CC BY
19УДК 553.98
ЦЕОЛИТЫ НИЖНЕМЕЛОВЫХ КОЛЛЕКТОРОВ МЕССОЯХСКОЙ ГРУППЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)
ZEOLITIES OF LOWER CRETACEOUS RESERVOIR MESSOYAKHA GROUP FIELDS (WESTERN SIBERIA)
А. В. Поднебесных, E. А. Жуковская, В. П. Овчинников
А. V. Podncbcsnykh. Е. A. Zhukovskava. V. P. Ovchinnikov
ООО «1 'ачпромнефть //77/», Тюменский государственный нефтелповый университет, <>. Тюмень
Ключевые слова: цеолиты, ломоштип. пит коллектора, петрофишческин aita un.
Key words: zeolites, laumontite, reservoir type, petrophysical analysis, formation electric resistivity
Одним ич главных направлений повышения качества проектирования, управления и контроля разработки углеводородов (УВ) является выявление и описание всех геологических процессов, оказывающих влияние на качество и количество запасов углеводородов. Эти процессы могут стать факторами как со знаком «плюс», так и со знаком «минус». Одним из отрицательных факторов может вы-
ступать процесс цсолитизации Этот процесс способен оказывать прямое влияние на динамику выработки остаточных запасов не(|гги и га к», выбор различных вариантов размещения эксплу атационных и нагнетательных скважин, прогноз добычи у глеводородного сырья, планирование геолого-технологических мероприятий по повышению у ровня добычи, определение наиболее рациональных вариантов разработки продуктивных горизонтов.
Следует отмстить, что выявление такого процесса, как цсолитизация. зависит от большого количества факторов, но главным из них является качество и количество отобранного кернового материала. Особенности процесса цсолитизации рассмотрены на примере Восточно-Мсссояхского месторождения.
Опробование продуктивных пластов БУ,;.:;, Восточно-Мсссояхского месторождения. относящихся к суходудинской свите, показало, что процесс цсолитизации оказывает прямое воздействие на прогнозирование типа флюида и диктует необходимость прогноза таких зон с максимальной достоверностью для снижения геологических неопределенностей и выработки обоснованной стратегии разработки и управления резервуаром.
В современной геологической литературе достаточно широко описаны процессы формирования цеолитов. Считается, что они приурочены к тектонически активным зонам в океанах, где. в соответствии с конвекционной моделью Е. Бонат-ти — И. Тота. происходит проникновение морской воды в разогретые породы базальтового ряда элементов в процессе ионно-обменных реакций флюидных растворов с породой |1. 2|. Цсолитизация. являясь вторичным процессом изменения осадочных терригенных горных пород, может быть распределена неравномерно как по вертикали, гак и по латсрали пласта.
Известно, что система «вода — порода» является равновесно-неравновесной, то есть она неравновесна преимущественно к первичным минералам, образовавшимся на стадии формирования породы, но почти всегда равновесна с вторичными минералами, образованными на стадии постссдимснтационного преобразования осадочной породы. Система «вода — порода» в своем развитии проходит несколько этапов, на каждом из которых формируется свой набор характерных вторичных минералов |3|. На формирование цеолитов определенное влияние оказывают и эпигенетические (наложенные) изменения продуктивных пластов. Эти изменения заключаются в формировании вторичных гидротермальных ассоциаций и сопровождаются дегидратацией ряда породообразу юших минералов с возможным разу плотнением пород. В некоторых слу чаях авторы |4. 5| описывают появление вдоль разломов и крупных трещин обрамления, сложенного переработанными минеральными ассоциациями с проницаемостью до десяти миллидарси. А. Д. Коробов и др. 111 у становили пространственну ю разобщенность проявления цсолитизации и карбонизации при разгрузке гидротермальных растворов. Ближе к зоне разломов развит цеолит, на удалении с падением парциального давления углекислого газа — кальцит. Такие преобразования являются относительно высоко-температу рны.ми. протекают при температуре раствора около 300 "С и в древних осадочных толщах прослеживаются на больших глубинах, будучи приу роченными к триасовым ву лканогснно-осадочным отложениям прогибов и рифтовых зон (например. Колтогоро-Уренгойский грабен-рифт) |6|. В результате исследования керна ряда скважин Восточно-Мсссояхского месторождения был выявлен нетипичный для осадочных терригенных отложений Западной Сибири цемент. В нижне-мсловом интервале здесь наряду с традиционными минералами — каолинитом, гидрослюдой, хлоритом, кальцитом — в его составе отмечаются цеолиты (рис. 1). Породы с таким цементом по своим пстрофизичсским свойствам существенно отличаются от таковых с глинистым или карбонатным типом цемента.
