УДК 552.08:53(575.4) |
Характерные особенности и классификация гравийсодержащих пород Даулетабад-Донмезского месторождения
З.И. МАКАРОВА, Н.Н. БАКУН (ВНИГНИ)
Гравелиты - редко встречающаяся разновидность терригенных пород-коллекторов. На Даулетабад-Донмезском газовом месторождении гравелиты образуют самостоятельные прослои и представлены рядом переходных разностей от собственно гравелитов до песчаников. Опыт изучения гравийсодер-жащих пород на этом месторождении имеет методическое значение ввиду перспективности аналогичных отложений в сопредельных районах южной части Туранской плиты.
Необходимо отметить, что особенность обломков гравийной размерности (1-10 мм) в отличие от зерен песчаников заключается в их составе, представленном в основном породами, а не минералами, т. е. они являются петрокластическими. Если в строении песчаников выделяются два компонента (зерна и цемент), то в гравелитах - три (обломки-окатыши, заполнитель - песчаные, алевритовые, глинистые частицы менее 1 мм, отложившиеся вместе с обломками, и цемент, связывающий как обломки, так и частицы заполнителя).
На данном месторождении основные продуктивные песчаные пачки (IV, V) приурочены к средней части готеривской красноцветной терригенной толщи и развиты в пределах всей газоносной площади. Песчаники буровато-красные, в зонах, где в газе отмечается сероводород - серые с пиритом, средне-, мелко-, реже разнозернистые, от полимиктовых до полевошпатово-кварцевых, в основном с глинистым (каолинит-гидрослюдистым) цементом с участием доломитового, кальцитового, ангидритового и кварцевого регенерационного цемента. Мощность песчаников сокращается в южном направлении, где они подстилаются и частично фациально замещаются переслаивающимися гравелитами, гравийсодержащими песчаными породами и алевролитами (глубина залегания 2800-3350 м, рис. 1). Реже гравелиты встречаются в составе основных продуктивных песчаных пачек и в вышележащих слоях готерива.
Предварительным анализом установлено, что объединение и «усреднение» характеристик песчаников и гравелитов привело бы к снижению точности оценки коллекторских свойств и подсчетных параметров залежи. Разделение их на два массива - «песчаники» и «гравелиты» показало, что «песчаники» отличаются сравнительной определенностью петрофизических характеристик, к ним применимы традиционные приемы выявления корреляционных связей, тогда как «гравелиты» по петрофизическим характеристикам не могут рассматриваться как однородная совокупность. Выявилась необходимость их более дробной классификации с последующей взаимной увязкой фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и данных ГИС.
Гравийсодержащие породы - буровато-красные, серые, включающие обломки гравийной размерности кремнистых пород, кварца, реже эффузивов и карбонатов, степень окатанности которых неодинакова. Заполнитель - песчаные, алевритовые, глинистые частицы, цемент обломочных частиц глинистый, часто с гидроокислами железа, карбонатный, ангидритовый и т. д.
На основе проведенного изучения условий образования и вторичных изменений готеривских отложений района Даулетабад-Донмезского месторождения было определено положение северных границ развития гравийсодержащих пород (см. рис. 1), а комплекс вмещающих их отложений определен как аллювиально-пролювиальный, формировавшийся в условиях резких периодических изменений энергии среды, транспортировавшей терригенный материал. Поэтому в разрезе гравелиты сменяются как песчаниками, так и глинистыми алевролитами (рис. 2). При разработке классификации гравийсодержащих пород использовался генетический признак и были выделены четыре литогенетических типа.
I. Гравелиты с единичной мелкой галькой. Обломки соприкасаются. Песчаный заполнитель составляет не более 10 % породы, распределяясь неравномерно. Формируются, по-видимому, в стрежневых частях русел временных водотоков при наибольших скоростях транспортирующей среды. Пространственно приурочены к южной части зоны развития гравелитов (см. рис. 1, скв. 19, 50, 61). В северном направлении распространяются в виде линзовидных прослоев (скв. 28).
