Стилолиты в известняках как пути миграции нефти
А.Г. МИЛЕШИНА, Н.П. МОСКАЛЕВ
Стилолитами называют своеобразные швы с шиповидными, цилиндрическими или призматическими выступами, вдающимися иногда достаточно глубоко друг в друга с тонкой продольной штриховатостью или слабыми поперечными бороздками. Состоят они из той же массы, что и вмещающие их породы.
Наличие стилолитов в породах образует стилолитовые текстуры. По вопросу образования стилолитовой текстуры пока нет единого мнения. Одни исследователи (Теодорович, Ся-Бандун) полагают, что стилолиты имеют диагенетическое происхождение, другие считают их эпигенетическими образованиями (Швецов, Пустовалов, Твенхофел, Маслов и ДР.).
В наших исследованиях стилолиты рассматриваются как один из типов трещин, образование которых происходило в уже сформировавшейся толще известняков. В исследованных образцах известняков количество стилолитовых швов весьма различно и расположены они не только по напластованию и на границах слоев, но и внутри последних, наклонно и даже перпендикулярно к напластованию. Наибольшее число трещин стилолитового типа приурочено к более чистым разностям известняков (с наименьшим содержанием остатка, не растворимого в НС1), достигая иногда до 50% и более от общего числа наблюдаемых в этих известняках трещин (рис. 1).
Известно, что образование стилолитовых трещин сопровождается изменением состава и свойств первоначальной породы, и, кроме того, процессы стилолитизации при определенных условиях создают дополнительную пористость в толще пород, что считается важным фактором для миграции флюидов и формирования скоплений нефти и газа.
Для изучения фильтрации нефтей через карбонатные породы были отобраны керны известняков, характеризующиеся развитием трещин стилолитового типа и трещин скола и отрыва, выполненных перекристаллизованным кристаллически-зернистым кальцитом.
Исследуемые образцы известняков, относящиеся к верхнемеловым отложениям Хадумского купола (Дагестан), представлены пелитоморфными разностями. В основной массе их наблюдается большое количество сфер и тонко раздробленного детрита. Нерастворимый остаток в этих известняках составляет около 6%; содержание рассеянных хлороформенных битумов, определенное люминесцентным методом, крайне незначительно (в среднем 31*10-5); трещинная пористость и проницаемость, определенные в шлифах, составляют соответственно 0,1-0,5% и 70- 510 мд. По данным химического анализа известняки состоят на 90% из СаСО3, 1-2% доломита и сотых допей процента SiO2, Fe2O3 и MgO.
Стилолитовые трещины в указанных образцах известняков в основном перпендикулярны напластованию. При осмотре этих трещин в ультрафиолетовом свете не было обнаружено каких-либо признаков содержания в них битуминозных веществ.
В опытах по фильтрации использовалась нефть из горизонта I сураханской свиты продуктивной толщи Сураханов (скв. 603), некоторые данные по химическому составу которой приводятся в табл. 1.
Указанная нефть фильтровалась через известняки при температуре 20° С и перепадах давления 0,2, 0,5, 2,5 и от 60 до 300 ат. Описание аппаратуры и методика исследований по фильтрации нефтей через горные породы приводятся в работе А.Г. Милёшиной и Г.И. Сафоновой [1].
В результате проведенных работ, при указанных условиях фильтрации, оказалось, что через основную массу породы не было получено фильтратов нефти ни в одном из 23 исследованных образцов известняков. Более того, при принятых условиях давления до 2,5 ат не обнаружено никаких следов проникновения нефти в породу, несмотря на продолжительность опытов в 30-40 суток. И только при достижении давления в 60 ат нефть начала проникать в породу. Глубина проникновения нефти и характер распределения ее компонентов в породе определялись люминесцентным методом. При этом необходимо отметить, что парафиновые углеводороды нефти ультрафиолетовыми лучами не обнаруживаются, а следовательно, проникновение их в породу не выявлено.
В табл. 2 и на рис. 2 представлены фактические данные о глубине проникновения нефти в породы в зависимости от давления.
Данные табл. 2 показывают, что нефть по стилолитовым трещинам начала проникать при давлении 0,5, 2,5 ат, тогда как в трещины тектонические - при 60 и 120 ат, а в основную массу породы - только при давлении 120 и 300 ат. При перепадах давления в 240 ат происходит насыщение нефтью почти всей длины стилолитовых трещин в образцах, а при 300 ат обнаруживаются капли фильтрата нефти. Причем при всех перепадах давления глубина проникновения нефти по стилолитовым трещинам в три раза и более превышает глубину проникновения нефти по тектоническим трещинам, выполненным кальцитом. Характерно также то, что вдоль стилолитовых трещин при перемещении по ним нефти наблюдается резкая ее дифференциация, а именно: в трещины проникают все компоненты нефти, а затем наблюдается зональное распространение ее компонентов в основной массе породы (рис. 3). Самая ближняя к стилолитовым трещинам зона характеризуется смолисто-асфальтеновыми веществами, далее располагается зона масляной фракции и еще дальше - наиболее легкие компоненты нефти. Смена зон характеризуется постепенным переходом от одной к другой. С повышением давления зона смолистых компонентов увеличивается, вместе с этим увеличивается распространение и других компонентов нефти в породе. Аналогичные явления отмечаются и в природных условиях. Так, Е.Н. Елизаровой [2], исследовавшей битуминозность в породах под ультрафиолетовым микроскопом, обнаружена дифференциация битумов в кристаллических известняках мелкозернистой структуры нижнебашкирского яруса Пугачевской площади (скв. 12, глубина 826 м). В стилолитовых трещинах этих известняков (рис. 3) отмечен битум смолисто-асфальтеновый, а в тектонических трещинах, идущих от стилолитов, обнаружен более легкий осмоленный битум; в основной же массе породы наблюдается маслянистый битум, количество которого по мере удаления от стилолитов резко уменьшается.
