|
УДК 553.98.061.42/.44 |
Литолого-физические особенности терригенных и карбонатных коллекторов
И. Н. ШУСТЕФ, Т. Г. АЛТЫНЦЕВА (ПермНИПИнефть)
Вопросы вскрытия и опробования терригенных и карбонатных продуктивных пластов, проектирования их разработки решаются иногда без учета литолого-петрографических особенностей пород. Существенные различия между коллекторами обусловлены особенностями осадконакопления, эпигенетическими и диагенетическими процессами.
По типам слагающих пород коллекторы могут быть однородными и неоднородными. Последние особенно присущи карбонатным образованиям. Так, если разрез терригенных коллекторов может быть представлен сочетанием песчаников и алевролитов, то карбонатных - присутствием многих разновидностей пород, что обусловливает и большую изменчивость их коллекторских свойств [1, 3].
Существуют и другие принципиальные различия между этими классами коллекторов, связанные с особенностями структуры их порового пространства [2].
Известно, что в терригенных коллекторах пористость и проницаемость находятся в прямой зависимости от размеров пор, тогда как в карбонатных размеры пор влияют преимущественно на емкостные свойства, а связь их с проницаемостью слабая. Это объясняется более упорядоченной системой структуры порового пространства в терригенных коллекторах - отношение объемов пор и поровых каналов в них равно 2-5 (в карбонатных (прервано в журнале).
Для обоих классов коллекторов выявлена тесная зависимость проницаемости от размеров поровых каналов. В области низких значений проницаемости, карбонатные породы в сравнении с терригенными (при близких уровнях этого параметра) имеют большие средние радиусы поровых каналов, и размеры их изменяются в более широких пределах.
Характер взаимозависимости удельной поверхности и проницаемости карбонатных и терригенных коллекторов близкий. Однако для одних и тех же значений средних радиусов поровых каналов удельная поверхность фильтрации несколько больше в карбонатных породах, поскольку в них сложнее конфигурация порового пространства.
Очень важным является неодинаковая смачиваемость этих коллекторов: терригенные как в водо-, так и в нефтенасыщенной части пласта имеют более высокие показатели.
В связи с указанными различиями структуры порового пространства и смачиваемости зависимость коэффициентов вытеснения от проницаемости для терригенных и карбонатных коллекторов также неоднозначна. При равных значениях проницаемости (более 50 мД) коэффициенты вытеснения выше в терригенных коллекторах (при меньших ее величинах они могут возрастать).
Существенно разнятся терригенные и карбонатные пласты по степени макронеоднородности. Авторами, в частности, выявлена связь эффективной мощности пластов с такими параметрами неоднородности, как коэффициенты расчлененности разреза Кр, песчанистости Кп (отношение эффективной мощности к общей) и воздействия Кв, (характеризующий прерывистость пластов).
Изучение парных зависимостей между показателями неоднородности и средней эффективной мощностью пластов позволило проследить наличие между ними довольно тесной связи (рис. 1). Любопытно, что для терригенных пластов, начиная с величины средней мощности 14- 20 м, показатели неоднородности устанавливаются на одном уровне: Кп - около 0,6, Кр - около 4-5, Кв - около 0,92.
У карбонатных отложений аналогичная тенденция проявляется при значениях эффективной мощности более 10 м, но менее четко. Коэффициенты стабилизируются на уровнях: Кп=0,5-0,6; Kр=8; Кв==0,8.
Близкие значения коэффициентов неоднородности при мощностях более 15 м для терригенных и 8 м для карбонатных пластов, по-видимому, свидетельствуют о минимальной их неоднородности. Таким пластам соответствуют высокие значения гидропроводности (kh/µ) и продуктивности: для терригенных гидропроводность равна 80-100 д*см/сП, а коэффициент продуктивности более 8-10 т/сут*(кгс/см2); для карбонатных соответственно более 50 д*см/сП и 2-3 т/сут*(кгс/см2).
В отличие от терригенных карбонатные коллекторы характеризуются большей расчлененностью разреза плотными породами (см. таблицу). Относительная расчлененность (Кр.о) их разреза (на 1 м общей мощности) также существенно выше, а отношение эффективной мощности к общей гораздо ниже.
Одним из важнейших параметров макронеоднородности, широко используемым при проектировании разработки месторождений, является Кв. Известна зависимость его от Кп. Авторами построена зависимость Кв от Кп при различных расстояниях между скважинами (рис. 2).
