Фоновый и наложенный типы литогенеза песчаных и алевритовых отложений позднеюрского и раннемелового возрастов (на примере глинистых минералов пластов юс11 и бс111 кустового нефтяного месторождения западной Сибири Шмырина Виктория Александровна

Содержание к диссертации

Введение

1. Общие сведения о кустовом месторождении и его геологическом строении 10

1.1. Геологическое строение месторождения 10

1.1.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза 12

Доюрский фундамент 13

Юрская система 13

Меловая система 19

Палеогеновая система 24

Неогеновая система 25

Четвертичная система 25

1.1.2. Тектоника 25

1.2. Литологическая характеристика основных нефтеносных про дуктивных пластов 30

1.2.1. Нефтеносный продуктивный пласт ЮС11 31

1.2.2. Нефтеносный продуктивный пласт БС111 34

2. Методы и методика исследований 39

2.1. Методы исследований 39

2.2. Методика интерпретации данных на основе литогенетического анализа 48

3. Морфолого-генетическая типизация глинистых минералов песчаников и алевролитов 51

3.1. Глинистые минералы песчаников и алевролитов 52

3.1.1. Каолинит и его морфология 55

3.1.2. Хлорит и его морфология 63

3.1.3. Гидрослюдистые минералы и их морфология 68

3.2. Морфолого-генетическая типизация глинистых минералов 71

Литологические факторы формирования

4. Коллекторских свойств терригенных пород 75

4.1. Зависимости между гранулометрическим составом отложений, содержанием глинистых минералов

и коллекторскими свойствами 76

4.1.1. Зависимости между гранулометрическими коэффициентами 77

4.1.2. Зависимости между гранулометрическими коэффициентами и коллекторскими свойствами 79

4.1.3. Зависимости между содержанием глинистых минералов и гранулометрическими коэффициентами 82

4.1.4. Зависимости между содержанием глинистых минералов и коллекторскими свойствами 87

4.1.5. Зависимости между содержаниями глинистых минералов 90

4.2. Роль седиментологического и литогенетического факторов (фонового и наложенного литогенеза) в формировании коллек торских свойств терригенных пород 91

5. Влияние глинистых минералов пород продуктивных пластов на эффективность их разработки 96

5.1. Литолого-технологическая типизация продуктивных пластов 97

5.2. Влияние литолого-технологических типов пород продуктивных пластов на экономическую эффективность их разработки 106

Заключение 113

Литература

• Меловая система
• Методика интерпретации данных на основе литогенетического анализа
• Гидрослюдистые минералы и их морфология
• Зависимости между гранулометрическими коэффициентами и коллекторскими свойствами

Введение к работе

Актуальность работы. В настоящее время в Западно-Сибирском

регионе остро стоит вопрос о вовлечении в разработку трудноизвлекаемых запасов, а также так называемой остаточной нефти. Для решения этой сложной и практически важной задачи в современной нефтегазовой литологии необходимо более детальное изучение терригенных пород продуктивных пластов, долгое время являющихся объектами нефтедобычи.

Известно, что на продуктивность пород оказывают влияние многие факторы, среди которых главными следует считать седиментологический и литогенетический (Алексеев, 2002; Бурлин, Конюхов и др., 1991; Кузнецов, 2012; Сахибгареев, 1989; Япаскурт, 2005 и др.). Под первым понимаются условия, в которых формируются осадки определенного состава, структуры и текстуры. Под вторым – физико-химические процессы, под воздействием которых осадок превращается в горную породу, которая может испытывать и вторичные изменения. Признается, что седиментоло-гический фактор по сравнению с литогенетическим в большей степени определяет минеральный состав, структуры и текстуры терригенных пород, во многом обусловливая их пустотность. Однако роль последнего – литогенетического фактора – часто недооценивается.

Общеизвестно, что при проникновении флюида в породы происходит процесс уравновешивания химически различных сред – твердой, жидкой и газообразной, в результате чего формируются зоны развития вторичных процессов, некоторые из которых могут существенно повлиять на коллекторские свойства пород. Согласно работам многих исследователей (Ушатинский, 1981; Сахибгареев, 1989 и др.), изучавших продуктивные пласты месторождений нефти и газа Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, общепринятым является утверждение, что фильтрационно-емкостные свойства пород определяются особенностями их структуры и вещественного состава. Известно и то, что на распределение флюида в пустотном пространстве осадочных пород наибольшее влияние оказывают количественное содержание и минеральный состав тонкодисперсной составляющей терригенных отложений.

Поэтому в работе основное внимание уделено изучению глинистого цемента пород-коллекторов, состава и закономерностей пространственного распределения глинистых минералов, а также их влияния на фильтрацион-но-емкостные свойства пород. Изучение генезиса тонкодисперсной составляющей песчаников и алевролитов, а именно основных глинистых минералов, таких как каолинит, хлорит и гидрослюдистые минералов позволит прогнозировать зоны или области наиболее продуктивные и экономически менее «рисковые» при разработке месторождений.

