При геологических исследованиях коллекторы и покрышки рассматриваются обычно отдельно. У коллекторов изучаются мощность и емкостно-фильтрационные свойства, характер порового пространства, структура терригенных компонентов, состав цемента и т. д. [3, 9], у покрышек - мощность, минеральный и гранулометрический состав, микротекстуры [4, 7, 8]. Наряду с этими факторами представляется важным рассмотрение соотношений коллекторов и покрышек в разрезе, определение их суммарного влияния на нефтегазоносность осадочных толщ, а также влияния коллекторов и непроницаемых пород друг на друга. Известно, что плотность глин повышается в тех разрезах, где они переслаиваются с мощными пластами проницаемых пород [7].

Важными предпосылками для формирования скоплений УВ являются благоприятное сочетание коллекторов и покрышек в, данном регионе и их латеральная выдержанность. Однако, как подчеркивает Г.Э. Прозорович, комплексный подход к их изучению остается пока мало затронутым. Прогноз оптимальных соотношений свойств покрышек и пластов-резервуаров проводился до сих пор только на стадии детальных поисков, когда уже накоплен большой статистический материал, для выявления продуктивных и водоносных ловушек [7]. Иными словами, наряду с раздельным изучением коллекторов и покрышек необходим их комплексный анализ, т. е. изучение осадочных толщ как сочетания коллекторов и покрышек с учетом их количественных соотношений и качественных особенностей. Важно научиться оценивать суммарное влияние на нефтегазоносность осадочных толщ свойств проницаемых и непроницаемых пород.

В данной работе поставлена задача наметить пути латерального расчленения осадочных толщ по соотношению коллекторов и покрышек на соответствующие геологические тела и классифицировать их по степени благоприятности для накопления нефти и газа. Несмотря на существенные различия терригенных и карбонатных коллекторов, принципы подхода к решению поставленной задачи для них будут подобны, поскольку осадочная толща независимо от ее состава рассматривается как система коллектор - покрышка.

Для анализа осадочных толщ (в качестве таковых обычно принимаются нефтегазоносные комплексы, ярусы и подъярусы, хотя в широком смысле этого понятия ими могут быть в зависимости от направления и задач исследования водонапорные комплексы, свиты и т. д.) нами были использованы следующие признаки: 1) суммарная мощность осадочной толщи; 2) относительная энтропия разрезов, вычисленная для двух компонентов - коллектора и покрышки; 3) число пластов-коллекторов; 4) класс коллекторов и покрышек. Эти признаки в целом дают достаточное основание судить о мощности и свойствах коллекторов, покрышек и слагаемых ими геологических тел. Безусловно, они могут быть дополнены и другими показателями.

Согласно предлагаемой методике, на первом этапе работ производится расчленение разрезов исследуемых толщ по каротажным диаграммам скважин на пачки и пласты проницаемых и непроницаемых пород, подсчет числа пластов-коллекторов. На этом же этапе как можно более широким комплексом методов изучаются емкостно-фильтрационные свойства коллекторов и экранирующие способности покрышек.

На втором этапе производятся вычислительные операции. Для отражения соотношения коллекторов и покрышек, характера их переслаивания и изменения от разреза к разрезу представляется возможным использовать функцию, подобную энтропии.

Энтропия в литологии выражает степень смешанности составных элементов (типов пород и др.) многокомпонентной системы, каковой является геологический разрез, и представляет собой меру неопределенности появления того или иного компонента в системе. Значения энтропии выступают как абстрагированные коэффициенты. После исследований Ч.Р. Пельто [10] энтропия широко используется для составления литофациальных карт, поскольку она позволяет классифицировать разрезы по соотношению типов пород: высокие значения энтропии, приближающиеся к единице, характеризуют разрезы, в которых породы разных типов представлены приблизительно в равных пропорциях, а низкие значения - разрезы, где преобладают породы одного типа [5, 6]. При этом, как отмечал еще Ч.Р. Пельто, удобнее использовать величину относительной энтропии, поскольку она исключает влияние числа компонентов системы и делает расчеты с логарифмами любого основания адекватными.

