CC BY
112
УДК 553.98
ОЦЕНКА КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД ПРИРАЗЛОМНОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
А.Е.Рыжов (ООО "Научно-исследовательский институт природных газов и технологий - Газпром ВНИИгаз"), М.Ю.Виценовский (ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский геологический нефтяной институт"), Р.С.Сауткин (Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова)
Статья посвящена изучению коллекторских свойств нижнепермских карбонатных отложений в экваториальной части Тима-но-Печорского бассейна на примере Приразломного нефтяного месторождения. Приведено распределение типов пустотного пространства по разрезу, даны фильтрационно-емкостные свойства, исследована структура порового пространства коллекторов, описаны постседиментационные процессы. Детально проанализирована трещиноватость изучаемых отложений и ее значимость при разработке.
Ключевые слова: Приразломное месторождение; карбонатные коллекторы; трещиноватость; связанная вода; структура порового пространства.
Нефтеносность Печорского моря установлена в карбонатных резервуарах палеозойского возраста: крупные нефтяные месторождения открыты в пределах акваториального продолжения вала Сорокина, в карбонатных отложениях нижней перми и карбона. Месторождения Приразломное, Варандей-море и Медын-ское-море связаны с нижнепермскими биогермными постройками.
Накопление нижнепермских отложений происходило в пределах карбонатного шельфа в условиях нормального морского бассейна, в котором условия осад-конакопления менялись от прибрежных, мелководно-морских до относительно глубоководных. На приподнятых участках мелководного шельфа формировались биогермные постройки. Отложения нижней перми представлены исключительно органогенными и органоген-но-обломочными известняками: криноидными, мшанко-во-брахиоподовыми, водорослевыми известняками, которые накапливались в гидродинамически различных условиях, что проявляется в неоднородности и сложности строения порового пространства коллекторов.
Наиболее важным является открытие в 1989 г. крупного нефтяного Приразломного месторождения. Залежь нефти массивного (массивно-пластового) типа приурочена к узкой антиклинальной складке. Продуктивная нефтенасыщенная толща представлена карбонатными отложениями раннепермско-каменноугольно-го возраста, сложенными органогенными и органоген-но-обломочными перекристаллизованными известняками [3, 6].
Приразломное нефтяное месторождение расположено на шельфе юго-восточной части Печорского моря, в 60 км к северо-западу от пос.Варандей Ненецко-
го АО Архангельской обл. Глубина моря в районе месторождения составляет 19-20 м. Месторождение открыто бурением поисковой скв. 1 в сводовой части антиклинальной складки на глубину 3100 м. Промышленный приток нефти дебитом 393 мз/сут был получен в интервале глубин 2369-2438 и 2447-2487 м из нижнепермских и верхнекаменноугольных органогенно-обло-мочных известняков после проведения соляно-кислот-ной обработки.
В 1993-1994 гг. проведено бурение и испытание разведочных скв. 3-5, подтвердивших наличие промышленной залежи нефти в пермских и каменноугольных отложениях.
Приразломная структура по кровле ассельского яруса имеет размеры 18,3х5,1 км, высота залежи 180 м. Материалы сейсмических исследований доказывают более сложное строение структуры. В ее юго-восточной части выявлена сложная серия разрывных нарушений северо-западного и юго-восточного простираний, амплитудой смещения от первых метров до 100 м и более. Кроме того, выделяются многочисленные слабовы-раженные дислокации (рис. 1).
Продуктивная толща представлена карбонатными отложениями различного состава и генезиса. Верхний высокопористый пласт ассельского возраста сложен органогенно-обломочными известняками и перекрыт глинами артинско-кунгурского возраста, образующими покрышку. В нем выделяют три пласта — 1а, 1Ь, 1с. Внутри продуктивной нефтенасыщенной толщи наблюдается наличие нескольких пропластков мощностью 2-5 м, сложенных известняковыми алевролитами и плотными низкоемкими известняками, что отчетливо видно на кривых НГК.
Рис. 1. СТРУКТУРНАЯ КАРТА КРОВЛИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА I ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (по [5], с изменениями)
1 - разведочные скважины; 2 - разрывные нарушения; 3 -изогипсы, м; 4 - абсолютная отметка кровли продуктивного пласта I: а - водонефтяной контакт, б - контур нефтеносности
Нижний пласт II представлен более плотными известняками каменноугольного возраста. Он характеризуется значительно более низкими коллекторскими свойствами и слабо выражен в сейсмическом волновом поле.
Продуктивный пласт I в целом хорошо коррелирует-ся между всеми тремя скважинами. Пласт 1а был подвергнут палеоразмыву и выделяется только в разрезе скв. 3 и 4, расположенных в центральной и юго-восточной частях структуры. В скв. 3 он представлен переслаиванием пористо-проницаемых разностей известняков мощностью не более 10 м. Пласты 1Ь и 1с характеризуются выдержанной мощностью и распространены на площади всего месторождения, их мощность 33 и 55 м соответственно.
Основные запасы нефти приурочены к пласту 1в, представленному пористо-кавернозными разностями известняков, т.е. коллекторами I и II классов (по классификации К.И.Багринцевой) [1]. В разрезе продуктивной толщи преобладают биокластические разности известняков. По геолого-геофизическим данным для нефте-насыщенного пласта I положение водонефтяного контакта установлено на абсолютной отметке -2528 м [5, 9].
В работе [5] отмечается, что одной из особенностей залежи Приразломного месторождения является развитие вертикальной трещиноватости, и подчеркивает-
ся, что, несмотря на небольшую мощность плотных прослоев, они имеют большое значение для разработки.
