К оглавлению	УДК 552.313.8:551.763.13/477.9
	© В. П. Гнидец, Г. В. Бойчук, 1991

Коллекторские свойства вулканических и осадочно-вулканогенных пород Равнинного Крыма

В. П. ГНИДЕЦ (ИГГГИ АН УССР), Г. В. БОЙЧУК (УкрНИГРИ)

Трещинно-поровые и трещинные «вулканитовые» (нетрадиционные) коллекторы вызывают большой интерес в связи с установлением прямых признаков их перспективности и открытием промышленных УВ-скоплений [2, 3]. Так, в пределах Равнинного Крыма к туфам и туффитам альбского возраста приурочено Западно-Октябрьское газоконденсатное месторождение с дебитами газа до 250 тыс. м³/сут и конденсата до 34 м³/сут, а также различные по интенсивности газопроявления дебитом до 40 тыс. м³/сут, выявленные на Задорненской, Северо-Серебрянской и других площадях.

В нижнемеловом разрезе Равнинного Крыма «вулканитовые» коллекторы представлены широким спектром пород, среди которых наиболее часто отмечаются пирокластические (туфы), осадочно-вулканогенные (туффиты), вулканомиктовые (песчаники и алевролиты) и собственно магматические (андезитовые порфиты и их лавы) их разности (Классификация осадочно-вулканогенных пород по Н.М. Страхову (1963 г.) и И.В. Хворовой (1983 г.).). Однако полученный в последнее время новый фактический материал, касающийся главным образом ФЕС вулканитов, развитых на больших и сверхбольших (более 4,5 км) глубинах, позволил, в определенной Мере, дополнить существующие представления, а также получить новые данные о характере этих пород.

Наряду с осадочными образованиями в строении меловых платформенных отложений Равнинного Крыма принимают участие породы, представленные продуктами мощной вулканической деятельности. В результате формируются смешанные осадочно-вулканогенные толщи ранне-среднеальбского (нижняя) и позднеальбского (верхняя) возраста, входящие в состав тарханкутской свиты [4].

В основании каждой толщи прослеживаются мощные пачки магматических, пирокластических и осадочно-вулканогенных пород, а в верхней части - продукты разрушения этих образований - вулканомиктовые отложения. Мощность данных толщ очень не выдержана по простиранию и изменяется в широких пределах. Максимальная суммарная мощность вулканитов в нижней толще более 700, а в верхней более 900 м. Площадное распределение образований толщ несколько различно. Так, вулканиты нижней толщи вскрыты скважинами в интервале глубин от 1500 до 5000 м в пределах узкой полосы северо-восточного простирания, прослеживающейся от пос. Оленевки вплоть до г. Джанкоя. Пирокластический материал для образования этой толщи в седиментационный бассейн поставляли палеовулканы (рис. 1) Оленевский, Глебовский, Красноярский, Соколинский, Алексеевский и Воинский [4]. Вулканиты верхней осадочно-вулканогенной толщи вскрыты в центральных районах Равнинного Крыма. Пирокластический материал теперь в седиментационный бассейн поставляли пять сильно сближенных магматических очагов: Соколинский, Алексеевский, Первомайский, Островский и Лобановский (см. рис. 1).

Исследования показали, что современные значения ФЕС выделенных групп вулканитов определены особенностями условий их формирования и вторичными преобразованиями.

Пирокластические и осадочно-вулканогенные породы широко распространены среди нижнемеловых вулканитов. Они образуют прослои мощностью от 3-5 мм до 10-20 м, а также пачки до 300 м. Это мелко-, средне-, крупнозернистые, часто с включениями лапилли образования, различные по плотности. Встречаются как плотные, крепкие с оскольчатым изломом, с зеркалами скольжения породы, так и сильновыветрелые, рыхлые их разности. Кластический материал туфов и туффитов, составляющий 65-90 % породы, угловатый, в различной степени отсортирован, распределен неравномерно, представлен плагиоклазом, обломками вулканитов и осадочных пород. Цемент (10-35 %) полиминеральный хлоритово-гидрослюдистый, карбонатно-гидрослюдистый в различных процентных соотношениях, а также пепловый и мономинеральный карбонатный, цеолитовый, монтмориллонитовый. Тип цемента контактово-поровый, базальный, иногда соприкосновения.

