О связи трещиноватости пород Ставрополья с их литолого-петрографическим и химическим составом
Н.П. ФУРСОВА
Трещинные коллекторы на Ставрополье впервые были установлены на Прасковейской площади. Прасковейское поднятие входит в состав Благодарненско- Ачикулакской зоны структур Восточного Предкавказья, для которых характерно общекавказское простирание (с северо-запада на юго-восток). Здесь были обнаружены залежи нефти в трещинных коллекторах верхнего мела и палеогена.
Сводовая часть структуры довольно пологая, с углами падения от 0,5 до 2°. Северо-восточное крыло пологое, юго-западное более крутое. На поднятии вскрыты отложения от нижнего мела до четвертичных.
Трещиноватые породы распространены в верхнем мелу, палеоцене, в зеленой, бурой и белой свитах фораминиферовых слоев и реже - в хадумском горизонте.
Коллекторы трещинного типа исследовались в шлифах по методу Е.М. Смехова [2].
Для выяснения связи трещиноватости пород с их литолого-петрографическим составом и для построения диаграммы среднеарифметических значений параметров коллекторских свойств отдельных типов пород изучаемых отложений были использованы данные о трещинной пористости, трещинной проницаемости, густоте трещин, плотности и карбонатности по типам пород верхнего мела и нижнего палеогена.
Для установления связи трещиноватости с химическим составом отложения были произведены выборочные химические анализы отдельных типов пород. Результаты исследований сопоставлялись с данными о коллекторских свойствах этих пород. Установлено, что наиболее чистые разности известняков (среднеарифметическое значение карбонатности 81,96%) верхнего мела характеризуются наибольшей трещиноватостью.
Интересные данные получены при определении в исследуемых породах свободного кремнезема (SiO2), который определялся по отношению SiO2/А12O3. Известно, что, если это отношение больше трех, то в породах имеется свободный кремнезем, который увеличивает хрупкость их и обусловливает повышенную трещиноватость. Было установлено, что в известняках верхнего мела отношение SiO2/А12O3=4,2, а в известняках зеленой, бурой и белой свит соответственно 2,9, 2,8 и 2,4.
На рисунке видно, как закономерно увеличиваются значения трещинной проницаемости пород от хадумского горизонта и белой свиты к отложениям верхнего мела. Кроме того, отмочены процессы окремнения в алевролитах палеоцена и аргиллитах зеленой свиты, чем объясняется их большая трещинная проницаемость (208,9 мдарси) по сравнению с аргиллитами палеоцена (127,52 мдарси).
На основании данных средних значений проницаемости отдельных типов трещиноватых пород для Прасковейской площади можно выделить семь групп трещинных коллекторов:
1. органогенные известняки верхнего мела с проницаемостью 488,70 мдарси;
2. мергели сульфидизированные бурой свиты с проницаемостью 213,04 мдарси;
3. аргиллиты алевролитовые зеленой свиты с проницаемостью 208,9 мдарси;
4. аргиллиты алевропелитовые отложений палеоцена с проницаемостью 127,52 мдарси;
5. мергели алевритовые сульфидизированные и глины тонкослоистые хадумского горизонта с проницаемостью соответственно 124,44 и 120,078 мдарси;
6. известняки алевролитовые зеленой свиты, известняки алевритовые криптокристаллические белой свиты с проницаемостью соответственно 98,06 и 81,82 мдарси, а также слабо доломитизированные известняки хадумского горизонта с проницаемостью 71,545 мдарси;
7. типы пород с относительно низкой проницаемостью - аргиллиты хадумского горизонта (44,17 мдарси), мергели белой свиты (19,27 мдарси), глины зеленой свиты (7,55 мдарси) и алевролиты палеоцена (47 мдарси).
На основании средних значений проницаемости отдельных типов трещиноватых пород выделен литологический ряд по степени убывания трещиноватости: известняки - мергели - аргиллиты - глины - алевролиты.
Интересная закономерность установлена по разрезу Прасковейской площади между плотностью и проницаемостью пород. Для выяснения этой закономерности использовались данные лабораторных исследований по 604 образцам пород, которые были сгруппированы по отложениям верхнего мела и по отдельным свитам нижнего палеогена. Среднеарифметические значения плотностей пород по отдельным свитам нанесены на диаграмму. Было установлено, что плотность пород увеличивается от отложений хадумского горизонта (2,43 г/см3) к отложениям верхнего мела (2,55 г/см3). Кроме того, существует прямая связь между плотностью и проницаемостью пород. При анализе этих данных было выявлено, что уплотнение различных типов пород происходит с неодинаковой интенсивностью. С погружением большему уплотнению подвергаются глины, что объясняет повышенное количество трещин в них по сравнению с менее пластичными породами (алевролитами), которые уплотняются в меньшей степени.