Н.П. Лебединец [4], анализируя геолого-промысловые данные, также подчеркивает значимость изучения трещиноватости продуктивной толщи Приразломного месторождения. Он считает что, большие дебиты (400-700 м3/сут) служат косвенным подтверждением развития трещин.
В данной статье изложены результаты изучения фильтрационно-емкостных свойств и трещиноватости карбонатных пород ассельского возраста по скв. 3-5.
Определение основных оценочных параметров: пористости, проницаемости и остаточной водонасыщенно-сти было проведено на стандартных образцах цилиндрической формы. Кроме того, исследовались образцы кубической формы с гранью 4 см, что позволило получить характеристику ориентированной проницаемости пород по трем направлениям и оценить сложное строение пустотного пространства. Использование метода капиллярного насыщения пород люминофором для сложнопост-роенных разностей известняков позволило выявить развитие трещин и обосновать роль их в фильтрации. Методика исследований керна основана на: изучении литологического состава, генезиса и вторичных изменений пород в шлифах, прокрашенных смолой;
определении геометрии порового пространства по данным ртутной порометрии;
получении качественной и количественной характеристик трещиноватости методом капиллярного насыщения образцов кубической формы люминофором;
определении пористости, проницаемости и остаточной водонасыщенности;
использовании данных ГИС для дифференциации разреза.
Большой объем лабораторных исследований керна на цилиндрах послужил основой для установления закономерностей изменения и зависимости между основными оценочными параметрами пористости, проницаемости и остаточной водонасыщенности. При обработке материала использовались данные промысло-во-геофизических исследований скважин, что позволило выявить закономерности изменения фильтрационных свойств и структурных параметров пород в разрезах скважин, установить основные типы коллекторов, развитых в продуктивных отложениях Приразломного месторождения, выявить основные связи между оценочными параметрами.
Изучение вещественного состава пород и вторичных изменений в окрашенных шлифах показало большое разнообразие литогенетических типов и изменчивость их свойств с глубиной в разрезе скважин.
Использование данных ГИС, выделение литогене-тических типов пород и анализ постседиментационных
преобразований в продуктивных отложениях позволили построить геолого-геофизические разрезы. В качестве примера приведен разрез скв. 3 (рис. 2). На представленном разрезе видно преимущественное развитие коллекторов порового и каверново-порового типов и наличие нескольких плотных низкоемких пропластков небольшой мощности.
Литологическая характеристика продуктивных отложений ассельского возраста приведена на основе детального изучения керна в скв. 3.
В верхней части ассельских отложений преобладают известняки коричневато-серые, органогенно-обло-мочные, криноидно-мшанковые. Органогенные фрагменты составляют около 75-80 %, они представлены обломками мшанок и члениками криноидей. Встречаются остатки раковин брахиопод, единичные кораллы. Цемент представлен микритом, а также тонкокристаллическим кальцитом и составляет около 15 %, его распределение неравномерное.
В породах отмечается частичная ангидритизация, в основном развивающаяся по членикам криноидей и их регенерационным каемкам. Внутриформенное пространство мшанок частично заполнено аутигенным среднекрис-таллическим кальцитом, иногда микритом, его объем составляет 5-8 %. Пористость изменяется от 12 до 20 %, проницаемость — от 8 до 10010-3 мкм2, реже — больше.
Пласт /Ь выделяется в интервале глубин 2414-2447 м. Слагающие его биокластические известняки отличаются размерами, степенью преобразованности и сортировкой обломков. В его кровле по данным ГИС и керна выделяется плотный интервал мощностью 9 м, сложенный известняками органогенно-обломочными, трещиноватыми, с развитием стилолитовых швов и емкостью пустот до 4 %. Среди форменных компонентов (65-70 %) преобладают обломки водорослей различных форм и размеров, встречаются иглокожие, брахиоподы, мшанки. Сортировка и окатанность обломков низкая. Присутствуют водоросли, выполненные микритовым кальцитом с пятнистой структурой, и волокнистые разности. Остатки иглокожих образованы монокристаллами кальцита с сетчатой структурой, вокруг них образуются регенерационные каемки. Межформное пространство выполнено в основном яснокристаллическими мозаичными агрегатами кальцита, также присутствуют участки цементации микритовым карбонатом.
Основная часть пласта 1Ь представлена известняками органогенно-обломочными, криноидно-мшанко-выми, водорослевыми, кавернозно-пористыми. Перекристаллизованные обломки породы крупно-средне-зернистой размерности составляют 75-80 %. Выделяются длинные (до 0,5-1,0 см) остатки зеленых водорослей, сложенные кальцитом, отмечаются разности с пятнистым и ячеистым строением. Встречены багряные водоросли (до 0,3 мм) и обломки палеоплизин (до 2-3 мм)
с внутренним сложным строением. В общей водорослевой массе отмечается резко подчиненное количество обломков раковин брахиопод длиной 0,5-0,7 см и обломки члеников криноидей округлой формы размером 0,3-0,4 мм. В породе на долю цемента приходится 5-10 %, он представлен яснокристаллическим кальцитом и микрокристаллическими разностями.
Породы отличаются неодинаковым строением пустотного пространства. В известняках наблюдаются как межформенные, так и внутриформенные поры, преимущественно округлые и овальные, размером от 0,15 мм до 0,80 мм, каверны размером 2-4 мм (реже до 6 мм) имеют преимущественно округлую, реже неправильную лапчатую форму.
Микроскопическое изучение пород в шлифах, окрашенных смолой, выявило сильную изменчивость состава, морфологии и генезиса пустот. Неоднородное строение пустот в различных литогенетических типах пород, слагающих продуктивную толщу, отражают фотоснимки шлифов, образцы В-51, Х-945 (рис. 3).
