К оглавлению

УДК 552.51:551.735.1(470.52)

Закономерности изменения коллекторских свойств песчаных пластов терригенных отложений нижнего карбона платформенной части Башкирии

В. С. Цоцур, Р. И. Скрипник, Р. Т. Валиуллина

Основными продуктивными объектами в терригенных отложениях нижнего карбона платформенной части территории Башкирской АССР являются породы радаевского, бобриковского и тульского горизонтов.

В составе радаевского и бобриковского горизонтов выделяется продуктивный пласт Сvi, развитый повсеместно. Пласт Cvi по своему строению довольно неоднороден и расчленяется сверху вниз на ряд пропластков - Cvi₁-Cvi₉. Первый из них наиболее выдержан по площади и стратиграфически приурочен к бобриковскому горизонту, остальные - к радаевскому. Максимальное число пропластков Cvi₁-Cvi₉ мощностью до 80 м и более отмечается в северо-западной осевой части

Актаныш-Чишминской депрессии (рис. 1), на ее бортах количество их сокращается до шести. На северо-западном склоне Башкирского свода пласт Cvi представлен двумя- тремя реже четырьмя пропластками. В купольных частях Татарского и Башкирского сводов число их уменьшается до одного-двух. Мощность отдельных пропластков меняется от 0,5 до 22 м. Мощность от 19 до 22 м свойственна второму, третьему и седьмому из них, в остальных пропластках она значительно меньше (<=15 м).

Основной комплекс пород, слагающих пласт, представлен мелкозернистыми песчаниками и крупнозернистыми алевролитами кварцевого состава. По структуре порового пространства - это коллекторы порового типа. Преобладают поры межзернового характера, реже отмечаются межагрегатные. Они имеют неправильные очертания и размеры от 0,1 до 0,6 мм. Поры соединены между собой межпоровыми каналами шириной 0,02-0,1 мм. Упаковка пластического материала слабая, ввиду чего сообщаемость пор хорошая. Тип цементации преимущественно контактовый, неполнопоровый, поровый, реже базальный и сгустковый. Состав цемента глинистый, углисто-глинистый, карбонатный, карбонатно-глинистый, редко сульфатный. Минералогический состав глинистого цемента в основном каолинитовый, в нижних пропластках отмечается примесь гидрослюды и неупорядоченного смешанно-слойного компонента типа монтмориллонит-гидрослюда [1].

По проницаемости, основному фактору, обусловливающему фильтрационные свойства пород, в платформенной части территории Башкирской АССР четко выделяются четыре зоны (Районирование территории на зоны проведено на основании преобладающих параметров пласта, вследствие чего в пределах зон иногда встречаются отдельные прослои, характеризующиеся несколько иным комплексом показателей.), характеризующиеся различным строением коллекторов продуктивного пласта Cvi (см. таблицу и рис. 1).

Первая зона развита на двух участках. Один из них территориально совпадает с северо-западной осевой частью Актаныш-Чишминской депрессии и западным склоном Башкирского свода, другой - с наиболее гипсометрически приподнятым северо-западным склоном свода, т.е. с территориями, характеризующимися повышенными мощностями песчаных пород пласта.

Вторая зона коллекторов прослеживается восточнее первой: на западном склоне Башкирского свода и в юго-восточной осевой части Актаныш-Чишминской депрессии. Подобные коллекторы развиты и на Татарском своде в виде двух изолированных участков.

Наиболее широко в пределах платформенной части территории Башкирии развита третья зона коллекторов. На Башкирском своде она прослеживается восточнее предыдущей зоны в виде полосы, огибающей купольную часть свода с севера, запада и юга, а па Татарском - на северо-восточном, восточном и юго-восточном его склонах.

Четвертая зона пород-коллекторов развита также в виде полосы восточнее третьей зоны на северной и западной прикупольных частях Башкирского свода и на восточном склоне Татарского свода.

