CC BY
15ГЕОЛОГИЯ
УДК 552.5
А.в. лобусев; д.г-м.н., профессор, e-mail: Lobusev@gmail.com;
п.н. страхов; к.г.-м.н., e-mail: Pavel.N.Strakhov@mail.ru; м.А. лобусев; к.т.н., e-mail: MLobusev@mail.ru, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
формирование пустотного пространства в продуктивных отложениях верхнего девона юго-западной части хорейверской впадины
Рассматриваются характерные особенности аккумуляции карбонатных отложений фаменского яруса и их постседиментаци-онных преобразований. Анализируется воздействие на пустотное пространство карбонатных отложений процессов выщелачивания, вторичного минералообразования и перекристаллизации. Приводится оценка емкостных свойств карбонатных отложений.
Продуктивные пласты фаменского-нефтегазоносного комплекса верхнедевонского отдела в западной части Хорейверской впадины Тимано Печорской нефтегазоносной провинции представлены карбонатными отложениям преимущественно мелководноморского генезиса. К данным отложениям приурочена основная часть запасов месторождений Ардалинское, Восточно-Колвинское, Дюсуше, Ошко-тынское и Центрально-Хореверское и др. Рассматриваемые отложения характеризуются существенной изменчивостью коллекторских свойств как по площади, так и по разрезу. В их составе сравнительно часто встречаются как практически непроницаемые, так и кавернозно-пористые породы.
Именно присутствие последних разностей во многом определяет формирование сейсмических аномалий типа «риф». В принципе, наличие таких аномалий во многом способствовало тому, что литературе данную толщу иногда именуют «рифогенной». Между тем отсутствие в составе данной пачки пород, которые однозначно диагностировались как биогермные, оставляет этот вопрос открытым. На примере карбонатных отложений фаменского яруса рассматрива-
ется ряд других факторов, оказывающих определенное влияние на образование соответствующих сейсмических аномалий и имеющих практическое значение при изучении петрофизических свойств данных пород.
В составе карбонатных отложений фаменского продуктивного горизонта доминируют такие литотипы, как пакстон, реже - грейнстон. Форменные компоненты представлены преимущественно сгустками сине-зеленых цианобактерий,
а также обрывками багряных водорослей, остатками брахиопод, остракод и переотложенными обломками карбонатных пород.
Автохтонный хемогенный карбонатный материал имеет подчиненное значение. Как видно на рисунке 1, отношение форменных компонентов к первичному карбонатному материалу (показатель Е) преимущественно изменяется в интервале от 6 до 12, в среднем данный параметр составляет 9.6. Это было опре-
L
14 16 1N
ПсынаШАУЪ Е
Рис. 1. Гистограмма показателя Е (отношение содержаний форменных компонентов и первичного микрита)
Таблица 1. Генетическая классификационная схема пор и каверн
Тип Подтип Класс Подкласс
Аккумуляционный
Первичный Постинкрустификационный
Хемогенно-аккумуляционный Посткрустификационный
Неполного выполнения микротом
Унаследованного развития Унаследованного выщелачивания
Остаточные после вторичного минералообразования
Вторичный Перекристаллизации
Долозации
Нового образования Выщелачивания Выщелачивания перекристаллизованных и доломитизированных участков
Выщелачивания вдоль трещин
делено более активным осаждением форменных компонентов относительно хемогенной составляющей осадка в обстановке господства высокой гидродинамической активности среды осадконакопления. Вследствие этого рассматриваемые отложения имели достаточно хорошие первичные емкостные свойства.
Микроскопическими методами были изучены процессы, определяющие характер образования и развития пор и каверн в карбонатных отложениях. Использовалась генетическая классификация пор и каверн [1] (табл. 1). Исследовались как современные пустоты унаследованного развития, так и их палеоаналоги, прекратившие свое существование в результате вторичного минералообразования. Отмечается достаточно широкий диапазон изменения палеопористости (рис. 2).
В основном его значения попадают в интервал от 4 до 18%, тем не менее встречаются образцы, для которых данный показатель достигает 24-26%. Одной из главных причин существования в прошлом таких хороших емкостных свойств, очевидно, является интенсивное воздействие на карбонатные отложения процессов выщелачивания.