II. Гравелиты песчанистые. Обломки не всегда соприкасаются. Песчаный заполнитель составляет 10-30 % породы, выполняя пространство между обломками и частично разделяя их. Гравелиты представляют собой отложения русел временных водотоков. Площадь распространения их гораздо значительнее, чем у гравелитов I типа. В южной части (скв. 12, 17, 47, 60, 3-ВД) отмечаются сочетания I и II типов. Редко встречаются в составе основных продуктивных пачек (скв. 28) и в верхней части разреза готерива (скв. 53).
III. Гравелиты песчано-алевритовые. Обломки большей частью не соприкасаются и разделены песчано-алевритовым заполнителем, составляющим 30- 50 % породы. Фациально - это отложения прирусловых отмелей, где в зоне резкого снижения энергии транспортирующей среды происходило накопление частиц широкого гранулометрического спектра.
IV. Песчаники гравелитистые, разно- и мелкозернистые. Обломки гравийной размерности не соприкасаются, составляют 10-30 % породы. Рассматриваются как русловые отложения, формировавшиеся в условиях «недостатка» грубообломочного материала. Имеют наибольшее распространение в основных продуктивных пачках (скв. 12, 19, 28, 50, 53) и ниже по разрезу готерива (скв. 12, 50, 61, 63 и др.).
Каждый литогенетический тип представлен двумя разновидностями. К первой относятся породы с небольшим (до 5 %) количеством глинистого цемента (контактный, пленочный) и разобщенными выделениями (до 10 %) ангидритового, карбонатного или кварцевого цемента. Ко второй относятся породы с существенно глинистым (>5 %) поровым цементом, приуроченные обычно к прикровельным частям пластов, где также часто встречаются участки карбонатного и ангидритового цемента.
Поскольку одним из характерных признаков гравелитов являются показания метода РК, радиоактивность пород была рассмотрена детально. По данным спектрометрических измерений радиоактивность пород связана в основном с 40К, в меньшей степени с Th и U. В табл. 1 приведена характеристика пород по радиоактивности (керн, ГИС). Некоторое несоответствие установленной закономерности (по данным ГИС) в породах III литогенетического типа объясняется повышенным содержанием в них миграционного битума в южной части месторождения (скв. 1, 18, 24, 47, 54). Для разделения пород на более (I-II) и менее (III-IV) гравелистые и песчаные принято граничное значение .
По интенсивности вторичного гамма-излучения детальная дифференциация пород по литогенетическим типам не проявляется (табл. 2). Существенной является разница относительного параметра гамма-активности лишь для общего разделения пород с большим (I-II) и меньшим (III-IV) содержанием гравийного материала, равная в среднем соответственно 0,7 и 0,4. При этом установлено, что с увеличением содержания гравелитовых фракций в породе вследствие большего развития крупных пор увеличивается разница в показаниях кривых ГК-НГК и глубина проникновения фильтрата бурового раствора.
Проведенные лабораторные исследования коллекции гравелитовых пород (более 120 обр.) из 18 скважин с наилучшим выносом керна и наиболее полным комплексом ГИС показали, что выделенные литогенетические типы и их разновидности по современным их лито-физическим характеристикам группируются в пять совокупностей - групп (см. табл. 2).
Первая группа объединяет разновидности I1 и II1. Их емкостное пространство составляют в основном крупные межобломочные поры. При относительно невысокой пористости (=9 % по керну, 12 % по ГИС) гравелитам свойственна высокая проницаемость (= 1,3*10-13 м2) за счет хорошей сообщаемости пор (см. рис. 2). Высокая продуктивность (=24 %) подтверждена промышленными притоками газа в скв. 36, 82 и др.
Отличительными особенностями гравелитов по керну являются: 1) наилучшие фильтрационные способности, соответствующие высокопроницаемым коллекторам (при средней пористости); 2) минимальная естественная радиоактивность по керну и ГИС; 3) систематическое превышение над . Одной из причин расхождения пористости по керну и ГИС (в среднем 1-3 %), как выяснилось, является неполный вынос керна из наиболее пористых разностей. Отмечена прямая зависимость снижения выноса керна от увеличения размеров обломков и присутствия в их составе осадочных пород, облегчающих механическое разрушение при разбуривании (скв. 12, 47, 61)
К характерным геофизическим признакам гравелитов относятся: 1) наличие проникновения с максимальной по толщине глинистой коркой (см. рис. 2); 2) минимальные и близкие к ним значения естественной гамма-активности (ГК) при повышенной интенсивности вторичного излучения (НГК); 3) промежуточные (между песчаниками и глинистыми алевролитами) значения =240 мкс/м по акустическому каротажу.
