CC BY
62
УДК: 552.574.114 (571.1)
З.Я. Сердюк1, Г.Д. Исаев2, И.К. Микуленко2, А.И. Кудаманов3, А.Р. Сайфутдинов3
'ОАО «Центральная геофизическая экспедиция», г. Новосибирск 2000 НИЦ «СИБГЕОНАФТ», г. Новосибирск 3000 «КогалымНИПИнефть», Когалым [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
ОСОБЕННОСТИ ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕРХНЕЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
(на примере скважины № 138 Южно-Покачевского месторождения)
На территории Нижневартовского свода Западно-Сибирской плиты в продуктивных отложениях верхней юры выявлены участки глубокой метасоматической переработки углесодержащих пород (окремнение, оквар-цевание, карбонатизация), приуроченные к зонам трещиноватости и разуплотнения. Отмечается наличие жидких углеводородов и остаточных битумоидов в трещинах и пустотах. Изменение пород вызвано активным взаимодействием глубинных флюидов, насыщенных углекислотой, с органическим веществом и алюмосиликатами. Устанавливается факт высвобождения углерода из высокоуглеродистых пород и его мобилизация в УВ-миграционные процессы в литосфере.
Ключевые слова: аутигенный пирит, метасоматоз, карбонатизация, битумоиды, алюмосиликаты, угли.
Термин «метасоматоз» в литологической литературе почти не используется. Чаще применяется термин «замещение». Такие широко распространенные процессы «метасоматоза» как доломитизация, сидеритизация, пиритизация, ангидритизация и другие пока не имеют надлежащей характеристики с учетом эволюции состава флюидов, баланса привноса-выноса веществ, анализа флюидо-контролирующих факторов. Процессы окремнения, слю-дисто-альбит-кварцевого замещения, массовой карбона-тизации и окварцевания практически не рассматривались литологами в качестве важнейших «метасоматических» преобразований пород на уровне разных зон постседи-ментационного литогенеза (Иванкин, Назарова, 2001). Отсутствует и общепризнанная систематика постседимен-тиционно новообразованных пород. В настоящей работе описывается широко распространенный в продуктивных породах юрской системы процесс преобразования, обусловленный глубинным флюидотектоногенезом, посредством которого контролируются зоны улучшенных коллекторов и концентрация в них УВ-флюидов.
Данные визуального и микроскопического изучения пород и углей по керну скв. Южно-Покачевская-138 в интервале глубин 2744 - 2741м свидетельствуют об их тектонической нарушенности и интенсивной постседимента-ционной преобразованности под воздействием гидротермальных газово-жидких флюидов (Микуленко, Шемин, 1971; Розин, Сердюк, 1970; Сердюк, Эренбург, 1972; Сердюк, 2008). Последние, мигрируя с глубин по разломам и оперяющим их трещинам, преобразуют породы и угли в новообразованные минеральные разновидности. Большую роль в этих процессах играет глубинный углекислый газ и насыщенные им подземные воды. Рассмотрим проявление этих процессов снизу вверх, в пределах изученного разреза.
В основании интервала (2744,1 - 2743,12 м) залегают песчаники светло-серые, мелко-среднезернистые и средне-мелкозернистые, прослоями алевритовые, неравномерно слабо глинистые (Рис. 1). Текстура пологоволнистая и плоскопараллельная за счет растительного детрита и разницы в гранулометрическом составе. В нижней части ин-
тервала текстуры песчаников деформированы тектоническими подвижками до развития брекчированности. В средней части интервала наблюдаются текстуры, образованные жизнедеятельностью роющих организмов. Среди песчаников встречаются маломощные прослои алевролитов тем-
Рис. 1. Разрез метасоматически измененных пород в кровле пласта ЮВ1 (глубиныг в скобках - это данныге по ГИС).
научно-технический журнал
Георесурсы
5 (28) 2008
но-серых, мелкозернистых, обогащенных глинистым материалом и значительно пиритизированных (пачки 14 - 13).