Наряду с данными постседиментаци-онными преобразованиями в палеопустотах продуктивных отложений происходило интенсивное формирование вторичных кристаллов кальцита (каль-цитизация). В результате произошло частичное залечивание как первичных пустот, так и пор унаследованного выщелачивания. В среднем новообразованные в палеопорах кристаллы каль-
цита составляют 8,8% площади шлифа. Данный параметр характеризуется бимодальный характер распределения (рис. 3). Выделяются два кластера, для которых рассматриваемый параметр изменяется соответственно в интервалах 2-10% и 12-20%. Обусловлено
это особенностями развития процессов осадконакопления.
Во-первых, в отложениях, имеющих изначально более высокую пористость, образовалось большее количество вторичных кристаллов кальцита. В данном случае фиксируется практически
£5 ЛІ
I Лш 25
К і 2И
<
15
Пі
5
н
2 4 6 К нм: 14 И. IX 20 11 24 26 2Н 311
Палеопористость, % Рис. 2. Гистограмма первичной палеопористости
Содержание вторичною хотциим, Рис. 3. Гистограмма содержания вторичного кальцита
геология
Рис. 4. Соотношение палеопористости и интенсивности развития процессов кальцитизации
прямая зависимость (коэффициент корреляции - 0,76) между первичной палеопористостью и содержанием новообразованных кристаллов кальцита (рис. 4).
Во-вторых, интенсивность данного процесса, как известно, зависит от удельной поверхности палеопустот. Это определило, что более мелкие поры заполнялись вторичными кристаллами кальцита быстрее [2].
Особенности постседиментационно-го развития карбонатных отложений фаменского яруса на территории юго-
западной части Хореверской впадины определили практически полное отсутствие первичных пор. Данные пустоты в ходе геологического развития или были залечены кристаллами вторичного кальцита, или подверглись воздействию процессов унаследованного выщелачивания.
В ряде случаев отмечается чередование данных преобразований. Вначале в исследуемых отложениях активно проходили процессы выщелачивания. Палеопоры унаследованного выщелачивания были зафиксированы практи-
чески во всех исследованных шлифах. Как правило, данные преобразования предшествуют процессам перекристаллизации. Обусловлено это попаданием отложений в физико-химическую обстановку, в которой карбонатный материал находится в неустойчивом состоянии [3].
Дальнейшее погружение исследуемых отложений обусловило начало развития процессов перекристаллизации, которые парагенетически связаны с кальцитизацией палеопустот. Произошло заполнение палеопустот вторичным яснокристаллическим кальцитом. Кроме этого, перекристаллизация определила появление межкристаллических палео-пор (класс перекристаллизации).
Рост температуры и давления, вызванный погружением отложений, определил начало перехода карбонатного материала в новое, более устойчиво существующее в данной обстановке состояние, характеризующееся меньшим уровнем свободной энергии. Одним из способов образования новой, более стабильной формы вещества является перекристаллизация, приводящая к ликвидации более мелких кристаллов и росту на их месте более крупных [4,
5, 6].
Вместе с тем увеличение температуры и давления, при которых протекают рассматриваемые преобразования, создает благоприятную обстановку для преимущественного выживания кристаллов с более ровными гранями, так как приближение формы зерен к оптимальной, определенной их кристаллической решеткой, сопровождается, по мнению А.Х. Браунлоу [7], А. Патниса и др. [8], снижением поверхностной и, следовательно, собственно свободной энергии.
