Содержание к диссертации
Введение
1 История создания подземных газохранилищ в водоносных пластах и геологические критерии выбора ловушек для ПХГ 7
1.1 История создания ПХГ в водоносных пластах 7
1.2 Геологические критерии создания ПХГ в водоносных пластах антиклинальных структур 10
2 Методы изучения литологических и фильтрационно-емкостных характеристик пород применительно к проблеме подземного хранения газа 15
3 Условия формирования и состав пород-коллекторов и их влияние на фильтрационно-емкостные свойства и технологические показатели ПХГ 21
3.1 Инчукалнское ПХГ 22
3.1.1 Геологическое строение Инчукалнского ПХГ 22
3.1.2 Коллекторские свойства и литологические особенности строения пласта-коллектора 26
3.2 Касимовское и Увязовское ПХГ 36
3.2.1 Геологическое строение Касимовского и Увязовского ПХГ 36
3.2.2 Коллекторские свойства и литологические особенности. строения пласта-коллектора 39
3Невское ПХГ. Геологическое строение, коллекторские свойства и литологические особенности строения пласта-коллектора „
3.4 Условия формирования ФЕС пород-коллекторов ПХГ и их влияние на технологические показатели эксплуатации ПХГ 55
4 Оценка экранирующей способности и критерии герметичности глинистых пород покрышек ПХГ 75
4.1 Общие представления о покрышках залежей нефти и газа 75
4.2 Характеристика покрышек ПХГ, созданных в водоносных пластах... 83
4.3 Факторы, определяющие герметичность покрышек ПХГ 89
4.3.1 Фациальные условия накопления 89
4.3.2 Структурные характеристики 90
4.3.3 Минеральный состав глинистых пород 93
4.3.4 Структура порового пространства и давление прорыва глинистых пород 100
4.4 Классификационная схема глинистых пород - покрышек ПХГ в водоносных пластах 107
5 Влияние циклических нагрузок на фильтрационные характеристики пород-коллекторов 111
Основные результаты и выводы 121
Литература 124
- История создания ПХГ в водоносных пластах
- Коллекторские свойства и литологические особенности строения пласта-коллектора
- Факторы, определяющие герметичность покрышек ПХГ
Введение к работе
Актуальность темы
Центральный экономический район России испытывает острый дефицит в подземных газовых хранилищах (ПХГ), необходимых для регулирования сезонных колебаний потребления газа и повышения надежности работы Единой системы газоснабжения. Отсутствие выработанных газовых месторождений в данном регионе вынуждает готовить под ПХГ антиклинальные структуры в изначально водоносных пластах, что требует решения ряда сложных геологических задач. Важнейшими из них являются выяснение литологических особенностей строения природных резервуаров, определение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллекторов и оценка герметичности экранирующих горизонтов. Спецификой ПХГ является изменение во времени ФЕС пород, связанное с циклическим режимом эксплуатации ПХГ, высоким темпом отбора и закачки газа, влияющим на технологические режимы эксплуатации, что также требует специального изучения.
При создании и эксплуатации ПХГ наибольший объем исследований свойств покрышек и пластов–коллекторов проводится промыслово-геофизическими методами, интерпретационные модели которых базируются на петрофизических зависимостях, полученных при изучении кернового материала лабораторно-экспериментальными методами. Прогнозирование изменения и выявление перспективных зон развития коллекторов невозможно без изучения особенностей их формирования: условий осадконакопления, минерального состава и постседиментационных изменений пород. Наиболее информативные данные о литологических и фильтрационно-емкостных характеристиках пород-коллекторов дают прямые лабораторно-экспериментальные исследования свойств пород по керновому материалу. До недавнего времени изучению керна при создании ПХГ в водоносных пластах уделялось недостаточное внимание из-за низкого выноса и неудовлетворительного качества керна из слабо консолидированных пород, слагающих коллекторы подземных газохранилищ. На современном этапе разведки и строительства ПХГ использование нового бурового оборудования обеспечивает полный вынос керна из слабо сцементированных пород, что реализовано в последние годы на ряде действующих ПХГ - Невском, Касимовском и Увязовском, расположенных в Европейской части РФ.
В этой связи, изучение влияния различных факторов литогенеза на формирование фильтрационно-емкостных и экранирующих свойств пород-коллекторов и флюидоупоров ПХГ в водоносных пластах является важной и актуальной задачей исследования.