Сортировка классического материала песчаных пород по зонам различная. Так, коэффициент сортировки S₀ в первой зоне-1,5-2,0, во второй - 2,0 - 2,5, в третьей - 2,5- 3,0 и в четвертой - 3,0-4,0. Состав цемента в первых трех зонах преимущественно глинистый, в четвертой - карбонатно-глинистый. Первая зона отличается развитием контактового типа цементации, вторая - неполнопорового типа, а две последних - порового. Содержание цемента в породах постепенно возрастает с северо-запада на юго-восток от зоны к зоне и в последней, четвертой, достигает 15-20%. Разнообразие отмеченных параметров обусловило неодинаковые коллекторские свойства пород, в общем ухудшающиеся, как и перечисленные показатели, с северо-запада на юго-восток. Так, если первой зоне свойственны песчаники с довольно высокой пористостью (25-33%) и проницаемостью (1000-8750 мД), то последней - наоборот пористость до 15%, проницаемость - <=1000 мД. По классификации А.И. Кринари [2] песчаные породы первой, второй и третьей зон соответственно характеризуются как коллекторы первого, второго и третьего классов и первого - третьего подклассов. В четвертой зоне преимущественно развиты породы-коллекторы четвертого и пятого классов и четвертого и пятого подклассов.

В целом коллекторские свойства пород пласта Cvi определяются как преимущественно высокие обусловленные структурными особенностями порового пространства, содержанием и распределением в них цементирующею материала и мелкоалевритовых фракций. Наблюдаемое зональное ухудшение свойств от северо-западных границ Башкирской АССР в юго-восточном направлении объясняется в частности условиями образования осадков. Накопление песчаных отложений радаевского и бобриковского горизонтов происходило в условиях неустойчивого режима юго-восточной окраины Русской платформы, испытывавшей периодические опускания и воздымания. В северо-западных районах Башкирской АССР, представлявших в радаевское время зону борьбы суши и моря с широким развитием фаций заливов и проливов, а в бобриковское - фаций многочисленных рек, ручьев и пойм, накапливались хорошо отсортированные, лишенные глинистых примесей, песчаные осадки- коллекторы первого и второго классов. Полоса развития коллекторов третьего класса соответствует зоне осадконакопления, где преимущественным развитием пользовались фации подводных дельт и слабоизолированных лагун. Юго-восточная часть платформенной части территории Башкирской АССР (зона развития коллекторов четвертого и пятого классов) представляла в радаевско-бобриковское время прибрежную зону мелководного моря со слабым гидродинамическим режимом, довольно часто менявшую свое местоположение вследствие неустойчивого режима осадконакопления бассейна. Породы, сформированные в этом бассейне, имеют повышенную глинистость, неравномерную известковистость, содержат значительную примесь мелкоалевритовых фракций и плохо отсортированы.

В разрезе тульского горизонта выделяется до восьми продуктивных пластов, индексируемых сверху вниз, как Ci, Сii, Сiii, Civ, Сv, Сv₀, Сv₁ [3]. Они прослеживаются на западном (все пласты), северо-западном (пласты Сii, Сiv₀, Сiv, Сv, Сv₀, Сv₁) и северном (пласты Civ₀ , Civ, Сv) склонах Башкирского свода. Песчано-алевролитовые породы пласта Сv отмечаются и на северо-восточном склоне Татарского свода (рис. 2). По строению и литологическому составу пласты неоднородны. Мощность их составляет 0,4-4 м, редко увеличивается до 15 м. Большие ее значения (до 15 м) имеет пласт Сii, меньшие (0,4-2 м) - пласты Ci и Civ₀. По простиранию пласты часто замещаются на коротких расстояниях глинистыми алевролитами, аргиллитами, реже глинистыми известняками. Более распространен на площади пласт Сii, несколько хуже - пласты Civ и Сv, остальные пласты развиты линзовидно. Суммарная мощность песчано-алевролитовых пород тульского горизонта изменяется от 0,5 до 26 м. Максимальные ее величины отмечаются на западном и северо-западном склонах Башкирского свода. В южном и юго-восточном направлениях мощность песчаных пород постепенно сокращается вплоть до полного замещения их глинистыми карбонатными породами на южном склоне свода.

