В Бильче-Волицкой зоне Предкарпатского прогиба залежи газа приурочены в основном к отложениям нижнего сармата, представленным чередующимися песчано-глинистыми породами. Большая часть сарматских газовых месторождений связана с литологически экранированными ловушками, приуроченными к периклинальным участкам структур [4]. При заложении разведочных скважин, определении объемов продуктивных горизонтов и установлении зон их выклинивания немаловажное значение имеет определение граничных значений параметров коллекторов. Методике обоснования кондиционных границ газоносных фациально-изменчивых песчано-глинистых коллекторов нижнего сармата Предкарпатья посвящен ряд публикаций [1, 4-7]. Так, на основании гидродинамических исследований скважин [6, 7] установлены минимальные эффективные мощности промышленных продуктивных пластов (0,2 м на глубине 1950 м). С увеличением глубины залегания продуктивного горизонта кондиционные значения эффективных мощностей возрастают. Найденная зависимость описана математически. Привлечение результатов геофизических исследований скважин позволяет перейти от эффективной мощности к емкостной характеристике коллектора. Кондиционный предел пористости 13,8-14%.

Другой способ выделения промышленных коллекторов [1, 4, 5] основан на определении минимальной песчанистости пластов, при которой они могут быть отнесены к продуктивным. Граница коллекторов проводится на картах песчанистости по изолинии, разделяющей приточные и “сухие” скважины. Кондиционное значение пористости также составляет 14%. Эти методы при всех их положительных сторонах не всегда применимы для неоднородных сложно построенных коллекторов, развитых в отложениях нижнего сармата.

В практике подсчета запасов газа пласты, пористость которых ниже 10%, а газопроницаемость 0,1*10^-3 мкм², условно принимались как неколлекторы.

Ниже рассматривается методика выделения кондиционных параметров коллекторов при подсчете запасов, основанная на сопоставлении петрофизической характеристики в приточных и “сухих” интервалах. Методические приемы заключаются в проведении комплексных исследований в поверхностных и пластовых условиях и способе интерпретации промыслово-геологических и аналитических данных. Для примера выбрано Залужанское месторождение, расположенное в наиболее погруженной части Бильче-Волицкой зоны Предкарпатского прогиба. Этаж промышленной газоносности достигает 2700 м в интервале глубин от 1000 до 3700 м. Продуктивны горизонты верхне- (ВД-13) и нижнедашавской (НД-5 - НД-15) подсвит.

Нижнесарматский комплекс представлен глинами, переслаивающимися с аргиллитоподобными и маломощными косослоистыми мелкозернистыми песчаниками и крупнозернистыми алевролитами. Наибольшей песчанистостью характеризуются горизонты ВД-13 (39,6%), НД-9 (29%) и НД-5 (26 % ), в остальных - песчанистость в пределах 13-18%. Вынос керна колеблется от нескольких до 100%, по отдельным горизонтам в среднем 12-51,4% ( рис. 1 ).

Литолого-физическая характеристика песчано-алевритовых пород в отдельных горизонтах не имеет резких отличий. Улучшение свойств связывается с увеличением в разрезе песчанистости. Однако по гранулометрическому составу, распространению глинистых минералов, распределению физических свойств и некоторым особенностям пустотного пространства выше- и нижележащие породы продуктивных горизонтов (НД-5 - НД-8) несколько различны.

Продуктивные горизонты НД-5 - НД-8 представлены среднеотсортированными мелкозернистыми алевритовыми песчаниками олигомиктового и кварцевого состава с глинисто-карбонатным цементом неполнопорового и контактного типов (в среднем до 20 %). Содержание гидрослюды достигает 70-75%, монтмориллонита 15-25 %, постоянно присутствует хлорит (5%). Кластический материал мелкопсаммитовой и алевритовой размерности состоит из плохо окатанных зерен кварца (85-95%), значительно измененных полевых шпатов, халцедонолитов, микросланцев, известняков, кварцитов, чешуек гидратированных слюд. Контакты между зернами неполнопрямолинейные и тангенциальные. Поры межзерновые треугольной и изометрично-неправильной формы, частично выполнены тонкоагрегатным карбонатно-глинистым материалом, местами видоизмененным ОВ, пиритом, сульфатами. Внутрицементные и околозерновые поры - овально- и продолговато-неправильные. Вторичные изменения вызваны очаговой коррозией кластических зерен тонкоагрегатной карбонатной массой, хаотической микротрещиноватостью обломков, выщелачиванием и перераспределением минерального вещества.

