УДК 553.55:551.735.15(470.46)

Строение башкирского резервуара Астраханского газоконденсатного месторождения

И.А. МИТАЛЕВ, А.М. МАКАРОВА, Н.И. ВОРОНИН, Е.И. БЕНЬКО (НВНИИГГ)

Рассматриваемое месторождение приурочено к визейско-башкирскому карбонатному комплексу, слагающему верхнюю часть подсолевого палеозоя Астраханского свода. Продуктивны башкирские отложения от краснополянского до мелекесского возраста, залегающие на эрозионной поверхности серпуховских и с большим стратиграфическим несогласием перекрытые ассельско-артинскими породами. Последние совместно с соленосной толщей кунгура рассматриваются в качестве флюидоупора. Предполагается, что формирование башкирских отложений происходило в условиях мелководного шельфа с проявлением на отдельных участках процессов биогермообразования. Породы смяты в пологую складку субширотного простирания. Залежь локализуется в гипсометрически повышенной ее части.

Продуктивная толща представлена переслаиванием разноструктурных известняков с маломощными аргиллитовыми прослоями, приуроченными к низам горизонтов, что позволяет осуществлять корреляцию разрезов на площади месторождения. Среди органогенных известняков широко развиты биоморфно-детритовые разности. Основная их породообразующая масса - раковинный детрит фораминифер и водорослей, обломки криноидей, кораллов, брахиопод, а также органогенно-шламовые известняки, сцементированные кальцитовым цементом. Цемент контактового, порового, реже базального типов. В отдельных случаях содержание цемента достигает 20-30 % общей массы породы. Известны также органогенно-детритовые, органогенно-обломочные и шламовые разности.

Карбонатные породы башкирского резервуара характеризуются низким содержанием терригенной примеси. Основной породообразующий минерал - кальцит (85-90%). Содержание глинистых минералов незначительное, это в основном аутигенные минералы. Отдельные интервалы разреза обогащены кремнисто-глинисто-битуминозным веществом. Основной глинистый минерал нерастворимого остатка - монтмориллонит, реже каолинит. Рентгеноминералогические исследования аргиллитовых прослоев показывают, что такие породы обычно представлены смешанослойными образованиями состава гидрослюда-монтмориллонит с содержанием разбухающих пакетов до 20-30 %. Породы продуктивной толщи отличаются повышенной битуминозностью, количество Сорг составляет 0,3-0,9 %. В керне и шлифах отмечается присутствие битумов желтого и коричневого цвета. Их распространение весьма неравномерное, пятнистое и нередко приурочено к пустотам и трещинам.

Коллекторские свойства башкирского резервуара связаны главным образом с пористостью и трещиноватостью пород. Кавернозность практически отсутствует. Результаты анализа керна свидетельствуют о хороших и удовлетворительных емкостных свойствах известняков и низкой проницаемости матрицы.

Изучение пород показало, что в строении пустотного пространства принимают участие как первичные седиментационные поры, так и вторичные, связанные с проявлением процессов растворения, выщелачивания, перекристаллизации и реже доломитизации. На долю вторичной пористости приходится до 30-50 % общего объема пустотного пространства. Выщелачиванию подвержены как породообразующие остатки, так и цемент. Участками развиты крупные (до 0,5-1 мм) поры выщелачивания и микрокаверны (скв. 5,26), Однако для большинства исследованных образцов характерна тонкопоровая матрица. По данным капиллярометрии и ртутной порометрии радиусы поровых каналов изменяются от 0,05 до 4 мкм, размеры участвующих в фильтрации пор - от 0,25 до 4 мкм.