Объекты исследования и фактический материал. Объектом исследования служили терригенные породы (глинистые песчаники и алевролиты) продуктивных пластов позднеюрского ЮС₁¹ и раннемелового БС₁₁¹ возрастов Кустового месторождения нефти, которое расположено в зоне сочленения Нижневартовского и Сургутского сводов – положительных структур первого порядка (Шпильман, 1998; Конторович, 2004).

В основу диссертационной работы положены результаты комплексных литолого-петрофизических исследований керна, выполненных в лабораториях Центра исследования керна и пластовых флюидов филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Когалым. Изучен материал 26 скважин объемом более 700 погонных метров. Систематизированы результаты исследований более 800 образцов. В их число входят более 100 шлифов, более 500 определений минерального и гранулометрического состава пород, более 700 определений их петрофизиче-ских свойств, более 100 образцов исследованы методом растровой электронной микроскопии.

Методы исследования и методика работ. Комплекс методов исследования кернового материала включал макроскопическое изучение кернового материала, его увязка с данными ГИС, отбор проб для проведения петрографических исследований, растровой электронной микроскопии и электронно-зондового микроанализа, гранулометрического, рентгенографического анализов, включая определение степени кристалличности, определения фильтрационно-емкостных свойств пород. Результаты исследований сопоставлялись с геолого-промысловыми данными, использовались статистические методы их обработки.

В работе принимается, что основными факторами, определяющими коллекторские свойства пород, являются седиментогенез и литогенез, включая вторичные изменения наложенного характера (Япаскурт, 2008 и др.). Оценка их роли осуществлялась с учетом геолого-исторического подхода.

Цель работы. Установление по результатам изучения глинистых минералов песчаных и алевритовых пород роли фонового и наложенного типов литогенеза как основных факторов формирования коллекторских свойств продуктивных пластов.

Основные задачи исследования:

1. Определение литолого-петрофизических характеристик песчаных и алевритовых пород.

2. Нахождение причинно-следственных связей между выявленными минералого-литологическими и коллекторскими характеристиками песчаников и алевролитов.

3. Выявление влияния фонового и наложенного типов литогенеза на коллекторские свойства пород.

4. Оценка влияния глинистых минералов песчаников и алевролитов на эффективность разработки продуктивных пластов.

Научная новизна:

4. Определены морфологические, химические и структурные особенности глинистых минералов песчаников и алевролитов.

5. Предложена морфолого-генетическая типизация глинистых минералов песчаников и алевролитов.

6. Выявлены роли фонового литогенеза (катагенеза) и вторичных изменений наложенного характера в формировании коллекторских свойств глинистых песчаников и алевролитов.

Практическая значимость:

7. Предложена литолого-технологическая типизация пород продуктивных пластов.

8. Построены литолого-технологические схемы продуктивных пластов месторождения по результатам изучения глинистых минералов.

9. Установлено влияние выделенных литолого-технологических типов пород продуктивных пластов на экономическую эффективность их разработки.

Защищаемые положения:

10. На основании оптико-микроскопического, электронно-микроскопического и рентгенографического исследований проведена морфолого-генетическая типизация глинистых минералов цемента песчаных и алевритовых пород. Для каждого из глинистых минералов (каолинит, хлорит, гидрослюда) выявлены два морфолого-генетических типа, отличающиеся по морфологии, пространственной укладке зерен, степени кристалличности, химическому составу, а также происхождению.

11. По данным интерпретации результатов гранулометрического состава глинистых песчаных и алевритовых пород, количественного состава глинистых минералов и фильтрационно-емкостных свойств пород определена роль седиментогенеза и фонового литогенеза, с одной стороны, и вторичных изменений наложенного характера (наложенного литогенеза), с другой, в формировании коллекторских свойств пород.

12. Комплексный учет результатов лабораторных исследований керна и промысловых данных позволил установить влияние минерального состава глинистой компоненты пород продуктивных пластов на экономические показатели их эксплуатации. Показано, что зоны развития пород с повышенным содержанием каолинита, как минерала с наименьшей способностью к набуханию, являются наиболее благоприятными для разработки.