Песчаники по составу породообразующих компонентов полимиктовые (участками полевошпатово-кварце-вые); обломочный материал плохо окатанный и средне отсортированный, послойно ориентированный, цемент гидрослюда-каолинитовый порового, порово-базального типа и соприкосновения. Каолинит и кальцит - новообразованные постседиментационные минералы, сформированные под воздействием глубинного С02 на алюмосили-катную составляющую породообразующих минералов и цемента песчаников (Розин, Сердюк, 1970; Сердюк, Эрен-бург, 1972; Сердюк, 2008). Это хорошо известные природные процессы постседиментационного минерального преобразования, происходящие по химическим реакциям (Вернадский, Перельман и др.):
2 КаЛ^О,+3 Нр+2 С02 >ЛЦ8^05](0И)4+2КаИС03+4 БЮ2
кварц
полевой шпат
каолинит
Фото: 1 - Мелко-среднезернистый песчаник с прожилком битума. Видны изогнутым обломок слю'дыг, микротрещиныг в зернах песчаника. Шлиф 87. Николи +. Инт. 2743,3 - 2743,12 м. 2 -Фитоморфоза углефицированной растительной ткани карбонат-халцедон-кварцевой минерализацией. Шлиф 1-1. Николи +. Инт. 2743,12 - 2743,02 м. 3 - Полициклическая карбонатиза-цияуглистыгх пород с признаками флюидотектонического дробления. Шлиф 86-1. Николи +. Инт. 2743,02 - 2742,9 м. 4 - Сиде-ритовая минерализация угля (несовершенныые кристаллыг и ок-руглыге агрегатыг сидерита). Здесь же микродислокация. Шлиф 86-3. Николи +. 2742,9 - 2742,75 м. 5 - Карбонат поздней генерации в витрен-дюрен-фюзеновомугле. Шлиф 86-3. Николи +. 2742,9
- 2742,75 м. 6 - Халцедон-кварцевая минерализация растительной ткани витрен-фюзенового угля. Шлиф 86-3. Николи +. 2742,9
- 2742,75 м. 7 - Несовершенныге сферолитыг карбоната поздней генерации в витрен-дюрен-фюзеновом угле. Шлиф 86-3. Николи +. 2742,9-2742,75м. 8-Ксилен-'дюрен-фюзеновыгйугольминера-лизованны й карбонатом 2-х генераций (ранняя - по углю, поздняя - по трещинам). Шлиф 86-4. Николи +. 2742,75 - 2742,7м.
Фото: 9 - глефицированная растительная ткань с хорошо сохранившимся клеточныым строением. Шлиф 86-4. Николи +. Инт. 2742,75 - 2742,7м. 10 - Уголь витрен-ксилен-фюзеновыш с халцедон-кварцевой, карбонатной и пиритовой минерализацией. Шлиф 2-2. Николи +. Инт. 2742,39 - 2742,14 м. 11 -Халцедон-кварцевая минерализация по углефицированной растительной ткани. Шлиф 2-2. Николи ||. Инт. 2742,39 - 2742,14м. 12 - Растительная ткань представлена витреном оранжево-красного цвета с точечной кальцитовой минерализацией. Шлиф 2-2. Николи +. Инт. 2742,39 - 2742,14 м. 13 - Фитоморфоза углефицированной растительной ткани халцедон-кварцевой, карбонатной и пиритовой минерализацией. Шлиф 2-2. Николи +. Инт. 2742,39 - 2742,14 м. 14 - Халцедон-кварцевая метаморфоза по растительной ткани. Шлиф 85-1. Николи +. Инт. 2742,14 - 2742,05м. 15 - Халцедон-кварцевая минерализация с остатками незамещенным фитокомпонентов. Шлиф 85-3. Николи +. Инт. 2742,14 - 2742,05 м. 16 - Уголь витрен-кларен-ксилено-фюзеновы й с халцедон-кварцевой, пиритовой минерализацией и бурыым битумом. Шлиф 85.
2 СаЛ^О^ОИ)+4 С02 + 5 И20 > 4 СаС03+3 ЛЦБ^ОДОЩ,
клиноцоизит
кальцит
каолинит
Са + 2ИС03= СаС03 + С02+И20 кальцит
Вследствие этих реакций подземные воды обогащены гидрокарбонатом натрия, а часть СаС03 заполняет поры породы. С увеличением количества С02 в подземных водах возрастает содержание НС03 и уменьшается содержание Са-иона, вследствие чего формируется минералого-петрографичес-кая аномалия, совпадающая с гидрохимической и, естественно, с петрофизической аномалиями. Новообразованный по алюмосиликатам каолинит характеризуется кристаллической гексагональной структурой, образует пакеты размером от 0,01 до 0,1 мм, разуплотняет породу и улучшает ее кол-лекторские свойства. При изменении рН растворов до щелочных происходит постседиментационная карбонатизация и окремнение пород, увеличение плотности и ухудшение их емкостных свойств (Сердюк, Эренбург, 1972; Сердюк, 2008).