Вторая группа соответствует разновидности пород III1. Гравелиты песчано-алевритовые являются переходной разностью от гравелитов песчанистых к песчаникам гравелитистым. Характеризуются отсутствием «скелета» соприкасающихся обломков гравийной размерности и литологической неоднородностью. Анизотропность литолого-гранулометрического состава проявляется в резком изменении коллекторских свойств. Преобладание мелких пор в структуре емкостного пространства за счет компактности песчано-алевритовой смеси, разделяющей обломки, существенно ухудшает фильтрационные свойства:= 7 % по керну и ГИС,= 8*10-15 м2,=56%.
Выделение и оценка пластов-коллекторов по общепринятым геофизическим критериям затруднена ввиду неоднозначной характеристики пород. Низкие значения УЭС (1,5-10 Ом*м), увеличение естественной гамма-активности до , незначительное по глубине проникновение фильтрата бурового раствора и повышенное содержание остаточной воды указывают на ухудшение ФЕС и низкую продуктивность. Породы данной совокупности на Даулетабад-Донмезском месторождении являются в основном флюидосодержащими, но не отдающими. При их опробовании и испытании притока флюидов не получено.
Третья группа соответствует первой разновидности IV1 литогенетического типа - песчаники гравелистые. Они характеризуются максимальными значениями ФЕС: =12% по керну и 14,7% по ГИС; =2,15*10-13 м2; = 38% (по единичным определениям). Промышленная газоносность подтверждена высокодебитными притоками газа (скв. 12, 47, 54). Геофизическая характеристика и критерии выделения пластов-коллекторов аналогичны песчаникам основных продуктивных пачек с разницей в показаниях метода РК и значениях УЭС.
Четвертая группа объединяет глинистые разновидности I2-II2, которые встречаются реже пород I1-II1 и приурочены к периферическим частям зоны развития гравелитов (скв. 13, 16, 47, 63). Отличаются сокращением первичного емкостного пространства за счет заиливания глинистыми частицами и развития постседиментационных минеральных новообразований. ФЕС резко ухудшены, пористость по керну и ГИС составляет в среднем 4 %, проницаемость 6,4* 10-16 м2,=62 %. Данные по ГИС подтверждают значения ФЕС, определенные по керну; пласты-коллекторы, прослеживаемые менее четко, являются слабопроницаемыми, чаще не выделяются.
Пятая группа объединяет разновидности пород III2-IV2 с повышенной глинистостью или большим содержанием цементирующих минералов, что резко ухудшает их коллекторские свойства:= 3,25* 10-16м2 при =5-6%; =67,5 %. Критерии выделения по ГИС недостаточно четкие: факт проникновения отсутствует (чаще преобладает размыв стенок скважин), интенсивность гамма-излучения увеличивается, амплитуда кривой СП в большинстве случаев положительная, пласты-коллекторы отсутствуют.
Установленные критерии выделения и оценки гравийсодержащих пород позволили уточнить распространение их по разрезу и площади месторождения, построить петрофизические зависимости типа «керн - ГИС» отдельно для песчаников и гравийсодержащих пород, точнее определить подсчетные параметры для оценки запасов газа и конденсата.
По результатам комплексного лито-фациального анализа, изучению свойств пород по керну и ГИС установлено, что гравийсодержащие породы являются продуктивными и имеют определенные петрофизические характеристики, отличающие их от продуктивных песчаников. Незаглинизированные разности гравелитов - это коллекторы межзернового типа с достаточно высокими емкостными и повышенными фильтрационными свойствами.