Апробация работы и публикации. Основные положения работы

докладывались на совещаниях и конференциях российского и международного уровня: «Математическое моделирование и

компьютерные технологии в разработке месторождений» (Уфа, 2012); на Всероссийских литологических совещаниях (Казань, 2011; Санкт-Петербург, 2012; Новосибирск, 2013), Уральских литологических совещаниях (Екатеринбург, 2012, 2014), на 3-й международной конференции «Новые геотехнологии для старых провинций» (Тюмень, 2013); на ежегодных конференциях молодых специалистов и молодых ученых филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмень (Тюмень, 2011–2014). Кроме этого, материалы диссертации докладывались на ежегодных научно-практических конференциях «Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала ХМАО-Югры» (Ханты-Мансийск, 2011, 2012, 2013, 2014) и «XIII конференции молодых специалистов, работающих в организациях, осуществляющих деятельность связанную с использованием недр на территории Югры» (Ханты-Мансийск, 2013). По результатам исследований имеются 15 публикаций, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты диссертаций.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно проведена систематизация результатов лабораторных исследований керна, по итогам которой проведено литолого-петрофизическое описание части керна, отобраны дополнительные пробы и лично проведены их рентгенографические, оптико-микроскопические, электронно-микроскопические исследования. Выполнен анализ геолого-промысловой информации.

Достоверность результатов работы. Определяется значительными объемами изученного кернового материала и выполненных аналитических исследований, воспроизводимостью полученных результатов, привлечением к интерпретации данных современных представлений о закономерностях формирования терригенных отложений, включающих седи-ментогенез, фоновый литогенез и вторичные изменения наложенного характера.

Структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем работы составляет 136 страниц, включая 64 рисунка и 6 таблиц. Список литературы, охватывая зарубежные публикации, состоит из 175 наименований.

Меловая система

Четвертичные отложения в виде сплошного чехла покрывают почти всю территорию Среднего Приобья. Отложения представлены ледниковыми и межледниковыми песками серыми, зеленовато-серыми с прослоями глин. В верхней части разреза залегают озерно-аллювиальные и аллювиальные образования, представленные серыми, желтовато-серыми суглинками, песками, супесями, глинами.

Современные отложения четвертичной системы, залегающие в поймах рек, представлены супесями, песками, суглинками. Отложения надпойменных террас сложены глинами, валунами, гравием, галькой. На заболоченных участках глины перекрываются слоем торфа. Отложения содержат остатки лигнитизированной древесины, растительности. Общая толщина отложений составляет 50–70 м.

В трудах М.Я. Рудкевича (1969) территория Западно-Сибирской низменности рассматривается как плита или впадина весьма крупной эпипалеозойской платформы, которая относится к молодым образованиям (Архангельский, 1941, и др.). В тектоническом строении Кустового месторождения, как и всей Западно 26 Сибирской плиты, принимают участие отложения трех структурных этажей (Кон-торович, 2009; Кулагин 2010; Ростовцев, 1956; Рудкевич, 1969; Шепелев, 2000, Шпильман, 1999): нижнего – палеозойского фундамента, среднего – промежуточного чехла пермо-триасового возраста и верхнего – отложения осадочного чехла мезо-кайнозойского возраста.

Нижний этаж формировался в палеозойское и допалеозойское время и отвечает геосинклинальному этапу развития современной платформы (Рудке-вич, 1969). Его развитие осуществлялось в условиях повышенной тектонической активности. Это определило значительную дифференцированность геологических объектов по площади и формирование большого количества дизъюнктивных нарушений. Доюрские образования, представления о которых складываются в основном по данным геофизических методов (гравиметрических, магнитных, электроразведочных, сейсмических), изучены слабо. Породы представлены эффузива-ми, осадочными и метаморфическими породами.

Средний структурно-тектонический этаж объединяет породы, отложившиеся в условиях парагеосинклинали, существовавшей в пермотриасовое время. Возраст пород определён на основании анализа материалов, полученных в процессе бурения небольшого количества скважин и по аналогии с соседними регионами Западной Сибири. Породы среднего этажа менее дислоцированы и имеют меньшую степень метаморфизма. Эволюция рассматриваемого структурного этажа протекала в условиях относительно более спокойного тектонического режима. Следствием этого стало образование сравнительно меньшего количества дизъюнктивных нарушений.

Верхний структурно-тектонический этаж формировался в мезозойско-кайнозойское время, в условиях длительного устойчивого прогибания фундамента. Он характеризуется слабой дислоцированностью и полным отсутствием метаморфизма пород, слагающих осадочный чехол плиты. К отложениям этого возраста приурочены основные скопления нефти и газа.

В тектоническом плане Кустовое месторождение расположено в юго-западной части Северо-Вартовской мегатеррасы (структура I порядка), в зоне её сочленения с Нижневартовским сводом, Юганской мегавпадиной и Сургутским сводом (Шпильман, 1999). Мегатерраса в районе работ осложняется Ватьёганским валом и Могутлорским прогибом (структуры II порядка) (рис. 1.7).

Как было отмечено выше, в тектоническом строении Кустового месторождения принимают участие три структурных этажа: нижний, средний, верхний.