Резкое увеличение трещинной проницаемости пород от палеоцена к верхнему мелу объясняется и процессами эпигенеза, обусловившими интенсивное развитие сутуро-стилолитовых образований, которые явились ослабленными зонами и послужили путями для максимального развития трещиноватости, а также процессами окремнения, обусловившими повышенную хрупкость верхнемеловых известняков.
Сутуро-стилолитовые образования в отложениях верхнего мела широко распространены в Восточном Ставрополье. Так, их наличие отмечено нами в скважинах Гороховской, Отказненской, Приозерной, Прасковейской, Чкаловской, Журавской, Северо-Нагутской и других площадей Прикумского района Ставрополья.
Сутуро-стилолитовые образования в исследованных органогенных известняках верхнего мела расположены параллельно напластованию. Выполнены они глинистым и глинисто-алевритовым веществом, пропитанным темно-коричневым битумом. Внутри сутуро-стилолитовых образований проходят микротрещины с желтым люминесцирующим нефтяным битумом и открытые.
Ряд исследователей рассматривают сутуры (недоразвитые стилолиты) и стилолиты как образования, сингенетичные с породой и приуроченные только к поверхностям наслоения. Другие считают их эпигенетичными образованиям. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что сутуро-стилолитовые образования в изучаемых нами районах возникли в стадию эпигенезиса, т.е. они создавались в уже сформированной породе. Это подтверждается тем, что сутуры и стилолиты обычно секут отдельные наиболее крупные кристаллы кальцита, остатки фауны, а не огибают их.
В процессе эпигенеза большую роль играло погружение осадка на глубину, вертикальное давление вышележащих толщ, растворение под давлением, а также циркуляция химически активных вод. Каналами для движения вод могут служить, поверхности наслоения и многочисленные микротрещины, образовавшиеся в стадию эпигенеза. Внутри сутуро-стилолитовых образований имеются пустоты, соединенные проводящими канальцами - микротрещинами, выполненными темно-коричневым и желтым битумом. Следовательно, сутуро-стилолитовые образования представляют собой ослабленные зоны, способствующие развитию микротрещин.
Следует отметить, что вопрос о связи трещиноватости пород с их литолого-петрографическим и химическим составом является частью общей проблемы выяснения закономерностей развития трещиноватости в горных породах и их коллекторских свойств, а потому его решение еще не освещает в целом закономерностей трещиноватости пород, которые в значительной степени обусловлены тектоническими процессами.
При выяснении генезиса трещин исследователи [2, 3] рассматривают тектонический фактор как причинное явление трещиноватости, но все характеристики закономерностей распространения трещинных коллекторов по разрезу и по площади во многом связаны с литологическим фактором.
И.О. Брод, Л.А. Польстер, Д.В. Несмеянов и другие исследователи считают, что в формировании антиклинальных зон Восточного Предкавказья в первую очередь сыграли роль палеозойские складкообразовательные движения, перешедшие впоследствии в раннемезозойскую складчатость. Формирование антиклинальных зон продолжалось в верхнемеловое, палеоген-эоценовое и раннемайкопское время (мезо-кайнозойский этап перестройки структурного плана). В мезо-кайнозойский этап перестройки структурного плана на формирование Журавско-Прасковейской группы поднятий интенсивнее всего влияли движения, проходившие в период палеоцена и эоцена (зеленая свита), что подтверждается резким изменением мощностей этих отложений и наличием вертикальных трещин, которые прежде всего обусловлены тектоническими факторами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брод И.О. Геологическая оценка перспектив нефтегазоносности Предкавказья. Ки. «Перспективы нефтегазоносности Сев. Кавказа и Предкавказья». Гостоптехиздат, 1959.
2. Смехов Е.М. и др. Трещиноватые породы и их коллекторские свойства. Гостоптехиздат, 1958.
3. Смехов Е.М. Роль разрывов в формировании месторождений Сахалина и новые данные о трещинных коллекторах. «Проблемы миграции нефти и формирования скоплений нефти и газа». Гостоптехиздат, 1959.
СФ ГрозНИИ
Рисунок Диаграмма средних значений пористости, проницаемости, плотности и густоты трещин для отдельных свит нижнепалеогеновых и верхнемеловых отложений Прикумского района Ставрополья.
1 - трещинная проницаемость, мдарси; 2 - трещинная пористость, % (увелич. в 1000 раз); 3 - густота трещин на 1м; 4 - пористость насыщения, % (увелич. в 10 раз); 5 - плотность пород, г/cм3 (увелич. в 1000 раз).