При рассмотрении осадочных толщ как двухкомпонентных систем, состоящих из проницаемых и непроницаемых пород, и анализе в этом плане неоднородности геологических разрезов, естественно, также рационально использовать относительную энтропию. При вычислении величины относительной энтропии, рассчитываемой для каждого разреза отдельно, используется функция, подобная энтропии и определенная по Дж. Шеннону:

где р(х_i) - вероятность исхода х_i в системе, a n - число компонентов системы, в данном случае оно равно 2 [6].

Под относительной энтропией понимается отношение наблюдаемого значения энтропии к максимально возможному при данном числе компонентов. По Ч.Р. Пельто, она определяетется по формуле Нотн =Н/Нmax. Для двухкомпонентной системы максимальная энтропия равна 0,692. Область значений Нотн находится в интервале 0-1, где нуль - случай, когда разрез состоит полностью из проницаемых или одних непроницаемых пород; единица - случай приближенно равного содержания в разрезе коллекторов и покрышек. Относительная энтропия - величина безразмерная и не зависит от мощности осадочных толщ и отдельных пластов.

Определение относительной энтропии производится по следующему алгоритму: 1) вычисляются вероятности появления коллекторов и покрышек в разрезе р(x_i) = Ni/Nо, где Ni - мощность коллекторов или покрышек, Nо - общая мощность отложений; 2) вычисляется p(x_i)lnp(x_i) для коллекторов и для покрышек; 3) вычисляется энтропия - а затем относительная энтропия

Значения относительной энтропии позволяют различать разрезы по степени однородности их строения. Однако только по величине относительной энтропии нельзя с должной определенностью судить об истинном соотношении в разрезе коллекторов и покрышек. Два разреза одинаковой мощности, но с разной степенью переслаивания коллекторов и покрышек могут иметь одинаковые значения энтропии ( рис. 1 ), и поэтому необходимо введение дополнительных признаков. В качестве такового нами принято число пластов-коллекторов в данной толще. Этот признак вместе с величиной относительной энтропии и суммарной мощностью толщи дает приближенное представление о частоте смены коллекторов и покрышек в разрезе.

Принятая система признаков позволяет классифицировать разрезы осадочных толщ по соотношению и качеству коллекторов и покрышек и дает основание для выделения в этих толщах латерально сменяющих друг друга геологических тел с благоприятным или неблагоприятным для нефтегазонакопления сочетанием коллекторов и покрышек. Подобные геологические тела, рассматриваемые как двухкомпонентные системы, называются нами версомами (от латинского versio – видоизменение + греческого soma - тело). Таким образом, под версомами мы понимаем комплекс отложений, отличающийся от соседних отложений того же стратиграфического подразделения соотношением коллекторов и покрышек и их емкостно-фильтрационными и экранирующими свойствами.

Выделение и картирование версом составляет содержание последнего, третьего этапа работ. Представляется, что выделение подобных тел в осадочных толщах различных нефтегазоносных бассейнов, накопление по ним разнообразной информации позволят создать общие классификации версом, отражающие различную геотектоническую приуроченность и лито-генетические особенности терригенных и карбонатных толщ. В данной работе предлагается классификация версом терригенных и карбонатно-терригенных толщ, разработанная в процессе поярусных построений на примере меловых отложений юго-запада Туранской плиты (см. таблицу ). При этом по степени благоприятности для нефтегазонакопления различаются версомы следующих пяти классов: оптимальные, благоприятные, удовлетворительные, малоблагоприятные, неблагоприятные.