Цель работы
Определение условий формирования коллекторских и экранирующих свойств терригенных пород для оперативной оценки параметров пластов-коллекторов и покрышек водоносных комплексов при создании ПХГ.
Основные задачи исследований
Для выполнения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:
обосновать выбор комплекса экспериментальных методов исследования пород-коллекторов и покрышек водоносных резервуаров для создания ПХГ;
определить и изучить влияние условий накопления и постседиментационного изменения пород на формирование коллекторов с ФЕС, соответствующими геологическим критериям к выбору объектов для создания ПХГ;
оценить влияние особенностей строения и состава пластов-коллекторов на формирование искусственных газовых залежей и технологические показатели ПХГ;
установить критерии герметичности глинистых покрышек для объектов хранения газа в ПХГ;
создать оценочно-генетическую классификационную схему глинистых покрышек применительно к объектам хранения газа в водоносных пластах;
выявить характер изменения проницаемости коллекторов различных классов при циклических знакопеременных нагрузках, моделирующих работу ПХГ в режиме «отбор-закачка».
Фактический материал
В основу исследования положены фактические материалы, полученные и обработанные автором в период работы в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в качестве ответственного исполнителя научно-исследовательских работ по изучению керна из скважин, пробуренных на крупнейших ПХГ Европейской части России (Касимовском, Увязовском и Невском), а также материалы тематических работ по ПХГ: Инчукалнс (Латвия), Дольни-Дунайовице (Чехия) и Василевичи (Белоруссия). Автором выполнен широкий комплекс литолого-минералогических исследований, который включал: минерально-петрографические исследования шлифов; гранулометрический анализ; изучение структуры порового пространства пород-коллекторов и покрышек с использованием капилляриметрии и ртутной порометрии. При непосредственном участии автора определялись коллекторские свойства пород: открытая и эффективная пористость; абсолютная, эффективная и пластовая проницаемость; остаточная водонасыщенность; давление прорыва газа через образцы глинистых пород. Основной объем исследований проведен в лаборатории физики пласта «Газпром ВНИИГАЗ». Часть аналитических исследований (рентгено-фазовый анализ, электронная микроскопия) выполнена в кристаллохимической лаборатории ВИМС и в лаборатории физико-химических методов исследования осадочных пород ГИН РАН при непосредственном участии автора.
Научная новизна
Выполненные исследования позволили установить основные факторы, влияющие на формирование фильтрационно-емкостных характеристик пластов-коллекторов водоносных горизонтов, отвечающих геологическим критериям для создания ПХГ. Разработанные принципы и методы определения герметичности глинистых пород-покрышек позволили оценить надежность объектов хранения газа. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований:
установлены взаимосвязи коллекторских свойств с фациально-минералогическими характеристиками и постседиментационными изменениями терригенных пород-коллекторов с учетом специфики ПХГ;
определены структурно-минералогические критерии герметичности глинистых пород, применительно к ПХГ, на основании которых создана оценочно-генетическая классификационная схема глинистых покрышек;
выявлены литологические характеристики, влияющие на изменение технологических показателей в процессе эксплуатации ПХГ: водный фактор, устойчивость пород пласта-коллектора, изменение ФЕС в процессе эксплуатации;
установлено снижение проницаемости пород при циклически меняющихся нагрузках, моделирующих работу ПХГ в режиме «закачка-отбор» газа.
Основные защищаемые положения
-
Обоснование условий формирования терригенных пород-коллекторов, благоприятных для создания ПХГ, и оценка их влияния на фильтрационно-емкостные характеристики пород и технологические показатели работы ПГХ в водоносных пластах.
-
Выявление литолого-минералогических критериев оценки экранирующих свойств глинистых пород – покрышек объектов хранения газа в ПХГ.
-
Оценочно-генетическая классификационная схема глинистых покрышек искусственных залежей ПХГ, созданная на основе анализа литолого-фациальных, минерально-петрографических характеристик и структуры пустотного пространства глин.
-
Экспериментальное обоснование снижения проницаемости пород коллекторов в результате циклических изменений эффективного напряжения, моделирующих условия закачки и отбора газа в ПХГ.