Нижний пласт 1с мощностью 55 м выделяется в интервале глубин 2447-2502 м, характеризуется существенно различным литологическим составом и фильтрационными свойствами в верхней и нижней частях разреза.
Верхняя часть пласта сложена известняками орга-ногенно-обломочными, криноидно-мшанковыми, аналогичными по фильтрационно-емкостным параметрам и текстурно-структурным свойствам породам, слагающим нижнюю часть пласта 1Ь. Они разделены маломощным прослоем, обогащенным глинисто-алевритовой примесью.
Нижняя часть продуктивной толщи /с представлена известняком оолитовым, неравномерно перекристаллизованным, кавернозно-пористым. Центром ооли-тов служат обломки члеников криноидей (20-25 %), раковины брахиопод (около 5 %), мшанок (15-20 %), водорослевые остатки (до 25 %). Встречаются и цельно-раковинные фораминиферы, их в породе не более 5 %, поверхности раковин гранулированы. Присутствуют обломки водорослей разных форм размером от 0,6 мм до 0,7 см. Размеры пустот изменяются от 0,1 мм до 1 см, для них характерны высокая степень сообщаемости между собой и выщелачивание пор до каверн. Пористо-проницаемые участки соединяются между собой короткими трещинами.
Изученные продуктивные отложения нижней перми представлены большим числом различных литогенети-ческих типов известняков, которые претерпели неодинаковые вторичные изменения.
Среди постседиментационных преобразований основная роль принадлежит процессам перекристаллизации и выщелачивания. Вторичное минералообразова-ние проявилось слабее и наблюдается в виде инкрустаций полостей в биогермных разностях, а также в виде вторичного кальцита по стенкам каверн. Перекристал-
Рис. 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛЛЕКТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ В ПРОДУКТИВНОЙ ТОЛЩЕ ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ скв. 3
А - известняк реликтовый перекристаллизованный, пористо-кавернозный. Состоит из кристаллов кальцита тонко-мелкокристаллического, округлой, овальной и вытянутой форм. Кристаллы в основном плотно прилегают друг к другу, располагаются неравномерно и часто образуют сросшиеся агрегаты, схожие с продуктами перекристаллизации водорослей. Среди пустот выделяются межкристаллические поры и поры растворения размером от сотых долей миллиметра до 0,2 мм неправильной остроугольной формы, Б - известняк органогенно-обломочный, водорослевый, пористо-кавернозный. Органогенные обломки (70-75 %) имеют крупно-грубозернистую размерность и представлены водорослями, иглокожими, брахиоподами и мшанками. Размер пор и каверн изменяется от 0,25 до 6,00 мм. Распределение пустот в породе неравномерное, они взаимосвязаны. Форма пустот округлая, шелевидная. Поры приурочены к межформенному пространству и внутренним частям скелетных организмов
Рис. 3. ШЛИФЫ В-51 (А) И Х-945 (Б), НИКОЛИ II
лизация развивалась неравномерно в различных лито-генетических типах известняков. Процессы растворения и выноса материала проявились широко и обусловили образование вторичной пористости и кавернозности пород. Размеры пустот меняются от 0,02 до 5,00 мм. Отличительной особенностью кавернозности является развитие каверн в высокоемких пористо-проницаемых органогенных известняках и трещиноватых разностях, где наблюдается расширение полостей трещин за счет выщелачивания, что значительно увеличивает их фильтрационные свойства. Важно подчеркнуть, что образовавшиеся пористо-проницаемые нефтенасыщенные известняки отличаются повышенной кавернозностью. Емкость каверн колеблется от 1,5 до 3,0 %.
Проведенные литологические исследования позволяют сделать вывод о неодинаковых условиях седиментации карбонатных отложений нижней перми. Различная гидродинамическая активность среды осадконакопления обу-
и-
словила накопление фрагментов и обломков различной размерности, окатанности и сортировки, а также различное количество и характер распределения цемента, что предопределило неоднозначность и изменчивость строения порового пространства, т.е. формирование пород с различными фильтрационно-емкостными свойствами.
Изменение значений открытой пористости и проницаемости известняков, характеризующих продуктивную толщу Приразломного месторождения, показано на разрезе скв. 3 (см. рис. 2, табл. 1, 2). Приведенные данные доказывают преимущественное развитие разностей с пористостью 15-20 % и более. При построении разреза за нижнее граничное значение принята пористость, равная 10 %, и проницаемость 1 -10-3 мкм2.
Открытая пористость органогенно-обломочных известняков изменяется в относительно одинаковых пределах: в скв. 3 — от 10 до 23 %, в скв. 4 — от 8 до 18 %, в скв. 5 — от 8 до 23 %.