Для большинства месторождений Пермской области в проектах принимают расстояние между скважинами равным 500-600 м. В таких условиях значение Кв для карбонатных коллекторов колеблется в пределах 0,5-0,9, в среднем составляет около 0,7, в то время как для терригенных - около 0,85. Отмеченная разница свидетельствует о том, что в карбонатных пластах при таком расположении эксплуатационных скважин первого ряда относительно нагнетательных «пропадает» 1/3 разреза, а при размещении скважин второго ряда в 1000-1200 м от линии нагнетания - около 1/2. Если же учесть, что в прослеживающейся части разреза между скважинами обычно «работает» не вся мощность, то фактические значения Кв будут еще ниже.
Коллекторские свойства карбонатных коллекторов в значительной степени определяются их трещиноватостью. Основное значение при фильтрации жидкости имеют трещины тектонического происхождения, характеризующиеся максимальной протяженностью. В осадочных образованиях платформ они ориентированы преимущественно перпендикулярно или под углом к напластованию пород. В геосинклинальных областях из-за более сложных тектонических процессов ориентировку трещин можно считать бессистемной.
По степени трещиноватости карбонатные и терригенные породы близки, однако из-за процессов выщелачивания трещины карбонатных пород могут иметь большую емкость и являться составной частью вторичных пустот (связывая их друг с другом).
Все перечисленные особенности карбонатных коллекторов существенно влияют на способы и результаты вскрытия, освоения и характер выработки пластов, на продуктивность скважин.
В частности, повышенной емкостью вторичных пустот объясняются частые случаи поглощений промывочных растворов при бурении скважин в карбонатных отложениях. В связи с тем, что репрессия на пласт при его вскрытии нередко оказывается весьма значительной, объемы жидкости, фильтрующейся в пласт, могут быть большими, и проницаемость для нефти снижается на значительном удалении от забоя скважины, освоение и опробование карбонатных коллекторов требуют специального подхода и прежде всего более длительного времени для вызова притока. В противном случае продуктивные пласты могут быть пропущены. Так, например, на Аспинском месторождении вначале были выявлены залежи нефти в яснополянских и девонских терригенных образованиях и лишь много позже обнаружена вышележащая залежь нефти в верейских карбонатных породах. На Гежском месторождении после открытия турнейско-фаменской залежи было выявлено скопление нефти в окско-серпуховских образованиях.
Большая изменчивость спектра проницаемости, худшая смачиваемость, высокая неоднородность карбонатных коллекторов по площади и разрезу определяют сравнительно меньший охват вытеснением при заводнении. Так, если средний охват в терригенном коллекторе колеблется от 60 до 80%, то в карбонатном - от 30 до 70%.
В связи с высокой неоднородностью разреза карбонатных коллекторов вопросам их поинтервального освоения с помощью кислот должно уделяться большое внимание. При обычных кислотных обработках еще сильнее увеличивается проницаемость лучших по коллекторским свойствам пропластков, т.е. усиливается неоднородность пласта. Это положение в равной мере справедливо и для терригенного разреза.
Башкирско-намюрские залежи Осинского, Ярино-Каменноложского, Константиновского месторождений Пермской области и некоторых других соседних имеют пластово-массивный характер. Нефтеносны различные известняки, характеризующиеся неодинаковыми коллекторскими свойствами и продуктивностью. Пластово-массивный характер залежей находит отражение на профилях отдачи и приемистости, а продуктивность скважин на структуре зависит во многом от относительной доли вскрытия коллекторов тех или иных стратиграфических подразделений.
В массивных залежах часто наблюдается улучшение проницаемости в сводовых частях, что объясняется большей степенью развития там трещин. О том, что трещиноватость является одним из определяющих факторов большей продуктивности скважин, расположенных в сводовых частях залежей, свидетельствует тот факт, что другие параметры пластов в своде и на крыльях структуры близки. Например, на Осинском месторождении, где проницаемость башкирских коллекторов в сводовой части залежи более высокая, параметры неоднородности (Кр, Кп) на своде и крыльях почти одинаковы. Кроме того, проницаемость по керну, как правило, ниже, чем по данным гидродинамических исследований скважин. В то же время коллекторские свойства и параметры неоднородности изменяются резко от пласта к пласту. В разрезе массивных залежей заметны и колебания физикохимических параметров нефти.
Общим для залежей, приуроченных к карбонатным горизонтам, являются частые случаи ухудшения коллекторских свойств в приконтактной зоне, наличие в последней окисленной нефти. То же иногда наблюдается и в терригенных продуктивных пластах.