Практическая ценность полученных результатов
Полученные результаты были использованы:
как составная часть технологической схемы расширения Касимовского ПХГ (Технологический проект расширения до 9,0 млрд. м3 активной емкости и увеличения суточной производительности до 130 млн. м3 в сутки, 2006г.), а также при создании геологической модели Инчукалнского ПХГ;
при анализе экранирующих характеристик основных покрышек Невского, Инчукалнского, Касимовского и Увязовского газохранилищ, что позволило подтвердить их надежность в качестве экранов ПХГ и предложить методику оценки герметичности покрышек на структурах, подготавливаемых под ПХГ;
для обоснования селективной закачки и отбора газа путем дифференцированного вскрытия пласта-коллектора на ПХГ Дольни-Дунайовице во время проведения ремонтных работ в эксплуатационных скважинах; для корректировки и уточнения технологических параметров ПХГ на стадии создания и расширения.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на конференциях, совещаниях и семинарах: 4-м Всероссийском литологическом совещании: Осадочные процессы: седиментогенез, литогенез, рудогенез «эволюция, типизация, диагностика, моделирование», ГИН РАН, г. Москва, 2006г; международной конференции «Подземное хранение газа: надежность и эффективность», ООО «ВНИИГАЗ» 2006г; международной конференции «Подземное хранение газа: надежность и эффективность», ООО «ВНИИГАЗ» 2008г; совещании по разработке и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений ОАО «АстраханьНИПИгаз», 2005г; геолого-технических совещаниях производ-ственного объединения ООО «Мострансгаз», 2005-2006г.г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 в журналах, включенных в «Перечень…» ВАК Министерства образования и науки РФ.
Автор благодарен к.г.-м.н. А.В. Дахнову, д.т.н. В.С. Жукову, к.г.-м.н. А.Е. Рыжову, к.г.-м.н. Н.В. Савченко и другим ученым и специалистам ООО «Газпром ВНИИГАЗ», д.г.-м.н., проф. К.И. Багринцевой за помощь и советы при проведении исследований в процессе работы над диссертацией. Особую признательность автор выражает своему научному руководителю Б.С. Короткову за неоценимую помощь в подготовке диссертационной работы.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из общей характеристики работы, анализа изученности проблемы, пяти глав и выводов, списка использованной литературы из 87 наименований. Содержание работы изложено на 130 страницах машинописного текста, включая 11 таблиц и 47 рисунков.
История создания ПХГ в водоносных пластах
Потребление природного газа, несмотря на введение различных ресурсосберегающих технологий, продолжает расти. Также растет и потребность в хранении газа. Наиболее безопасным и экономически выгодным решением проблемы хранения газа является создание подземных газохранилищ.
Рациональная эксплуатация газотранспортной системы подразумевает оптимизацию ее загрузки. В тоже время потребление газа характеризуется высокой суточной и сезонной неравномерностью. Сезонная неравномерность газопотребления в Российской федерации составляет более 16% от объема годового потребления. При отсутствии ПХГ обеспечение такого характера внутреннего потребления привело бы к неоправданному увеличению мощностей в добыче и транспорте газа.
Надежность поставок газа потребителям в условиях большой протяженности транспорта газа, крайне резкой неравномерности потребления газа внутри страны и неравномерной подачи газа на экспорт обеспечивается широкой сетью газохранилищ, созданных на территории нашей страны. Доля газа ПХГ в суточной поставке его потребителям России и странам дальнего зарубежья достигает 25%.
Среди различных типов газохранилищ наиболее распространенными в мире являются газохранилища в пористых средах. В настоящий момент, на территории России эксплуатируются 24 объекта подземного хранения газа, с общим объемом товарного газа 62.4 млрд.м3, из которых 6 созданы в водоносных пластах, а 18 объектов в истощенных газовых и газоконденсатных месторождениях [13].
Подземные хранилища газа в водоносных пластах являются важнейшей и неотъемлемой частью Единой системы газоснабжения, которая обеспечивает бесперебойность и надежность поставок газа на внутренний рынок и транзит газа на экспорт, при этом ПХГ в водоносных пластах создаются вблизи крупных центров газопотребления, где отсутствуют выработанные газовые месторождения.
Подземное газовое хранилище в водоносном пласте представляет собой искусственную газовую залежь, созданную в пласте, поровое пространство которого заполнено водой. Для создания ПХГ в водоносном пласте антиклинальной структуры необходим природный резервуар, состоящий из пласта-коллектора обладающего высокими фильтрационно-емкостными свойствами, и из надежной покрышки, способной длительное время герметизировать искусственную газовую залежь, которая эксплуатируется в условиях знакопеременных нагрузок, при пластовых давлениях на 40% превышающих начальное гидростатическое.