Типы пород: 1 - аргиллиты, 2 -известняки; тип цемента: 3 - микритовый, 4 - кальцитовый; фауна: 5 -кораллы, 6 -мшанки, 7 -брахиоподы, 8 -криноиды, 9 - фораминиферы, 10 -иглокожие, 11 -оолиты; растительные остатки: 12 - палеоплизина, 13 -водоросли; вторичные изменения: 14 - перекристаллизация, 15 - ангидритизация; типы пустот: 16 - поры в матрице, 17 - каверны в пористой матрице, 18 - трешины, 19 - каверны в плотной матрице; 20 - граничные значения фильтрационно-емкост-ных свойств
Таблица 1
Фидыпрационно-емкостные свойства пород продуктивной толши Приразломного месторождения
га
О >
О
ж
I
га
е
>
L0 >
Номер образца Номер Глубина,м Пористость/ емкость Остаточная водонасы- Газпроницаемость по трем направлениям, п 10~3 мкм2 Тип Литологическая
скважины трещин, % щенность, % I II III коллектора характеристика
В-49 3 2421,00 3,7 — 51,200 86,50 190,10 Трещинный Известняк органоген-но-обломочный, кри-ноидно-мшанковый
В-50 3 2421,90 3,5 0,410 66,10 58,10 Известняк органоген-но-обломочный, водорослевый
В-51 3 2429,80 18,4 23 200,600 157,20 314,00 Поровый с кавернами Известняк реликто-во-органогенный, ка-вернозно-пористый
В-57 3 2437,50 18,3 27 19,600 43,60 59,20 То же Известняк органоген-но-обломочный, водорослевый, нефтенасы-щенный
В-235 3 2467,50 5,9 0,120 0,26 0,18 Поровый Известняк органоген-но-обломочный, кри-ноидно-мшанковый
В-290 3 2481,25 15,2/1,5 25 462,000 121,40 612,90 Трещинно-каверново-поровый Известняк оолитовый, пористо-кавернозный
Х-43 4 2500,50 7,3 — 0,005 25,60 2,25 Трещинный Алевролит изестковистый
Х-48 4 2503,25 3,5 - 0,001 0,16 0,23 То же
Х-311 4 2534,80 23,0 22 — 45,70 27,40 Поровый с кавернами Известняк органоген-но-обломочный
Х-36 9 4 2553,50 18,6 29 73,100 70,40 59,30 Поровый с мелкими кавернами Известняк нефтенасы-щенный, органоген-но-обломочный
Х-9 45 5 2475,60 23,8 18 511,700 865,40 390,20 Каверново-поровый Известняк нефтенасы-щенный, органогенно-обломочный, водорослевый
*
О >
§
н
О ■о
сг
X
га
е
н я
я
-1
>
и >
Таблица 2
Фильтрационно-емкостные свойства известняков Приразломного месторождения
Номер образца Номер скважины Пласт Глубина,m Пористость m, % Проницаемость К, n 10-3 мкм2 Литологическое описание
24/3 3 as IB 2421,10 19,4 184,000 Известняк водорослевый
26/3 3 as IB 2437,35 16,3 5,440 Известняк органогенно-обломочный
27/3 3 as IB 2437,57 16,6 59,200 Известняк органогенно-детритовый, нефтенасы-щенный, пористо-кавернозный
119/3 3 as Ic2 2467,55 5,2 12,000 Известняк органогенно-обломочный, криноидно-мшанковый
150/3 3 as Ic2 2481,30 9,8 102,000 Известняк оолитовый
74/4 4 as IB 2467,58 3,6 0,052 Известняк органогенно-детритовый
76/4 4 as IB 2468,82 5,0 90,400 Алевролит известковистый
88/4 4 as IB 2534,80 15,6 90,500 Известняк органогенно-обломочный
122/4 4 as IB 2549,10 13,4 9,800 То же
89/5 5 as IB 2470,10 18,8 25,100
102/5 5 as IB 2473,85 19,1 427,500 Известняк обломочный, кавернозный
График соотношения пористости и проницаемости, построенный для трех скважин, выявляет общую тенденцию увеличения пористости по мере роста проницаемости. Для каждого интервала проницаемости выделяются предельные значения пористости (рис. 4).
К числу параметров, определяющих эффективную пористость коллекторов, относится связанная вода, объем которой оценивался методом центрифугирования на центрифуге "ОС-6МС".
Рис. 4. СВЯЗЬ ПОРИСТОСТИ И ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ В КОЛЛЕКТОРАХ ПОРОВОГО ТИПА ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
5
О I I I I I I I I | I I I I I I I I | I I I I I I I I | I I I I I I I I | I I I I I I I I |
0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 10000,0
—3 2
Проницаемость, /7-10 мкм
Ш1 Оз О4 EL
Скважины: 1 - 3, 2 - 4, 3 - 5; усредненные значения по скважинам: 4 - 3, 5 - 4, 6 - 5 - OIL AND GAS GEOLOGY, 42012-
Структура перового пространства пород
Номер образца Номер скважины Глубина, м Пористость/ емкость трещин, % Газпроницаемость по трем направлениям, п 10-3 мкм2
I II III
В-49 3 2421,00 3,7 51,200 86,50 190,10
В-50 3 2421,90 3,5 0,410 66,10 58,10
В-51 3 2429,80 18,4 200,600 157,20 314,00
В-57 3 2437,50 18,3 19,600 43,60 59,20
В-290 3 2481,25 15,2 462,000 121,40 612,90
Х-48 4 2503,25 3,5 0,001 0,16 0,23
Х-311 4 2534,80 23,0 - 45,70 27,40
Х-369 4 2553,50 17,0 73,100 70,40 59,30
Х-945 5 2475,60 23,8 511,700 865,40 390,20
Исследования остаточной водонасыщенности проведены по образцам цилиндрической формы по скв. 3-5, что позволило установить различное содержание остаточной водонасыщенности в известняках. Объем связанной воды колеблется по трем скважинам: в скв. 3 — от 10 до 60 %, в скв. 4 - от 25 до 70 %, в скв. 5 -от 15 до 65 %. Наиболее высокое значение пористости и низкое содержание воды характерны для известняков скв. 3.
График зависимости остаточной водонасыщенности от газопроницаемости, построенный для коллекторов порового типа, показывает большое влияние геометрии порового пространства и отражает тесную связь между параметрами. По мере увеличения проницаемости в породах резко снижается объем остаточной воды, эта зависимость характерна для пород всех трех скважин, однако наименьший объем остаточной воды характерен для коллекторов скв. 3 (рис. 5, см. табл. 1).