5 (28) 2008
^научно-техническим журнал
Георесурсы
Новообразованным минералом в породе является также пирит, проявленный в глобулях и землистых разностях и тяготеющий к заглинизированным алевритовым участкам породы, обогащенным гелефицированными и углефици-рованными остатками растений. По трещинкам и в порах присутствует желто-бурый и бурый битум (Фото 1).
Выше по разрезу, в интервале 2743,12 - 2743,02 м, залегают угли черного цвета с полуматовым блеском, интенсивно трещиноватые, раздробленные до брекчиевидного облика, с землистой сыпью, глобулями и линзочками пирита. От спички уголь загорается и продолжает гореть, оставляя запах жженой резины и минеральную примесь в виде шлака (пачка 12). Уголь по составу слагающих его ингредиентов - витрен-ксилен-фюзеновый, интенсивно карбонатизированный (Фото 2, 3). Основная масса его под микроскопом представлена углефицированной растительной тканью с четкими фитокомпонентами (споры, пыльца, кутикулы, водоросли, смоляные тельца и др.). Они минерализованы постседиментационными карбонатами (сидерит, кальцит, анкерит, доломит). Постседиментационная минерализация угля является результатом воздействия на него комплекса тектонических и гидротермальных факторов (Гинсбург и др., 1975; Сердюк, Эренбург, 1972).
Выше по разрезу (инт. 2743,02 - 2742,39 м) залегают вторичные карбонатные породы (пачка 11 - 10 и 7 - 6) от бурого до темно-бурого цвета, массивные, трещиноватые, перемятые, с включением бесформенных остатков минерализованного угля (Фото 3, 4). Трещины (0,2 - 2,0 см) выполнены кальцитом последней генерации (Фото 5) и крупнокристаллическим новообразованным каолинитом. Порода пятнисто пигментирована тонкодисперсным темно-бурым углистым веществом и бурым битумом.
В интервале 2742,39 - 2742,14 м залегает слой черного угля мощностью 0,25 м (пачка 5), представленного витрен-фюзеновой разновидностью (Фото 6 - 9). Под микроскопом основная масса угля состоит из углефицированной растительной ткани (от витрена до дюрена), образующей горизонтальные и линзовидные прослои. Углефицированная растительная ткань неоднородная - от бесструктурной прозрачно-красного цвета (витрен) до темно-коричневой непрозрачной и полупрозрачной с хорошо сохранившимся клеточным строением (ксилено-фюзен; фюзен). Нередко по углистым ингредиентам развит постседиментационный глобулярный и землистый пирит, иногда образующий линзы и включения в растительной ткани. В угле присутствуют крупные обломки типа брекчий (Фото 3), сложенные отмеченными ранее ингредиентами и карбонатными новообразованиями (сидерит, анкерит, кальцит) в виде сферолитов и их фрагментов с радиально-лучистым угасанием (Фото 7). По основной массе интенсивно развит аутигенный пирит разнообразных формы и размеров, в том числе и в виде землистых скоплений. Межслоевое пространство представлено халцедон-кварцевым агрегатом (Фото 10). Величина зерен колеблется от 0,015 до 0,06 мм (реже 0,1 мм). Для них характерно радиально-лучистое угасание. Они являются постседиментационными образованиями по глинистой минеральной составляющей в углях. Межзерновые пространства и агрегаты заполнены бурыми и темно-коричневыми ингредиентами минерализованной растительной массы (вит-рен, кларен, дюрен). В углефицированной растительной ткани в большом количестве присутствуют фитокомпоненты: кутикула, споры, смоляные тельца (Фото 11 - 13).
Вверх по разрезу (пачка 4 - 2), в инт. 2742,14 - 2741,85 м, залегают новообразованные халцедон-кварцевые породы серого и темно-серого цвета, крепкие, трещиноватые, являющиеся продуктом постседиментационного, гидротермального преобразования углей, углистых аргиллитов и углистых алевролитов (Розин, Сердюк, 1970; Сердюк, Эренбург, 1972) - (Фото 14 - 16).
Под микроскопом основная масса породы представлена мелкозернистым агрегатом изометричных зерен халцедона и кварца (Фото 15). Они имеют радиально-лучис-тое угасание, и отдельные их индивидуумы нередко окутаны бурой и темно-коричневой пленочкой углефициро-ванной растительной ткани. В породе сохранились горизонтальные и линзовидные прослои первичной углефи-цированной растительной ткани - от витрена, кларена до дюрена, фюзена. В проходящем свете под микроскопом отчетливо видны различные ингредиенты угля по цвету -от желто-красного до темно-коричневого и черного, и по степени прозрачности - от прозрачного до полупрозрачного и непрозрачного (Фото 16). Первичная структура фитокомпонентов почти не сохранилась из-за карбонатной минерализации (Фото 15). Углефицированная растительная ткань постседиментиционно осложнена не только кварцевой, но и пиритовой минерализацией (Фото 14).