Стадийность и системный подход к поиску и подготовки водоносных структур при создании ПХГ был разработан в 50-60х годах прошлого века. Начало работ по созданию ПХГ было вызвано необходимостью регулирования сезонной неравномерности потребления газа и обеспечения стабильных поставок газа при пиковых нагрузках и аварийных ситуациях в системе газоснабжения. В дальнейшем ПХГ стали также выполнять функции повышения надежности экспортных поставок и создания долгосрочных резервов газа.
Необходимость в создании ПХГ появилась в середине прошлого века, для сглаживания сезонной неравномерности потребления газа. Первое газохранилище было создано в истощенной газовой залежи в 1915г. В течение нескольких последующих лет в США были созданы еще два газохранилища, в которых в качестве объектов для хранения газа использовались обводненные в процессе эксплуатации газовые месторождения.
Первое крупное хранилище газа в ловушке пластовой водонапорной системы (Хампшер), не содержащей ранее залежей газа и нефти, создано в 1953г. вблизи г. Чикаго [38, 82].
В России проблема подземного хранения газа возникла в 50-х годах прошлого века и уже в 1956г были начаты геолого-разведочные работы по поискам водоносных пластов, пригодных для использования в качестве объектов под закачку газа, при этом одновременно проводились работы по использованию истощенных газовых месторождений для создания в них ПХГ.
Первым газохранилищем, созданным в изначально водоносном пласте, было Калужское ПХГ, заполнение которого началось в 1959г. В качестве объекта закачки газа были выбраны терригенные породы гдовского горизонта вендской системы. При создании Калужского ПХГ был выполнен большой объем теоретических, экспериментальных и методологических работ, накоплен неоценимый опыт, подготовлены кадры специалистов в области создания и эксплуатации подземных газохранилищ в водоносных пластах антиклинальных структур [15].
В настоящее время в газовой отрасли России накоплен опыт создания и эксплуатации газохранилищ практически всех видов: В Рязанской области функционируют Касимовское ПХГ - крупнейшее в мире газохранилище, созданное в водоносном пласте и Увязовское ПХГ, а в Предкавказье - Северо-Ставропольское ПХГ, созданное на базе истощенного газового месторождения. На северо-западе России эксплуатируются Невское и Гатчинское ПХГ, созданные в водоносных пластах малоамплитудных ловушек [14, 15].
По основному назначению ПХГ в пористых пластах подразделяются на [38]: базисные - для обеспечения сезонной (несколько месяцев) неравномерности газопотребления, характеризующиеся относительно стабильными режимами в сезоне отбора газа;
пиковые - для обеспечения кратковременной (несколько суток) неравномерности газопотребления, характеризующиеся значительными изменениями суточной производительности в период отбора;
газгольдерные - для обеспечения кратковременной (несколько суток) неравномерности газопотребления, характеризующиеся кратковременными закачками газа в сезоне отбора;
стратегические - для образования долгосрочного запаса газа, используемого в исключительных случаях.
По объекту эксплуатации ПХГ подразделяются на:
в водоносных пластах;
в истощенных газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождениях.
Теоретические основы создания ПХГ в пористых средах были заложены в работах С.Н Бузинова, Д. Катца, Ю.П. Коротаева, Е.В. Левыкина, И.Г. Лоджевского, А.Л. Хейна, И.А. Чарного, А.И. Ширковского и др. [14, 38, 42, 76, 78].
Собственно методика поисково-разведочных работ при создании ПХГ разрабатывалась специалистами Мингазпрома, Союзбургаза, ВНИИГАЗа, МИНХ и ГП и других научно-исследовательских и производственных организаций. Принципиальные ее положения были изложены в работах И.И. Афанасенкова, В.Г. Васильева, Н.С.Ерофеева, А.В.Кацмана, М.С.Корочкина, Е.В. Левыкина, И.Г Лоджевского, A.M. Мастеркова, В.Н. Раабена, СИ. Стражгородского, А.Л. Хейна и многих др.
Основное внимание в этот период уделялось разработке вопросов разведки ловушек, их опробования закачкой газа, формирования залежей и т.д. - наиболее специфичных составляющих процесса создания ПХГ.