По сейсмическим данным кровля нижнего структурного этажа отбивается по отражающему горизонту «А». В работе В. В. Шепелева (2000) отмечено, что данному горизонту в геологическом плане соответствует кора выветривания с мощностью, изменяющейся от первых метров до нескольких десятков.

Структурный план месторождения по отражающему горизонту «А» представляет собой объединение трех структур III порядка: Миловидного (в северной части), Видного и Кустового поднятий (в центральной части), осложняющих Вать-ёганский вал. Южная часть Кустового месторождения приурочена к Могутлор-скому прогибу, отделяющемуся от Ватьёганского вала серией прогибов. Снизу вверх по разрезу наблюдаются некоторые изменения структурных планов, несовпадение вершин куполов, направления и величины структурных носов и выступов, морфологии депрессионных участков. В целом же, снизу вверх от древнего доюр-ского основания к молодым верхнемеловым отложениям происходит выполажи-вание структурных поверхностей. Строение верхнего структурного этажа можно представить по структурному плану поверхности кровли пласта ЮС11, который практически повторяет рельеф отражающего горизонта «А».

На территории месторождения выделяют несколько структур: Миловидная, Видная, Кустовая, Безымянная (Гордина, Кузьмичев, 2006).

Миловидная структура представляет собой наклонное антиклинальное поднятие изометричных очертаний субмеридионального простирания. Поднятие в южной и юго-восточной частях разделено с Видной и Западно-Ватьёганской структурой вытянутым прогибом. В западной части поднятие осложнено малоамплитудным структурным носом.

Видная структура, расположенная южнее Миловидного поднятия, выражена в форме антиклинали северного простирания. Поднятие неправильной формы осложняется тремя антиклинальными структурами в южной части и одной в се верной. Рисунок 1.7. Выкопировка из тектонической карты центральной части Западно-Сибирской плиты (под редакцией В.И. Шпильмана, 1998) Кустовая структура, занимающая центральную часть Кустового месторождения, также сочленяется с Видным поднятием седловиной. Поднятие картируется как брахиантиклинальная складка неправильной формы северо-восточного простирания, осложнённая множеством положительных структур более мелкого порядка, наиболее крупные из которых находятся в западной части поднятия. В северо-восточной части Кустовое поднятие осложнено малоамплитудной локальной структурой.

Безымянная структура представлена двумя куполами.

В целом, делая выводы по описанию рельефа стратиграфической поверхности пласта ЮС1, следует отметить, что на территории Кустового месторождения имеется ряд выраженных положительных структур III и более низкого порядков, а также разделяющих их впадин. Погружение пласта происходит в южном направлении (в сторону Могутлорского прогиба). Наивысшая отметка – 2750 м отмечается на Кустовом поднятии. Перепад высот незначителен и составляет 60 м.

Стратиграфическая поверхность кровли отложений баженовской свиты, с которой связан отражающий горизонт «В», практически повторяет очертания кровли пласта ЮС1. По-прежнему сохраняются контуры главных структур и их направленность, однако прослеживается тенденция сглаживания и нивелирования структурного плана.

На структурном плане по стратиграфической кровле покачёвских глин (отражающий горизонт «Н») продолжают прослеживаться общие черты и унаследо-ванность в развитии структур. Практически не меняет свои очертания Миловидная структура. Следует отметить факт довольно точного совпадения контуров структур, что, скорее всего, говорит о совпадении контуров залежей на различных этажах нефтеносности.

Методика интерпретации данных на основе литогенетического анализа

Определение фильтрационно-емкостных свойств экстрагированных образцов пород проводилось на оборудование фирмы Coretest Systems Inc. (США). Экстракция проводилась на автоматической установке СО2-510 (Coretest Systems Inc.). Особенность экстрагирования в этой установке заключается в многократной обработке образцов керна горячим толуолом с растворенным в нем углекислым газом, что сокращает время и обеспечивает высокую степень очистки порового пространства породы от нефти. Необходимое количество циклов такой обработки задается в программу управляющего компьютера. Качество экстрагирования контролируется отбором проб отработанного толуола из экстракционной камеры в конце каждого цикла.

Сушка образцов производится в сушильных шкафах при температуре и влажности, предусмотренных ГОСТ 26450.0-85 в зависимости от литологического состава образцов. Насыщение образцов рабочей жидкостью (моделью пластовой воды) производится на установке AS-530 – автоматизированный сатуратор (Coreest Systems Inc.). Установка позволяет производить предварительное раздельное вакуумирование насыщающей жидкости и образцов керна, пропитку образцов ва-куумированной жидкостью и последующее их донасыщение под давлением 14 МПа.

Определение коэффициента набухания пород в лабораториях отдела ли-толого-физических исследований центра исследования керна и пластовых флюидов «КогалымНИПИнефть» не проводилось. Данные, используемые в работе, были взяты из литературных источников.

