|
УДК 553.98.061.4 |
© О.А. Шнип, 1995 |
ОБРАЗОВАНИЕ КОЛЛЕКТОРОВ В ФУНДАМЕНТЕ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Шнип О.А. (ГАНГ им. И.М.Губкина)
В последние годы значительно возрос интерес к фундаменту как нефтегазопромысловому объекту. Это связано с выявлением значительных скоплений нефти и газа в фундаменте и постепенным истощением давно разрабатываемых месторождений в осадочных породах чехла. Открытие месторождений в фундаменте старых нефтегазодобывающих территорий с развитой инфраструктурой могло бы в некоторых случаях привести к их реанимации.
Методики поисков, разведки и разработки месторождений нефти и газа, давно и успешно применяемые для осадочных и вулканогенно-осадочных образований, не всегда применимы для пород фундамента. При разведке и разработке таких месторождений возникают проблемы научного и технического характера. Одна из них – образование коллекторов в породах фундамента.
Фундамент сложен породами нескольких типов. Это глубинные магматические породы разного состава – от гранитоидов до ультраосновных, эффузивные и дайковые образования, первично-осадочные и вулканогенно-осадочные породы разной степени измененности – от затронутых процессами катагенеза до ультраметаморфитов. В фундаменте разных регионов преобладают различные типы пород,
но предварительные подсчеты показывают, что чаще всего (приблизительно 80 %) промышленные скопления углеводородов в кристаллическом фундаменте связаны с гранитоидами (граниты, гранодиориты, лейкодиориты). Данные по фундаменту месторождений нефти и газа Сибири, Средней Азии и Вьетнама, а также публикации по другим районам мира показывают, что в таких породах коллекторы образуются в результате действия нескольких разных по значимости процессов.Автометасоматоз. Если рассматривать гранитоиды как породы, кристаллизующиеся из расплавов соответствующего состава глубинного или палингенного происхождения, то при их застывании протекают автометасоматические процессы, выражающиеся в слабой серицитизации полевых шпатов и некотором перераспределении алюмосиликатного вещества. Эти процессы, обычные для всех типов гранитоидов вне зависимости от глубины, не изменяют их химический состав. Такие процессы не создают какого-либо значимого пустотного пространства, однако, приводят к незначительному разрыхлению породы, как бы подготавливая ее к воздействию более поздних процессов.
Контракционная усадка. Температура гранитоидного расплава, сохраняющего мобильность при внедрении в верхние горизонты земной коры, близка 900 °С. При остывании гранитоидного тела температура снижается до 200-100 °С. При этом согласно законам термодинамики объем этого тела уменьшается на 8-9 %. Общая усадка приходится как на уменьшение внешних размеров гранитоидного тела, так и создание контракционной пустотности внутри него.
По мнению М.А. Осипова [3], эта внутренняя контракционная пустотность составляет 2-3 % от общего объема остывшего гранитоидного тела. Такая пустотность может оформляться в виде скоплений каверн, раковин, трещин и трещиноподобных полостей, размеры которых могут достигать нескольких метров [4]. Зная все это, можно легко объяснить поглощение глинистого раствора и провалы инструмента, что часто наблюдается при бурении на фундаменте.
Сокращение внутреннего объема гранитоидного батолита площади Оймаша составляет около 8,4 % [5]. В гранитоидах фундамента других районов внутренняя контракционная пустотность может превышать 2-3 % и составлять 8 % общего уменьшения объема. Последнее предположение основывается на следующих соображениях. Расплав при внедрении в верхнюю часть земной коры контактирует с холодными вмещающими породами. Приграничная часть гранитоидного тела (зона "закалки") остывает очень быстро – в геологическом смысле мгновенно – и создает жесткую раму, препятствующую уменьшению внешних размеров гранитоидного тела. Во внутренних его частях продолжаются застывание расплава и его превращение в твердую породу, что сопровождается уменьшением объема и образованием каверн, трещин и другого рода пустот.
Тектонические процессы. Обычно эти процессы начинаются в период становления магматического тела и проявляются в несколько этапов в зависимости от геологической истории региона. Тектонические процессы воздействуют на все типы пород и создают в них разломы, системы трещин, зоны катаклаза и милонитизации.
Кроме того, тектонические движения вызывают расчленение фундамента на опущенные и приподнятые блоки; к последним тяготеют известные скопления углеводородов [1].Керн из зон трещиноватости имеет вид щебенки с включениями обломков пород. Керн из зон катаклаза и милонитизации представлен раздробленными и перетертыми породами с крупностью
обломков минералов 0,1-0,3 мм. Мощность этих зон обычно невелика и измеряется сантиметрами – первыми десятками сантиметров. Часто они образуются вдоль крупных трещин, по которым происходили подвижки. Нередко встречаются зеркала скольжения.Надо отметить, что определения по керну фильтрационно-емкостных свойств пород, подвергшихся тектоническим процессам, а также процессам контракционной усадки, не дают точных результатов, так как методы петрофизики не позволяют учитывать объем крупных трещин и пустот. Для более точных определений необходимо привлечение материалов геофизических исследований скважин.
Постмагматические процессы. Здесь речь идет о воздействии на породы фундамента гидротерм и пневматолитов, которое начинается при застывании гранитоидных образований и может продолжаться значительное время. Горячие флюиды циркулируют в породах фундамента, используя пустоты, образовавшиеся во время тектонических движений и контракционной усадки. Как коллекторообразующий фактор эти флюиды оказывают следующее влияние на породы:
Постмагматические процессы в породах фундамента необходимо особенно тщательно изучать, так как они могут вызывать как увеличение емкости резервуара, так и ее уменьшение, а также запечатывать пути миграции флюидов. Кроме того, цеолиты, нередко образующиеся в результате гидротермальных процессов, могут адсорбировать легкие углеводороды состава С
1-С6 и капсулировать их в каналах внутренней структуры.Тектонокессонный эффект. Этот эффект проявляется, если какая-либо система, стабильная в условиях определенных температур и давлений, в силу тех или иных причин попадает в существенно иные условия. Например, гранитоиды образуются на глубине более 3-5 км при высоких температурах и давлениях. В ходе геологической истории они могут оказаться на дневной поверхности. Существенная смена условий приводит к образованию многочисленных микротрещин в породах.
Гипергенные процессы. Эти процессы проявляются после обнажения пород на дневную поверхность. Под влиянием атмосферных явлений образуются коры выветривания с большими, чем в материнских породах, пористостью и проницаемостью. Обычно площадные коры выветривания частично размыты и не образуют единого горизонта. Их расположение подчиняется особенностям палеорельефа. Переход от кор выветривания к коренным породам постепенный, без какого-либо разделяющего экрана. Следовательно, коры выветривания не самостоятельный объект нефтегазодобычи, а составная часть фундамента.
В результате воздействия перечисленных процессов в породах фундамента могут образоваться коллекторы с пустотностью, достигающей 18-20 %, и проницаемостью, измеряемой десятыми долями квадратных микрометров. Коллекторы относятся к трещинным, каверново-трещинным, порово-трещинным и т.д. Отметим, что эти коллекторы обычно прерывистые, т.е. зоны с хорошими фильтрационно-емкостными свойствами чередуются со слабопроницаемыми массивами.
Весьма важен вопрос о глубине развития этих коллекторов. Автор статьи поддерживает мнение И.П.
Жабрева, что крупные зоны трещиноватости наиболее интенсивно развиты до глубины 7 км, "где в полной мере проявляют себя хрупкие и квазихрупкие свойства пород" [2].ЛИТЕРАТУРА