При исследовании кернов из буровых скважин, вскрывших нефтяные оолитовые известняки Мак-Клоски, обнаружено, что в тех местах, где оолитовые зоны известняков изменены образованием стилолитов, на поверхности последних обычно наблюдаются асфальтовые остатки; подобные же остатки отмечаются и в зонах пересечения стилолитов с плоскостями отдельности [3].
Интересны данные микроскопических исследований кернового материала в шлифах, показывающие, что многие открытые полости стилолитов содержат битуминозное вещество или примазки и скопления нефти [4]. В связи с этим Е.М. Смехов указывает, что нефть в полостях стилолитов может оказаться лишь в условиях сообщаемости стилолитов как между собой, так и с остальными типами микротрещиноватости, по которым отмечаются те же признаки нефтеносности.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований по перемещению нефти по стилолитовым швам в известняках и данные полевых наблюдений свидетельствуют о том, что стилолитовые трещины, наряду с другими вторичными норовыми пространствами, могут быть путями миграции нефти в толще осадочных пород.
ЛИТЕРАТУРА
1. Милёшина А.Г. и Сафонова Г.И. Экспериментальное изучение изменения состава нефтей в зависимости от температуры, давления и литологического состава пород. Сборник «Вопросы геохимии нефтеносных областей», ГОСИПТИ, 1960.
2. Елизарова Е.Н. Отчет по теме № 437, 1958. Фонды ВНИГНИ.
3. Ван-Тайл Ф.М., Паркер В.Т. и Скитерс У.У. Миграция и аккумуляция нефти и природного газа. (Перевод с английского.) Москва, 1948.
4. Смехов Е.М. Закономерности развития трещиноватости горных пород и трещинные коллекторы. Гостоптехиздат, 1961.
ВНИГНИ, МГУ
|
Исследуемая нефть |
Компонентно-групповой состав (на хлороформенный экстракт, %) |
||||
|
асфальтены |
Парафино- нафтеновые углеводороды |
ароматические углеводороды |
бензольн. ароматика (бензольные смолы) |
Спирто-бензольные смолы |
|
|
Нефть I горизонта сураханской свиты |
0,26 |
72,14 |
8,45 |
5,46 |
3,55 |
Таблица 2 Глубина проникновения нефти в исследуемые породы
|
Перепады давления, ат |
Глубина проникновения нефти, мм |
||
|
в основную массу породы |
по стилолитовым трещинам |
по тектоническим трещинам |
|
|
0,2 |
0 |
0 |
0 |
|
0,5 |
0 |
0 |
0 |
|
0,5 |
0 |
следы |
0 |
|
2,5 |
0 |
1 |
0 |
|
2,5 |
0 |
1 |
0 |
|
2,5 |
0 |
1 |
0 |
|
60 |
1 |
3 |
1 |
|
60 |
1 |
3 |
1 |
|
60 |
1 |
3 |
1 |
|
80 |
1 |
3 |
1 |
|
120 |
1 |
5 |
2 |
|
120 |
2 |
5 |
3 |
|
240 |
3 |
24 |
4 |
|
240 |
3 |
22 |
5 |
|
300 |
4 |
27 (с появлением капель фильтрата) |
7 |
|
300 |
4 |
35 (с появлением капель фильтрата) |
7 |
|
300 |
4 |
35 (с появлением капель фильтрата) |
6 |
Рис. 1. Известняк Cr2st (Дагестан).
Рис. 2. Проникновение нефти в породу в зависимости от давления (известняки Дагестана).
1 -основная масса породы; 2 -тектонические трещины; 3 - стилолитовые трещины.
Рис. 3. Схема распределения нефти и битума «А» в породе.
а-образец 3246 (Cr2): 1-нефть, прошедшая в стилолитовую трещину; 2 - смолисто-асфальтеновые компоненты нефти; 3 - масляная фракция нефти; 4 - основная масса породы (не люминесцируют); 5 - тектоническая трещина, б -скв. 12, глубина 826 м: 6 - смолисто-асфальтеновый битум в стилолитах; 7-осмоленный битум в тектонических трещинах; 8- маслянистый битум в основной массе породы.