В качестве объекта исследования использовался керн из триасовых отложений тампейской серии Тюменской сверхглубокой скважины СГС-6. Тампейская серия в объеме витютинской, варенгаяхинской и пурской свит выделена Ю.А. Ехлаковым в разрезе Тюменской СГС-6 в интервале глубин 5607–6422 м. По данным изучения керна и материалов ГИС тампейская серия образована терригенными породами — гравелитами, песчаниками, алевролитами и аргиллитами.
Песчаники граувакковые, преимущественно мелкозернистые, реже средне-, крупно- и разнозернистые, неравномерно алевритистые, часто с гравийной примесью, неравномерно глинистые, хлоритизированные, лейкоксенизированные, карбонатизированные, участками слабобитуминозные. Открытая пористость песчаников изменяется в пределах 0,3–12,3%. Повышенной пористостью характеризуются крупнозернистые песчаники. Средние значения открытой пористости алевропесчаников витютинской, варенгаяхинской и пурской свит (6,8, 5,9 и 5,5% соответственно) свидетельствуют, что в разрезе тампейской серии открытая пористость горных пород с глубиной снижается. Однако одновременно с данной тенденцией на глубине свыше 6000 м отмечается другая закономерность, когда открытая пористость некоторых разностей песчаников превышает 12%. Можно предположить, что данное противоречие обусловлено разнонаправленностью процессов минеральных преобразований, инициируемых возрастающими горным давлением и температурой при погружении осадочных пород на большие глубины.
Оценка степени катагенетической преобразованности слабоглинистых и слабокарбонатизированных песчаников проводилась путем подсчета в шлифах удельной протяженности всех видов контактов между обломками породообразующих минералов [3], после чего по полученным данным рассчитывался коэффициент уплотнения, т.е. отношение удельной протяженности полных контактов к удельной протяженности всех видов контактов (Потапов В.П., 1999). При полной потере песчаником пустотности теоретически коэффициент уплотнения численно становится равным единице.
На рис. 1 приведено графическое отражение корреляционной связи открытой пористости с коэффициентом уплотнения песчаников. Судя по характеру распределения экспериментальных точек на корреляционном поле, при гравитационном уплотнении мелкозернистые песчаники в большей степени теряют пустотность по сравнению с крупно- и среднезернистыми разностями.
Корреляционная связь глубины отбора образцов мелко-, средне- и крупнозернистых песчаников с коэффициентом уплотнения отражена на рис. 2. Характер распределения точек на корреляционном поле графика свидетельствует о том, что с глубиной коэффициент уплотнения песчаников снижается, что противоречит общепринятому представлению [2] об увеличении плотности осадков по мере их погружения на большие глубины.
Изучение песчаников в шлифах показало, что снижение коэффициента уплотнения с глубиной является следствием выщелачивания компонентов матрицы песчаников. Наиболее сильно процессам выщелачивания подвержены гравелиты, крупно-, средне- и разнозернистые песчаники. Структура вновь образованного порового пространства характеризуется неравномерным распределением пустот в объеме породы, обусловленным в свою очередь неравномерным распределением в объеме матрицы породы обломков минералов, неустойчивых при высоких давлениях и температурах. Пустотное пространство песчаников и алевролитов представлено межзерновыми порами неправильно-треугольной, неправильно вытянутой формы, тонкой и реже мелкой размерности, внутризерновыми порами неправильной, часто причудливой формы (рис. 3), реже крупными порами и единичными каверночками размером до 2 мм, а также трещинками, окаймляющими обломки пород и иногда секущими их, от единичных до многочисленных.
Таким образом, структура пустотного пространства песчаников и алевролитов тампейской серии в ходе процессов глубинного катагенеза претерпела качественные изменения, что отразилось на соотношении значений их открытой пористости и проницаемости. Экспериментально установлено, что разуплотненные песчаники и алевролиты при сравнительно высокой открытой пористости, в среднем равной 8,8%, характеризуются весьма низкой проницаемостью, в среднем равной 0,0246 фм2.