Таким образом, бльшая часть аналитических работ, данные которых использовались при написании работы, проводилась в лабораториях отдела литоло-го-физических исследований центра исследования керна и пластовых флюидов «КогалымНИПИнефть». Многие из них выполнялись при непосредственном участии автора.

Методика интерпретации экспериментально полученных в ходе выполнения работы данных основывается на следующих положениях. Термин «литогенез» в настоящее время понимается двояко. С одной стороны, он включает все стадии формирования осадочных пород – гипергенез, перенос материала, седиментогенез, диагенез, катагенез и метагенез. Впервые определение термина «литогенез» в отечественной литературе дал Н. М. Страхов (Страхов, 1960–1962). Этой же точки зрения придерживаются Н. В. Логвиненко (1968), В. Н. Холодов (1983), В. Н. Шванов (1988) и др.

С другой стороны, под ним понимаются лишь те стадии осадочного процесса, которые объединяются общим термином «породообразование» – диагенез, катагенез, метагенез, а также вторичные изменения наложенного характера (Коссов-ская, Шутов, 1971; Махнач, 1989, 2000; Морозов, Козина, 2007; Осадочные бассейны…, 2004; Тимофеев, Коссовская и др., 1974; Япаскурт, 2005, 2011). В настоящей работе предпочтение отдается последнему.

Литогенетические изменения осадочных толщ могут быть фоновыми и наложенными. Фоновые литогенетические изменения (диагенез, катагенез, метагенез) охватывают большие объемы осадочных толщ и распространены повсеместно. Факторами таких изменений являются, прежде всего, температура и давление, увеличивающиеся с глубиной. Немаловажную роль в таких изменениях играют и флюиды, имеющие седиментогенную природу или формирующиеся за счет дефлюидизации компонентов осадочных пород. Такие изменения часто бывают изохимическими, но в условиях дефлюидизации пород также и неизохимически-ми, если дефлюидизированные из одной породы воды мигрировали в другую породу.

Наложенный тип литогенеза в отличие от фонового, как правило, приводит к неизохимическому преобразованию пород. Проявляется преимущественно локально. Максимальные изменения при этом обычно наблюдаются в пределах апи 49 кальных (сводовых) частей поднятий, которые могут быть различного порядка, т. к. они являются более проницаемыми зонами для восходящих флюидов (Файф, Прайс и др., 1981).

А. Д. Коробов, А. Т. Коробова и др. (2013) утверждают, что для фонового и наложенного типов литогенеза характерны различные способы передачи тепла. Фоновый литогенез определяется кондукционной передачей тепла, которая создает общий тепловой фон и тем самым контролирует изменения фонового характера. Для наложенного литогенеза характерны конвективные процессы, при которых, тепло переносится флюидом из областей с более высокой температурой в области с более низкими температурами.

Как при фоновым, так и при наложенном типах литогенеза порода претерпевает изменения, которые, в общем, называются постседиментационными.

Отнесение наблюдаемых в терригенных породах региона постседиментаци-онных изменений к фоновым или наложенным в работе проводилось в соответствии с разработанными критериями, изложенными в диссертации В.П. Морозова (2009). Критериями, по которым постседиментационные изменения терригенных пород относятся к процессам фонового литогенеза являются: - повсеместное распространение; - отсутствие пространственной связи изменений с тектоническими структурами; - отсутствие пространственной связи изменений с зонами нефте- или во-донасыщенных пород; - местный источник привносимых веществ (т. е. небольшой по расстоянию их перенос), которые формируют новообразования (исключение составляет стилолитизация). Критерии, по которым постседиментационные изменения, происходящие с терригенными породами, относятся к вторичным процессам наложенного характера: - привнос вещества, вызывающего метасоматическое изменение пород; - определенная пространственная локализация процессов, обусловленная литологическим и тектонофлюидодинамическим факторами. - вторичные минералы или их парагенезы, атипичные для конкретной стадии фонового литогенеза.

Таким образом, в ходе написания работы был использован широкий комплекс минералого-литологических методов исследования терригенных пород. Методика интерпретации полученных в ходе работы данных основывается на том, что литогенез включает в себя те стадии осадочного процесса, которые объединяются общим термином «породообразование» - диагенез, катагенез, метагенез, а также вторичные изменения наложенного характера. Особое внимание уделяется литогенетическим изменениям осадочных толщ, которые разделяются на фоновые и наложенные.

Гидрослюдистые минералы и их морфология

Согласно проведенным нами расчетам, процесс полного преобразования полевых шпатов в каолинит приводит к увеличению пористости на 46 % если кремнезем не расходуется на регенерацию кварца, или на 12 % если весь кремнезем расходуется на регенерацию кварца. За счет данного процесса увеличение пористости в породах, конечно же, меньше, т.к. содержание полевых шпатов в обломочной составляющей, по данным оптико-микроскопических определений обычно не превышает 50 %. Данный факт объясняет повышенные значения пористости и проницаемости породы при увеличении содержания в ней аутигенного каолинита.