Структура порового пространства известняков ассельского возраста изучена с помощью ртутного по-ромера "Поромер-ПА-3М", диапазон давления нагнетания ртути при исследовании породы составляет (0,01-1000,00)-105 Па, что соответствует измерению по-
ровых каналов диаметром 0,01-100,00 мкм. Порометри-ческие кривые позволили оценить диапазон размеров пор, развитых в породе, процентное содержание пор каждого диаметра, определить содержание субкапиллярных пор диаметром менее 0,2 мкм, контролирующих остаточную водонасыщенность, и оценить долевое участие пор в фильтрации (табл. 3). При этом важно учитывать связанность поровых каналов между собой, чтобы достоверно выделить группу пор, определяющих фильтрационные свойства коллектора [7, 8].
Однородная структура порового пространства свойственна высоемким коллекторам порового типа. При этом уменьшение диаметров основных фильтрующих каналов и их долевого участия в фильтрации отражает закономерное снижение проницаемости пород. Количество субкапиллярных пор диаметром менее 0,2 мкм в известняках составляет не более 7-15 %, что соответствует низкому содержанию остаточной водона-сыщенности.
На порометрических кривых видно, что наиболее четко выраженный максимум проявляется в оолитовом пористо-кавернозном известняке, где количество субкапиллярных пор составляет 7 %, а средний диаметр
Таблица 3
нижней перми Приразломного месторождения
Ртутная порометрия
содержание пор, %, средний диаметр поры и трещины, определяющие фильтрацию Литологическая характеристика
диаметром < 0,2 мкм пор, мкм средний диаметр, мкм диапазон, мкм
60 0,06 9 6-60 (трещины) Известняк органогенно-обломочный
53 0,90 4 7-60 (трещины) Известняк органогенно-обломочный, водорослевый
8 12,00 14 5-60 Известняк реликтово-органогенный, пористо-кавернозный
15 3,20 8 2-64 Известняк органогенно-детритовый
7 12,00 17 5-80 Известняк оолитовый
82 0,03 11 6-64 (трещины) Алевролит известковистый
18 1,60 8 2,5-60,0 Известняк органогенно-обломочный
15 3,30 10 2-40 То же
8 3,50 16 3-64 Известняк органогенно-обломочный, пористо-кавернозный
Рис. 5. ЗАВИСИМОСТЬ ОСТАТОЧНОЙ ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ ОТ ПРОНИЦАЕМОСТИ В КОЛЛЕКТОРАХ ПОРОВОГО ТИПА
ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
0-т-1-1—I—I—I I I I |-1-1—I—I—I—I I I |-1-1—I—I—I—I I 11-1-1—I—I—I—I I I |-1-1—I—I—I I I I |
0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 10000,0
—3 2
Проницаемость, /7-10 мкм
Усл. обозначения см. на рис. 4
Рис. 6. СТРУКТУРА ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА В КОЛЛЕКТОРАХ ПОРОВОГО ТИПА
А - обр. В-57, скв. 3, известняк органогенно-детритовый, пористо-кавернозный, К = 43,6-10-3 мкм2, т = 18,3 %, 6<0,2 = 15 %, 61 = 2-50 мкм, Б -обр. В-290, скв. 3, известняк оолитовый, пористо-кавернозный, К = 462,0-10-3 мкм2, т = 15,2 %, 6<о,2 = 7 %, б = 5-80 мкм, В -обр. Х-495, скв. 5, известняк органогенно-обломочный, пористо-кавернозный, К = 865,4-10-3 мкм2, т = 23,8 %, 6<о,2 = 8 %, = 3-64 мкм; 1 - содержание пор данного размера, % (а - субкапиллярные, б - определяюшие фильтрацию); 2 - кривая долевого участка пор в фильтрации; 61 - средний диаметр фильтруюших пор; 6<о,2 - процентное содержание пор диаметром <0,2 мкм
фильтрующих пор равен 17 мкм. В этом известняке определяющую роль играют поровые каналы диаметром от 5 до 80 мкм, содержание которых составляет более 50 % (рис. 6, Б, обр. 290).
Исследование структуры порового пространства различных литогенетических типов известняков выяви-
ло неоднородное строение пустот, наличие крупных фильтрующих пор и каверн, а также существенно различное содержание субкапиллярных пор. Разности с высокой пористостью (15-20 %) и проницаемостью (50-100)-10-3 мкм2 и более отличаются преобладанием крупных взаимосвязанных поровых каналов, незначительным содержанием пор диаметром менее 0,2 мкм.
Наиболее сложным строением пустотного пространства характеризуются органогенно-обломочные известняки, в которых развиты одновременно трещины, поры и каверны. В этих разностях каверны, как правило, имеют различный генезис: они образуются за счет выщелачивания первичных седимента-ционных пор и расширения полостей вдоль трещин. Этот типичный трещинно-каверново-поровый тип коллектора проиллюстрирован при описании трещиноватости.
Принципиально иной характер порометрической кривой получен при изучении трещиноватых пород. Распределение поровых каналов (трещин) характеризуется прерывистостью, что обусловлено проникновением ртути в развитые в тонкопо-ровой матрице открытые трещины, которые не всегда обладают сооб-щаемостью между собой (рис. 7). Как правило, эти породы имеют большое количество субкапиллярных пор (60-80 %), которые не участвуют в фильтрации. Развитие системы секущих трещин с большой раскры-тостью (6-50 мкм) проявляется в резкой выраженности кривой долевого участия пор в фильтрации, пик которой превышает 50 % (рис. 7, А). Высокая проницаемость трещиноватых разностей известняков определяется раскрытостью полостей трещин и сообщаемостью их между собой. Истинная раскрытость трещин, полученная для образца В-49, составляет более 100 мкм, что можно определить после насыщения пород люминофором и получения фотоснимков в ультрафиолетовом свете.