Согласно классификации терригенных пород-коллекторов нефти и газа, предложенной в работе [1], разуплотненные песчаники и алевролиты тампейской серии по значениям открытой пористости следует отнести к пятому классу коллекторов, а по проницаемости — к шестому классу, не имеющему промышленного значения. Тем не менее, учитывая экстремальные термобарические условия залегания разуплотненных песчаников и алевролитов, когда пластовая температура превышает 150 °С, а пластовое давление свыше 100 МПа, можно предполагать вероятность промышленного притока нефти и газа из этих отложений при достаточной толщине продуктивных пластов. По данным изучения керна и материалов ГИС в разрезе тампейской серии выделяются десять пластов разуплотненных песчаников, распределение которых по их толщинам приведено в таблице, из которой видно, что в разрезе тампейской серии чаще всего встречаются пласты разуплотненных песчаников толщиной 5–10 м. Некоторые из выделенных пластов перекрыты породами-флюидоупорами, в качестве которых служат плотные аргиллиты. На рис. 4 приведены петрофизическая и геофизическая характеристики песчаного пласта, выделенного в разрезе тампейской серии в интервале глубин 5632–5652 м. Кровля пласта сложена преимущественно алевролитами разнозернистыми, граувакковыми, слабоизвестковистыми, слюдистыми, песчанистыми. С глубины 5639 м в разрезе пласта доминируют песчаники разнозернистые, граувакковые, известковистые с гравийной примесью. В интервале глубин 5644–5652 м песчаники разуплотнены за счет выщелачивания обломков минералов, неустойчивых при высоких температурах и давлениях. В песчанике, отобранном из разуплотненной части пласта, пустотное пространство создано за счет незаполненных твердым веществом промежутков между зернами и мелких каверн, распределенных неравномерно в объеме породы (см. рис. 3). Сообщаемость пор и каверн подтверждается экспериментально — фактом проникновения в их пустотное пространство раствора полимерной смолы, что позволяет относить данную разность песчаников к классу пород-коллекторов.
Таким образом, на больших глубинах в алевропесчаниках создается вторичная пустотность за счет выщелачивания обломков минералов, неустойчивых при высоких пластовых температурах и давлениях. Масштаб этого явления достаточен для образования природных резервуаров, в которых при благоприятных условиях могут формироваться нефтяные и газовые залежи.
Литература
1. Кринари А.И. Об унифицированной схеме классификации коллекторов нефти и газа // Геология нефти и газа.
— 1957.
— № 7.
2. Прошляков Б.К., Гальянова Т.И., Пименов Ю.Г. Коллекторские свойства пород на больших глубинах.
— М.: Недра, 1987.
3. Черников О.А. Преобразование песчано-алевритовых пород и их пористость.
— М.: Наука, 1969.
Таблица
Рис. 1. ЗАВИСИМОСТЬ ОТКРЫТОЙ ПОРИСТОСТИ (Кпо) ОТ КОЭФФИЦИЕНТА УПЛОТНЕНИЯ (Ку) В ПОРОДАХ ТАМПЕЙСКОЙ СЕРИИ
Песчаники: 1 — мелкозернистые (Кпо = 14,3–16,7 Ку, r = -0,59), 2 — средне-, крупно- и разнозернистые (Кпо = 18,6–16,0 Ку, r = -0,56)
Рис. 2. ИЗМЕНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА УПЛОТНЕНИЯ (Ку) С ГЛУБИНОЙ В ПОРОДАХ ТАМПЕЙСКОЙ СЕРИИ
Усл. обозначения см. на рис. 1
Рис. 3. ФОТОГРАФИЯ ШЛИФА ОБРАЗЦА 7698 ИЗ ИНТЕРВАЛА 6264,1–6277.9 м (скв. СГС-6 Тюменская)
Песчаник граувакковый, мелко-, средне-зернистый, глинистый, слабоизвестковистый, массивный, с мелкими межзер-новыми порами и многочисленными извилистыми трещинами, огибающими обломки и редко секущими их; пористость — 11%; проницаемость — 2,16×10–2 фм 2; А — пустотное пространство, заполненное окрашенным полимером
Рис. 4. СОПОСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ РАДИОМЕТРИИ С РЕЗУЛЬТАТАМИ ИЗУЧЕНИЯ КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПУРСКОЙ СВИТЫ
1 — песчаники, 2 — аргиллиты, 3 — алевролиты, 4 — разуплотненные песчаники
Автор: В.П. Потапов, Н.П. Дозмарова (КамНИИКИГС)
