все процессы оказывают находящиеся в разрезе вул­каногенные толщи и вообще вулканический, особенно пепловый материал как высоко реакционноспособный. В нефтяной геоло­гии важно изучение всех неравномерных, другими словами, не­линейных изменений, в том числе возникновения зон разуплот­нения и формирования вторичных коллекторов.

Сохранение пористости при погружении в обломочных поро­дах зависит прежде всего от способа их образования. Наиболее промытые отсортированные породы высокоэнергетических обста-новок, состоящие из однородного материала устойчивых минера­лов, имеют жесткий скелет и дольше всего сохраняют свои пер­вичные свойства. Это относится не только к русловым и баровым отложениям, но и к телам склоновых скоростных зернистых потоков.

Размер зерен определяет и размер пор, что влияет на прони­цаемость. Тонкозернистым осадкам с микропорами характерна низкая проницаемость, особенно если они образовались в низко­энергетической среде. В них же обычно отмечается и повышен­ное содержание более пластичных зерен (обломки пород, слюды), которые сминаются при росте нагрузки. Это, например, поймен­ные осадки или отложения тех частей дельты, которые разделяют протоки (иногда их называют переплетающимися отложениями, так как тиховодные струи меняют направления). Песчаники, об­разовавшиеся в активных зонах каналов русел и проток, имеют более высокие емкостные и фильтрационные характеристики.

Формирование вторичной пористости и появление при этом природных резервуаров с удовлетворительными свойствами свя­заны с разуплотнением как следствием процессов трансформации и выщелачивания минерального вещества, так и дефлюидизации пород. Процессы растворения являются одной из главных при­чин формирования вторичной пористости. В.Н. Холодов показал, что растворение мелкорассеянных карбонатов начинается доста-

 

9 Баженова 257


точно рано при насыщении вод углекислотой, возникшей при разложении ОВ. Растворение активно происходит при просачива­нии больших объемов воды, недонасыщенной веществами рас­творяющихся минералов. Чаще всего это характерно для вод, просачивающихся через флюидальные дельтовые отложения и мелководноморские отложения. На больших глубинах немало­важное значение имеет генерация СО2. Гумусовое вещество про­изводит значительно больше углекислоты, чем сапропелевое, 1 г керогена гумусового вещества может продуцировать СО2 в ко­личестве, способствующем растворению от 20 до 200 мг карбона­тов. Б.К. Прошляков на примере изучения пород Аралсорской сверхглубокой скважины показал, что до глубины 2,2—2,3 км (со­временная температура 55°С) карбонаты в цементе песчаников активно выщелачиваются. Глубже с повышением температуры растворимость карбонатов понижается, и они выпадают в твер­дую фазу. Но при температуре выше 75°С в растворах появляется СО2, поступающий из глинистых пород за счет гидролиза рассе­янных в них карбонатов. Гидролиз идет по схеме:

Более интенсивно гидролизуется сидерит, который начинает разлагаться при температуре 75°С и выделяет большие объемы СО2. В.Н. Холодовым рассчитано, что 100 г рассеянных в глинах карбонатов могут выделить 23 м3 СО2. Вследствие роста содержа­ния СО2в поровых водах карбонаты в Аралсорской скважине ниже глубины 4,4 км вновь начинают растворяться. Декарбонати-зация является результатом действия на осадочные породы не только СО2, но и органических кислот, которые образуются при декарбоксилировании органического вещества глин, чередую­щихся в резервуарах с песчаниками и алевролитами. Агрессивные кислоты диффундируют в проницаемые пласты, вызывая выще­лачивание карбонатов и возникновение вторичной пористости.

При воздействии карбоксильных кислот освобождающийся алюминий выносится из зон выщелачивания. Возможно, его пе­ремещение происходит в виде алюмоорганических комплексов. Опубликованные экспериментальные работы дают возможность судить о высокой подвижности алюминия в присутствии раство­ров карбоксильных кислот. Растворение полевых шпатов повы­шалось в присутствии оксалатовых и меланатовых кислот. Повы­шение концентрации алюминия в растворах является индикато­ром возрастания его подвижности при выщелачивании. Высвобо­дившаяся кремнекислота идет на регенерацию кварцевых зерен, что способствует образованию жесткого каркаса, сохраняющего пористость. Все эти процессы эффективны в достаточно прони­цаемых породах.


