Для успешного поиска литологических и стратиграфических залежей нефти и газа важно знать закономерности поведения коллекторов в зонах выклинивания не только во время осадконакопления, но и в процессе диагенеза и катагенеза. Это позволяет устанавливать поисковые признаки приближения к линии выклинивания и осуществлять прогноз качества коллекторов.

На примерах изучения песчаных пород месторождений Усинского, Возейского, Ярегского (Тимано-Печорская провинция, средний девон), Среднеботуобинского (северо-восточный склон Непско-Ботуобинской антеклизы, нижний кембрий), Руденковского (ДДВ, визейский ярус, пласт В-26), Пынянского (Внешняя зона Предкарпатского прогиба, сарматский ярус), Восточно-Выступовического (Припятский прогиб, задонско-елецкие слои, фаменский ярус), Вэнгапурского (центральная часть Западно-Сибирской плиты, нижний мел, пласт БВ10) нами была разработана методика литологических исследований при поисках структурно-стратиграфических и литологических ловушек УВ. Рассматриваемые породы залегают на разных глубинах.

Особое внимание автор уделил изучению вещественного состава цемента и процессам, способствующим образованию в нем некоторых аутигенных минералов.

Так, песчаники Пынянского газового месторождения представлены полевошпатово-кварцевыми разностями с глинистым, глинисто-карбонатным и реже кварцевым (регенерационным) цементом. Наиболее интересны песчаники с карбонатным (кальцитовым) цементом. Вблизи линии выклинивания, в первой зоне, развиты песчаники с глинистым цементом, далее во второй зоне глинистое вещество диспергировано - песчаники с глинисто-карбонатным цементом, в третьей зоне, наиболее удаленной от линии выклинивания, глинистое вещество также диспергировано - песчаники с преобладающим содержанием карбонатного или кальцитового цемента, кальцит тонко-мелкозернистый, участками значительно перскристаллизованный. К линии выклинивания перекристаллизации песчаных пород резко уменьшается, количество кварцевого цемента не превышает 1 - 2%. В рассматриваемых песчаных породах процесс растворения проявлялся недостаточно отчетливо и, очевидно, был слабо развит.

В продуктивных песчаниках Среднеботубинского месторождения, состоящих из кварцевых и полевошпатово-кварцевых разностей, вблизи линии выклинивания в песчаниках преобладает гидрослюдистый и гидрослюдисто-хлоритовый цемент (хлорит порового типа), далее идет зона песчаников в основном с карбонатным (кальцитовым) и хлоритовым цементом, последний преимущественно пленочного типа. В следующей зоне доминируют песчаники с сульфатно-карбонатным цементом. Кварцевый цемент отмечается повсеместно, но в незначительном количестве (не более 3 %). Именно здесь, в районе Среднеботуобинского месторождения, где широко развиты соли в виде как пластов, так и цементов терригенных пород, распространены процессы разуплотнения, способствующие повышению емкостных свойств пород и условиях пласта в результате выноса из порового пространства пластовыми водами наиболее легкорастворимых солей.

В первой зоне содержание хлоритового цемента порового типа составляет до 10 %, гидрослюдистого до 8%; во второй зоне хлоритового цемента пленочного типа до 10 %, в виде пятен отмечается крупнозернистый кальцитовый цемент; в третьей зоне содержание сульфатного цемента доходит до 25%.

Таким образом, в зоне, ближе всего расположенной к линии выклинивания, преобладают песчаники с гидрослюдистым и гидрослюдисто-хлоритовым цементом, что позволяет предполагать, что осадки формировались в условиях относительно слабого химического разложения минералов и неполного выноса щелочей и щелочных земель. Благодаря отсутствию калия в морской воде существовала благоприятная среда для образования гидрослюд из продуктов изменения различных минералов.

Хлорит, отмечаемый в цементе песчаников, образовался в результате раскристаллизации неоднородной массы глинистого вещества в диагенезе и на начальных этапах катагенеза. Возникновение пленочного хлорита шло в диагенезе из интерстиционных растворов кремния, железа, алюминия. Появление хлорита нами связывается с процессами аутигенного минералообразования, которые в зоне аридного литогенеза играют значительную роль. По мнению отдельных исследователей, она возрастает с повышением солености вод водоема [2, 3, 7].

Высокоминерализованные воды, характерные для данных отложений, служили источником элементов, необходимых для образования гидрослюд и хлорита, таких, как натрий, калий, магний.