На постседиментиционно преобразованных углях и породах залегают песчаники темно-серые, серые с зеленоватым оттенком, средне-мелкозернистые алевритовые, слабо глинистые, известковистые, массивные и горизонтально-слоистые (инт. 2741,85 - 2741,1 м). В средней части этого интервала присутствует субвертикальная минерализованная трещиноватость. Именно здесь наблюдается открытая наклонная и секущая субвертикальная трещи-новатость. Эта трещиноватость, как и система трещин сублатерального (по напластованию) типа на глубине 2743,57 м (Рис. 1), являлись главными путями проникновения флюидов, преобразовавших весь разрез.
Угли, по классификации А.И. Гинсбург (1964; 1975), отнесены нами к группе сапрогумматов и представляют собой ископаемые разности, имеющие переходные черты между сапропелитами и гумалитами как во внешнем облике и микроструктуре, так и в вещественно-петрографическом составе, химических и физических свойствах (Гинсбург, 1964; Гинсбург и др., 1975; Жемчужникова, Гинсбург, 1960; Сердюк, 2008). На этом основании можно предположить «переходный» генезис этих углей: аква-лагунный, т.е. их формирование происходило в отшнурованной от бассейна лагуне, периодически сообщающейся с открытым морем.
Описываемые здесь преобразованные породы в кровле пласта ЮВ1 установлены, кроме того, и по керну скв. 7025 Урьевского (отм. 2674,0 м) и скв. 196 Кустового (отм. 2884,2 м) месторождений, что свидетельствует о широком распространении данного явления в зонах активной миграции УВ-флюидов.
Подчеркнем, что в данной работе речь идет не просто о явлении «замещения» углистых пород халцедон-кварцевыми новообразованиями, а о факте высвобождения углерода из высокоуглеродистых пород и его мобилизации (вовлечения) в УВ-миграционные процессы в литосфере. Другими словами, имеем дело здесь с очагом эмиграции углерода. При этом можно предположить, что повышение интенсивности переработки пород связано с интенсивностью миграции УВ-флюидов, а масштабы и объемы пре-
I-•— научно-технический журнал
ШЛ. Георесурсы
УДК: 622.276.031:53 Е.Ф. Кутырев1, А.Е. Бортников1, A.A. Каримов2, P.P. Газизова1
'ООО «КогалымНИПИнефтъ», Когалым 2ТПП «Лангепаснефтегаз», Лангепас [email protected], [email protected], [email protected]
ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ХАРАКТЕРА ТЕЧЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В СИСТЕМЕ ПЛАСТ-СКВАЖИНА
С учетом известных данных рассматриваются вопросы влияния свободного и растворенного в жидкости газа на характер ее движения из пласта в скважину и из скважины в пласт. Осуществлен анализ гидродинамических параметров, зафиксированных при исследованиях рассматриваемых систем методом нестационарной фильтрации.
Ключевые слова: кривая восстановления давления (КВД), призабойная зона пласта (ПЗП), удаленная зона пласта (УЗП), газ свободный и сорбированный, проницаемость.
Согласно опыту освоения трудноизвлекаемых запасов нефти, наблюдаются заметные сложности в процессе добычи нефти. Зачастую не удается оптимизировать режимы работы скважин с учетом возможных осложнений (АСПО, механические примеси, газосодержание на приемной сетке), главными из которых являются обводненность продукции и отрицательное воздействие свободного газа, возникающего вследствие дегазации пластовой газированной нефти (Кутырев и др., 2006; 2008). Кроме того, нефти большинства месторождений Западной Сибири, включая Южно-Сургутское, Усть-Балыкское и др., присущи свойства структурированных жидкостей, характерные для аномально вязких нефтей.
Фактором, существенно влияющим на показатели разработки, является вид сосуществования пластовой нефти и нагнетаемой воды в межскважинном пространстве пласта
Окончание статьи З.Я. Сердюк и др. «Особенности...»
образованных пород можно напрямую сопоставить с объемом УВ-насыщенных пород и потенциалом резервуаров. Кстати, именно в пределах этой части разреза имеются прямые признаки УВ в керне - наличие жидких углеводородов и остаточных битумоидов в трещинах и пустотах.
