К оглавлению	УДК 552.578.2.061.4
	© Л. А. Назина, Ю. Г. Скляр, 1991

Корреляция содержания физически связанной воды и емкостных свойств массивных образцов пород баженовской свиты

Л.А. НАЗИНА, Ю.Г. СКЛЯР (ЗапСибНИГНИ)

Сложность структуры и многокомпонентность состава пород баженовской свиты признаны большинством геологов и исследователей, занимающихся изучением и разработкой верхнеюрских отложений Западной Сибири.

Анализ многочисленных петрофизических данных керна скв. 316 Салымского нефтяного месторождения показал, что для пород баженовской свиты ФЕС определяются не столько количественным соотношением сложного вещественного состава, сколько текстурно-структурными особенностями породы. В формировании емкостных свойств баженовской свиты важную роль играют различные типы трещиноватости [1]. Визуальные микроскопические и химико-аналитические исследования позволили описать в интервале 2870-2888 м наиболее распространенную микротрещиноватость, характерную для высокобитуминозных глинистых пород, а также систему горизонтальных трещин в нижней, более карбонатизированной толще (2882-2888 м), и систему вертикальных трещин, которая, по-видимому, играет подчиненную роль (2870-2876 м). Ярко выраженная плитчатость, микро-, макро- и мегакомковатость обусловливают существование в породе ослабленных зон, улучшающих фильтрационные свойства породы, что отмечалось ранее [1].

Для определения коэффициента нефтенасыщенности одним из важных параметров является коэффициент остаточной водонасыщенности. Количественное определение влаги в баженовских породах проводилось прямым экстракционно-дистилляционным методом. Содержание влаги определяли в каждом отдельно взятом образце (всего 163 образца) в аппарате Закса, используя экстрагирующую жидкость толуол (T_кип= 110,6 °С), время экстрагирования 39 ч. Результаты работ (СибНИИНП, ЗапСибНИГНИ, МИНГ) по определению остаточной воды (скв. 192, 554 Салымские) показали, что использование толуола в качестве рабочей жидкости позволяет получить значения объемного влагосодержания в керне. Это наиболее слабосвязанная вода (физически связанная), которая находится в межпакетном состоянии и удерживается между минералогическими частицами силами нехимической природы [4].

Баженовская порода в основном гидрофобна, и количество оставшейся в ней воды незначительно. Поэтому в отличие от ранее проводимых исследований в данной работе для большей достоверности результатов эксперимента все петрофизические параметры определялись на образцах в форме брусков массой 270-300 г, размером 40x40x100 мм³, причем длина образца менялась в зависимости от величины поднятого из скважины первоначального монолита (но не менее 80 мм), а ширина и высота бруска задавались строго параллельным расположением двух алмазных пил в камнерезном станке.

Рассчитанные значения коэффициента водонасыщенности (к_в) от объема открытых пор, определенные на монолитах, имеют значения от массы породы: min - 0, max - 25, модальные значения - 5-10%; от объема породы к_в: min-0, max - 45, модальные значения - 10-15 %. По внешнему виду гистограммы распределения объемного влагосодержания от массы и от объема монолита различаются в области больших значений к_в, хотя оба распределения одномодальны. Основываясь на структурно-текстурных особенностях баженовской свиты, можно сделать вывод, что более наглядно нетрадиционность баженовской породы отражает гистограмма распределения к_в, рассчитанного от объема образца, так как в формировании порового пространства и фильтрационных каналов доминирующую роль играет не множество сочетаний количественного содержания различных литотипов (кремнистого, карбонатного, глинистого ОВ или пирита), а контакты между, отдельными литотипами (комковатость, плитчатость, листоватость). Именно этим объясняется более широкая, размытая, равновероятностная область значений объемного влагосодержания (от 15 до 35 %). Эту точку зрения подтверждает взаимосвязь к_в и объемной плотности породы . Так, значениям плотности от 2,17 до 2,35 г/см практически соответствуют все значения коэффициента объемного влагосодержания от 4 до 20 %, причем для =2,20 г/см³ приходятся к_в от 4 до 16 %. Последнее свидетельствует о том, что плотностная характеристика явно «смазывает» большую часть особенностей отдельных разностей породы в монолите.

Для подтверждения превалирующей роли текстурно-структурных особенностей в формировании емкостного пространства породы были проведены методические исследования по определению открытой пористости к_п в монолитах (270-300 г), кусочках (20-30 г) произвольной формы, выколотых из середины цилиндра отобранного керна и из боковых частей (рис. 1). Качественное распределение к_в для кусочков и боковых частей керна тождественно, они отличаются лишь модальными значениями коэффициента и эти различия несущественны. Поэтому наибольший интерес представляет сравнение гистограмм распределение к_в для монолитов и кусочков.