Открытая пористость туфов и туффитов с увеличением глубины залегания пород изменяется от 16 до 4 % при средних значениях для всего глубинного диапазона 4,7 %. Максимальные величины (рис. 2) характерны для глубин 1700-1800 м (16%) и 2200-3900 м (до 14%). Между данными интервалами прослежены зоны развития коллекторов с пониженными (до 10 %) емкостными свойствами. Общий емкостный градиент нижнемеловых пирокластических и осадочно-вулканогенных пород на глубине 1700-5100 м составляет 0,35 % на 100 м, а емкостная ступень - 286 м на 1 %. Нижняя критическая граница сохранения промышленной открытой пористости (до 6 %), рассчитанная по емкостной ступени и градиенту, достигает 6300 м.

Газопроницаемость туфов и туффитов региона изучалась также в интервале глубин 1700-5100 м. В интервале 1700-4000 м она возрастает, достигая 20*10^-15 м² и более, а в интервале 4000-5100 м снижается до 0,01*10^-15 м². Максимальные значения газопроницаемости характерны для глубин 2200-2400 м (до 10*10^-15 м²), 2800-4000 м (до 40*10^-15 м²) и 4800-5000 м (до 14*10^-15 м²). Общий фильтрационный градиент для вулканитов установить не представляется возможным из-за сильного влияния трещиноватости. Нижняя граница развития вулканогенных пород с установленной промышленной газопроницаемостью (более 1*10^-15 м²) располагается на глубине 5000 м.

Объемная плотность пирокластических и осадочно-вулканогенных пород постепенно увеличивается по мере возрастания глубины их залегания от 2,25 до 2,64 г/см³ и в среднем для всего глубинного диапазона равна 2,51 г/см³. Наибольшее количество вулканогенных пород с минимальными значениями параметра сосредоточено на глубинах 1700-1800 м (от 2,25 до 2,60 г/см³) и 2200-4000 м (от 2,30 до 2,73 г/см³). Общий плотностной градиент туфов и туффитов глубин 1700-5100 м составляет 0,012 г/см³ на 100 м, а плотностная ступень - 800 м на 0,1 г/см³. Нижние пределы распространения изученных пород с промышленной плотностью (до 2,40 г/см³), установленные по результатам бурения, отвечают отметке 4900 м, а критическая глубина ее сохранения, рассчитанная по плотностным градиенту и ступени, достигает 6000 м.

Пирокластические и осадочно-вулканогенные образования Равнинного Крыма опробованы на ряде площадей. В результате были открыты газоконденсатное Западно-Октябрьское месторождение и различные по интенсивности нефте-, газо- и водопроявления. На Западно-Октябрьском месторождении залежь приурочена к туфам и туффитам среднеальбского возраста, залегающим в интервале 2825-3641 м. Она характеризуется дебитами газа до 250 тыс. м³/сут и конденсата до 34 м³/сут. Эффективная мощность залежи очень не выдержана по простиранию и изменяется от 48 до 126 м. Туфы и туффиты мелко-, средне- и крупнозернистые, литокристаллические и кристаллокластические. Обломочный материал породы (50- 90 %) угловатый, плохо отсортирован, распределен неравномерно. Цемент (10-50 %) в туфах - перекристаллизованное, в различной степени измененное вулканическое стекло (пепловый материал), в туффитах гидрослюдисто-карбонатный, карбонатный, иногда кремнистый. Открытая пористость пород эффективных мощностей 2,46-9,36 % (преобладают значения более 6 %), газопроницаемость преимущественно менее 0,01*10^-15 м² а единичные значения превышают 1,0*10^-15, объемная плотность 1,99-2,59 г/см³. Карбонатность пород варьирует от 0 до 33 % при преобладающих значениях до 10 %. Судя по приведенным значениям, коллекторские параметры промышленного «вулканогенного» коллектора соответствуют общеизвестным пределам, установленным для гранулярного терригенного коллектора: открытая пористость 6 %, газопроницаемость 1*10^-15 м², объемная плотность 2,40 г/см³.

Исходя из установленных пределов промышленного «вулканогенного» коллектора, а также учитывая характер изменения ФЕС пород вулканитов региона, можно выделить зоны развития высокоперспективных коллекторов (открытая пористость до 16 %, газопроницаемость до 40*10^-15 м² и объемная плотность до 2,30 г/см³) на глубинах 1700-1800, 2200-3900 и 4600-5000 м, а перспективных (открытая пористость до 10 %, газопроницаемость до 1*10^-15 м², объемная плотность до 2,40 г/см³) на глубинах 1800-2200, 3900-4600 и более 5000 м.