В заключение следует отметить, что описанный интервал разреза скважины 138 Южно-Покачевского месторождения по характеру постседиментационного преобразования пород и углей типичен для минералого-петрогра-фической и петрофизической аномалий, обусловленных тектонической и гидротермальной деятельностью в условиях воздействия глубинной углекислоты.
Литература
Гинсбург А.И. К вопросу генетической классификации углей. М.: Изв. АН СССР. Сер. геол., № 7. 1964. 94-98.
Гинсбург А.И., Корженевская Е.С., Волкова И.Б., Богданова Л.А. и др. Петрографические типы углей СССР. М: «Недра». 1975. 248.
Жемчужникова Ю.А., Гинсбург А.И. Основыг петрологии углей. М.: Изд-во АН СССР. 1960. 400.
Иванкин П.Ф., Назарова Н.И. Глубинная флюидизация земной корыг и её роль в петрорудогенезе, соле-нефтеобразовании. М.: ЦНИГРИ. 2001. 206.
Микуленко И.К., Шемин Г.Г. Трещиноватость юрских и нижнемеловых пород Обь-Иртышского междуречья. Тектоника неф-тегазоносныых районов Западной Сибири. Новосибирск: СНИИГ-ГиМС. Вып. 132. 1971. 90-100.
Розин А.А., Сердюк З.Я. Преобразование состава подземных вод и пород Западно-Сибирской плиты под воздействием глубинного углекислого газа. Литология и полезныые ископаемыые. № 4. 1970. 102-113.
Сердюк З.Я., Эренбург Б.Г. О составе вторичных карбонатов, развитых в трещинах и порах пород фундамента и осадочного чехла Обь-Иртышского междуречья. Новосибирск: СНИИГГиМС.
(Кутырев и др., 2005). По существу речь идет об образовании в порах этого пространства газированных водонефтя-ныгх эмульсий, характеризующихся в разныгх диапазонах обводненности неодинаковыми значениями эффективной вязкости и, следовательно, подвижности (Кутырев и др., 2008). В одной из статей данного номера НТЖ «Георесурсы» анализируются аномалии вязкости при течении в пористой среде неньютоновской нефти, характеризующейся наличием АСПВ и заметным газосодержанием (Кутырев и др., 2008). Причем, как установлено, неньютоновская нефть характеризуется свойствами структурированной жидкости в диапазонах как малых, так и высоких градиентов (перепадов) давления. В данном исследовании представляется целесообразным выполнить такой же анализ применительно к течению подобных жидкостей из пласта в скважину и обратно по данным метода нестационарной фильтрации.
Вып. 149. 1972. 87-91.
Сердюк З.Я. Главные факторы постседиментационного преобразования пород фанерозоя и влияние их на ФЕС. Тр. III Межд. научно-практ. конф. и выставки «Санкт-Петербург 2008. Науки о Земле. От новыых идей к новыым открыытиям». 2008. 10-13.
Сердюк З.Я., Корсак О.Г. Новые данные о геологии Терсинского района Кузнецкого бассейна. Тр. Лаб. геологии угля, № 1. Мат-лыл 2-го угольного геол. совещания. М.: Изд-во АН СССР. Вып. VI. 1956.
Z.Ya. Serdyuk, G.D. Isaev, , I.K Mikulenko, A.I. Kudamanov, A.R. Saifutdinov. Peculiarities of post-depositional alteration of the Upper Jurassic sediments developed within Werstern Siberia. Areas of profound metasomatic changes (silicification, carbonatization) of productive coal-bearing deposits were revealed. The deposits are confined to the Nizhnevartovsk arch located within the Western-Siberian plate. Areas of metasomatic changes occur in fracture and decompactification zones. Fractures and voids contain liquid hydrocarbons and residual bitumens. Profound metasomatic changes are caused by influence of deep fluids saturated with carbonic acid on organic matter and aluminosilicates. Carbon releases from high-carbon rocks and due to its mobility participates in migration processes occurring in the Earth's crust.
Key words: authigenic pyrite, metasomatic alteration, carbonatization, bitumoids, alumosilicates, coil.
Зоя Яковлевна Сердюк
к.г.-м.н., начальник литолого-петрографической партии ОАО «Центральная геофизическая экспедиция». Научные интересы: литология, геология месторождений нефти и газа, мезозоя и палеозоя, постседиментационные процессы, петрография нефтегазоносных бассейнов.
630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 12.
Тел./факс: (383) 223-68-66.
^научно-технический журнал
5 (28) 2008 I еоресурсы