При распределении к_п для кусочков резко выражена одномодальность (шах от 1-2 %), а для монолитов прослеживаются размытый максимум в области наиболее вероятных значений (от 3 до 6 %) и плавный спад правой ветви. Такое большое расхождение по величине наиболее вероятных значений пористости еще раз подтверждает ранее высказанное предположение: в случае плотных сплошных заглинизированных высокобитуминозных пород с рассеянными включениями пирита для объективной информации о ФЕС необходимо исследовать массивные образцы по 250-300 г, так как в них лучше сохраняется природный материал, насколько это возможно после поднятия керна на поверхность.

Основным фактором, регулирующим величину открытой пористости, является содержание в баженовских породах ОВ. Количественное соотношение ОВ и его качественная характеристика активно влияют на плотность породы в определенные геологические периоды, за счет изменения которых происходило разуплотнение или уплотнение отложений, что и является причиной изменения коллекторских свойств баженовских образований. Коллектор в толще должен быть связан с разуплотненными породами. Следовательно, обнаружение и выделение недоуплотненных, разуплотненных и ослабленных зон может служить одним из факторов для прогноза коллекторов в баженовских отложениях. Этот вывод подтверждается сравнением гистограмм распределения плотности образцов для монолитов, кусочков и боковых частей керна: все три распределения идентичны.

На рис. 2 представлен график зависимости коэффициента остаточной водонасыщенности и открытой пористости. Явно выражен экспоненциальный характер зависимости: с ростом пористости объемное влагосодержание уменьшается, что хорошо известно для всех традиционных коллекторов. Уменьшение содержания остаточной физически связанной воды в сложнопостроенных коллекторах, по-видимому, обусловлено не только ростом открытой пористости. В пласте при этом улучшаются фильтрационные свойства породы, увеличивается вероятность вытеснения воды из пор УВ-флюидами, стимулируются процессы аккумуляции УВ.

Известно, что длительное экстрагирование приводит к вымыванию, удалению части растворимого УВ-вещества из образца. С этой целью было проэкстрагировано 19 образцов-монолитов из интервала 2876-2898 м в спиртобензольной смеси в течение 463 ч (2,5 мес двухсменной работы). Для этого отбирались достаточно плотные, массивные монолиты, не имеющие визуальных трещин по поверхности после определения в них остаточной водонасьпценности и пористости, чтобы они не разрушались в процессе длительного термохимического воздействия, что позволит избежать неточности в определении вторичной пористости из-за потери массы образца. После эстрагирования образцы не подверглись механическому разрушению, лишь внешне стали несколько светлей. У них зафиксировано увеличение пористости в 2-2,5 раза. Один монолит при взвешивании в процессе определения пористости раскололся на два куска по напластованию. На плоскостях раскола оказались включения радиолярий. Этот пример - наглядная иллюстрация нашего утверждения, что контакт двух различных минеральных веществ представляет собой ослабленную зону. Количественно оценить вклад этих зон в емкостные характеристики отложений баженовской свиты, определить их роль в процессе фильтрации флюидов - сложная и важная задача сегодняшних исследований [1]. Именно ослабленная зона является мобильной зоной, где должны проявляться емкостные свойства баженовских отложений.

С глубиной (2870-2898 м) открытая пористость неэкстрагированных  и экстрагированных  образцов сначала возрастает по экспоненциальному закону на протяжении 16-17 м толщи, а затем уменьшается, причем характер изменения близок к экспоненте. Экстремальное повышение пористости в интервале 2883-2888 м, по-видимому, может свидетельствовать о том, что при использовании соответствующей технологии испытания либо применения термохимического воздействия этот интервал может оказаться продуктивным (рис. 3).

Также с глубиной (рис. 4) наблюдаются незначительные изменения объемной плотности как неэкстрагированных , так и экстрагированных образцов

Анализ зависимостей  по разрезу скважины показал, что эти данные несут значительную информацию как о нефтегенерационных процессах в баженовской свите, так и особенностях формирования пород-коллекторов, связанных с этими процессами. Судя по характеру изменения пористости с глубиной интенсивность и направленность процессов миграции флюидов менялись во времени неоднократно: увеличение  характеризует усиление процессов нефтегазогенерации, уменьшение  связано с миграцией и перераспределением УВ внутри баженовских отложений.

