Терригенные коллекторы

Одной из ключевых проблем нефтяной геологии является необходимость прогнозирования, выделения и количественной оценки песчаных резервуаров разных обстановок осадконакопления.

Прогнозирование изменения коллекторских свойств пород при последующем их захоронении может быть осуществлено статистическими методами на основе изучения происходивших физических и химических процессов либо по результатам количественных петрографических исследований, причем каждый метод имеет свои ограничения.

Песчаники наиболее важный объект при поисках залежей УВ. Изначально пористые песчаники образуются в более широком диапазоне обстановок, чем карбонаты, для формирования которых требуются совсем иные специфические условия.

Пористые песчано-алевритовые пласты образуются в широком диапазоне обстановок осадконакопления, состоят из относительно стабильных компонентов, менее подверженных физическим и химическим преобразованиям в течение диагенеза, обусловливающего ухудшение пористости после отложения породы.

Алевритовые породы, как и песчаные, относятся к числу широко распространенных осадочных образований. Песчаные и алевритовые породы связаны между собой и имеют много общего.

Выяснение истории тектонического развития территории, базирующееся на геолого-геофизических работах, облегчает прогноз областей развития и аккумуляции песчано-алевритовых толщ. Благоприятные для сохранения песчаников участки располагаются в быстро прогибающихся депрессионных зонах, отличающихся непрерывным

накоплением потенциальных нефтегазоматеринских пород при одновременном наличии в них благоприятных условий для генерации и отжатия нефти и газа.

Поэтому геологи-нефтяники должны уметь применять в качестве поискового критерия седиментологию.

Алевритовые породы, как и песчаные, образуются в различных палеогеографических условиях. Наиболее распространены их морские, озерные, речные и эоловые разности. К современным представителям последних относятся некоторые виды лёсса.

Алевролитовые породы являются коллекторами, но меньше распространены, чем песчаники и более низкие по качеству. В большинстве случаев алевролиты как коллектора наблюдаются при переслаивании с песчаными. Многое зависимости от гранулометрического состава самих алевролитов, а также пород, с которыми они переслаиваются и их соотношения, с песчаниками или с глинистыми аргиллитами.

В большинстве месторождений Западной Сибири коллекторами являются пласты песчаников и алевролитов. Но часто алевритовые породы снижают нефтеотдачу из-за своих более низких фильтрационно-емкостных свойств.

Существует ряд специфических факторов, позволяющих объяснять закономерности распределения, размер и качество песчаных коллекторов.

Своеобразие генезиса песчаников и особенности их распределения обусловливают специфические характеристики песчаных коллекторов, отличающихся от коллекторов карбонатных по макро- и микроструктурно-текстурным особенностям и физикохимическим свойствам. Наиболее характерной особенностью песчаных коллекторов является их площадное развитие, а не распределение в разрезе.

В морских разрезах типично нефтяных месторождений мощность отдельных толщ песчаников достигает 100 м и более, а обычно составляет менее 40 м, причем узкие полосы таких песчаников редко протягиваются менее чем на 2 км. В континентальных условиях также встречаются сплошные зоны развития песчаников, достигающие мощности в несколько сотен метров, но как правило, они менее благоприятны с точки зрения формирования залежей углеводородов.

Микроструктура песчаников определяет пределы их пористости, проницаемости и содержания УВ. Объем норового пространства, через которое осуществляется движение флюидов, зависит от характера упаковки полусферических частиц диаметром до 2 мм (рис.

Рис. 5.9. Влияние параметра упаковки на пористость песчано-алевритовых коллекторов

Согласно данным экспериментальных исследований ведущих седиментологов пористость песчаников в момент седиментации либо вскоре после нее находится в диапазоне 30-50 % и чаще всего характеризуется средней величиной, близкой к 40 % [143]. Это справедливо также и для древних песчаников, отлагавшихся в широком диапазоне обстановок

166

седиментации. Большинство песчаных коллекторов характеризуется пористостью, оцениваемой ниже 30 %, которая объясняется в основном цементацией, а не уплотнением.

Для разрабатываемых месторождений Северного моря пористость составляет 2030 %., для месторождений Западной Сибири - 18-26 %.

Проницаемость коллекторов-песчаников значительно ниже: около 1 Д считается высокой, а значения свыше 4 Д - аномальными. Расхождение значений проницаемости обусловлено степенью цементации. Песчаники обычно сложены в основном слабо гидрофильными субстанциями (кварц, карбонаты) с включениями различных объемов сильно гидрофильных материалов (глинистых минералов).

Глины механически, без учета доли их объема, влияют на проницаемость, что связано с пластичностью и волокнистой формой их частиц. Для глубокозалегающих коллекторов необходимо учитывать степень сжатия порового пространства [100; 143].

В целом, песчаные коллекторы смочены водой, удерживающейся в виде тонких пленок, обволакивающих зерна, и в большом объеме в виде каемок на контактах зерен [54]. Минимальная водонасыщенность продуктивных песчаников редко меньше 10 % и обычно находится в диапазоне 15-40 %.

Чем выше пористость и проницаемость песчаных коллекторов, тем ниже вероятность того, что разломы или трещины будут служить путями высокой проходимости флюидов. Поэтому в этом смысле пористость и проницаемость в песчаных резервуарах отличаются большей однородностью, чем в карбонатных коллекторах, где разрывы и трещины могут служить причиной фактической гидростатической сообщаемое скважин, удаленных на многие километры, несмотря на низкие показатели матричной пористости и проницаемости. Важную роль также играет и разномасштабная неоднородность песчаников, проявляющаяся в виде наличия локальных барьеров в более поровой и проницаемой среде, а не в форме локальных сообщающихся каналов в более уплотненной толще.