Таблица 1 Количество (%) гравийсодержащих пород и их радиоактивность (*10-12) в различных литогенетических типах
Показатели |
Литогенетические типы |
Песчаники IV и V продуктивных пачек |
|||
I |
II |
III |
IV |
||
Гранулометрическая характеристика |
|||||
Галька, >10 мм |
5-30 |
0-10 |
0 |
0 |
0 |
Гравий, 1 -10 мм |
60-90 |
70-90 |
50-70 |
10-30 |
0 |
Песок: |
|
|
|
|
|
крупнозернистый, 0,5-1 мм |
2-5 |
5-10 |
0-5 |
0-10 |
0-5 |
среднезернистый, 0,25-0,5 мм |
0-2 |
3-20 |
5-20 |
15-50 |
0-30 |
мелкозернистый, 0,1-0,5 мм |
0-3 |
0-20 |
10-20 |
30-70 |
40-85 |
Алеврит, 0,01-0,1 мм |
0-3 |
0-5 |
10-30 |
5-15 |
10-15 |
Содержание глинистых частиц, % |
1-8 |
1 - 10 |
3-30 |
3-15 |
3-10 |
Карбонатность, % |
0-15 |
0-15 |
0-20 |
0-15 |
0-15 |
Радиоактивность пород |
|||||
Общая радиоактивность по керну |
0,56 |
1,32 |
2,24 |
2,65 |
3,13 |
Гамма-активность по ГИС () |
0,12 |
0,22 |
0,38 |
0,32 |
0,17 |
Таблица 2 Группировка разновидностей литогенетических типов по керну и ГИС
Группы пород |
Литологические разновидности пород |
Данные исследования керна |
ГИС |
|||||||
Кп, % |
Кпр,10-15 м2 |
Ков, % |
АК (Кп, %) |
ГК() |
НГК () |
АК () |
KB (), см |
УЭС (), Ом-м |
||
1-я |
I1-II1 |
7-11 |
2,5-210 |
25,7 |
9,4 |
0,01-0,3 |
0,5-0,9 |
190-340 |
-(1+5) |
6-40 |
8,5 |
85,5 |
0,17 |
0,7 |
240 |
-2,5 |
|||||
2-я |
III1 |
3-10,5 |
0,9-33,5 |
55,8 |
7,8 |
0,2-0,55 |
0,2-0,7 |
190-250 |
-(0,5+3) |
2-14 |
7,2 |
8 |
0,29 |
0,4 |
227 |
- 1,6 |
|||||
3-я |
IV1 |
4-22 |
2-900 |
38,8 |
14,7 |
0,11-0,5 |
0,1-0,7 |
210-320 |
-(1+4,6) |
0,8-15 |
12 |
215 |
0,32 |
0,35 |
253 |
-3 |
|||||
4-я |
I2-II2 |
1-9 |
0,01 - 1,5 |
62,4 |
4,2 |
0,12-0,4 |
0,4-1,15 |
160-230 |
(-2)+2 |
6-25 |
4,3 |
0,64 |
0,22 |
0,7 |
205 |
0,2 |
|||||
5-я |
III2-IV2 |
1,5-8 |
0,01 - 1,5 |
67,5 |
5,2 |
0,3-0,66 |
0,1-0,9 |
170-240 |
(-1)+2 |
1 - 10 |
4,8 |
0,325 |
0,38 |
0,45 |
210 |
0 |
Примечание. В числителе - предел изменения параметра, в знаменателе - среднее значение его.
Рис. 1. Схема расположения границ зон развития гравийсодержащих пород в готеривском комплексе отложений Даулетабад-Донмезского месторождения (структурная основа по М.К. Мирзаханову).
Северная граница зоны распространения: 1 - гравелитов, 2 - гравелитистых песчаников; 3 - направление поступления терригенного материала; 4 - площадь газоносности; 5 - контур газоносности; 6 - зоны разломов; 7 - изогипсы подошвы продуктивного горизонта, м; 8 - номер скважины
Рис. 2. Выделение и оценка гравийсодержащих пород по ФЕС и ГИС (скв. 61).
Породы: 1 - песчаники, 2 - гравелиты, 3 - глинистые алевролиты; I-III - группировки разновидностей литогенетических типов; 4 - гравелиты с галькой и гравелиты песчанистые (глинистость <=5 %, вторичных минералов <5 %); 5 - гравелиты песчано-алевритовые (глинистость >5 %, вторичных минералов >5%); 6 - песчаники гравелитистые (глинистость <=5 %, вторичных минералов <5 %)