Представляет интерес развитие карбонатного (кальцитового) цемента. В диагенетическую стадию формировался мелко-среднезерниетый кальцит с реликтами мелкозернистого и со следами слабой коррозии обломочного материала. Затем происходила более интенсивная перекристаллизация кальцита уже в сформировавшейся породе с образованием крупных кристаллов и более интенсивной коррозией зерен кварца. На процессы перекристаллизации большое влияние оказало повышенное содержание сульфатных веществ, в частности ангидрита. В цементе песчаников отмечается преимущественно вторичный ангидрид, который образовался, по-видимому, в результате смешения вод разного состава (одни воды сульфатные и обеднены кальцием, а другие обогащены им), а также повышения температур.

Аналогичное распределение цементации отмечается в песчаниках Вэнгапурского месторождения. Вблизи линии выклинивания преобладают песчаники с гпдрослюдистым цементом, далее идет зона гидрослюдисто-хлоритового цемента и затем зона хлоритового цемента (хлорит пленочного типа). Тонкозернистый кальцит превалирует вблизи линии выклинивания, коэффициент конкрециеносностн, по В.И. Высоцкому [5], составляет 30 %, уменьшаясь вдали от линии выклинивания до 20 %. Интересно распределение биотита: в зонах, наиболее удаленных от линии выклинивания, его количество менее 5 %, а в близкой к ней 12 %, реже 25 %. Иногда гидратированные, разбухающие пластинки биотита настолько деформированы, что имеют вид сплошной буроватой, слабополяризующей массы. Надо отметить, что по слюде развито черное ОВ, содержание которого вблизи линии выклинивания составляет до 15 %. Одна из характерных форм изменения биотита в рассматриваемой зоне - почти полное его разложение, сопровождающееся резким расширением объема пластинок с формированием “бочковидных” образований. Любопытно замещение биотита кальцитом. Кальцит тонко-мелкозернистый, широко распространенный в первой зоне, внедряется по плоскостям спайности, замещает отдельные пакеты биотитовой пленки; участками оказывается уничтоженным все зерно. Гидрослюды и смешаннослойные сростки - аллотигенные минералы, и их распределение контролируется законами механической дифференциации, что соответствует точке зрения многих исследователей [3. 4. 6].

Представляют интерес песчаники Руденковского месторождения, залегающие на значительно больших глубинах, имеющие кварцевый и полевошпатово-кварцевый состав. На кварц приходится 60-90 %, на полевой шпат 10- 25 %. отмечается незначительное количество слюд. Вблизи линии выклинивания зерна кварца оконтурены каемками гидрослюдистых продуктов, которые их корродируют. Необходимо отметить, что содержание полевого шпата к линии выклинивания повышается, достигая 34 %. Исследования показали, что и в других ловушках литологического типа его количество возрастает по направлению к линии выклинивания.

Вблизи линии выклинивания преобладают песчаники с глинисто-карбонатным цементом, далее идет зона песчаников в основном с карбонатным (кальцитовым) цементом и более удаленная зона - с каолинитовым цементом.

Особое место в рассматриваемом регионе занимает глубинная каолинитизация, агент которой - воды с высоким содержанием органических кислот, высоким рСО₂, с низким значением рН, агрессивные по отношению к кальциту и щелочным глинистым минералам, содержащим калий. Количество каолинита в песчаниках доходит до 12%. Наиболее важными минералогическими индикаторами здесь являются катагенный кальцит - индикатор выщелачивания карбонатов - и эпигенетический каолинит.

До сих пор мы рассматривали литологическое выклинивание. Не менее важны и стратиграфические зоны выклиниваний, примером которых являются песчаники Усино-Колвинского мегавала, где в направлении от линии выклинивания выделяются зоны кварцевого каолинитового и глинисто-карбонатного цементов. Наиболее интересна зона каолинитового цемента (см. рисунок). Песчаники имеют кварцевый и существенно кварцевый состав во всех рассматриваемых зонах.

В первой зоне кварцевый (регенерационный) цемент составляет до 10 %, глинистый цемент диспергирован и представлен мелкими чешуйками гидрослюды и смешаннослойных образований. Каемки кварца здесь появились в основном в стадию диагенеза. Углекислота находилась главным образом в свободной форме и способствовала понижению рН среды до слабокислой реакции. Дополнительным источником кварца второй генерации, безусловно, служил кремнезем, перешедший в поровый раствор вследствие растворения обломочных зерен на контактах при сдавливании на глубине.