Таким образом, если кристаллические решетки ориентированы в породе хаотично (микроскопические наблюдения показывают, что в большинстве случаев дело так и обстоит), то появляется возможность существования контактов между карбонатными кристаллами через вершины и ребра и образования пространства, заполнение которого твердой фазой энергетически невыгодно. Образуются межкристаллические поры - перекристаллизации. Следовательно, увеличение температуры и давления, при которых проте-
>1 ■ 2
]П 20 Jit 40 5(1 60 "О XII 90 ПК)
Ло.тя пор s объелге пустотной системы,
Рис. 5. Гистограмма долевого участия пор в формировании пустотного пространства
Поры: 1 - унаследованного выщелачивания; 2 - остаточные после кальцитизации; 3 - выщелачивания перекристаллизованных участков; 4 -выщелачивания вдоль трещин
2 4 6 N ]11 I’ 14 16 1Н 20 21
Пористость, “о Рис. 6. Гистограмма современной пористости (по щлифам)
кают процессы перекристаллизации, определяет не только более широкое распространение кристаллов больших размеров, но и способствует улучшению емкостных свойств рассматриваемых пустот. Карбонатный материал, не использованный растущими кристаллами, частично осаждается в пустотах, формирование которых началось на стадии седиментогенеза, а также частично выносится за пределы данных отложений. Сравнительно небольшое содержание пор данного класса во многом определяется тем, что процессы перекристаллизации протекали в обстановке господства недостаточно больших значений температуры и давления. Вследствие этого не были ликвидированы в полном объеме ограничения на заполнения твердой фазой межкристаллического пространства [6].
На следующем этапе возобновилось развитие процессов выщелачивания. Вследствие этого возникло увеличение пор и каверн унаследованного развития. В частности, произошло развитие пустот остаточных после развития процессов вторичного минералоо-бразования. На это указывают следы коррозии на стенках яснокристаллического вторичного кальцита. В первую очередь отмечается сглаживание вершин кристаллов, а также существенное искривление их стенок. Кроме этого, поры перекристаллизации вследствие проявления процессов выщелачивания
эволюционировали в пустоты класса выщелачивания перекристаллизованных участков. Учитывая сравнительно небольшие размеры кристаллов матрицы, можно предполагать, что развитие процессов перекристаллизации проходило при существовании не очень больших значений температуры и давления.
В результате в пустотной системе исследуемых отложений отмечается доминирование класса унаследованного выщелачивания. Наиболее часто встречаются образцы, в которых более 70% пустотной емкости составляют данные поры и каверны. Затем следуют поры выщелачивания перекристаллизованных участков, остаточные после каль-цитизации, и завершают данную после-
довательность пустоты выщелачивания вдоль трещин (рис. 5).
Благодаря развитию процессов выщелачивания второго этапа карбонатные отложения фаменского яруса в пределах исследуемой территории имеют достаточно хорошие емкостные свойства (рис. 6). Более половины образцов данной коллекции попадает в интервал от 6 до 16%.
Благоприятные условия седиментации, существовавшие в юго-западной части Хореверской впадины в фаменский век, а также более активное развитие процессов выщелачивания относительно вторичного минералообразования определило формирование пород-коллекторов с хорошими коллекторскими свойствами.
Литература:
1. Белозерова Г.Е., Страхов П.Н. Генезис пор в карбонатных породах месторождения Карачаганак // Информационный сборник ВНИИгазпром, вып. 4,1989, с. 7-11.
2. Белозерова Г.Е. Влияние вторичных процессов на формирование коллекторов различных типов в разнофациальных карбонатных отложениях// Эффективные методы прогноза нефтегазоносных природных резервуаров. - М., ВНИГНИ, 1988, с. 14-22.
3. Страхов П.Н. Причины ослабления корреляционных связей между условиями осадконакопления и емкостными свойствами карбонатных отложений в процессе их литогенеза // Геология нефти и газа, № 9,1996, с. 30-37.
4. Вернон Р.Х. Метаморфические процессы. Реакции и развитие микроструктуры. - М., Недра, 1980, 227 с.
5. Страхов П.Н. К вопросу о влиянии процессов перекристаллизации на каверно-поровое пространство известняков// Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, № 9, 1993, с. 11-15.
6. Страхов П.Н. Формирование каверно-порового пространства в карбонатных отложениях. - М.: Информационновнедренческий центр «Маркетинг», 2005, 76 с.
7. Браунлоу А.Х. Геохимия. - М.: Недра, 1980, 227 с.
8. Патнис А., Мак-Коннел Дж. Основные черты поведения минералов. - М.: Мир, 1983, 304 с.
Ключевые слова: Хореверская впадина, породы-коллекторы, коллекторские свойства, пористость, проницаемость, карбонатные отложения, поры, каверны, генезис, осадконакопление, постседиментационные преобразования, выщелачивание, перекристаллизация, вторичное минералообразование, фаменский ярус, нефтегазоносный комплекс.