Для пород продуктивной толщи характерно широкое развитие микро- и макротрещиноватости. Тектонические межблоковые трещины ориентированы в основном вертикально и диагонально. Они имеют значительную (10- 15 см) протяженность и раскрытость до 0,1-1 мм. При подъеме таких пород образцы керна часто рассыпаются. Микротрещины внутрипластовые, короткие, также имеют различную ориентировку, их раскрытость не превышает 5-10 мкм. Часто микротрещины образуют несколько параллельных систем через 10-30 мкм. Литологические микротрещины в основном горизонтальной и субгоризонтальной ориентировки, короткие, с раскрытостью до единиц микрон. Наличие систем таких трещин придает породе горизонтальную слойчатость. Густота трещин достигает 250 на 1 м. В отдельных случаях трещиноватость пород настолько интенсивна, что такие участки керна сложены щебеночно-плитчатым материалом. По-видимому, проявление такой трещиноватости, обусловливающей образование плитчатых известняков, предопределено как седиментационным, так и тектоническим факторами. Заметим, что аналогичные плитчатые известняки с наличием субгоризонтальных трещин встречены и на ряде других месторождений. В целом в продуктивной толще Астраханского ГКМ наблюдается трещиноватость практически всех разновидностей пород. С нею связано развитие пор выщелачивания и микрокавернозности. Трещинная пористость низкая и не превышает 0,5 %. Значительный объем составляют закрытые трещины, выполненные кальцитом, битумом, глинисто-битуминозным веществом, отмечается наличие большого количества стилолитовых швов. Однако масштабы проявления и особенности развития макро- и микротрещиноватости изучены слабо.

Основную часть башкирского резервуара слагают коллекторы порового типа, представленные карбонатными породами с пористостью более 6 % и проницаемостью более 10^-3 мкм². Они имеют типичную для этого типа коллекторов промыслово-геофизическую характеристику и четкую взаимосвязь пористости и проницаемости. Наряду с этим встречаются породы с более низкими фильтрационно-емкостными свойствами. Часть из них по материалам ГИС оценивается как коллекторы, что при наличии трещиноватости свидетельствует о развитии в разрезе смешанных (порово-трещинных, трещинно-поровых) разновидностей коллекторов.

Есть основание полагать, что с коллекторским потенциалом таких пород связан дополнительный прирост запасов по месторождению, что вызывает необходимость их дальнейшего всестороннего изучения.

Анализ коллекторских свойств продуктивных отложений свидетельствует о значительной их изменчивости. Это обусловлено как первичными условиями их формирования, так и проявлением вторичных процессов. Разнотипность слагающих резервуар карбонатных пород, процессы перекристаллизации, растворения и выщелачивания, а также минеральные новообразования (в основном кальцитизация) существенно изменили первичные фильтрационно-емкостные свойства пород и обусловили сложное распространение коллекторов и неколлекторов по площади и разрезу. Определенное влияние на изменение коллекторских свойств пород в самой залежи оказали, по-видимому, процессы ее формирования, а также агрессивный состав пластовых флюидов. Материалы ГИС по Астраханскому ГКМ позволяют отметить некоторые особенности строения башкирского резервуара (рисунок). Для этого была проведена послойная корреляция разрезов всех скважин. По комплексу ГИС и результатам бурения были выделены коллекторы и неколлекторы. Выполненные построения свидетельствуют о том, что строение башкирского резервуара сложное и характеризуется чередованием пористо-проницаемых пластов-коллекторов и неколлекторов, образованных плотными разностями известняков и аргиллитовыми прослоями. Мощность пористных пачек изменяется от 0,2-1 до 30-35 м, а в скв. 5 достигает 50 м. Отдельные пачки выдержаны по площади и прослеживаются в ряде скважин, расположенных друг от друга на расстоянии до 10-15 км. Некоторые пачки имеют линзовидный характер распространения. Наибольшее содержание коллекторов в разрезе установлено на левобережном участке. Здесь в скв. 5, 17, 20, 26 и 40 мощность отдельных высокоемких пластов-коллекторов достигает 20 м и более. В разрезе этих скважин на долю коллекторов приходится более 70 %.

В скв. 5 установлено максимальное содержание коллекторов практически по всему башкирскому разрезу. Не исключено, что вблизи нее расположена зона с благоприятными условиями для биогермообразования и формирования пород с первично высокими коллекторскими свойствами.

Плотные разновидности известняков также прослеживаются в ряде скважин, где их мощности изменяются от 0,1 до 10-15 м. Эти породы по материалам ГИС и результатам анализа керна оцениваются как неколлекторы. Однако в силу их трещиноватости они имеют низкие экранирующие свойства. Такое сочетание пород-коллекторов и неколлекторов и их соотношения свидетельствуют в пользу пластово-массивного типа залежи Астраханского ГКМ. Наличие трещиноватости пород создает возможность межпластовых перетоков газообразных УВ.