Изучение подобных объектов многими исследователями как Западной Сибири, так и зарубежных также подтверждает возможность образования аутигенного каолинита за счет растворения полевых шпатов.

Таким образом, по результатам исследований, описанным выше, можно сделать следующие выводы: - каолинит встречается в двух морфологических разновидностях, образующих плотные и рыхлые укладки зерен; - первая разновидность - каолинит ксеноморфный - относится нами к седиментогенному ; - вторая разновидность - каолинит идиоморфный - относится нами к аутигенным вторичным, формирующимся за счет растворения полевых шпатов; - каолинит вторичный имеет более совершенную степень кристалличности в сравнении с его седиментогенной разновидностью.

Хлорит так же, как и каолинит, встречается повсеместно. Однако наиболее широко он распространен в породах продуктивного пласта БС111. Методом рентгенографического анализа хлорит идентифируется по бальзальным рефлексам с межплоскостными расстояниями (d00l), равными 14,3 ; 7,1 ; 4,76 и 3,52 (Грим, 1959; Карпова, 1972; Михеев, 1957; Рентгеновские методы изучения и …, 1965; Рентгенография основных типов .., 1983; Mller, 1967). При обработке препарата глицерином межплоскостные значения рефлексов не меняются, что также свидетельствует об отсутствии в его структуре лабильных межслоевых промежутков. Идентификация хлорита по рефлексу с межплоскостным расстоянием равным 7,1 , затрудняется, так как он перекрывает рефлекс 001 (межплоскостное расстояние 7,16 ) каолинита, но надежно устанавливается по межплоскостному расстоянию в 14,3 (001), а также по значениям более высоких порядков 004 и 005 (соответственно 3,52 и 2,85 ).

Хлорит входит в состав порового цемента и в шлифах, часто обнаруживается по крустификационным прерывистым, иногда сплошным пленкам толщиной до 0,005–0,003 мм (рис. 3.9, 3.10).

Как и каолинит, хлорит в породах, по данным электронной микроскопии, фиксируется в виде двух морфологических разновидностей. Первая разновидность представлена плотными агрегатами с субпараллельным расположением ксено-морфных зерен (рис. 3.11, точка 1). Вторая морфологическая разновидность хлорита образует довольно хорошо окристаллизованные зерна, формирующие кру-стификационные оторочки (пленки) на обломочных зернах. Зерна минерала обычно гипидиоморфны, агрегаты имеют рыхлую укладку зерен (рис. 3.11, точка 2, рис. 3.12).

Заслуживающим внимания следует считать данные электронно-зондового микроанализа зерен хлорита, показанные на рисунке 3.11. Они указывают на бльшее содержание железа в гипидиоморфных зернах хлорита, образующих рыхлую укладку, по сравнению с зернами этого минерала, образующих плотную укладку. (I 0.05 0.1 0.15 0.2 мі 0 0.05 0,1 0.15 0.2 мм один николь николи скрещены

Электронно-микроскопическая фотография Морфологические разновидности хлорита: 1-я точка – ксеноморфные зерна хлорита с плотной укладкой; 2-я точка – гипидиоморфные зерна, имеющие рыхлую укладку. Песчаник мелкозернистый алевритовый с признаками нефтенасыщения. Кустовое месторождение. Скважина 102р, обр. 65. Глубина 2361,00 м. Пласт БС111

Полученные данные свидетельствуют, что в хлоритах, имеющих плотную укладку зерен, содержание железа не превышает 4% в пересчете на Fe2O3, а в хлоритах, имеющих рыхлую укладку зерен, эта величина составляет более 10 %. Подобные данные получены при изучении 5 образцов.

По данным исследования Ушатинского, Зарипова (1978), хлорит в породах Среднего Приобья встречается в двух разновидностях: диагенетический и эпиге 67 нетический. Зерна диагенетического хлорита представлены плотными агрегатами или одиночными зернами. Их пространственная ориентация либо хаотична, либо пластинки располагаются субпараллельно поверхностям обломочных зерен. Эпигенетический хлорит представлен крустификационными каемками, которые представляют собой отдельные удлиненные кристаллы и их агрегаты, располагающиеся перпендикулярно поверхности обломочного зерна. Они формируются в сторону свободного пространства.

Другие исследователи (Муравьев, Салынь, 1971) показали, что с глубиной возрастает размер и улучшается огранка зерен хлорита. Такие факты свидетельствуют о том, что зерна этого минерала не являются «инертными» и могут менять свою морфологию вследствие перекристаллизации.