Метод капиллярного насыщения пород люминофором был использован для оценки особенностей
Рис. 7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОР В ТРЕЩИНОВАТЫХ ПОРОДАХ
строения пустотного пространства карбонатных коллекторов. Исследовались образцы кубической формы с гранью 4 см, на которых была определена газопроницаемость по трем направлениям. Метод позволяет установить соотношение пустот различного вида, а именно долевое содержание пор, каверн и трещин, т.е. оценить сложный тип коллектора.
Использование метода капиллярного насыщения пород люминофором дает возможность на фотоснимках, сделанных в ультрафиолетовом свете, наглядно видеть сложное строение пустот и оценить значимость пор, каверн и трещин в емкости и фильтрации. По насыщенным люминофором образцам оценивались количественные параметры трещин: поверхностная плотность, морфология и генезис пустот [2].
Трещиноватость нижнепермских продуктивных отложений изучена на образцах различного лито-логического состава и текстурно-структурных свойств. Комплексная обработка керна позволила оценить роль трещин в фильтрации УВ.
Алевролито-глинистые и из-вестковистые разности (рис. 8) отличаются развитием секущих трещин преимущественно горизонтальной ориентировки, осложненных большим количеством тонких коротких. Алевролито-глинистые породы характеризуется значительной емкостью — до 3,5 % и большой поверхностной плотностью — в среднем 2,35 см/см2, а по отдельным граням — до 3 см/см2. Трещины создают сложную взаимосвязанную систему, играют определяющую роль в фильтрации УВ и обеспечивают анизотропию проницаемости: в первом направлении 0,001 п-10-3 мкм2
А
обр. В-49, скв. 3, известняк органогенно-обломочный, К = 86,5-10-3 мкм2,
т = 3,7 %, ё<о,2 = 60 %, = 6-60 мкм (трещины), Б - обр. В-50, скв. 3, известняк органогенно-обломочный, К = 66,1-10-3 мкм2, т = 3,5 %, ёо,2 = 53 %, ёг = 7-60 мкм (трещины), В -обр. Х-48, скв. 4, алевролит глинисто-известковистый, К = 0,16-10-3 мкм2, т = 3,5 %, ё<о,2 = 82 %, ёг = 6-64 мкм (трещины); усл. обозначения см. на рис. 6
ем — 0,1л 10-3 мкм2,
во втором и треть-
Раскрытость трещин изменяется в небольшом диапазоне — от 6 до 18 мкм.
Известняк органогенно-обломочный, криноид-но-мшанковый характеризуется развитием системы секущих трещин, различной ориентировки и раскрытости. Фотоснимки шести граней кубика (рис. 9), насыщенно-
го люминофором, позволили выявить значительную изменчивость геометрии трещин, определить их поверхностную плотность, установить значительное выщелачивание вдоль полостей трещин. Емкость трещин достигает 3,7 %. Средняя поверхностная плотность составила 1,22 см/см2. Формирование кавернозности в
Рис. 8. РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ТРЕЩИН РАЗЛИЧНОЙ РАСКРЫТОСТИ И ОРИЕНТИРОВКИ В ИЗВЕСТНЯКАХ ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (обр. Х-48, скв. 4, глубина 2503,25 м)
плотных низкопористых известняках происходит за счет движения растворов по секущим трещинам. Рас-крытость трещин непостоянна и меняется в широких пределах — от 10 до 150 мкм. Проницаемость таких разностей по трем направлениям высокая - до 190,1 -10-3 мкм2 (табл. 4). Высокие значения проницаемости обусловлены образованием системы секущих трещин в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Совершенно иной характер трещиноватости наблюдается в известняке водорослевом, органоген-но-обломочном (рис. 10). Обломки средней размерности представлены фрагментами водорослей, мшанок,
иглокожих и брахиопод. Емкость трещин - 3,5 %, средняя поверхностная плотность — 1,11 см/см2, максимальная — 1,34 см/см2. Преобладают в основном трещины горизонтальные, секущие и наклонные. Выщелачивание полостей трещин происходит вдоль горизонтальной трещины, кроме того, следует подчеркнуть, что в этом образце широко развиты наклонные трещины, которые не оказывают влияния на фильтрацию. Характерна анизотропия проницаемости, которая по направлениям различается на два порядка. Раскрытость трещин изменяется от 10 до 100 мкм, средняя - 26 мкм.
Типичным примером коллекторов сложного строения являются известняки органогенно-обломочные, водорослевые, перекристаллизованные. Обломки имеют крупногрубозернистую размерность и являются фрагментами водорослей, иглокожих, фораминифер, брахио-под, мшанок. Строение первичных седиментационных пор значительно усложнено за счет влияния постсе-диментационных процессов, строение порового пространства сложное, структура микронеоднородная. Растворение и выщелачивание расширили диаметр пор до размеров каверн и улучшили их взаимосооб-щаемость.
Каверново-поровый тип коллектора рассмотрен на примере обр. Х-945 (рис. 11), пустотное пространство образовано хорошо сообщающимися порами сложных прихотливых форм. Поры приурочены к межформному пространству, а также внутренним частям скелетных организмов. Значительное количество внутриформенных пор отмечается в остатках водорослей. Края пор покрыты грануляционными каемками. По первичной седиментационной пористости происходило интенсивное выщелачивание и растворение, эти процессы привели к увеличению радиусов поровых каналов и обеспечили их хорошую взаимосооб-щаемость. Пустотное пространство составляет 23,8 %, газопроницаемость — 865-10-3 мкм2, высокая по всем направлениям. Содержание субкапиллярных пор - 7 %.