Известно, что трансформация глинистых минералов в цемен­те иногда приводит к улучшению коллекторских свойств. Б.А. Ле­бедев подсчитал, что величина пористости каолинитизированных пород возрастает на 2-3% по сравнению с исходной породой. При этом совершенствуется структура порового пространства и повышается проницаемость. Особенно велика разница проницае­мости для песчаников с первичным монтмориллонитом в цемен­те. Каолинитизация приводит к образованию эффективных кол­лекторов за счет образования кристаллов правильной формы.

Трансформация глинистых минералов, их дефлюидизация является одной из причин проявления дилатансии в породах оса­дочных бассейнов и в том числе формирования в них коллектор­ских свойств. Дж. Берет в 1969 г. впервые описал явление выде­ления воды в процессе иллитизации смектитов на примере осад­ков Галф Коста. Подобные явления были отмечены и в других бассейнах, где указывалось на связь дефлюидизации с разуплот­нением пород на глубинах, варьирующих в зависимости от гео­термического градиента от 2 до 4 км. С разуплотнением связано появление резервуаров в мощных глинистых толщах, подобных майкопской серии олигоцена-нижнего миоцена в Предкавказье. Взаимосвязанные процессы между преобразованиями ОВ и трансформациями глинистых и кремнистых минералов определя­ют образование таких резервуаров. Вдоль ослабленных зон в гли­нистых породах возникают трещины и образуется основная доля вторичной пористости. Нетрадиционные глинистые коллекторы характеризуются в основном субпараллельными слоистости тре­щинами, обеспечивающими латеральную проницаемость. Меха­низм образования трещин связан с нарастанием давления в обра­зующихся за счет разложения и преобразования органики газо-во-жидких пузырьках. При установлении определенного предель­ного давления происходит схлопывание пузырьков, этот микро­гидравлический удар вызывает образование микротрещин. Об­щий рост внутреннего напряжения вызывает увеличение объема пород в определенной зоне (явление дилатансии) и образование послойных деформаций. Происходит субгоризонтальное (лате­ральное) смешение одной серии слоев по отношению к другим. Пример подобного смещения виден на сейсмопрофилях, прове­денных в Западно-Камчатском прогибе (рис. 6.15). В разрезе это­го прогиба на глубинах 2500-2600 м в породах эоцена хорошо видны сорванные чешуи, толщина которых достигает 150—200 м. В данном разрезе сдвиги с образованием чешуи связаны с гли­нистыми и угленосными толщами. Масштабы перемещения че­шуи составляют десятки метров, амплитуды складок достигают 100 м. Можно предположить, что в момент перенапряжения раз­рядка произошла таким образом, что вызвала перемещение мас-


сы вещества по латерали в область меньших давлений. Подобное явление — один из видов дилатансии. Можно предположить, что газовые и жидкие флюиды, находящиеся в породах, заполняют трещины, образовавшиеся при смещении, и таким образом веро­ятно формирование скоплений углеводородов в особом природ­ном резервуаре дилатантного типа. Этот природный резервуар следует рассматривать как геологическое тело особого способа образования со своими специфическими физическими и другими параметрами. Подобные смещения и возникновение дилатантных резервуаров наиболее активно происходит на границах толщ раз­личного состава с различными прочностными, пластическими, термическими свойствами и др.

К этому же ряду явлений, по-видимому, относятся процессы милонитизации. После разрядки напряжений в период релакса­ции объем трещинной пустотности может уменьшиться, что вы­зовет частичный переток флюидов на другие уровни, выше по разрезу, если такое перемещение будет возможно. Латеральное послойное смещение чешуи вызывает и побочные явления в гео-энергетическом поле: повышение содержания флюидов (воды) снижает электрическое сопротивление, возникают волноводы, по которым сейсмическая энергия может распространяться широко и выйти на поверхность. Процессы разуплотнения оказывают су­щественное влияние на возникновение аномалий в тепловом поле. Основываясь на формуле Фурье, можно предположить, что при постоянном значении величины теплового потока разуплот­нение и снижение удельной теплопроводности пород вызовут рост величины температурного градиента. Расчеты показывают,


что в 100-метровой толще глинистых пород это может создать аномалию и температура превысит фоновую на 20-30°С.