Опыт поисковых работ на ПХГ и отдельные вопросы, связанные с решением геологических и технологических задач на этапах создания и эксплуатации ПХГ рассмотрены в работах: А.Е. Арутюнова, В.Л. Бондарева, С.Н. Бузинова, В.П. Войцицкого, А.С Гарайшина, О.Н. Грачевой, А.В. Григорьева, Э.Л. Гусева, Н.А. Егурцова, А.П. Зубарева, А.В. Кацмана, М.С Корочкина, Г.С Крапивиной, Н.И. Лазарева, Е.В. Левыкина, И.Г. Лоджевского, А.А. Михайловского, Г.Ф. Пантелеева, Б.А. Резника, О.Г. Семенова, Г.И. Солдаткина, СИ. Трегуба, С.А. Хана, А.Л. Хейна, И.А. Чарного, Е.В. Шеберстова многих других.
Коллекторские свойства и литологические особенности строения пласта-коллектора
Цирмская свита в пределах восточной фациальной зоны Балтийской сложена однородными кварцевыми песчаниками и алевролитами, с редкими, выдержанными по простиранию, прослоями голубовато-серых гидрослюдистых и гидрослюдисто-каолитиновых глин и глинистых алевролитов.
В пределах площади Инчукалнского ПХГ пласт-коллектор цирмской свиты сложен однородными, мелкозернистыми песчаниками и алевролитами суммарной мощности от 51 м в сводовой части до 60 м на периклиналях. Песчаники характеризуются светло-серой до белесой окраской, мелко псаммитовой структурой и высокой сортировкой терригенного материала. В разрезе пласта по данным изучения керна преобладают разности с полого-волнистой, линзовидно-волнистой и мелкой косо-волнистой слоистостью, подчеркнутой тончайшими присыпками глинистого материала на поверхности отдельных слойков и серийных швов. Значительно реже встречаются песчаники и алевролиты с однородной, массивной текстурой. В керне часто отмечается нарушение слоистых текстур следами жизнедеятельности роющих организмов: вертикальными, U-образными и ветвящимися ходами илоедов. В разрезе пласта-коллектора на всей площади структуры в 38-40м от поверхности кровли пласта-коллектора по данным ГИС (ГК) выделяется глинисто-алевритовый горизонт, мощностью 6-9м. Этот горизонт сложен глинистыми алевролитами и алевритистыми глинами иллит-каолинитового состава, светло-серого и серого цвета с отчетливой горизонтальной и полого волнистой слоистостью. Выдержанность толщин и литологического строения пласта-коллектора на всей площади структуры (рисунок 2), высокая степень сортировки и окатанности терригенного материала, отсутствие в составе пород (не более 5%) глинистого материала, обилие следов жизнедеятельности морских организмов, резкое преобладание низкодинамичных волнистых и линзовидно-волнистых текстур над высокодинамичными - косослоистыми, являются характерными признаками для генетических групп волновых отложений (нижний пляж с глубинами 25-50м) и вдольбереговых шельфовых течений [71]. Перечисленные генетические признаки свидетельствуют о накоплении терригенных пород цирмской свиты в зоне внутреннего шельфа обширного эпиконтинентального морского бассейна. В региональных работах по геологии, стратиграфии и палеогеографии кембрийских отложений Прибалтики, выполненных И. Апените, А. Брангуписом, А. Лиелдина, В.Н. Тодоровской, Э. Фридрихсоне и др. генезис пород цирмской свиты также однозначно определяется как мелководно-шельфовый.
Исследование структурно-минералогических и коллекторских свойств выполнено по образцам керна из 12 скважин, пробуренных в сводовой части Инчукалнского ПХГ. На представительной коллекции (более 150 образцов) проведены определения гранулометрического и минерально-петрографического состава пород, пористости, проницаемости, площади удельной поверхности зерен и структуры порового пространства.