Рис. 9. СЕКУЩИЕ СИЛЬНОВЫЩЕЛОЧЕННЫЕ ТРЕЩИНЫ ОПРЕДЕЛЯЮТ ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ИЗВЕСТНЯКОВ ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (обр. В-49, скв. 3, глубина 2421,0 м)
ранняя литификация, склонность к трещинообразова-
Наиболее интересен известняк оолитовый, в пус- я тотном пространстве которого имеется одновременное ^ развитие трещин, пор и каверн (рис. 12); он является типичным примером коллектора сложного типа. Полученные в источнике ультрафиолетового света фотоснимки известняка, насыщенного люминофором, выявили "унаследованную" кавернозность, развитую по первичным седиментационным порам. Различные типы пустот соединяются между собой короткими трещина- к ми с раскрытостью от 6 до 24 мкм. Ориентировка тре- х щин разнонаправленная, их поверхностная плотность в < среднем 0,9 см/см2, на отдельных гранях достигает о 1,07 см/см2. Трещины играют роль каналов фильтрации, проницаемость до 612,9-10-3 мкм2, а пористо-ка- о вернозные участки обеспечивают пористость до 15,2 %. £
Совокупное развитие трещин, пор и каверн обеспечива- 12
о
ет неоднозначный характер пустотного пространства. | Формируется сложный тип коллектора, где в образо- о вании эффективной емкости большое долевое участие £ принимают поры и каверны, а фильтрацию обеспечивает наличие трещин в пористо-проницаемой матрице. ц Особенностью карбонатных отложений является з
а
нию и избирательная растворимость — все это обуслов- 15 ливает разнообразие морфологии и генезиса пустот, ® развитие широкого спектра типов коллекторов. К числу £ сложных и недостаточно решенных вопросов относятся ^ трещиноватость и кавернозность известняков, которые < оказывают решающее влияние на формирование пус- ¡^ тотного пространства, поэтому при изучении карбонат- с ных коллекторов целесообразно применение комплекс- £ ного подхода. Его основное преимущество заключается о в определении ориентированной газопроницаемости по Ц трем направлениям в образце кубической формы и ис- § пользовании капиллярного насыщения пород люминофором для оценки емкости, трещиноватости и кавер- §
а S
нозности.
Обобщая материал по изучению продуктивных отложений Приразломного месторождения, можно сде- § лать следующие выводы. §
1. Продуктивные карбонатные отложения ассель- а
ского яруса нижней перми накапливались в условиях, С
благоприятных для седиментации рифогенных отложе- я
ний, в которых преобладало накопление органоген- ^я
но-обломочных разностей. В разных соотношениях представлены водоросли, мшанки, брахиоподы, кринои-деи, иглокожие, палеоплизины и единичные кораллы. Обломки преимущественно крупно-среднезернистой размерности, окатанность варьирует от средней до хорошей, что свидельствует о гидродинамически активных условиях осадконакопления. Продуктивные нефте-насыщенные пласты четко прослеживаются по всему месторождению.
HHtnsdi E»aodHiH3Hdo J Î î J ¿J ¿J
Раскрытость трещин, мкм сред 1— СО 6 2 9 0 2 2 11
макс о ил 0 0 î— 4 2 0 2 8
ним о î— 5 6 6 6
(N S о -v м с м, к н а р Ср. 1,22 11 0,12 0,90 2,31 2,35
(О 0,82 0,89 0 0,77 2,14 2,80
о с н и щ е р т ь т с ю 1,52 1,34 0,20 0,40 2,61 2,78
т 0,99 1,20 0,10 1,07 2,50 2,59
о н т о с со 1,23 0,98 0,30 1,05 3,10 3,09
а н т с о н X р е m о С tN 1,56 2,10 0,20 1,06 2,40 2,34
1 1,20 0,14 0 1,06 2 1,03
Газопроницаемость по направлениям, n 10-3 мкм3 = 190,10 58,10 0,18 612,90 2,25 0,23
= 86,50 66,10 0,26 121,40 25,60 0,16
- 51,200 0,410 0,120 462,000 0,005 0,001
% 'HHtTisdi Я1ЭОММЭ /qiDoiDMdou 1— 3, ,5 3, ,9 5, 15,2/1,5 ,7 3, ,5 3,
м 'EHHÇXI/J 2421,00 2421,90 2467,50 2481,25 2500,30 2503,25
пнижвахэ dsNOH 3 3 3 3 4 4
EtlEEdcjO d3NOH В-49 В-50 В-235 В-290 Х-43 Х-48
Рис. 10. ПРЕОБЛАДАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ТРЕЩИН, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ АНИЗОТРОПИЮ В ИЗВЕСТНЯКАХ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (обр. В-50, скв. 3, глубина 2421,9 м)
2. Продуктивные отложения ассельского возраста в различной степени изменены постседиментационны-ми преобразованиями. Максимально благоприятное воздействие вторичных процессов на формирование пустотного пространства оказали растворение отдельных фрагментов биокластов, расширение полостей трещин и вынос минеральных веществ. Перекристаллизация известняков способствовала неоднозначному проявлению процесса растворения.