С увеличением глубин более отчетливо видны результаты тех процессов, которые в верхних частях разреза часто почти неза­метны. Представляет интерес химическое уплотнение. Петрогра­фические исследования кремнистого (кварцевого) цемента в юр­ских преимущественно кварцевых песчаниках в Североморском бассейне и на шельфе Норвегии показали, что основная его мас­са образовалась за счет растворения кварца на контакте со слю­дами и чешуйками глинистых минералов группы иллитов, кото­рые в виде корочек покрывают поверхности стилолитовых швов в песчаниках. Кварц растворяется на контактах со слюдой и илли-том благодаря процессам химического катализа. Проникновение и внедрение пластичной слюды в кварцевые зерна без заметной физической деформации свидетельствуют о том, что именно слю­да способствует растворению кварца.

Главным фактором, контролирующим степень и распределе­ние химически образованного цемента, является температурно-временная история данной песчаной свиты. Давление, по-види­мому, создает маленький эффект, но оно нужно для тесного кон­такта зерен. Рассматривая энергетическую сторону химического уплотнения, авторы обращают внимание на некоторое количес­тво энергии, которое освобождается при уплотнении. По расче­там получается, что при растворении и переосаждении 1 моля кварца выделяется 159 кал на глубине 2,5 км и 286 кал на глуби­не 4,5 км. Эти величины могут быть завышенные, но принципи­альное соображение о выделении энергии является, по-видимо­му, верным, что важно для всех сторон литогенеза.

Процессы уплотнения и перераспределения вещества иногда сочетаются с процессами разуплотнения на больших глубинах. В этом отношении интересный материал дало бурение сверхглубо­ких скважин. В Тюменской скважине в песчаниках триаса в ин­тервале глубин 5,2-5,8 км была вскрыта зона с развитием вто­ричной пористости, которая превышает первичнореликтовую и достигает 10-12%. Эти породы были изучены О.В. Япаскуртом, который и дал свое объяснение феномену. В обломочной части кварцевых граувакк распространены литокласты аргиллитов, кремней, а также эффузивных, кварц-серицитовых и кварц-хло­ритовых пород. Повышенная гетерогенность состава создает не­равновесие в системе. Неустойчивые компоненты разлагаются (кварц растворяется по вышеизложенной схеме), высвобождаю­щийся кремнезем идет на регенерацию зерен кварца. Локально регенерированный на поверхности зерен кварц может образовать «отростки», которые, соприкасаясь, препятствуют сближению зе­рен, создавая ажурный скелет с межзерновыми «мостиками»


 

(рис. 6.16). Общая схема чередования зон уплотнения и разуплот­нения дана на рис. 6.17.


 

Все рассмотренные преобразования могут быть обобщены только на базе генетических представлений. Литогенетический (генетический) тип отложений является как бы главным управля­ющим фактором всех преобразований пород прежде всего на на­чальных стадиях литогенеза. Отражение генетических типов в петрофизических свойствах существенно сказывается на продук­тивности нефтегазоносных горизонтов. Наименьшая дифферен­циация по свойствам отмечается в песчано-алевритовых осадках шельфов с высокой гидродинамической подвижностью. В дельто­вых отложениях дифференциация велика, особенно на участ­ках разветвления дельты. Отложения фаций подводной дельтовой платформы, образовавшиеся в низкоэнергетических обстановках,

сложенные глинистыми мел­козернистыми песчаниками и алевролитами, имеют низкую первичную пористость (преи­мущественно микропорис­тость) и слабое развитие вто­ричной пористости. Отложе­ния врезанных каналов более грубозернистые по составу и характеризуются значительно более высокими емкостными свойствами, большим разме­ром пор и более простой структурой порового простран­ства. Важно то, что грубые песчаники содержат меньшее количество пластичных зерен. Баровые песчаники всегда от­личаются высокими свойства­ми, если в дальнейшем они не были зацементированы про­дуктами преобразования из смежных лагунных отложений. Зер­новые потоки на склонах бассейна осадконакопления, если они отлагались в достаточно высокоскоростных гидродинамических условиях, хорошо промыты и сохраняют свои первичные физи­ческие свойства при быстром погружении до глубин 5-6 км. Крупное газовое месторождение Фригг было открыто в нижне-эоценовом глубоководном конусе в грабене Викинг Северного моря. Природными резервуарами являются песчаники врезанных каналов конуса, сложенные мелко- и среднезернистыми хорошо отсортированными разностями с хорошими коллекторскими свой-