Сопоставление и анализ изменения петрофизических параметров  позволили выделить несколько типов взаимосвязи между этими характеристиками в зависимости от характера изменения попарных комбинаций пористости и плотности породы. Так, одновременное увеличение  и  возможно в том случае, если генерированные УВ находятся в пласте (их держат удовлетворительная покрышка или соответствующее внутрипоровое давление). Такую породу можно считать благоприятной в качестве резервуара для залежи УВ. Очевидно, в интервале 2883-2888 м, где отмечаются повышенные значения , наблюдается разуплотнение породы, хотя плотность пород  не претерпевает существенных изменений.

Для рассматриваемого разреза баженовской свиты характерно синхронное изменение значений  и  при относительно незначительных колебаниях плотности породы, что свидетельствует, по-видимому, о генерации здесь газообразных УВ. Из анализа данной коллекции не удалось выделить образцы с аномальными свойствами или параметрами. Это подтверждается корреляцией параметра  и коэффициента остаточной водонасыщенности к_в: чем выше содержание остаточной воды в породе, тем значительнее прирост емкостного пространства после продолжительной экстракции образцов (рис. 5).

Анализ результатов значений пористости экстрагированных образцов показал, что для данной выборки максимальное увеличение приходится на интервал плотности породы 2,20-2,27 г/см³, представленной массивными плотными со скрытыми микрослоистостью и трещиноватостью глинистыми силицитами. В этих породах содержание остаточной воды меньше по сравнению с другими литологическими разностями данного разреза, что подтверждает наши представления о структурно-текстурных особенностях отдельных пропластков баженовских отложений, участвовавших в формировании вторичного емкостного пространства.

Известно, что коллектор баженовской свиты представлен тонкоплитчатыми и листоватыми глинистыми породами с линзовидными слойками ОВ, причем вынос коллектора затруднен. Поэтому все исследования выполнены на массивных разностях породы. Полученные экспериментальные данные на представительной коллекции образцов позволяют расширить наши знания о свойствах коллектора баженовских отложений.

Выводы

1. Для получения реальных представлений о величине емкостного пространства в баженовских отложениях необходимы массивные образцы по 250-300 г, сохраняющие текстурно-структурные особенности породы.

2. Значения коэффициентов остаточной водонасыщенности, рассчитанные от объема образца, свидетельствуют, что в формировании емкостного пространства и изменении фильтрационных характеристик в отложениях главную роль играют ослабленные зоны - границы между различными литотипами, слагающими породу баженовской свиты.

3. Чем выше содержание остаточной воды в породе, тем значительнее прирост емкостного пространства в экстрагированных образцах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клубова Т.Т. Фациально-геохимические особенности формирования коллекторов баженовской свиты Западной Сибири и доманикового горизонта Волго-Уральской провинции // В кн.: Литология и породы-коллекторы нефтегазоносных отложений СССР.- М.: Недра.- 1985.- С. 52-63.

2. Назина Л.А. Особенности конфигурации порового пространства в баженовской породе // В кн.: Физико-литологические особенности и коллекторские свойства продуктивных пород глубоких горизонтов Западной Сибири.- Тюмень,- 1987,- С. 61-64.

3. Нефтегазоносность глинистых пород Западной Сибири / И.И. Нестеров, И.Н. Ушатинский, А.Я. Малыхин и др.- М.: Недра.- 1987,- С. 40-50.

4. О связи содержания кристаллизационной воды и физических свойств пород баженовской свиты / М.А. Беляков, Т.Ф. Соколова, И.Г. Мельникова, А.С. Моисеенко // Изв. вузов. Сер. Геология и разведка.- 1987.- № 5.- С. 43-47.

Abstract

Massive samples (with a mass of more tan 300 g) representing the Bazhenov rocks of the Salym oil lield from the well - 316 drilled on oil-base drilling mud are examined. The residual water saturation coefficients, density, open density, as well as these parameters after extraction (463 hrs.) are determined. The correlation and analysis of the results of a change in petrophysical parameters, as well as their distribution by the well section provide the information on petroleum generation processes, the peculiarities in formation of secondary capacity space and on the peculiarities of reservoir rock formation in the Bazhenov sequences.

Рис. 1. Гистограмма распределения открытой пористости, определенной в монолитах (1), кусочках (2), боковых частях керна (3) скв. 316 Салымской

Рис. 2. Взаимосвязь коэффициентов остаточной водонасыщенности и открытой пористости неэкстрагированных образцов скв. 316 Салымской

Рис. 3. Распределение коэффициента открытой пористости по разрезу скв. 316 Салымской.

Образцы: 1 - неэкстрагированные, 2 - экстрагированные

Рис. 4. Распределение объемной плотности образцов по разряду скв. 316 Салымской.

Усл. обозн. см. на рис. 3

Рис. 5. Взаимосвязь коэффициента остаточной водонасыщенности к_в и параметра Dк_п экстрагированных образцов скв. 316 Салымской