Продуктивные пласты тульского горизонта сложены мелкозернистыми песчаниками и крупнозернистыми алевролитами кварцевого состава. Сортировка кластического материала в них различная (S₀=l,5-3,5). Лучше отсортированы породы пласта Сii (S₀= 1,5-2,5), несколько хуже - пластов Civ и Сv (S₀=2,0-3,0), сортировка их в других пластах довольно плохая (S₀=2,5-3,5). Цемент песчаников и алевролитов глинистый, углисто-глинистый, карбонатный и карбонатно-глинистый. Содержание его колеблется от 1 до 20%. Меньшее количество цемента (около 5%) свойственно пласту Сii. Тип цементации такой же, как и в породах рассмотренных горизонтов. При этом, контактовый тип цементации в основном развит в пласте Сii, неполнопоровый - в пластах Civ и Сv, базальный и поровый - в остальных пластах, а сгустковый - характерен для пласта Сii и отдельными участками отмечается во всех других пластах. Минералогический состав глинистого материала цемента преимущественно гидрослюдистый. Местами встречается монтмориллонит (пласты Civ и Сv), смешанно-слойные минералы типа монтмориллонит - гидрослюда (пласты Сii, Civ, Сv, Сv₀ и Сv₁), а также каолинит (пласты Сii, Сv₁). Коллекторские свойства пород изменчивы: пористость 8-33%, проницаемость 1-4550 мД. Песчаники и алевролиты тульского горизонта определяются как коллекторы первого - пятого классов и первого - пятого подклассов. Коллекторы первого и второго классов широко развиты в пласте Сii, третьего класса - в пласте Civ и Сv, а четвертого и пятого классов- в остальных пластах.

В целом песчаные пласты тульского горизонта, отличаясь один от другого строением и развитием по площади, в то же время имеют ряд общих черт (состав и структуру пород и их цемента).

По степени проницаемости в площадном развитии выделяются две зоны коллекторов тульского горизонта (см. таблицу и рис. 2).

Коллекторы первой зоны распространены в пределах западного, северо-западного и северного склонов Башкирского свода и территориально совпадают с площадями их повышенной мощности.

Вторая зона коллекторов тульского горизонта развита южнее и юго-восточнее первой, на тех же склонах Башкирского свода, а также в купольной его части и совпадает с территорией пониженных мощностей песчаных пород. Песчаники и алевролиты первой зоны лучше отсортированы (S₀=l,5-2,5) по сравнению с таковыми второй зоны (So=3,0-3,5). В первых преобладает глинистый состав цемента, во вторых - карбонатно-глинистый. Содержание его в породах второй зоны значительно больше (>=10%) по сравнению с первой, где количество цемента не превышает 8-10%. Тип цементации песчаных пород первой зоны преимущественно контактовый и неполнопоровый, а второй - поровый и базальный. Песчаники и алевролиты первой зоны имеют лучшие коллекторские свойства (пористость 20-33%, проницаемость от 500 до 4550 мД) по сравнению с такими же породами второй зоны, в которой пористость их преимущественно не превышает 20%, а проницаемость меньше или достигает 500 мД. Такие параметры песчаных пород позволяют рассматривать их в первой зоне как коллекторы первого и второго классов и первого и второго подклассов, а во второй - третьего и пятого классов и третьего - четвертого подклассов [2].

Зональность коллекторских свойств песчаных пород тульского горизонта объясняется, как и предыдущих горизонтов, условиями их образования. Известно, что в тульское время на платформенной части территории Башкирской АССР существовал морской бассейн, в котором в прибрежных условиях на гипсометрически приподнятых участках (Арлано-Дюртюлннском, Чераул-Орьебашском и др.) западного, северо-западного и северного склонов Башкирского свода образовались хорошо отсортированные, слабоглинистые породы-коллекторы первой зоны. Сортировка обломочного материала в этом районе происходила преимущественно под влиянием активной волновой деятельности. Южнее и юго-восточнее, на площадях, удаленных от областей сноса, в мелководно-морских условиях с более слабым гидродинамическим режимом, отлагались мелкозернистые, глинистые, известковистые осадки второй зоны.

Таким образом, в результате проведенного анализа можно сделать следующие выводы.