3. Выщелачивание происходило по пористо-проницаемым органогенным и органогенно-обломочным известнякам, а также плотным трещиноватым разностям, что привело к развитию "унаследованной" и "вновь об-
разованной кавернозности и созданию пластов с различными фи-льтрационно-емкостными свойствами. В зависимости от ориентировки секущих трещин в одном из направлений низкоемкие трещиноватые разности характеризуются анизотропией фильтрационных свойств. Известняки, для которых типично наличие системы трещин различной ориентировки, отличаются высокой проницаемостью во всех трех направлениях. Развитие каверн в пористо-проницаемых известняках увеличивает эффективную пористость в среднем на 2,5-3,0 %.
4. На Приразломном месторождении в пропластках 1а и 1Ь развиты преимущественно коллекторы порового и каверново-поро-вого типов с развитием кавернозности по первичным седиментационным порам, за счет чего известняки характеризуются сложным строением порового пространства. Содержание остаточной воды в этих породах изменяется от 10 до 40 %, реже — более.
5. Трещиноватость в разрезе ассельских отложений развита в плотных низкоемких породах. Трещины различной ориентировки и раскрытости, преобладают горизонтальное и вертикальные направления. Они определяют анизотропию фильтрационных свойств. Полости трещин значительно увеличены за счет проявления процесса выщелачивания. Емкость трещин существенна и достигает 3,5 %.
Рис. 11. РАЗВИТИЕ КАВЕРН ПО ПЕРВИЧНЫМ СЕДИМЕНТАЦИОННЫМ ПОРАМ В ИЗВЕСТНЯКАХ ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (обр. Х-945, скв. 5, глубина 2475,6 м)
Литература
1. Багринцева К.И. Условия формирования и свойства карбонатных коллекторов нефти и газа. — М.: Изд-во РГГУ, 1999.
2. Багринцева К.И. Роль трещин в развитии сложных типов коллекторов и фильтрации флюидов в природных резервуарах / К.И.Багринцева, Г.В.Чи-лингар // Геология нефти и газа. — 2007. - № 5.
3. Багринцева К.И. Типы и свойства карбонатных коллекторов нижней перми и девона на суше и в акватории Печорского моря / К.И.Багринцева, В.В.Стрельченко, А.В.Ступакова // Геология нефти и газа. — 2010. — № 5.
4. Лебединец Н.П. О строении и разработке Приразломного нефтяно-
OIL AND GAS RESERVOIRS
Рис. 12. СЛОЖНЫЙ ТИП КОЛЛЕКТОРА - ОДНОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ТРЕЩИН, КАВЕРН И ПОР ПРИРАЗЛОМНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (обр. В-290, скв. 3, глубина 2481,25 м)
го месторождения // Геология нефти и газа. - 1999. - № 7-8.
5. Никитин Б.А. Нефтяное месторождение Приразломное на арктическом шельфе России / Б.А.Никитин, И.И.Хведчук // Геология нефти и газа. — 1997. — № 2.
6. Ступакова А.В. Структура и нефтегазоносность Баренцево-Карско-го шельфа и прилегающих территорий // Геология нефти и газа — 2011. — № 6.
7. Чернышев С.Н. Трещины горных пород. — М.: Наука, 1983.
8. Шершуков И.В. Новый методический подход к оценке теоретической проницаемости по порометрической кривой // Геология нефти и газа. — 1995. — № 7.
9. Martirosyn V. The petroleum system of the Pechora Platform Foreland / V.Martirosyn, L.Popova, M.Vepreva // Russia: Petroleum Geoscience. — 1998. — V. 4. — № 4.
© А.Е.Рыжов, М.Ю.Вииеновский, Р.С.Сауткин, 2012
Алексей Евгеньевич Рыжов, директор,
кандидат геолого-минералогических наук,
A_Rizhov@vniigaz.gazprom.ru;
Михаил Юрьевич Виценовский, заведующий отделом, vicin@vnigni.ru;
Роман Сергеевич Сауткин, аспирант, romsau@yandex.ru.
APPRAISAL OF RESERVOIR PROPERTIES OF CARBONATE ROCKS OF PRIRASLOMNOYE OIL FIELD
Ryzhov A.E. (OOO "Research institute of natural gases and technologies - GaspromVNIIgas"), Vitsenovsky M.Yu. (FGUP "All-Russia Research Geological Oil Institute"), Sautkin R.S. (Lomo-nosov Moscow State University)
The article deals with study of reservoir properties of Lower Permian carbonate deposits in water area of Timano-Pechora basin with reference to Priraslomnoye oil field. It is shown distribution of void space types by section, permeability storage capacity properties are given, structure of reservoirs space is defined, postsedimentation processes are described. Fracturing of studied deposits and its role in development is in detail analyzed.
Key words: Priraslomnoye field; carbonate reservoirs; fracturing; combined water; pore space structure.
Памяти Митата Теймур оглы Лбасова
Научную общественность Азербайджана постигла тяжелая утрата. 23 апреля 2012 г. на 86-м году жизни скончался известный ученый, лауреат Государственной премии республики, действительный член Национальной Академии наук Азербайджана, член-корреспондент Российской Академии наук, заслуженный деятель науки, доктор технических наук, профессор Митат Теймур оглы Абасов.
Имя Митата Теймур оглы Абасова хорошо известно нефтяникам России. Вся его яркая жизнь была посвящена нефтяной науке, проблемам разработки нефтегазовых месторождений.
М.Т.Абасов был выдающимся ученым в области теории и практики разработки месторождений нефти и газа, основателем и руководителем известной научной школы в этой области.
Светлая память о Митате Теймур оглы Абасове, выдающемся научном деятеле, прекрасном человеке, останется в памяти людей, которым посчастливилось знать, общаться и работать с ним.
Редколлегия и редакция журнала "Геология нефти и газа"