Некоторые другие авторы (Жуковская, 2010; Недоливко, Ежова и др., 2004; Попов, Вакуленко, 2014; Предтеченская, 2011) также показали, что в изучаемых отложениях встречаются две разновидности хлоритов, различающихся по степени железистости. По их данным, вторичные хлориты в отличие от седиментогенных обладают большей степенью железистости.

Анализ указанной литературы позволяет сделать выводы о том, что в изучаемых объектах встречаются два типа хлоритов, различающихся по морфологии и химическому составу. Полученные нами данные подтверждают сказанное. Поэтому на основании опубликованных данных и собственных результатов исследования можно сделать следующие выводы: - хлорит встречается в двух морфологических разновидностях, образующих плотные и рыхлые укладки зерен; - первая разновидность - хлорит ксеноморфный - относится нами к седиментогенному; - вторая разновидность - хлорит идиоморфный - относится нами к ката-генетическим, формирующимся, вероятно, за счет перекристаллизации седиментогенного хлорита; - катагенетические хлориты отличаются от седиментогенного большей степенью железистости и большим идиоморфизмом, а также значительно более рыхлой укладкой зерен. 3.1.3. Гидрослюдистые минералы и их морфология

В работе под гидрослюдистыми минералами, согласно регламенту лаборатории минералогии и геохимии горных пород центра исследования керна и пластовых флюидов КогалымНИПИнефть, который основан на литературных данных, понимается совокупность минералов, в которую включаются иллит (гидрослюда) с весьма малой долей разбухающих межслоевых промежутков. Наличие разбухающих (лабильных межслоев) определяется на дифрактограммах воздушно-сухих, насыщенных этиленгликолем и прокаленных препаратов по асимметрии дифракционного максимума при 10 и сохранении целочисленности базальных отражений. На дифрактограммах гидрослюдистые минералы диагностируется по базаль-ным отражениям с межплоскостными расстояниями (d00l), равными 10 и кратными ему.

В шлифах обломочных пород гидрослюдистые минералы, так же как, и хлорит, не всегда удается строго диагностировать. Они представлены в виде пелито-вой массы, заполняющей поровое пространство песчаников и алевролитов (рис. 3.13).

По данным электронно-микроскопического анализа зерна гидрослюдистых минералов также обнаруживаются в виде двух морфологических разновидностей (рис. 3.14.). Более широко распространен первый тип, представленный в виде агрегатов частиц, имеющих пластинчатую форму с неровными боковыми поверхностями (точка 1 на рис. 3.14). Агрегаты имеют плотную укладку зерен. Второй морфологический тип образует пластинчато-удлиненные или удлиненные, нередко волосовидные образования (точка 2 на рис. 3.14, рис. 3.15). Укладка зерен рыхлая.

Зависимости между гранулометрическими коэффициентами и коллекторскими свойствами

Отрицательные связи обнаруживаются между пористостью и коэффициентом отсортированности зерен, пористостью и содержанием пелитовой фракции, пористостью и содержанием хлорита в пелитовой фракции, пористостью и содержанием гидрослюдистых минералов. Аналогичным образом можно прокомментировать и данные других ячеек таблицы 4.1.

Наличие как положительных, так и отрицательных связей между коллектор скими свойствами, гранулометрическими коэффициентами и содержанием раз личных глинистых минералов требует геологического осмысления. В его основу положены представления о стадийности формирования осадочных толщ,положения о фоновом литогенезе и вторичных изменениях наложенного характера, описание которых сделано в п. 2.2. настоящей работы и в начале главы.

Таким образом, автором сделана попытка выполнить интерпретацию данных таблицы 4.1 на основе факторов, определяющих коллекторские свойства осадочных терригенных пород. К числу таких факторов, как было сказано выше, относятся, с одной стороны, седиментогенез, диагенез и катагенез (в работе используется термин «седиментогенез-катагенез»), а с другой – вторичные изменения наложенного характера.

Результаты проведенной интерпретации сведены в таблицу 4.2. Так, например, седиментогенез и последующие стадии – диагенез и катагенез – определяют положительные связи между пористостью и проницаемостью, с одной стороны, и медианным размеров зерен, с другой. Причем связь положительная, т. е. с увеличением медианного размера зерен наблюдается увеличение пористости и проницаемости. Это соответствует положениям механогенного седимен-тогенеза. В процессах диагенеза и катагенеза, т. е. фонового литогенеза, такая закономерность в целом измениться не может.

Обратные зависимости, т. е. отрицательные связи, установлены между пористостью и проницаемостью, с одной стороны, и коэффициентом отсортированно-сти зерен, с другой, что также соответствует положениям механогенного седимен-тогенеза. Аналогичные рассуждения могут быть приведены и для других зависимостей, приведенных в левом столбце таблицы 4.2.