1. Коллекторские свойства песчано-алевролитовых пород терригенной толщи нижнего карбона платформенной части территории Башкирской АССР обусловлены количеством, составом, характером распределения и структурой цемента. Лучшими параметрами отличаются коллекторы пластов Сvi и Сii.

2. Песчаники и алевролиты радаевского, бобриковского и тульского горизонтов определяются как коллекторы первого и пятого классов и первого и пятого подклассов. Коллекторы первого и второго классов преимущественно развиты в пластах Сvi и Сii, третьего-пятого классов и в других пластах горизонтов.

3. С северо-запада на юго-восток наблюдается снижение коллекторских свойств алевролито-песчаных, пород продуктивных пластов толщи.

4. Условия осадконакопления песчаных пластов рассмотренных горизонтов определили зональность в изменении их коллекторских свойств. В радаевском и бобриковском горизонтах выделяются четыре зоны коллекторов, в тульском - две.

5. Зональное изменение коллекторских свойств песчаников терригенных отложений нижнего карбона рекомендуется учитывать при выявлении закономерностей размещения залежей нефти в них и при оценке перспектив нефтеносности в мало изученных районах.

Список литературы

1. Валиуллина Р.Т. и др. Минералогический состав глинистого цемента пород- коллекторов терригенной толщи нижнего карбона северо-западной Башкирии. В сб.: «Вопросы разраб. нефт. месторождений Башкирии», Труды УфНИИ, вып. XXVII, Уфа, Башкирское книжное изд-во, 1969.

2. Кринари А.И. Об унифицированной схеме классификации коллекторов нефти и газа. «Геология нефти и газа», 1959, № 7.

3. Селезнев Н.В., Валиуллина Р.Т., Скрипник Р.И. Литолого-минералогические особенности угленосной толщи Арланского месторождения. В сб.: «Геологическое строение и нефтегазоносность Башкирии», Труды УфНИИ, вып. XX, Уфа, Башкирское книжное изд-во, 1967.

БашНИПИнефть

Таблица ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗОН КОЛЛЕКТОРОВ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НИЖНЕГО КАРБОНА ПЛАТФОРМЕННОЙ ЧАСТИ ТЕРРИТОРИИ БАШКИРСКОЙ АССР

Горизонт	Зона	Коэффициент сортировки материала	Тип цементации	Состав цемента	Содержание цемента в породе, %	Пористость, %	Проницаемость, мД	Классификация коллекторов по А.И. Кринари
								класс	подкласс
тульский	1	1,5-2,5	Контактовый неполнопоровый	Глинистый	0-8-10	20-33	500-4550	1-2	1-2
	2	3,0-3,5	Поровый, базальный	Карбонатно-глинистый	>=10	<=20	<=500	3-5	3-5
радаевский и бобриковский	1	1,5-2,0	Контактовый	Глинистый	0-5	25-33	1000-8750	1	1
	2	2,0-2,5	Неполнопоровый	Глинистый	5-10	20-25	500-1000	2	2
	3	2,5-3,0	Поровый	Глинистый	10-15	15-20	100-500	3	3
	4	3,0-4,0	Поровый	Карбонатно глинистый	15-20	<=10-15	<=1000	4-5	4-5

Рис. 1. Схематическая карта развития песчаных коллекторов радаевского и бобриковского горизонтов в платформенной части территории Башкирии.

Тектонические элементы первого порядка: I - Татарский свод. II - Башкирский свод, III - Актаныш-Чишминcкая депрессия. 1 - изопахиты песчаных коллекторов; 2 - граница бортов депрессии: а - конца девонского; б - конца турнейского времени; 3 - участки отсутствия песчаных коллекторов; зоны развития коллекторов: 4 - первого класса; 5 - второго класса; 6 - третьего класса и 7 - четвертого и пятого классов.

Рис. 2. Схематическая карта развития песчаных коллекторов тульского горизонта в платформенной части территории Башкирии.

Условные обозначения: I-III и 1-3 см. на рис. 1; зоны развития коллекторов: 4 - первого и второго классов; 5 -третьего и пятого классов.