ствами (пористость 25-32%, проницаемость 1200-1600 мД). Наме­чается связь распределения коллекторов и резервуаров по основ­ным типам осадочных бассейнов. Русловые и дельтовые коллек­торы попадают преимущественно в бассейны передовых предгор­ных прогибов и на склонах крупных сводовых структур. Пласто­вые песчаные тела коллекторов развиты на обширных простра­нствах бывших эпиконтинентальных морей. Глубоководные ко­нусы (фэны) связаны с бассейнами, существовавшими и сущес­твующими в тектонически дифференцированных условиях под­вижных поясов и в бассейнах на континентальных склонах.

Обработанный материал показывает, что интенсивные внут­ренние процессы преобразования в полной мере проявляются на тех стадиях, когда интенсивно начинает действовать флюидоди-намический фактор (по Б.А. Соколову). При возрастании нагруз­ки с погружением и ростом температур состояние вещества пород становится нестабильным. Обычно нестабильное, неустойчивое состояние возникает прежде всего в пластичных породах. Благо­приятными уровнями возникновения зон неустойчивости явля­ются также разделы между различными литологическими комп-


лексами (глинистые и песчаные толщи, известняки и соли, угле­носные и вулканогенные толщи). Обычно на этих рубежах отме­чаются резкие изменения основных физических свойств пород, особенно плотности и теплопроводности. Скачок градиентов зна­чений величин является толчком для создания неравновесия в системе. При усилении нагрузки породы на этих уровнях перехо­дят в неустойчивое состояние и даже приобретают квазипласти­ческие свойства. Если на этих уровнях также повышается содер­жание флюидов в породах, неравновесие системы увеличивает­ся, возрастает пластичность пород. Резкое увеличение уровня энергии в пластовой системе может быть обусловлено массовой трансформацией разбухающих компонентов и выделением свя­занной воды и(или) усиленной генерацией других жидких и газовых флюидов, что способствует развитию вторичной порис­тости (см. рис. 6.17).

При дефлюидизации порода стремится увеличить свой объ­ем, в ней возникает обилие микротрещин, по которым стремится двигаться вещество породы, приобретшее свойства текучес­ти. В наиболее критический момент роста давления происхо­дит автогидроразрыв. После снятия напряжения (релаксации) минеральный скелет породы трансформируется в более уплот­ненное состояние, волна разуплотнения сменяется волной уплот­нения.

Подводя итоги, следует подчеркнуть, что стадиальные изме­нения основных физических свойств в породах осадочных бас­сейнов не носят непрерывного характера, что в настоящее время отмечается многими исследователями. В ходе нелинейных преоб­разований возникают зоны разуплотнения. Они образуются при перераспределении энергии и вещества, прежде всего флюидов, дополнительные объемы которых генерируются в самих породах, а также поступают извне из глубоких зон земной коры и лито­сферы. Наличие цикличности строения толщ способствует разви­тию этих периодических процессов. Цикличность определяет ха­рактер преобразования пород в разрезе. Осадочные породы под­вергаются необратимым изменениям. Каждая стадия преобразо­вания имеет свои предельные значения характерных параметров, после достижения которых постепенные линейные изменения пород заканчиваются и они переходят в неустойчивое критичес­кое состояние. На этих критических уровнях наиболее вероятным является перераспределение энергии и скачкообразное приобре­тение породами новых свойств. Коллекторы не исчезают вплоть до метагенеза, они вновь и вновь появляются в новых видах, природные резервуары приобретают новые формы, и это одна из черт, которая характеризует осадочные бассейны как постоянно развивающиеся системы с высоким энергетическим уровнем.








Date: 2015-04-23; view: 452; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.008 sec.) - Пожаловаться на публикацию