К оглавлению

Литология и коллекторские свойства пород тюменской свиты юго-восточной части Западно-Сибирской низменности

Т.И. ГУРОВА, М.А. КОСТЕНКО, А.К. ШИЛИН

Основными показателями при оценке коллекторских свойств пород мезозойских отложений Западно-Сибирской низменности являются структурные параметры - эффективная пористость, открытая пористость, проницаемость, которые вместе с данными по минералогическому составу, структурным и текстурным особенностям пород, а также морфологии поровых пространств помогают понять те сложные процессы, которые возникают между флюидом и твердым телом и влияют на способность флюида перемещаться в породе. Экспериментальные исследования позволили уточнить коллекторские свойства отложений юго-восточной части Западно-Сибирской низменности. Исследовался керновый материал многочисленных опорных и разведочных скважин.

Было установлено, что наибольший интерес, как возможные коллекторы нефти и газа, представляют песчано-алевритовые породы нижней и средней юры (тюменская свита).

Отложения тюменской свиты достигают максимальной мощности в разрезах Чулымской (790 м) и Колпашевской (508 м) опорных скважин, несколько меньшей - на Саргатской (366 м) разведочной площади, в Омском (413 м), Максимкинярском (339 м) и Барабинском (127 м) районах.

Во всех изученных нами разрезах тюменская свита представлена сероцветной угленосной толщей континентальных осадков, характеризующихся чередованием гравелитов, песчаников, алевролитов, аргиллитов. Породы содержат гнезда и примазки углистого растительного детрита и углистой пыли. Отмечаются редкие прослои грубообломочных и карбонатных образований, а также угля.

Нижняя часть разрезов обычно обогащена песчаным материалом.

Гравелиты обнаружены в районах Саргатска Омска, Колпашево, Чулыма (Тегульдета), Белогорки (см. рисунок). Они приурочены к низам разреза мощность их порядка 10-20 см. Обломки слабо окатанные, состоят из кварца, полевого шпата, аргиллита, кварцита, кремня, слюдистых сланцев, а в Тегульдетском районе - гранита, кварцевого порфирита, гранодиорита, ортофира, сцементированы полимиктовым песчаником с известковым, реже хлорито-кремнистым цементом. Размеры обломков варьируют от 1 до 20 мм. В отдельных участках отмечаются прожилки твердого битумного вещества.

Крупнозернистые песчаники распространены в районах Саргатска, Ново-Логиново, Омска, Татарска, Чулыма, Белогорки. Это обычно серые и зеленовато-серые плотные породы. Кластический материал отсортирован слабо. Размер обломков от 0,1 до 2 мм. Преобладают обломки 0,4-1 мм. Наряду с крупнозернистой фракцией часто присутствуют мелко- и среднезериистая фракции. Основными породообразующими минералами являются кварц (30- 40%) и полевые шпаты (15-20%), сильно измененные процессами эпигенеза. Довольно часто встречаются обломки эффузивов, кремня, кварцита. В Татарском районе в составе пород резко преобладает кварц (до 70%). В целом кластическая часть указанных разностей не превышает 75-85%.

Цемент песчаников состоит в основном из минералов группы слюд, зерен кальцита, сидерита и аморфного лимонита. Цемент по структуре базальный и носит явно вторичный характер.

Средне- и мелкозернистые песчаники широко развиты в большинстве изученных разрезов средней юры и незначительно распространены лишь в районах Барабинска и Тебисса. Мощность отдельных прослоев достигает 5-20 м. Для районов Омска их суммарная мощность равна 170 м, Колпашево - 88 м, Тегульдета - 200 м, Касса - 180 м, Барабинска - 36 м. Песчаники серой и светло-серой окраски, плотные, обогащены растительными остатками; по составу полимиктовые, олигомиктовые и мономинеральные. Состав полимиктовых песчаников следующий: кварц (40-50%), полевые шпаты (до 25%), обломки различных пород (20-25%). В отдельных разрезах (Касс) большим развитием пользуются полевые шпаты - до 50% и слюдистые минералы - до 10%. Олигомиктовые и мономинеральные песчаники встречаются в Колпашевском, Максимкинярском, Касском, Омском, Татарском и Саргатском разрезах. Песчаники обычно содержат 60-80% кварца и 20-30% полевых шпатов. Обломки пород и слюды в них редки. Лучшая отсортированность обломков отмечается в разрезах Татарска и Максимкина Яра, средняя - спорадически во всех разрезах. В подавляющем большинстве цемент глинисто-хлоритовый, реже - сидеритовый и кальцитовый. Последний наблюдается в Колпашеве, Максимкином Яре, Тегульдете. В Елогуе песчаники сцементированы каолиновым цементом. Количество цемента от 10 до 40%. Высокое содержание его характерно для Омского, Саргатского, Нарымского, Касского районов. Карбонатный цемент, как правило, базальный, пойкиллитовый или крустификационный; остальной - типа выполнения пор или смешанный (выполнения и контактовый).