В основу классификации положен следующий принцип. Версомами, оптимальными и благоприятными для нефтегазонакопления, считаются те, которые сочетают в себе такую общую мощность толщи и такое число пластов высокоемких коллекторов, что каждый из данных пластов является достаточно мощным и перекрыт надежной покрышкой. При возрастании мощности версомы увеличение числа пластов-коллекторов, естественно, не снижает ее благоприятности. При значении Нотн = 0,99, т. е. когда появление покрышек и коллекторов в разрезе почти равновероятно, необходим учет общей мощности версомы и числа пластов-коллекторов, поскольку переслаивание коллекторов и покрышек не должно быть слишком частым. Для разрезов с низкой величиной энтропии значения общей мощности разреза и числа пластов-коллекторов не столь важны, однако в этом случае учитываются только те толщи, где преобладают коллекторы (т. е. выбираются разрезы со значениями энтропии 0(к)-0,5(к). Коллекторы в оптимальных и благоприятных версомах обладают высокими емкостно-фильтрационными свойствами: в оптимальных версомах развиты коллекторы I и II классов, в благоприятных версомах - коллекторы III и IV классов.

При выделении версом более низких классов - удовлетворительных и малоблагоприятных - кроме общей мощности отложений и числа пластов-коллекторов выбирались разрезы с существенным преобладанием покрышек при значении энтропии 0<Нотн<0,99. Емкостно-фильтрационные характеристики коллекторов в таких версомах колеблются от средних до весьма низких (III-VI классов).

Версомы, неблагоприятные для нефтегазонакопления, выделялись по нулевым значениям относительной энтропии при отсутствии в разрезах коллекторов.

В качестве иллюстрации составления карт версом, которые, по нашему мнению, наряду с другими итоговыми материалами должны лежать в основе оценки перспектив нефтегазоносности осадочных комплексов и слагающих их стратонов, приводим схематическую карту версом готеривских отложений южной части Каракумского нефтегазоносного бассейна ( рис. 2 ).

Как известно, готеривские отложения здесь являются регионально газоносными: они заключают гигантские месторождения природного газа (Даулетабад-Донмезское и Шатлыкское) и промышленно газоносны на целом ряде площадей Мургабской впадины. Мощность готеривских отложений меняется от нескольких сот до нескольких десятков метров. Отложения максимальной мощности приурочены к внутренним областям Западного Копет-Дага, где они предположительно составляют 800 м и более. К северу и востоку от Копет-Дага, где развиты карбонатные породы, происходит значительное уменьшение мощности готеривских отложений и смена карбонатных отложений терригенными. На Бахардокской моноклинали и южном склоне Центрально-Каракумского свода она колеблется в пределах 65- 190 м. В Мургабской впадине мощность готеривских отложений сокращается от 150-160 м на западе до 20-50 м в центральных и восточных ее районах.

Коллекторы на юге Центрального Туркменистана относятся к I, II и III классам (по классификации А.А. Ханина) и сложены мелкозернистыми песчаниками, крупно-мелкозернистыми алевролитами. По минеральному составу они относятся к кварцево-полевошпатовым олигомиктам. Породы плохо отсортированы и сложены угловатыми, плохоокатанными зернами. Цементация средняя и слабая. Цемент глинистый, реже доломитово-известковистый и ангидритовый.

В Юго-Восточном Туркменистане наилучшими коллекторами являются песчаники верхней части разреза, перекрываемые барремскими пелитоморфными известняками, мергелями и глинами, выполняющими роль региональной покрышки. Песчаники средне-мелкозернистые, рыхлые, хорошо отсортированные. По минеральному составу они также относятся к кварцево-полевошпатовым олигомиктам. Цемент карбонатный; тип цементации - контактовый, неполнопоровый, реже - сгустково-базальный. Коллекторы этой части разреза соответствуют I-II классам. Мелкозернистые алевритистые песчаники, развитые более в нижней части разреза, относятся к III и IV классам коллекторов [1, 2].

Покрышки на рассматриваемой территории сложены гидрослюдистыми глинами с большей или меньшей примесью каолинита и хлорита.

Рассмотренные коллекторы и покрышки находятся в сложных сочетаниях друг с другом, которые тем не менее подчиняются определенным закономерностям, обусловленным литофациальным строением готеривской толщи, палеогеографическими и постседиментогенными условиями формирования слагающих ее пород. Особенности сочетания коллекторов и покрышек, рассчитанные для каждого разреза, поддаются отражению в определенных изолиниях, что дает возможность соответствующего картографирования версом данной толщи.

