Терригенные коллекторы нефти и газа

Терригенные или обломочные породы относятся к одной из самых распространенных групп пород-коллекторов. Коллекторские свойства терригенных пород во многом определяются структурой их порового пространства, которое может быть поровым, трещинным или сложным, а по времени образования – первичным и вторичным. Размер пор – один из основных факторов, определяющих фильтрационную способность обломочной породы и продуктивность нефтегазоносных пластов в целом. В плоскости шлифа поры чаще всего выглядят как неправильные треугольники, реже четырехугольники. В породах, содержащих небольшое количество карбонатного или глинистого цемента, распределенного равномерно, в плоскости шлифа поры имеют более или менее округлую форму. Лучше всего наблюдать поры в шлифах, предварительно насыщенных окрашенными полимеризующими смолами. При просмотре шлифов видно, что многие поры соединяются между собой посредством коротких узких каналов. В объеме поровое пространство представляет собой системы извилистых каналов. Существенное влияние на коллекторские свойства оказывают литологический состав, строение и вторичные преобразования обломочных пород.

Пористость и проницаемость терригенных коллекторов по-разному зависит от следующих параметров: 1. размер обломочных частиц, 2. форма зерен и их окатанность, 3.степень однородности, 4. цементирующая часть, 5. механическое уплотнение, 6. вторичное минералообразование, 7. растворение неустойчивых минералов.

1. Размер обломочных частиц. Влияние размерности зерна неоднозначно отражается на пористости и проницаемости пород. Теоретически пористость не зависит от размера зерен. Скопление зерен с одинаковой сортировкой и упаковкой будут иметь одинаковую пористость – независимо от размера зерен. В природе наблюдается обратная тенденция – пористость увеличивается с уменьшением размера зерен. Размер пор существенно влияет на проницаемость – чем крупнее поры, тем выше проницаемость. В реальных терригенных породах, где размер пор варьирует в широких пределах, фильтрация осуществляется только по наиболее крупным порам. 20-30мкм, 50мкм и более.

2. Форма зерен и их окатанность также влияет на величину проницаемости и не влияет на пористость пород. Породы сложенные изометричными, окатанными частицами, обладают большей проницаемостью, чем сложенные изометричными неокатанными. Песчано-алевритовые породы, в которых много слюды, отличается сильной анизотропией проницаемости. В направлении перпендикулярном к плоскости табличек слюды, она резко понижена по сравнению с направлением им параллельным. Форма и степень окатанности частиц не отражается на величине пористости пород.

3. Степень однородности зерен (отсортированность частиц) существенно отражается на коллекторских свойствах пород. Чем однороднее частицы по величине, тем выше пористость пород. Проницаемость пород также существенным образом зависит от степени отсортированности. Такой характер зависимости определяется тем, что при слабой отсортированности мелкие обломочные частицы заполняют пространство между крупными, сужают сечения поровых каналов и снижают их пропускную способность.

4. Цементирующая часть существенно влияет на коллекторские свойства обломочных пород. От количества цемента зависит структура порового пространства, а вместе с этим величина пористости, проницаемости, и плотности пород. Содержание цемента определяет тип цементации породы. Базальный тип цемента встречается в породах при содержании цемента свыше 40-45%. Поровый тип с содержанием цемента 20-35%. Пленочный и контактовый типы цемента, характерны для пород, содержащих менее 15% цемента. При базальном и поровом типах цемента межзерновое пространство заполнено цементирующим материалом и поэтому межзерновая пористость низкая. При остальных видах цемента межзерновая пористость выше.

5. Механическое уплотнение существенно отражается на коллекторских свойствах обломочных пород. Степень уплотнения возрастает с глубиной. Вместе с этим понижается пористость и проницаемость пород. Пористость и проницаемость терригенных пород разного литологического состава с увеличением глубины снижается неодинаково. Быстрее всего это происходит у пелитовых пород, а у песчаников и алевролитов позже.

6. Вторичное минералообразование имеет широкое развитие в обломочных породах и существенно влияет на коллекторские свойства пород. Аутигенный кварц в терригенных породах образуется, главным образом, в виде каемок регенерации. Породы, в которых регенерационный кварц полностью занял межзерновое пространство, не является коллектором. Аутигенный кальцит, также снижает коллекторские свойства пород.

7. Растворение неустойчивых минералов и удаление продуктов реакции из пород способствует повышению их коллекторских свойств. В песчаниках и алевролитах наиболее распространенные неустойчивые минералы кальцит и ангидрит, слагающие цементирующую часть породы. Следы растворения этих минералов отчетливо видны в шлифах под микроскопом. В благоприятных геологических условиях кальцитовый цемент растворяется и выносится из породы. Например из мезозойских песчаных и алевритовых пород Прикаспийской впадины при погружении до 2,0-2,5км. выносится до 60% карбонатного цемента, вследствие этого пористость увеличивается до 20-25%.

Необходимо отметить, что растворение приводит к повышению коллекторских свойств только в случае выноса цемента из обломочных пород с жестким каркасом.

Текстура породы, формируясь в стадии седиментогенеза и изменяясь при диагенезе и катагенезе, существенным образом влияет на коллекторские свойства пород. Наряду с другими факторами она отражается на величине коллекторских параметров и часто предопределяет их анизотропию. Массивные и массивно слоистые песчаники и алевролитовые породы обладают одинаковыми коллекторскими свойствами во всех направлениях. Тонкослоистые породы анизотропны. В направлении перпендикулярном к наслоению, они имеют значительно меньшую проницаемость, чем вдоль наслоения.

В случае заполнения порового пространства нефтью, процессы катагенеза в породах приостанавливаются, то есть, консервируются, что способствует сохранению первичных коллекторских свойств.