Алевролиты серые и темно-серые, плотные, с тонкими прослойками угля и растительного детрита; максимально распространены в юго-восточной части низменности. Их суммарная мощность 20-100 м. Мощность отдельных пластов 0,3-5 м. В составе алевролитов преобладают кварц (60-80%), пелитизированные калиевые полевые шпаты (до 20%), слюды и обломки пород - в резко подчиненном количестве. Отмечены рудные минералы, эпидот, скопления пелитоморфного сидерита. Содержание цемента - 15-25% от общей массы породы. Его состав преимущественно глинистый, глинисто-хлоритовый, реже кальцитовый и сидеритовый.

В Колпашевском районе встречены прослои битуминозных кварцевых алевролитов, в которых битум заполняет поры, трещинки, иногда располагается прослойками. Форма и характер битуминозных образований позволяют судить о времени заполнения поровых пространств. Битум проник в породу после второй стадии минералообразования.

Аргиллиты представляют собой темносерые, черные, плотные алевритистые породы. Мощность прослоев от 1,0 до 50 м. Структура их пелитовая и алевро-пелитовая. Основная масса сложена агрегатами глинистых минералов, расположенных беспорядочно или параллельно напластованию. Встречаются зерна сидерита в виде сферолитов и неправильной формы.

Среди карбонатных пород развиты известняки и сидерит. Мощность отдельных прослоев 0,3-0,5 м. В разрезе тюменской свиты имеют весьма подчиненное распространение. Пелитоморфные, кристаллические и оолитовые разности встречены в районах Барабинска, Максимкина Яра, Тегульдета, Касса. Сидериты пелитоморфные и сферолитовые, частично окремненные, описаны в разрезе Чулымской опорной скважины.

Изучение литологического состава и физических свойств пород тюменской свиты показало наличие среди них различных типов возможных коллекторов нефти. Были обнаружены коллекторы, относимые по классификации П.П. Авдусина и М.А. Цветковой (1943, 1947 гг.) к классам В, С, D, Е. Намечаются три зоны в распределении пород-коллекторов тюменской свиты. Границы зон условно оконтурены на прилагаемой схеме (см. рисунок).

Первая зона

Областью распространения лучших коллекторов является территория, охватывающая районы Омска, Татарска, Камышлово, Белогорки. Среди песчаных пород здесь встречены возможные коллекторы нефти классов D, С, редко В. Однако они распространены не везде. В первых трех разрезах присутствуют олигомиктовые и мономинеральные песчаники, приуроченные к верхней половине свиты. Кластический материал отсортирован сравнительно хорошо. Содержание кварца в них до 50-65%, полевых шпатов - до 30%, обломков пород - 5-7%, слюдистых минералов - 1-1,5%. Цемент глинисто-хлоритовый, контактового и смешанного типов. Открытая пористость 12-26%, эффективная пористость 5-12%, редко 14%, и проницаемость до 0,547 дарси. В нижней половине толщи распространены полимиктовые песчаники с открытой пористостью 6,9-16%, проницаемостью меньше 0,01 дарси и эффективной пористостью, редко превышающей 2%. Низкие фильтрующие свойства объясняются слабой отсортированностью и окатанностью обломков, большим содержанием цемента, полимиктовым составом.

В разрезе Белогорской опорной скважины хорошими коллекторскими свойствами обладают среднезернистые кварцево-полевошпатовые песчаники средней части тюменской свиты: открытая пористость 17-25%, эффективная - до 17%, проницаемость - до 1,112 дарси. Кроме описанных, здесь встречаются полимиктовые разнозернистые песчаники со слабыми фильтрующими и емкостными свойствами.

Вторая зона

Во второй зоне развиты коллекторы класса D. Они встречены в разрезах скважин: Завьяловской, Саргатской, Александровской, Максимкинярской, Чулымской.

В Завьяловском районе в отложениях тюменской свиты присутствуют прослои кварцевых крупнозернистых алевролитов, хорошо отсортированных. При открытой пористости 12-18%, эффективной пористости 6,74% проницаемость достигает 0,996 дарси. Здесь же присутствуют прослои песчаных и алевритовых пород, практически не проницаемых для нефти и газа.

Особое место занимает район Саргатска, где в разрезе скв. Р-2 встречены песчаники класса D с открытой пористостью 14-16%, эффективной пористостью 6,2% и проницаемостью 1,571 дарси. Отличительной особенностью этих пород является высокая гидравлическая характеристика (более 0,025), доказательством чего служит высокая проницаемость пород.

На Александровской площади среди отложений тюменской свиты также были обнаружены мелкозернистые олигомиктовые песчаники с эффективной пористостью 5-7%.