Важная особенность башкирского резервуара - ухудшение емкостных свойств к периферии залежи и за ее пределами. В этом направлении уменьшается и мощность коллекторов порового типа, возрастает число пропластков более плотных пород в разрезе, превалируют смешанные разновидности коллекторов. Такая же тенденция наблюдается и сверху вниз по разрезу. Установлено, что наилучшими коллекторскими свойствами характеризуются прикамские и северокельтменские отложения, более низкими - краснополянские. Следует отметить, что литологическая неоднородность отложений в подошвенной части залежи вызывает трудности при выделении ГВК.

Не менее сложный вопрос выделения и типизации пород-коллекторов. Так, если карбонатные породы с открытой пористостью более 6 % в основном отвечают коллекторам порового типа, то выделение и типизация пород с низкими фильтрационно-емкостными свойствами связаны с определенными трудностями. Несмотря на наличие в благоприятных предпосылок для выделения среди них трещинных разновидностей, продуктивность их изучена слабо.

В процессе разведки Астраханского ГКМ при существующей технологии бурения с использованием обычно утяжеленных буровых растворов в ряде случаев установлено наличие обширной зоны проникновения и кольматация коллектора. Рассмотрим некоторые особенности формирования зоны проникновения в породах-коллекторах Астраханского ГКМ. Порода-коллектор разбита системой взаимопересекающихся трещин на отдельные блоки. Основная емкость матрицы связана с порами и пустотами, сообщающимися в основном с помощью капиллярных каналов и микротрещин. По мере вскрытия коллектора происходит проникновение бурового раствора и его фильтрата в пласт. Размеры зоны проникновения зависят от типа коллектора и раскрытости трещин. Максимальные (до 3-4 м) размеры зоны проникновения отмечаются в трещинных разновидностях. В высокоемких поровых коллекторах зона проникновения небольшая и не превышает 0,2-0,6 м. Скорость формирования зоны проникновения наибольшая в момент вскрытия пласта, а время ее стабилизации в отдельных интервалах наступает по истечении 25-30 сут после вскрытия. Фильтрационная глинистая корка неустойчива, максимальные ее размеры не превышают 2 см. Наряду с проникновением бурового раствора и его фильтрата в коллектор происходит кольматация фильтрационных каналов, вследствие чего может нарушаться его связь со скважиной. Кольматация коллектора возможна как при бурении, так и при вторичном вскрытии его перфорацией. Предполагается, что это связано как с твердой фазой промывочных жидкостей, так и с теми физико-химическими процессами, которые происходят при их взаимодействии с компонентами пластовых флюидов. Зона кольматации локализуется в прискважинной части пласта, ориентировочный радиус ее 10-15 см. В соответствии с этим эффективность освоения пород-коллекторов Астраханского ГКМ зависит от технологии проводки скважин и методов воздействия на пласт. Установлено положительное влияние СКО на дебиты скважин. При этом замечено, что обводненные объекты вступают в работу практически без СКО.

Таким образом, имеющиеся материалы свидетельствуют о том, что Астраханское ГКМ приурочено к сложному карбонатному резервуару. Сочетание седиментационного и тектонического факторов обусловило линзовидно-слоистое строение всей продуктивной толщи. Это необходимо учитывать при дальнейшей разведке и эксплуатации месторождения. Не исключено, что аналогичные по строению природные резервуары могут быть развиты в глубоких горизонтах подсолевого палеозоя Астраханского свода и в сопредельных районах Прикаспийской впадины.

Рисунок Принципиальная схема строения башкирского резервуара Астраханского ГКМ.

1 - изогипсы поверхности башкирских отложений, км; 2 - газоводяной контакт; 3 - линия профиля; 4 – коллекторы порового типа; 5 - коллекторы смешанных типов; 6 - плотные разности известняков и аргиллитовые прослои. Отложения: I- верхнебашкирские, II - прикамские, II - северокельтменские, IV - краснополянские