По вещественному составу изучаемые породы относятся к собственно арко-зам — характерно преобладание полевых шпатов над кварцем и относительно малое содержание обломков горных пород.
[>0 1.00 4.00
Э.5
1.0
иии'рн.! i керна ik.ii .V" \) с при шаками нсп ишш
Рис. I. Фотографии распиленного керна с притоками цео:имитации, Восточно-Мессояхское месторождение
Стадиальный анализ аутигснного минсралообразования показал, что одними из первых образовались регенерационный кварц и каолинит, более поздней по времени образования можно считать гидрослюду, однако структурные взаимоотношения между ними окончательно не ясны.
Затем происходило формирование хлорита (нередко крустификационного). который часто окаймляет обломки кварца. Далее кристаллизовались цеолиты, заполняющие пространство между зернами с уже существующими пленками хлорита. Самым поздним минералом является кальцит, образующий поровый и иногда ба-зальный тип цементации. Цеолиты и кальцит генетически связаны, так как оба минерала образуются в щелочных условиях среды, но кальцит имеет более широкие физико-химические пределы минсралообразования. В отличие от многих природных цеолитов ломонтит проявляется почти исключительно в виде кальциевой
разновидности (лсонгадит) Са4(Н20)п| А185П6048|. Впервые он был описан Ферсманом в 1909 г. |7|.
Ломонтит образует агрегаты из призматических кристаллов с совершенной спайностью и хорошо выраженной ступенчатой отдельностью кристаллических агрегатов. Цеолит выполняет роль порового и пойкилитового цемента в песчанике средне-мелкозернистом алевритовом (рис. 2).
Рис. 2. Песчаник средне -ме-жочернистый, но.шмиктоиый, однородный, с глинистым и цеолитовым цементом. Фотоснимок ч поляриюаанном счете..
Носточно-\ /ессояхское месторождение. Пласт /Л )/
Предварительно можно сделать вывод, что перечисленные вторичные минералы выстраиваются в следующий ряд: регенерационный кварц — каолинит (и гидрослюда) — хлорит — цеолиты — кальцит. Каолинит образу ется в кислой среде, хлорит — в нейтральной или слабо щелочной, цеолит и кальцит — в щелочной. Из этого следует, что химизм водной среды в процессе диа- и катагенеза изменялся от кислотной к щелочной. Довольно резкая смена химизма может быть связана с высокой скоростью прохождения гидротермальных растворов по высокопроницае-мым зонам, претерпевшим сильное тектоническое воздействие.
Наличие только одного типа цеолитов рядом авторов объясняется преобразованием всех минеральных видов цеолитов в ломонтит под воздействием температуры. давления. рН. химизма среды и др. |4. 8).
Для Восточно-Мсссояхского месторождения установлена связь кристаллизации цеолитов с гранулометрическим составом и пористостью пссчано-алсвритовых пород. В песчаниках срсднс-мслкозсрнистых содержание цеолитов достигает 13 % от площади шлифа, при этом количество пор составляет до 17 %. С у меньшением размера обломочных хрен уменьшается количество пор и цеолитов.
Для одного из нефтяных месторождений Уренгойского свода (А) зависимость пористости от состава обломочной части отсутствует (рис. 3). Пористость в породах с цеолитами не превышает 10 %. в безцеолитных разностях пористость возрастает до 14 %. Кристаллизация цеолитов также связана и с содержанием глинистых минералов (каолинита, гидрослюды). В песчаниках, где их содержится незначительное количество, количество цеолитов относительно большое, а в алевролитах с содержанием глинистых минералов до 10 % цеолиты отсу тству ют. Цеолиты замешают более плотные полевые шпаты или глинистые (гидрослюдисто-каолинитовыс) участки.
