Лекция14.Первичная и вторичная пористость в карбонатных породах- коллекторах нефти и газа

Типы пустотного пространства карбонатных пород-коллекторов весьма разнообразны по происхождению, размерам и форме. Формирование пустот происходит на всех этапах – при образовании осадка, его преобразовании в породу, на стадии существовании породы и ее поверхностном выветривании. При этом каждый этап имеет свои особенности и присущие ему процессы. При осаждении тонкозернистого карбонатного материала – хемогенных пелитоморфных и микрозернистых известняков и доломитов, а также биогенных, но мелких органических остатков, например кокколитофорид, формируются высокопористые коллекторы.

При формировании карбонатных осадков, состоящих из форменных элементов, в них образуются внутрискелетные и межформенные пустоты. В биогермных породах наряду с относительно небольшими пустотами возникают и очень крупные, размерами в метры, пещеровидные пустоты. Наиболее благоприятными коллекторскими свойствами обладают биоморфные, органогенно-детритовые и обломочные слабо сцементированные известняки.

Существенные изменения пустотного пространства карбонатных пород происходит на стадиях диагенеза, катагенеза и гипергенеза. Важны в этом плане процессы уплотнения и цементации, перекристаллизации, трещинообразования.

Уплотнение карбонатных пород происходит иначе, чем в терригенных и глинистых. Биогермные образования уже на стадии седиментации формируются как практически твердые осадки. В многочисленных пустотах из морских вод на стадии седиментогенеза и диагенеза выделяется хемогенный кальцит, который сокращает пористость, но одновременно за счет цементации создает жесткий каркас, поэтому породы при дальнейшем погружении практически не уплотняются и сокращения пористости не происходит.

При перекристаллизации происходит процесс укрупнения размеров кристаллов, что ведет к улучшению коллекторских свойств. При катагенетической метасоматической доломитизации, которая происходит в жесткой, не поддающейся дальнейшему уплотнению карбонатной толще, общий объем породы сохраняется, но увеличивается пустотное пространство.

Карбонатные минералы относятся к числу легко растворимых соединений. В итоге при выщелачивании формируются пустоты разной формы и различного размера: от долей миллиметров до грандиозных пещер.

В целом карбонатные породы с первичной и унаследованной вторичной пористостью и кавернозностью представляют собой каверново-поровый тип коллектора с высокими емкостными и фильтрационными свойствами. Породы же со вторичной новообразованной пористостью представляют каверново-порово-трещинный тип коллектора.

 

Соляные породы

В группу соляных пород, или эвапоритов (от латинского пересыхать), объединяются осадочные образования гидрохимического происхождения. Это преимущественно сульфаты и хлориды натрия, кальция и магния. Основные минералы соляных пород:

 

Хлориды:

Галит NaCl

Сильвин KCl

Карналлит KMgCl₃ 6H₂O

Бишофит MgCl 6H₂O

Сульфаты:

Ангидрит CaSO₄

Гипс CaSO₄ 2H₂O

Полигалит CaSO₄ MgSO₄ K₂SO₄ 2H₂O

Барит Ва SO₄

 

В качестве примесей в соляных породах присутствуют глинистый материал, оксиды и сульфиды железа. Из карбонатных минералов может присутствовать доломит.

Для соляных пород характерна высокая растворимость в воде и слабых кислотах, ясно выпаженное кристаллическое строение, низкая твердость и светлая окраска – преимущественно белая, бесцветная, светло-серая, голубовато-серая и реже бурая (за счет окислов железа).

Текстуры пород массивные, структуры кристаллические.

Образование солей происходит в лагунах в аридных зонах, где испарение превышает количество осадков. Кроме того необходимым условием является непрерывное погружение бассейна со скоростью компенсируемой мощностью образования осадков. Следующим условием является затрудненное сообщение лагуны с морем, но вместе с тем и постоянный приток некоторого количества морской воды, то есть в полуизолированных от моря условиях с пополнением морской водой через узкий входной порог или преграду. При этом степень концентрации рассолов постепенно увеличивается, а затем происходит последовательная кристаллизация различных солей.

Соляные покрышки

Соли являются наилучшими покрышками, хотя и сквозь их толщу может по трещинам и ослабленным зонам проходит медленный, но постоянный поток углеводородов.

Ископаемые соляные отложения, как правило, имеют региональное распространение. Региональные соляные покрышки контролируют крупные нефтегазоносные бассейны. Например соленосная толща кунгурского яруса в Прикаспийской впадине распространена на площади более 600тыс. км².

При высоком давлении каменная соль становится пластичной и приобретает способность течь, перемещается из участков с высоким давлением к низким. То есть при погружении соляных тел под действием неравномерной нагрузки происходит перераспределение соляной массы, образуются вторичные геологические тела: купола, гребни, массивы, высота которых может составлять 5-10км. Под соляными толщами известны гигантские скопления нефти и газа в Прикаспийской впадине, Тимано-Печорской провинции, Оренбургской нефтегазоносной области, в Предуралье.