В породах нижезалегающих горизонтов (НД-9 - НД-13, НД-15) увеличиваются содержание алевритовых фракций и глинистость. В пелитовой фракции убывает монтмориллонит, повышается присутствие хлорита и появляются смешаннослойные образования (начиная с НД-13). Фракция менее 0,001 мм [5] состоит из гидрослюдистых минералов типа браммалита с высоким содержанием воды и поглощающей способностью. Геостатическое и тектоническое сжатие, перераспределение минерального вещества способствовали более плотной упаковке минерального скелета пород этой группы, образованию удлиненных, конформных и регенерационных контактов между зернами, снижению верхней границы пористости. Здесь преобладают вторичные поры, образовавшиеся благодаря выщелачиванию карбонатного цемента.

Характеристика коллекторов продуктивных горизонтов приведена на основании статистической обработки результатов определения коллекторских свойств по 1235 образцам керна из 25 поисково-разведочных скважин. По керну находились плотность, открытая пористость (К_п), газопроницаемость (k_г), карбонатность пород и выборочно остаточная водонасыщенность (k_ов). На представительной выборке (120 образцов) проведены комплексные исследования параметров, включающие последовательное измерение на одном и том же образце (k_г, k_п) при насыщении водой пластовой минерализации (Ко.в) с помощью капиллярного вытеснения, эффективной пористости (К_п.э), фазовой проницаемости (Кф). По кривым капиллярного вытеснения определялись поровая характеристика породы, объем нефильтрующих пор (V_н.п) и медианный размер (Md) фильтрующих, рассчитывалась коррелирующая функция (j). Методы исследования пород-коллекторов изложены в инструкциях [2, 3].

Освещенность продуктивного разреза керном по отдельным горизонтам и их фильтрационно-емкостная характеристика (по керну) показаны серией кривых поинтервального распределения параметров (см. рис. 1 ). Верхний предел k_п постепенно снижается с глубиной залегания горизонта с 24% (НД-5) до 10-12% (НД-10 и ниже). Одновременно заметно уменьшается содержание в разрезе проницаемых разностей. Присутствие карбонатов в низах разреза (НД-9- НД-15) довольно стабильно держится на уровне 10-15%. Максимальное число исследованных образцов имеет пористость 4-8 % и проницаемость 0,1 *10^-3 мкм². Керном в основном охарактеризована наиболее плотная часть разреза. Из общего числа исследованных образцов удовлетворительными свойствами обладают 333, или 26%.

Статистически обрабатывались отдельные массивы данных с оперативными и комплексными измерениями параметров. Предварительно все результаты были распределены по их фильтрационной характеристике на группы по величине проницаемости (1*10^-3 мкм²): до 0,1; 0,1-1; 1-10; 10-50, были рассчитаны средние значения параметров ( табл. 1 ). С помощью программы “POLYD” на ЭВМ ЕС-1022 найдены и оценены двухмерные и многомерные зависимости между параметрами ( табл. 2 ). Высокие коэффициенты корреляции свидетельствуют о тесноте установленных связей. Характер зависимостей между отдельными параметрами несколько отличается для верхних (от НД-5 до НД-8, 1-я группа горизонтов) и нижних (от НД-9 до НД-15, 2-я группа) горизонтов нижнедашавской подсвиты. Поэтому уравнения регрессии и их графическое изображение приводятся отдельно для коллекторов верхних и нижних горизонтов. Найденные зависимости были использованы для отбраковки недостоверных результатов анализов.

Анализ коллекторских свойств пород в интервалах, испытанных на приток, послужил исходным материалом для обоснования границы коллектор-неколлектор [8]. Вероятно, одна из причин отсутствия или минимальных притоков при опробовании отдельных объектов - низкое содержание коллекторов в разрезе. Петрофизическая их характеристика в продуктивных и непродуктивных интервалах различается. Для сравнения были выбраны испытанные на приток объекты, удовлетворительно охарактеризованные керном. Так, при опробовании интервала 2895-2930 м в скв. 15 из отложений горизонта НД-12 был получен небольшой приток газа (Q =1,94 тыс. м³/сут). Керном охарактеризовано 63 % пройденного разреза. Коллекторы со средней проницаемостью 0,55*10^-3 мкм² и пористостью 10% составляют 16,7%. Остальные 83,3 % представлены малопористыми породами с K_г=0,03*10^-3 мкм² и Кп=5,2%. Фильтрационно-емкостная характеристика “сухих” объектов либо давших минимальные притоки очень близка к описанной выше.

Породы в промышленных интервалах (2922-2990 м в скв. 21 из НД-12, Q = 38,4 тыс. м³/сут) и в близких к промышленным (2350-2446 м, скв. 15, из НД-9, Q = 4,5 тыс. м³/сут) обладают лучшими коллекторскими свойствами. Это видно из формы кумулятивных кривых ( рис. 2 ). Абсциссы точек пересечения кумулятивных кривых пористости и проницаемости из интервалов с непромышленными и промышленными притоками составляют 7 и 6,5%. За нижние пределы пористости и проницаемости принимаются абсциссы точек пересечения кумулятивных кривых этих параметров, характеризующих непродуктивные и близкие к продуктивным коллекторы: К_п=7,2% и К_г=0,08*10^-3 мкм². Найденные предельные значения хорошо подтверждаются с помощью установленных петрофизических зависимостей.

