Седиментационные факторы, контролирующие геометрию и свойства песчаных коллекторов

Мощность песчаных тел, их площадное развитие и форма в плане, внутреннее строение и природа контактов с вмещающими толщами закладываются обстановкой осадконакопления, предопределяющей объем коллектора и методику размещения скважин.

Изучение разрезов осадочных бассейнов в плане конкретизации количества возможных локальных обстановок седиментации и построения моделей распределения фаций могут быть использованы для прогнозирования возможных размеров и изменений характерных признаков выявленных песчаных тел по различным направлениям, а также и для обнаружения ранее не установленных залежей.

Одним из сложных вопросов является невозможность получения информации о глубинном строении в масштабе, соизмеримом с размерами природного резервуара.

Форма любого песчаного тела в геологическом разрезе с течением времени является переменным параметром, изменяющимся под воздействием уплотнения, а на более поздних этапах, благодаря тектоническим факторам и эрозионным процессам.

Большинство песчаных тел мигрируют и вследствие этого изменяют свою первоначальную форму и количественное соотношение сохранившихся фаций осадков. Иногда такая миграция приводит к образованию покровных песков, в которых от первоначальной формы осадочного тела остаются только ограниченные по мощности толщи, характеризующиеся определенной вертикальной последовательностью слоев.

Когда погружение по отношению к уровню моря сопоставимо по интенсивности со скоростью аккумуляции, фациальные зоны остаются почти стабильными и песчаные тела разрастаются в вертикальной плоскости, в результате чего в какой-то мере сохраняются их седиментационные параметры длины и ширины. Таким образом, первоначальная пространственная форма и размеры песчаных тел служат прямым нефтепоисковым признаком только в редких случаях, когда они стабилизируются в течение какого-то отрезка геологического времени, как правило, вследствие быстрого погружения.

Рассматривая степень сохранности данной толщи в разрезе необходимо выяснение других факторов, влияющих на качество коллектора (внутренней стратификации, текстурно-структурных особенностей, пористости, проницаемости).

Какие свойства важны для оптимального извлечения нефти? Желательно, чтобы размеры коллектора были значительными, поскольку этим определяется сумма запасов. Важно иметь высокую пористость и минимальную водонасыщенность. С экономической точки зрения важны такие параметры, как высокие уровни отбора и объем запасов, а следовательно, и высокая проницаемость может компенсироваться значительно большей мощностью продуктивного разреза.

В результате большинства осадочных процессов в каждом отдельном слое образуются частицы различных размеров, поэтому не существует изотропных коллекторов. Отклонением от изотропии считается изменение проницаемости на границе между слоями, вследствие расслоения по размерам зерен. Анизотропию свойств также может вызывать наличие пластов, субпараллельных региональной слоистости осадков в бассейне и сложенных маломощными слоями глин или другой непроницаемой толщей, в которой даже слои песчаников представлены сцементированными алевритистыми или аргиллитовыми разностями либо содержат многочисленные ориентированные волокна слюд или углистого (растительного) вещества.

Движение флюидов в микроплане контролируется соотношением глинистых частиц внутри песчаной тощи, а не изменением проницаемости чистых песков коллектора.

Взаимное пространственное соотношение таких неоднородностей в значительной мере определяет быстроту и полноту дренирования коллектора. Встречаются две противоположные геометрические формы строения коллектора, характеризующиеся наличием соответственно либо параллельных, либо ветвящихся проницаемых барьеров. Каждый из них можно подразделить согласно их размеру и степени выдержанности.

На практике преобладает промежуточная или смешанная форма, но чем больше ветвящихся и выдержанных барьеров, тем труднее осуществляется дренирование заключенных между ними песков, меньше продуктивность и коэффициент извлечения [143].

По форме в плане все песчаные тела могут быть разделены на пласты или покровы, характеризующиеся более или менее правильной изометрической формой, протягивающиеся более чем на 5 км; стручковидные тела с соотношением длины к ширине менее 3:1 и удлиненные тела - более 3:1. Удлиненные тела делятся на лентовидные, дендроидные (ветвящиеся) и пояса (образовавшиеся за счет слияния нескольких ветвей).

Отдельные песчаные тела (русла (наземные и морские), бары, береговые валы и барьерные острова) имеют мощность от 5 до 75 м, но в среднем для каждой группы обстановок седиментации характерны значения от 16 до 36 м; большинство тел имеет мощность от 20 до 30 м.

Ширина таких тел отличается еще более широким диапазоном значений - от одного до нескольких сотен километров, Более высокие величины обусловлены латеральной миграцией либо неоднозначностью трактовки при идентификации, но в среднем для каждой группы близки к 4 км.

Протяженность их также неодинакова и колеблется от 5 до 300 км, но в среднем для каждой группы находится в одних и тех же пределах и редко превышает 50 км. Соотношение длины и ширины близко к 10:1 для всех обстановок, за исключением «палеорусел» рек на суше, где это соотношение равно 50:1. Отношение ширины к мощности варьирует от 100:1 до 200:1.

Наиболее важными параметрами, которые необходимо прогнозировать являются направления, по которым они вытянуты, и максимальная проницаемость.