Среди пород разрезов Максимкинярской и Чулымской опорных скважин наблюдаются частые прослои песчаников и алевролитов с повышенным значением открытой пористости от 12 до 28% и проницаемости от 0,002 до 1,217 дарси. Это кварцевые и кварцево-полевошпатовые разности, содержащие цемента меньше 20%. Мощность песчаных прослоев увеличивается от с. Максимкин Яр (3-25 м) в сторону с. Тегульдета (10-57 м). В этом же направлении увеличиваются зернистость и полимиктовость состава песчаных пород. В Чулымском и Максимкинярском районах распространены и такие песчаные породы, проницаемость которых значительно ниже промышленного значения, т. е. полимиктового состава с большим содержанием цементирующего вещества.

Третья зона

В третьей группе изученных районов все песчано-алевритовые породы являются коллекторами малой эффективной емкости класса Е, реже - Д. В эту группу следует отнести районы Тебисса, Барабинска, Колпашево, Нарыма, Парабели, Касса, Елогуя, Ларьяка и Мариинска. В Барабинском и Тебисском районах преобладают глинистые разности; прослои песчаников и алевролитов редки и маломощны; на Колпашевской и Парабельской площадях- значительное проявление процессов вторичного минералообразования (окремнение, серитизация, хлоритизация). В более восточных районах (Елогуй, Касс, Мариинск) на коллекторские свойства пород влияют плохая отсортированность и окатанность кластических компонентов. Пористость пород этой зоны 6,8-33%, эффективная - 1%, редко (Нарым, Касс, Елогуй) - до 4-6%. Проницаемость равна 0,001-0,007 дарси, иногда достигает 0,085-0,535 дарси (Колпашево).

Отмеченные выше процессы вторичного минералообразования, вероятно, развиты не повсеместно. В связи с этим вполне возможно наличие в районе Колпашево и несколько на северо-восток от него более высоких классов коллекторов.

На основании изложенных выше результатов изучения петрографического состава и физических свойств пород тюменской свиты на территории юго- восточной части Западно-Сибирской низменности можно сделать следующие выводы.

1.     Коллекторские свойства пород тесно связаны с минералогическим составом кластической части породы, составом, строением и количеством цемента, степенью отсортированности и окатанности кластического материала, а также с проявлением процессов эпигенеза.

2.     На изученной территории установлена закономерность в распространении коллекторов нефти и газа. Отмеченные выше первая и вторая зоны в сумме с другими факторами (тектонические, гидрогеологические и др.) могут быть перспективными для поисков в них нефти и газа.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Авдусин П.П., Цветкова М.А. Классификация коллекторов нефти. ДАН СССР, т. XVI, вып. 2, 1943.

2.     Авдусин П.П. Структуры коллекторов нефти. Изв. АН СССР № 6, вып. II, 1947.

Новосибирское территориальное геологическое управление.

 

Таблица Значения физических свойств песчаных и алевритовых пород тюменской свиты

Скважины

Открытая пористость, %

Эффективная пористость, %

Проницаемость, дарси

количество анализов

полученные значения, от - до

количество анализов

полученные значения, от - до

количество анализов

полученные значения, от - до

Омская Р-1

56

8-37,9

12

11-12

9

0,01-0,174

Камышловская Р-1

6

5-10,4

7

1-14,4

7

0,0013-0,547

» Р-2

2

4-8,1

-

-

-

-

Саргатская Р-2

6

5-18,6

10

1-6,2

8

0,0096 -1,571

» Р-5

8

7-14,0

-

-

6

0,0055-0,218

Завьяловская Р-3

4

6-11,6

1

7,45

-

0,996

Татарская Р-2

18

16-26,4

16

1-12

5

0,01-0,107

Тебисская Р-1

10

7-19,2

5

1-2

2

0,01

Барабинскэя Р-1

12

6-27,7

5

1,0

3

0,01

Колпашевская Р-2

59

11-13,4

18

1-4,5

18

0,0053-0,0535

Нарымская Р-2

21

2-20,0

2

1,0

10

0,0014-0,0740

Парабельская Р-3

12

4-15,4

-

-

-

-

Александровская Р-2

12

4-15,4

1

До 7,0

-

-

Ларьякская Р-1

26

4-16,5

1

1,0

4

0,0001-0,0004

Максимкин Яр Р-1

45

1-25,0

12

1-10,5

5

0,1-0,316

Чулымская Р-1

58

5-28,7

29

1-7,3

56

0,002-1,217

Мариинская Р-1

9

12-29,0

2

1,0

2

0,00102

Белогорская Р-1

71

6-32,8

10

1-17

5

0,028-1,112

Касская Р-1

12

6-29,8

8

1-5,6

3

0,001

Елогуйская Р-1

15

7-33,0

7

1-6,0

-

-

 

Рисунок Схема распространения пород-коллекторов в отложениях тюменской свиты юго-восточной части Западно-Сибирской низменности.

1 - скважины, в разрезе которых изучались отложения тюменской свиты; 2 - зона распространения пород-коллекторов класса Е, редко D; 3 - зона коллекторов класса Е + D, характерно развитие вторичных минералов; 4 - распространение коллекторов класса D + Е; 5 - распространение коллекторов класса D + С, редко В.