Например, отсутствие связи с законтурной областью вследствие наличия окисленной нефти на ВНК выявлено на Кузьминском месторождении.
Рассмотренные особенности карбонатных коллекторов определяют их как первоочередные объекты для применения методов увеличения нефтеотдачи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Колганов В.И., Югин Л.Г. К методике установления нижних пределов коллекторских свойств нефтяных пластов. - Труды Гипровостокнефти, Куйбышев, вып. 12, 1969, с. 276-284.
2. Тульбович Б.И. Коллекторские свойства и химия поверхности продуктивных пластов. Пермь, Пермское кн. изд-во, 1975.
3. И.Н. Шустеф, Б.И. Тульбович, В.П. Митрофанов и др. / Учет структурно-генетических особенностей карбонатных коллекторов при подсчете запасов нефти - Геология нефти и газа, 1973, № 2, с. 23-25.
Таблица Параметры макронеоднородности продуктивных горизонтов некоторых месторождений Пермской области
|
Месторождение |
Продуктивный горизонт |
Коллектор |
|||||||||
|
терригенный |
карбонатный |
||||||||||
|
Kh/m , Д*см/сП |
Кр |
Кр.о. 1/м |
Кп |
Кв |
kh/д, м* см/сП |
Кр |
Кр.о, 1/м |
Кп |
Кв |
||
|
Ярино-Каменноложское |
Яснополянский |
120-230 |
4,0 |
0,06 |
0,60 |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
Башкирский |
|
|
|
|
|
45 |
8,1 |
0,29 |
0,40 |
0,72 |
|
|
Ольховское |
Яснополянский |
30 |
6,0 |
0,15 |
0,64 |
0,98 |
|
|
|
|
|
|
Башкирско-верейский |
|
|
|
|
|
4,5 |
6,1 |
1,0 |
0,70 |
0,70 |
|
|
Турнейский |
|
|
|
|
|
5,9 |
7,7 |
0,59 |
0,54 |
0,85 |
|
|
Яснополянский |
330 |
5,0 |
0,17 |
0,62 |
0,82 |
|
|
|
|
|
|
|
Лазуковское |
Яснополянский |
22 |
9,7 |
0,19 |
0,60 |
0,90 |
|
|
|
|
|
|
Павловское |
Турнейский |
|
|
|
|
|
3,1 |
6,2 |
0,44 |
0,49 |
0,7 |
|
Тульский |
92 |
2,5 |
0,12 |
0,4 |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
Башкирский |
|
|
|
|
|
1,0 |
5,0 |
0,31 |
0,28 |
0,67 |
|
|
Васильевское |
Яснополянский |
56-70 |
2,7 |
0,10 |
0,69 |
0,85-0,92 |
|
|
|
|
|
|
Кузьминское |
Яснополянский |
76 |
4,5 |
0,15 |
0,58 |
- |
|
|
|
|
|
|
Ножовское |
Турнейский |
|
|
|
|
|
4,0 |
6,9 |
0,12 |
0,59 |
0,95 |
|
Бобриковский |
275 |
4,5 |
0,16 |
0,58 |
0,94 |
|
|
|
|
|
|
|
Осинское |
Башкирский |
|
|
|
|
|
25,0 |
31 |
0,72 |
0,26 |
0,78 |
|
Кыласовское |
Бобриковский |
57 |
2,8 |
0,15 |
0,66 |
0,94 |
|
|
|
|
|
|
Асюльское |
ТЛ1 |
40 |
2,3 |
0,15 |
0,27 |
0,84 |
|
|
|
|
|
|
Башкирский |
|
|
|
|
|
|
9,7 |
0,36 |
0,28 |
0,55 |
|
|
Константиновское |
ТЛ1 |
28 |
2,0 |
0,12 |
0,20 |
0,85 |
|
|
|
|
|
|
Башкирский |
|
|
|
|
|
60 |
8,3 |
0,23 |
0,52 |
0,82 |
|
|
Гондыревское |
Яснополянский |
58 |
4,7 |
0,15 |
0,59 |
0,81 |
|
|
|
|
|
Рис. 1. Зависимость параметров неоднородности от средней эффективной мощности пластов для терригенных (а) и карбонатных (б) коллекторов
Рис. 2. Зависимость Кв от Кп и расстояния между скважинами. Для терригенных (а) и карбонатных (б) коллекторов