Минерально-петрографический состав. Песчаники и алевролиты пласта-коллектора цирмской свиты - объекта закачки газа на Инчукалнском ПХГ характеризуются однородной мелкопсаммитовой и реже крупноалевритовой структурой. Тенденций к увеличению или снижению размеров зерен на площади и в разрезе не отмечено. Сортировка обломочного материала высокая, коэффициент сортировки изменяется в диапазоне 1.25-2.15 (средний 1.53). Преобладают кварцевые зерна округлой формы и высокой степени окатанности - продуктов разрушения и длительной переработки интрузивного кварца. Минеральный состав терригенной матрицы мономиктовый кварцевый. В виде примеси (менее 5 %) отмечены кристаллокласты микроклина, кислых плагиоклазов и мусковита. Преобладают точечные контакты между зернами, прямолинейные контакты границы редки, а конформые отсутствуют. По результатам изучения петрографических шлифов установлено, что в песчаниках цементирующий материал различный. Выделены песчаники с точечным регенерационно-кварцевым цементом, неравномерным мозаичным кальцитовым цементом порового и порово-базального типа и песчаники с железистым лимонит-сидеритовым цементом пленочного и порово-пленочного типа (рисунок 4). В некоторых образцах одновременно присутствуют все три типа цементации. Слабое проявление аутигенного минералообразования и фавитационного уплотнения свидетельствует о том, что породы цирмскои свиты вошли в зону начального катагенеза. Изучение шлифов показало, что для кварцевых пород пласта коллектора Инчукалнского ПХГ, достигших зоны начального катагенеза, гравитационное уплотнение зерен не оказывает существенного влияния на изменение ФЕС.
Песчаники цирмскои свиты характеризуются высокими коллекторскими свойствами: проницаемость составляет 0.1-2мД, а пористость 22-33%. Зависимость абсолютной проницаемости от пористости (рисунок 5) с высокой величиной достоверности аппроксимации R2=0.78 свидетельствует о поровом типе пустотного пространства в коллекторах цирмскои свиты и их структурной однородности. Несмотря на высокое значение величины достоверности аппроксимации зависимости Knp=f(Kn), сопоставление результатов определения пористости и проницаемости с параметрами, связанными с генезисом пород: содержанием песчаной, алевритовой и глинистой фракции (рисунок 6) показывает отсутствие связи ФЕС с основным показателем среды осадконакопления - фракционным составом пород. При этом колебания во фракционном составе пород пласта-коллектора достаточно велики: содержание песчаной фракции изменяется от 23 до 93%, алевритовой от 1 до 68%, а глинистой от 1 до 8%.
При низкой аллотигенной глинистости (не более 8%, в среднем по пласту 3%) и отсутствии связи ФЕС с фракционным составом пород изменчивость коллекторских свойств может быть объяснена только различиями цементации песчаников. Прямым подтверждением этого заключения является связь медианного размера частиц и площади удельной поверхности зерен (SSA), которая в мономинеральных кварцевых терригенных породах является функцией количества, состава и типа цемента. На зависимости SSA=f(Md) по типу цементации песчаники четко дифференцируются на три группы (рисунок 7).
Первая группа (тип) песчаников (показана на рисунке 7 синим цветом) имеет наименьшую площадь удельной поверхности зерен (от 450 до 900см 1), увеличение которой естественно происходит с уменьшением медианного размера частиц: от 0.18 до 0.09мм. Второй тип песчаников, в том же диапазоне изменения медианного размера, характеризуется более высокими значениями площади удельной поверхности: от 1000 до 2500см"1, а песчаники третьего типа имеют максимальные значения площади удельной поверхности: 1500-3600см"1. Гранулометрический состав пород для всех трех групп, характеризующий структуру песчаников, и являющийся показателем энергетической активности среды накопления осадков, одинаковый, что отражено на интефальных кривых распределения зерен (рисунок 8). В песчаниках всех трех типов преобладает мелкопсаммитовая фракция (60-80%), содержание алевритовой фракции (15-35%), глинистой (1-5%). Медианный размер зерен составляет 0.12-0.18мм.