Во второй зоне содержание каолинитового цемента составляет 12 %, в виде примесей присутствует кальцит и тонкочешуйчатый хлорит. Крупночешуйчатый каолинит заполняет как поры, так и трещины, отмечается пигментация каолинита битумом. Мы придерживаемся мнения, что каолинит образуется при наложенных процессах. Более логично связывать появление каолинита с внедрением в породы углекислых, вод. Наиболее вероятно, что перемещению растворов способствует разность рН, обусловившая образование каолинита в кислой среде, а в щелочной - кальцита.

В третьей зоне преобладает глинисто-карбонатный цемент, глинистый цемент представлен гидрослюдистыми минералами, а карбонатный - кальцитом. Именно в диагенетическую стадию формировался мелкозернистый кальцит со следами слабой коррозии обломочного материала, а в более позднюю стадию происходила более интенсивная перекристаллизация кальцита в сформировавшейся породе с образованием крупных кристаллов и более интенсивной коррозией зерен кварца, иногда с их полным замещением. Осаждение кальцита непосредственно связано с химической неустойчивостью кварца, который при наличии кальцита неизменно растворяется в виде хорошо выраженных корродированных поверхностей, а также замещается кальцитом. Можно считать, что кварц и кальцит в процессе диагенеза и катагенеза находятся в обратных реакционных соотношениях, которые контролируются изменением величины рН, парциального давления СО₂ и температуры. Интенсивность растворения кальцита более высокая на участках, расположенных вблизи линии выклинивания.

Как видно, именно характер катагенетических процессов оказал существенное влияние на перераспределение вещественного состава цемента. При изучении последнего нельзя забывать о гидродинамическом режиме осадконакопления, оказывавшем влияние на его формирование. Так, в спокойной гидродинамической обстановке отлагались тонко-мелкозернистые осадки, здесь доминируют гидрослюда и смешаннослойные образования ряда гидрослюда-монтмориллонит с содержанием набухающих слоев до 70 %. В такой зоне каолинит встречается эпизодически в виде примесей. В зоне наиболее гидродинамически активной преобладает каолинит (Усинское, Возейское, Руденковское месторождения).

Таким образом, закономерности изменения как первичных, так и вторичных свойств цементов контролируются конфигурацией линии; выклинивания и обусловлены особенностями, осадконакопления. Знание закономерностей развития зон цементации и первичных особенностей пород позволяет правильнее вести поиск подобного типа ловушек. Несомненно, основные перспективы обнаружения залежей нефти и газа будут связаны с полосами песчаников, лучше отсортированных, более мобильных, более зрелых, совпадающих с зонами активной среды осадконакоплення и развития песчаников с каолинитовым, кальцитовым цементом порового типа и хлоритовым цементом пленочного типа.

Границы зон цементации коллекторов совпадают с трендами осадконакопления или субпараллельны им в случае литологической ловушки. Если же речь идет о стратиграфической ловушке, то тренды осадконакопления субпараллельны простиранию конседиментационных структур, а границы зон цементов - линии выклинивания, что лишний раз подчеркивает вторичную природу цементов.

1. Викулова М.Ф. Методическое руководство по петрографо-минералогическочу изучению глин. М., Гостоптехиздат, 1957.
2. Ратеев М.А. Глинистые минералы в отложениях аридной зоны палеогена Ферганы. - Докл. АН СССР, 1958, т. 123, № 1, с. 166-169.
3. Ратеев М.А. О соотношении аллотигенного и аутигенного глинообразования в различных типах литогенеза. - Литология и полезные ископаемые, 1964, № 2, с. 39-62.
4. Сахибгареев Р.С., Питкевич В.Г. О происхождении глинистых минералов на примере продуктивных отложений Усть-Балыкского месторождения нефти (Западная Сибирь). - Докл. АН СССР, 1967, т. 176, № 4, с. 910-913.
5. Сидоренков А.И., Высоцкий В.И. Конкреционный анализ - метод палеотектонических реконструкций. - Сов. геология, 1977, № 8,с. 21-32.
6. Страхов Н.М. Образование осадков в современных водоемах. М., Изд. АН СССР, 1954.
7. Страхов Н. М. Закономерности состава и размещения аридных отложений. М., Гостоптехиздат, 1962.

Зона преимущественного развития песчаников с цементом: 1 - кварцевым, 2 - каолинитовым, 3 - глинисто-карбонатным (кальцитовым), 4 - скважина; 5 - условная линия выклинивания пород среднего девона