12 10
3«
с 8
■ '
'-f -- "1
о
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 5 0.35
Медианный диаметр, мм • Песчаники с цеолитовым цементом ■ Песчаники с глинистым цементом
Рис. 3. Зависимость пористости от зернистости песчаных пород-коллекторов Восточно -Мессояхского месторождения, пласт БУ12
Результаты исследований фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) показали, что при насыщении цеолитизированных пород минерализованной водой полученные значения пористости по воде более высокие, чем по керосину. Чем выше содержание цеолитов, тем больше разность между пористостью (Кп) по воде и по керосину (рис. 4).
*
•
■ • • ■
■ ■
5 6 7 _8_9_10.
Содержание цеолита, % щ цп п0 Bofle в Кп по керосину
Рис. 4. Зависимость пористости от содержания цеолитов на Восточно -Мессояхском месторождении для пласта БУ¡г.
В ходе исследований установлено, что в целом участки развития цеолитизации характеризуются пониженным значением пористости в среднем на 2,5 % в сравнении с ниже- и вышезалегающими породами.
Петрофизическая типизация коллекторов проводилась на основании данных исследования керна, результатов испытаний пластов и геофизических исследований в скважинах. Выделение коллекторов в скважинах с ло.монтитом осуществлялось по прямым качественным признакам: уменьшение диаметра скважины в интервалах коллекторов вследствие образования глинистых корок, превышение показаний микропотенциал-зонда над показаниями микроградиент-зонда, наличие
радиального градиента сопротивления, фиксируемого по 3-слойным кривым БЭЗ, изменение во времени показаний методов сопротивлений [9].
Определение характера насыщения производилось по стандартным методикам с использованием данных по определению относительных фазовых проницаемо-стей на керне, в качестве критической водонасыщенности использовались данные при 95-98 % обводненности, рассчитанной по касательной к функции Леверетта (с учетом соотношения вязкостей флюидов для пластов БУ: 2.42 и 1.73 МГ1а*с).
Полученные уравнения критических водонасыщенностей были пересчитаны в критические сопротивления по стандартным уравнениям Р„ = Г(К„), Рп = 1"(КП). Однако зависимости Рп(Кп) и Рн(Кв) в термобарических условиях Западно- и Вос-точно-Мессояхского месторождений некондиционны. Соответственно, критическое сопротивление, полученное по Р„= ('(К„) и Р„= ЯКП) в атмосферных условиях, занижено. В сложившейся ситуации более оправданно использовать линии раздела, проведенные по результатам испытаний.
Следует отметить, что погрешность определения УЭС пласта по изорезистив-ной методике составляет 20 %, то есть при УЭСп = 25 Омм с учетом погрешности УЭС пласта находится в диапазоне 20-30 Омм, то есть пропласток с такими свойствами может быть интерпретирован как продуктивный и как водонасыщенный. Кроме того, низкая минерализация пластовой воды пластов БУ (8-10 г/л) приводит к образованию больших зон проникновения 0/с1 до 32, что также очень затрудняет оценку УЭС пластов. Все это приводит к необходимости привлечения дополнительной информации (геологической, ГТИ. результатов опробования и гак далее) для оценки характера насыщения пластов БУ.
Известно [10]. что цеолитсодержащие породы характеризуются гораздо большими значениями критических сопротивлений. Например, полученные в подсчете запасов Южно-Мессояхского месторождения [II] для пластов БУ критические сопротивления находятся в пределах 40-50 Омм. Поэтому для данных скважин были дополнительно получены интегральные распределения сопротивления (рис. 5), и дифференцированно применены значения ркр = 27 Омм.
1
0.9 0.8
УЭСп, Омм
Рис. 5. Интегральное распределение критических сопротивлений для цеолитсодержащих пластов Б У на Восточно -Мессояхском месторождении
Таким образом, в результате петрофизического анализа в петрофизическую модель продуктивных пластов были введены поправки па возможное содержание в них ломонтита.
Рассматривая процесс цсолитизации в региональном масштабе, можно отмстить следующее: район цсолитизации пластов вытягивается узкой полосой 15-30 км с юга на север и главным образом приурочен к зонам региональных разломов. проходя через Хальмсрпаютинскос. Береговое. Пякяхинскос. Южно-Мсссояхскос месторождения и. как сейчас у становлено, через седловину между Мсссояхским и Малохстским валами, то есть в непосредственной близости от Колтогоро-Урснгойского грабен-рифта |12|. Помимо этого процессы цсолитиза-ции затронули отдельные районы на Восточно-Уренгойской и Заполярной площадях.