При микроскопическом исследовании установлено, что песчаники первого типа отличаются максимально высокой степенью окатанности и сортировки. Форма зерен изометричная, близкая к округлой. Медианный размер составляет 0.14мм. Кварцевые зерна сцементированы контактовым регенерационным кварцевым цементом. Кажущееся отсутствие цементации кварцевых зёрен, наблюдаемое в шлифах, объясняется контактово-регенерационным кварцевым цементом, который четко фиксируется только при утолщенных шлифов и при исследовании на СЭМ. Сам факт весьма свободной
Кварцевые мелкозернистые песчаники с неравномерным порово-базальным кальцитовым цементом (2 тип) 25.5 700 0.12 1600
Кварцевые мелкозернистые песчаники с порово-пленочным, сидеритовым цементом (3 тип) 21.5 300 0.12 2600 песчаников пласта-коллектора Инчукалнского ПХГ укладки обломочного материала является прямым признаком того, что песчаники были в прошлом сцементированы, но в последующем цемент первой генерации подвергнулся полному (1тип) или частичному растворению (2 тип). Поскольку реликты цемента первичного цемента сохранились от растворения в песчаниках 2 типа, то можно однозначно утверждать, что первичным цементом песчаников цирмской свиты был крупнокристаллический кальцитовый цемент. Еще одним доказательством первичной сцементированное обломочных зерен является пойкилитовая структура кальцита, образование которой происходит на стадии раннего диагенеза. Поскольку степень гравитационного уплотнения и упаковка кварцевых зерен в песчаниках 1 типа крайне низкая, то отдельные зерна соприкасаются друг с другом по точечным контактам; в зоне этих контактов и происходит регенерация. Значительная часть первичного порового пространства, таким образом, сохраняется полностью открытой. Песчаники с контактовым регенерационным цементом отличаются наилучшими ФЕС среди всех пород, слагающих пласт-коллектор цирмской свиты: диапазон изменения открытой пористости 24-31% (среднее значение 29.1%), абсолютная проницаемость изменяется в пределах 850-1700мД (среднее ЮООмД).
Факторы, определяющие герметичность покрышек ПХГ
На формирование экранирующих свойств глинистых пород наиболее существенное влияние оказывают условия накопления глинистых осадков. По данным (В.И. Осипов и др.) все разнообразие глинистых покрышек месторождений нефти и газа, отличающихся по своим экранирующим свойствам сводится к трем главнейшим фациальным комплексам [47]:
Фации глинистых осадков глубоководной части шельфа. В этих условиях формируются покрышки, обладающие наилучшими герметизирующими свойствами. Формирование этих покрышек связано со временем максимальных трансгрессий. Отложения обладают следующими признаками: высокой степенью дисперсности осадочного материала при незначительном содержании частиц алевритовой размерности и ничтожном содержании песка, горизонтальной слоистостью, отсутствию гумусовой органики, наличием аутогенных карбонатов (кальцита или доломита). Среди минеральных компонент глин этого фациального типа отмечаются смектит, иллит и смешаннослойный минерал (иллит-смектит). Каолинит и хлорит, как правило, отсутствуют или содержатся в количестве не более 5-7%. Покрышки, сложенные осадками глубоководной части шельфа имеют региональный характер и являются экранами нефтяных и газовых месторождений в пределах целого НГБ или НГП. Они являются региональными водоупорами, разделяющими артезианские горизонты. К покрышкам этого типа относится толща турон-сантонских глин кузнецовской свиты (эталонная покрышка). Из исследованных покрышек газохранилищ к этому фациальному типы следует отнести толщу гдовских и ляминаритовых глин Невского ПХГ. Покрышка Невского ПХГ сложена тонкоотмученными глинами ляминаритового и гдовского горизонта, которые содержат значительное количество сапропелевого ОВ, биодетрита известковистых водорослей и зоопланктона.
Фация глинистых и алеврито-глинистых осадков шельфа средних глубин. Для отложений характерны следующие признаки: значительная доля алевритового материала, горизонтально-волнистая слоистость, текстуры взмучивания и оползания, присутствие смешанного сапропелево-гумусового ОВ. Ассоциация глинистых минералов включает иллит, ССМ (иллит-смектит) при невысоком содержании каолинита и хлорита. К этому фациальному типу частично относится глины покрышки Невского ПХГ и глины дудчинской и гулевичской свит на Василевичской площади и покрышка Инчукалнского ПХГ, сложенная тонкодисперсными глинами с высоким содержанием кальцита (30-36%). Изучение петрофафических шлифов глин покрышки Инчукалнского ПХГ показало, что в них повсеместно присутствует примесь планктонной фауны.
Фация глинисто-алевритовых и алевритовых осадков мелководного шельфа и заливно-лагунного мелководья. Для отложений характерно значительная примесь как алевритового, так и песчаного материала; среди минеральных компонент преобладает каолинит с высокой долей иллита и хлорита. Смешаннослойные иллит-смектитовые образования и смектиты редки или отсутствуют. В породах присутствуют косые и косо-волнистые текстуры, которые отражают повышенную гидродинамику и скорости осадконакопления. К этому фациальному типу относятся глины верхней части щифовского горизонта франского яруса, экранирующие подземные газохранилища Окско-Цнинского вала: Касимовское, Увязовское, Беднодемьяновское и Щелковского ПХГ.