Вулканические образования имеют довольно широкое распространение среди нижнемеловых вулканитов. Представлены они андезитами и их лавами, залегающими преимущественно в основании разрезов вулканогенных толщ. Мощность прослоев андезитов колеблется от 0,2 до 200 м. Породы плотные, крепкие с порфировой структурой, состоящие из основной массы, фенокристаллов плагиоклаза и амфиболов, а также акцессорных минералов. Структура основной массы вулканических пород гиалопилитовая, реже микрозернистая, для потока характерна пилотакситовая, флюидальная и неяснофлюидальная текстуры. Также для потоков характерно наличие значительного количества (до 5 %) не соединяющихся между собой пор, жеод и пустот размером от 0,1X0,52 до 0,51X1,25 мм. Породы часто изменены процессами карбонатизации, монтмориллонизации, хлоритизации, реже цеолитизации.

ФЕС вулканических пород изучены довольно слабо (см. рис. 2). Они характеризуются следующими значениями параметров: открытая пористость 0,6-13,5 %, газопроницаемость менее 0,01-3,7*10^-15 м², объемная плотность пород колеблется от 0 до 31 %. Наиболее высокие значения открытой пористости (10-15 %) и газопроницаемости (4*10^-15 м²) характерны для верхних (1700-1800 и 2700-3000 м), а также нижних (3800-4000 м) частей разреза. С увеличением глубины залегания вулканических пород наблюдается общее ухудшение их ФЕС.

Нижнемеловые вулканические породы региона опробованы на ряде площадей, а наиболее интенсивные проявления УВ отмечены в процессе бурения скв. 1 Серебрянской. Были опробованы интервалы 3890-3916 и 3910-4102 м, из которых получены соответственно притоки газа с дебитами 22,4 и 29 тыс. м³/сут, конденсата 2 и 7,8 м³/сут и воды 45 и 22 м³/сут. Опробованные интервалы на глубинах 3910-4010 и 4045- 4102 м сложены пачками андезитов и их лав среднеальбского возраста. Породы криптокристаллические, в значительной степени, особенно в верхней части разреза, затронуты процессами хлоритизации, серицитизации и альбитизации, сильнотрещиноваты. Между андезитами в интервале 4010-4045 м прослежена пачка пирокластических образований крупно- и среднезернистых с пепловым цементом. Подстилают вулканиты средне-альбские терригенные отложения (аргиллиты), а перекрывают верхнеальбские терригенно-карбонатные образования (мергели), залегающие с угловым несогласием. Анализ геофизического материала (данные В.Д. Фролова, 1980 г.) позволил предположить, что резервуары в пределах опробованных интервалов приурочены к подошвенной и кровельной частям вулканических пачек и, в частности, к зоне их контакта с подстилающими терригенными образованиями и зоне несогласия (эрозионной поверхности). При этом как нижняя, так и верхняя залежи, по-видимому, ограничены зоной интенсивной трещиноватости и изменения пород, сформированных в процессе взаимодействия раскаленного лавового потока и гидросферы, а также в результате выветривания в субаэральных условиях.

Вулканомиктовые породы пользуются сравнительно небольшим площадным распространением и представлены преимущественно вулканомиктовыми песчаниками и алевролитами. Мощность их прослоев колеблется от 0,1 до 1,2 м, реже достигает 15 м. Песчаники мелко-, средне-, редко крупнозернистые, плотные, массивные, но встречаются и рыхлые, сильновыветрелые разности. Обломочный материал, составляющий 60-80 % породы, угловатой, полуокатанной и окатанной формы, распределен в породе неравномерно и характеризуется различной степенью отсортированности. Цемент (20-40 %) полиминеральный хлоритово-гидрослюдисто-карбонатный, реже мономинеральный карбонатный, гидрослюдистый, иногда кремнистый, контактово-порового, базального и порового типов.

ФЕС вулканомиктовых пород в интервале 1700-4900 м изучены слабо и характеризуются следующими значениями параметров: открытая пористость 2,05-27,4 %, газопроницаемость менее 0,01-26,1*10^-15 м², объемная плотность 1,94- 2,69 г/см³, карбонатность пород варьирует от 0 до 44,8 %. Небольшой объем выборки не позволяет с достаточной степенью достоверности проследить характер изменения данных параметров по глубине залегания пород, а также определить критические границы сохранения их промышленных значений.

На изучаемой территории вулканомиктовые образования опробованы на ряде площадей. Наиболее интенсивные притоки нефти и газа получены при бурении скв. 1, 5, 7 Северо-Серебрянских. Дебиты нефти достигали 14,2 м³/сут, газа 7,5 тыс. м³/сут, воды 9,5 м³/сут. Вулканомиктовые песчаники эффективной мощности (0,1 -1,1 м) залегают в мергельном горизонте верхнеальбской литолого-фациальной толщи. Их ФЕС не изучались из-за отсутствия керна, что не позволило оценить предельные промышленные значения параметров.