Выделенные по разработанной классификации версомы располагаются следующим образом. Версома I класса, являющаяся оптимальной для нефтегазонакопления, наиболее обширна и распространена на южном склоне Центрально-Каракумского свода, на Бахардокской моноклинали, в юго-западной и центральной частях Мургабской впадины. К этой версоме нами отнесены и отложения северо-восточной части Мургабской впадины с нулевой энтропией при практическом отсутствии покрышек в готеривской толще, но перекрытые региональной глинисто-карбонатной покрышкой баррема. Данная версома заключает уже указанные крупные скопления УВ.

Версомы II класса, ограниченные изопахитой 50 м и изолиниями энтропии 0,5 (к) и 0(п), развиты на Чарджоуской ступени, а также юго-восточной части Мургабской впадины и в прилегающих районах Кушкинской антиклинальной зоны.

Версома III класса локализуется На востоке Бадхыз-Карабильской ступени и как бы ограничивает неблагоприятную для нефтегазонакопления версому V класса, располагающуюся в районе площади Ислим. Вторая неблагоприятная версома готеривской толщи, не представляющая интереса для нефтегазопоисковых работ, приурочена к Карабекаульскому прогибу и восточной части Учаджи-Кулачского вала.

Легко убедиться, что выделение этого параметра и его изучение имеют большое значение для нефтегазовой геологии, поскольку они ориентируют на сосредоточение работ в области распространения оптимальных и благоприятных для нефтегазонакопления версом и резкое сокращение подобных исследований в районах развития мало- и неблагоприятных версом. Важно подчеркнуть также, что картирование версом не дублирует литофациальные, формационные и тому подобные построения, отражающие количественные соотношения литологических типов пород, а существенно дополняет их, давая информацию о коллекторских и экранирующих особенностях осадочных толщ, являющихся производными не только от палеогеографических, но и от постседиментогенных факторов.

Разработанная методика, содержание каждого этапа которой может быть детализировано и усовершенствовано, естественно, не дает окончательного ответа на вопрос об оценке перспектив нефтегазоносности того или иного осадочного комплекса. Накопление и сохранение УВ обусловливаются множеством факторов, среди которых наряду с наличием коллекторов и покрышек большое значение имеют геохимические, гидрогеологические, структурно-тектонические и другие условия. И тем не менее представляется, что выделение и картирование версом могут быть одним из важных и информативных звеньев комплексных геологических исследований, направленных на изучение нефтегазоносности осадочных толщ.

1. Аманов С.А. Породы-коллекторы меловых и верхнеюрских отложений Мургабской нефтегазоносной области Туркмении. – Геология нефти и газа, 1973, № 3 , с. 44-50.
2. Балкулиев Ч.К. Литология и коллекторские свойства готеривских отложений юго-восточных и центральных районов Восточного Туркменистана. - Узбекский геологический журнал, 1980, № 5, с. 28-32.
3. Иванов А.М. Комплексное изучение карбонатных пород как коллекторов нефти и газа. М., Недра, 1976.
4. Калинко М.К. Флюидоупоры и их влияние на распределение залежей нефти и газа. -В кн.: Состояние и задачи советской литологии. Т. III, M., 1970, с. 77-81.
5. Крамбейн У., Грейбилл Ф. Статистические модели в геологии. М., Мир, 1968.
6. Миллер Р.Л., Кан Дж. Статистический анализ в геологических науках. М., Мир, 1965.
7. Прозорович Г.Э. Покрышки залежей нефти и газа. М., Недра, 1972.
8. Строганов В.П. Роль глинистых покрышек в формировании газовых залежей (на примере месторождений Амударьинской впадины). Автореф. на соиск. уч. степ. канд. геол-минер. наук. М., 1966 (ВНИГНИ).
9. Ханин А.А. Породы-коллекторы нефти и газа и их изучение. М., Недра, 1969.
10. Pelto С.R. Mapping of multicomponent systems. - J. Geol., 1954, v. 62, № 5, p. 501-511.

Таблица

Классификация версом меловых отложений юго-запада Туранской плиты