Содержание хлорита – содержание ГС (+) Примечание: в круглых скобках указан знак зависимости – положительный (+) или отрицательный (–)

Важным для всех них является то, что они могут быть интерпретированы с позиций механогенного седиментогенеза и последующих диагенеза и катагенеза.

Другой характер зависимостей, не обнаруживающих связей с седиментоге 95 незом-катагенезом (т. е. процессами седиментогенеза и фонового литогенеза), получен при оценке связи содержания каолинита с коллекторскими свойствами пород, гранулометрическими коэффициентами, содержанием пелитовой фракции, а также хлоритом и гидрослюдистыми минералами (правый столбец таблицы 4.2).

Полученные данные указывают на то, что каолинит в отличие от хлорита и гидрослюдистых минералов лишь в малой степени является седиментогенно-катагенетическим, бльшую его часть следует считать аутигенным минералом, образованным в результате изменения полевых шпатов

Наибольшее содержание каолинита в отличие от других глинистых минералов наблюдается в обломочных породах, обладающих большим медианным размером частиц и более высокой степенью их отсортированности, что объясняется изначально более высокой пористостью и проницаемостью таких отложений. В связи с чем в них более интенсивно реализуются процессы каолинитизации за счет мигрирующих через породы флюидов. Таким образом, изложенный материал позволяет оценить роль двух основных факторов, контролирующих коллекторские свойства обломочных пород. К их числу относятся седиментогенно-катагенетический и вторичные изменения наложенного характера. Наиболее важным из последних является каолинитизация.

В предыдущих главах 3 и 4 показано, что глинистые минералы, имеющие различную природу, по-разному влияют на фильтрационно-емкостные свойства терригенных пород. Каолинит, преимущественно являющийся минералом, образованным за счет вторичных процессов наложенного характера, положительно влияет на проницаемость и пористость. Другие глинистые минералы – хлорит и гидрослюдистые образования, сформированные преимущественно при седиментоге-незе и претерпевшие изменения при фоновом литогенезе (диагенезе и катагенезе), наоборот, приводят к снижению коллекторских свойств пород. Повышенное содержание этих минералов в цементе пород способствует, по видимому, закупориванию и образованию несообщающихся пор в связи с уменьшением сечения фильтрующих каналов.

Однако роль глинистых минералов не ограничивается их влиянием на кол-лекторские свойства пород продуктивных пластов. Они также оказывают существенное влияние и на разработку нефтяных месторождений, в частности на экономическую эффективность эксплуатации продуктивных пластов с тем или иным типом присутствующего глинистого материала (Шмырина, Саетгалеев, 2013).

Согласно опыту таких исследователей, как Л. Н. Бружес (2011), В. Г. Изотов Л. М. Ситдикова и др. (1998), изучаемые терригенные породы возможно типизировать по относительному содержанию глинистых минералов в цементе. Ими выделено 9 парагенетических ассоциаций.

В данной работе с целью оценки влияния глинистых минералов, входящих в состав терригенных пород-коллекторов, на эффективность их разработки была проведена литолого-технологическая типизация пород продуктивных пластов ЮС11 и БС111 по площади, в основу которой положено содержание в них глинистых минералов и учет их физико-химических особенностей.

С учетом неоднородного количественного состава глинистых минералов, присутствующих в цементе пород продуктивных пластов, в программе Isoline 8 построены схемы их пространственного распределения по площади месторождения (Шмырина, Саетгалеев, 2012). Они позволяют определить характер распределения глинистых минералов и выявить участки с повышенным, средним и минимальным содержаниями каолинита, хлорита, гидрослюдистых минералов (рис. 5.1, 5.2).

Как видно из рисунков 5.1 и 5.2, распределение каждого из глинистых минералов для пластов ЮС11 и БС111 различно. Характер их распределения по площади также неоднороден.

Для песчано-алевритовых отложений пласта ЮС11 максимальное содержание каолинита в породах прослеживается в западной, восточной и южной частях, хлорита – в юго-восточной, а область повышенного содержания в породах минералов гидрослюдистого типа – преимущественно в восточной части месторождения.

Для пород пласта БС111 максимальное содержание каолинита фиксируется в восточной части месторождения, хлорита – немного южнее центральной, гидрослюдистых образований – в центральной и юго-западной частях.

Однако построенные таким образом схемы не позволяют провести литолого-технологическую типизацию продуктивных пластов, учитывающую содержание всех трех глинистых минералов, а также их способность к набуханию. Поэтому для ее создания следующим шагом явилась типизация пород-коллекторов по содержанию в них глинистых минералов.

Автором была предпринята попытка по данным рентгенографического анализа исследуемые терригенные породы. условно разделить на три типа пород, учитывая количественный минеральный состав содержащихся в них глинистых частиц (табл. 5.1).