Сравнивая характер изменения ФЕС вулканитов по глубине их залегания с терригенными отложениями [1], можно отметить ряд сходств и различий. Во-первых, значения коллекторских параметров различных групп вулканитов характеризуются большей стабильностью. Расчетная критическая глубина сохранения их промышленных значений больше, чем у терригенных отложений: около 6000 и 5500 м соответственно. Во-вторых, в характере изменения коллекторских параметров по глубине залегания вулканитов отсутствуют резкие перепады их значений, хотя представляется возможным выделение границ подобных колебаний параметров, отмеченных для терригенного коллектора, в частности границы на отметках 2200, 3000, 4400 и 5000 м.

Выводы

1. ФЕС вулканических, пирокластических, осадочно-вулканогенных и вулканомиктовых образований неодинаковы и зависят от минерального состава и структурно-текстурных особенностей пород; вулканомиктовые породы характеризуются повышенными значениями параметров по отношению к пирокластическим и вулканическим образованиям.

2. Характер изменения ФЕС вулканитов и терригенных пород с глубиной их залегания сопоставим и обусловлен степенью катагенетического преобразования вещества.

3. Критическая глубина сохранения промышленной открытой пористости, газопроницаемости и объемной плотности пирокластических и осадочно-вулканогенных образований превышает 6000 м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Киселев А.Е., Гнидец В.П. Закономерности изменения поровых коллекторов и их нефтегазоносности в Причерноморско-Крымской провинции до глубины 5 км / В кн.: Литология и породы-коллекторы на больших глубинах в нефтегазоносных провинциях Украины.- Киев: Наукова думка.- 1983,- С. 164-169.

2. Кондрушкин Ю.М., Буряковский Л.А., Крутых Л.Г. Коллекторские свойства эффузивных пород месторождения Мурадханлы // Геология нефти и газа.- 1987.- № 7.- С. 35-39.

3. Особенности строения и разработки залежей нефти в вулканогенноосадочных отложениях Притбилисского района / Г.П. Ованесов, Г.М. Усанов, А.М. Красновский и др. // Геология нефти и газа.- 1988.- № 1.- С. 57-60.

4. Особенности строения тарханкутской свиты в Равнинном Крыму и перспективы ее нефтегазоносности / Л.Г. Плахотный, А.Т. Богаец, Н.В. Керусов и др. / В кн.: Закономерности образования и размещения промышленных месторождений нефти и газа:- Киев: Наукова Думка.- 1975.- С. 298-302.

Abstract

The features of Lower Cretaceous volcanites of the Crimea are expounded. Much attention is being given to the study of the character of porosity-permeability variations in the different groups of volcanites depending on their burial depth. The investigation has shown that (1) the modern values for the porosity and permeability of the different groups of volcanites are formed due to both accumulation conditions and secondary transformations; (2) the pattern of changes in volcanite and terrigenous rock porosity and permeability, depending on burial depth, is comparable; and (3) the critical depth of commercial open porosity (more than 6%) preservation, gas permeability (more than 1*10^-15 m²) and volume density (more than 2,4 g/cm³) of pyroclastic and sedimentary-volcanogenic rocks exceeds 6,000 m.

Рис. 1. Схематическая карта развития вулканических и пирокластических пород нижне-среднеальбского (а) и верхнеальбского (б) возраста и их суммарной мощности.

I- изопахиты вулканических и пирокластических пород, м: а - нижнеальбских, б - среднеальбских, в - верхнеальбских; 2 - граница распространения вулканических пород: а - нижнеальбских, б - среднеальбских, в - верхнеальбских, 3 - скважины; 4 - вулканы: а - действующие, б - потухшие (I - Оленевский, II - Глебовский, III - Красноярский, IV - Соколинский, V - Алексеевский, VI - Воинский, VII - Первомайский, VIII - Островский, IX - Лобановский)

Рис. 2. Сводная диаграмма зависимости открытой пористости, газопроницаемости, объемной плотности, карбонатности нижнемеловых пирокластических и осадочно-вулканогенных и вулканических пород Равнинного Крыма от глубины их залегания:

1 - промышленные породы-коллекторы нефти и газа; 2 - предельная зона коллектор - неколлектор; 3 - породы-неколлекторы