По зависимости Кг=f(Кп) ( рис. 3 ) граничному значению К_п=7,2% соответствуют К_г=0,08-0,1*10^-3 мкм², К_О.В = 67% (1-я группа) и Ко.в = 73% (2-я группа). С помощью зависимости Кф=f(К_г) устанавливаются граничные пределы Кф, по Кп.э=f(Кп) определяются граничные значения Кп.э = 2% (1-я группа, НД-5-НД-8) и 1 % (2-я группа, НД-9-НД-15). Зависимость Кп.э = f(Ко.в) подтверждает граничное содержание остаточной водонасыщенности 67 %.

Данные капилляриметрии, проведенной на представительных выборках образцов ( рис. 4 ), показывают, что в породах, характеризующих неколлекторы (К_г=0,07*10^-3 мкм²), наблюдается неравномерное распределение пор по размерам. Преобладают (до 82%) нефильтрующие поры с радиусом менее 0,1*10^-6 м. С увеличением содержания фильтрующих пор (см. рис. 4 ) до 44, 53 и 75 % распределение пор по размерам приближается к симметричному, что обусловливает повышение коллекторских свойств: Кп возрастает соответственно до 11,7, 14,7 и 17,2 %, а проницаемость - до 0,21*10^-3, 8,8*10^-3 и 25,4*10^-3 мкм², снижается Ко.в.

Измерения Кп, проведенные ранее в пластовых условиях на сравнительно небольшой выборке образцов, позволили установить зависимость Кп.пл = f(Кп), согласно которой можно рассчитать коэффициент снижения пористости в пластовых условиях Кп.пл/Кп = 0,8 ( табл. 3 ).

Отбраковка некондиционных значений позволила рассчитать средние параметры коллекторов в пределах продуктивных горизонтов ( табл. 4 ). Для сравнения приведены данные в целом по горизонту. Полученные кондиционные пределы параметров коллекторов ниже принимавшихся ранее по другим аналогичным месторождениям Бильче-Волицкой зоны.

1. Засадный Р.Н., Лахнюк В.М. О нижних пределах коллекторских свойств менилитовых отложений Предкарпатья. - Нефтегаз. геол. И геофиз., 1978, № 5, с. 22-24.
2. Инструкция по определению водонефтенасыщенности, проницаемости, гранулометрического состава и карбонатности в производственных лабораториях Министерства геологии УССР, Львов, УкрНИГРИ, 1977.
3. Инструкция по определению емкостных свойств пород в производственных лабораториях Министерства геологии УССР. Львов, УкрНИГРИ, 1977.
4. Леськив И.В. К вопросу определения кондиционных границ газоносных фациально-изменчивых песчано-глинистых отложений нижнего сармата Предкарпатья по геофизическим данным. - Нефтяная и газовая пром-сть, 1977, № 1, с. 31-32.
5. Леськiв I.В., Щерба В.М. Геолого-геофiзичнi дослiдення при розшуках газу в Предкарпатському прогинi. Киiв, Наукова думка, 1979.
6. Свихнушин Н.М., Леськив И.В., Хрипта И.И. К вопросу определения минимальной мощности продуктивных газоносных пластов. - Нефтяная и газовая пром-сть, 1975, № 1,с. 12-14.
7. Свихнушин Н.М., Леськив И.В., Хрипта И.И. Обоснование кондиционных значений величин параметров коллекторов на основании изучения петрофизических связей и экономических критериев. - В кн.: Геология и геохимия горючих ископаемых. Киев, 1973, с. 10-14.
8. Стасенков В.В., Жданов А.С. К методике обоснования кондиционных пределов коллекторских свойств продуктивных пластов. - Нефтегаз. геол. и геофиз., 1981, № 3, с. 2-6.

Таблица 1

Средние значения параметров коллекторов Залужанского месторождения, сгруппированных по фильтрационным характеристикам

Примечание. В первой графе каждого класса –средние значения, во второй -число определений.

Таблица 2

Уравнения регрессии, описывающие основные петрофизические зависимости

Таблица 3

Нижние кондиционные пределы параметров коллекторов продуктивных горизонтов Залужанского месторождения

Таблица 4

Характеристика коллекторов продуктивных горизонтов Залужанского месторождения

Примечание. Средние значения в числителе - по всем данным, в знаменателе -по коллекторам.

Рис. 1. Распределение физических свойств коллекторов Залужанского месторождения.

1 - горизонт; 2 - число замеров

Рис. 2. Кумулятивные кривые пористости (а) и проницаемости (б) объектов, испытанных на приток

Рис. 3. Графики зависимости между газопроницаемостью и остаточной водонасыщенностью

Рис. 4. Порометрическая характеристика коллекторов