Таким образом. установлено, что цеолиты в терригенных породах представлены ломонтитом в виде пойкилитового или порового цемента в количестве до 13 %. Показано, что развитие цсолитизации связано с первичными факторами — формируются цеолиты в более крупнозернистых малоглинистых песчаниках, которые изначально были более пригодны для продвижения флюидов. Цсолитовый цемент пространственно разнесен с кальцитовым. Разность между пористостью (Кп) по воде и по керосину тем выше, чем больше содержание цеолита в песчанике.
Цсолитизация терригенных нижнсмсловы.х коллекторов севера Западной Сибири носит региональный характер, и ее развитие закономерно приу рочено к зонам региональных разломов и генетически привязано к районам с максимальной мстасоматичсской проработкой вмещающих пород. Определение зон циолитиза-ции методами ГИС довольно затру днительно, поэтому при выявлении таких интервалов по данным анализа кернового материала необходимо вводить поправки на возможное содержание в них ломонтита.
Список литературы
1. Коробов А. Д.. Коробова JI. Д.. Ахлесгина ] ,. Ф. Минеральные ассоциации нролуктов гидротермального изменения ключ к пониманию возникновения юн paiyiшошепия и фазовой зонально-сги углеводородов (на примере Западной Сибири Известия Саратовского университет. 2008. Т. 8. выи Л. С. 42-50.
2. Крокен Д. 11о;шодные минеральные месторождения. М.: Мир. 1982. 390 с.
3. Шварцев С. Ji. Гидрогеохимия зоны гипергеиеза. 2-е изд.. исиравл. и дон. М.: Недра. 1998. 336 с.
4. Поспелов li. 15.. Шнин О. Л. Цеолиты нефтосодержатих пород шельфа Южного Вьетнама Геология нефти и ппа. 1995. №7. С. 38-43.
5. Поспелов В. И. Пекоюрые особенное!и разработки залежей нефти в неолитеодержаших породах фундамет J ietj)iciачовая l eo.ioi ия. 1'еория и практика. 2008. №3. С. 1-16.
6. lian Д. В.. 11редтеченская К. Д. Диагностика вулканокласгического материала но продуктам ею изменения Диагностика вулканогенных продуктов в осадочных толщах: Материалы Российского совещания с международным участием. Сыктывкар: ИГ Коми 1III УрО 1'АП. 2012. С. 83-85.
7. Ферсман Д. К. Избранные груды, т. l. М.: Издательство All ССС1\ 1952.
8. ЬрекД. Цеолиювыемолекулярныесша. М.: Мир. 1976.
9. Методические рекомендации но подсчету геологических запасов нефти и газа объемным мето-дом. Под ред. Петерсилье В. И. М-Тверь. 2Ш)3. 257 с.
10. Беляков К. О. Поароение негрофизических моделей филыранионно-емкостных свойств гек-спрно-неодпородпых 1ерригенпых коллекторов. Диссертация на соискание ученой степени к. i -м. п.. Тюмень. 1998.
11. Подсчет запасов газа и конденсат пластов группы ЬУ Южно-Мессояхского месторождения. Авг: I лобок Д. Ф.. Мусихин В. Д.. (XX) «Лукойл-Западная Сибирь». Москва. 2008. 345 с.
12. Сахибгароов I'. С. Вторичные изменения коллекторов в процессе формирования и разрушения нефтяных залежей. J Г. 1989. 243 с.
Сведения об авторах
Поднебесных Александр Лшдииировнч. к. ,\-м. //., начальник отдела подсчета запасов УН Управлении геологин и разработки месторождении «Ямал» (XX) «Тачпромнефть ПТЦ», г. Тюмень, mai. 8(3452)685670, e-mail: VodnebesnikhAI "agazpromnefi-nic.ru
Жуковская Hiena Лнато.шев/ш. к. . -м и . руководитель направленна по концептуальной геоло.ии терригенных коллекторов (XX) «Гатро.мне<}ть ПТЦ». Санкт-Петербург, тел. 8(812)3136924. e-mail: V.hukovskaya.b'A'ágazpromneji-ntc.ru
Овчинников Насилии Павлович, д. т. и., профессор, заведующий кафедрой «Бурение нефтяных и ,-азовых скважин». Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, тел. 8(3452)246692. e-mail: hurenie'd rambhr.ru
38
газ
