Открытие нефтяных и газовых залежей на больших глубинах в значительной мере зависит от точности представлений об условиях формирования на этих глубинах эффективных коллекторов. Поэтому задача изучения особенностей структуры пустотного пространства пород из глубокозалегающих горизонтов и оценки их фильтрационно-емкостных свойств является актуальной.

В качестве объекта исследования использовался керн из триасовых отложений тампейской серии Тюменской сверхглубокой скважины СГС-6. Тампейская серия в объеме витютинской, варенгаяхинской и пурской свит выделена Ю.А. Ехлаковым в разрезе Тюменской СГС-6 в интервале глубин 5607-6422 м. По данным изучения керна и материалов ГИС тампейская серия образована терригенными породами - гравелитами, песчаниками, алевролитами и аргиллитами.

Песчаники граувакковые, преимущественно мелкозернистые, реже средне-, крупно- и разнозернистые, неравномерно алевритистые, часто с гравийной примесью, неравномерно глинистые, хлоритизированные, лейкоксенизированные, карбонатизированные, участками слабобитуминозные. Открытая пористость песчаников изменяется в пределах 0,3-12,3 %. Повышенной пористостью характеризуются крупнозернистые песчаники. Средние значения открытой пористости алевропесчаников витютинской, варенгаяхинской и пурской свит (6,8, 5,9 и 5,5 % соответственно) свидетельствуют, что в разрезе тампейской серии открытая пористость горных пород с глубиной снижается. Однако одновременно с данной тенденцией на глубине свыше 6000 м отмечается другая закономерность, когда открытая пористость некоторых разностей песчаников превышает 12 %. Можно предположить, что данное противоречие обусловлено разнонаправленностью процессов минеральных преобразований, инициируемых возрастающими горным давлением и температурой при погружении осадочных пород на большие глубины.

Оценка степени катагенетической преобразованности слабоглинистых и слабокарбонатизированных песчаников проводилась путем подсчета в шлифах удельной протяженности всех видов контактов между обломками породообразующих минералов [3], после чего по полученным данным рассчитывался коэффициент уплотнения, т.е. отношение удельной протяженности полных контактов к удельной протяженности всех видов контактов (Потапов В.П., 1999). При полной потере песчаником пустотности теоретически коэффициент уплотнения численно становится равным единице.

На рис. 1 приведено графическое отражение корреляционной связи открытой пористости с коэффициентом уплотнения песчаников. Судя по характеру распределения экспериментальных точек на корреляционном поле, при гравитационном уплотнении мелкозернистые песчаники в большей степени теряют пустотность по сравнению с крупно- и среднезернистыми разностями.

Корреляционная связь глубины отбора образцов мелко-, средне- и крупнозернистых песчаников с коэффициентом уплотнения отражена на рис. 2. Характер распределения точек на корреляционном поле графика свидетельствует о том, что с глубиной коэффициент уплотнения песчаников снижается, что противоречит общепринятому представлению [2] об увеличении плотности осадков по мере их погружения на большие глубины.

Изучение песчаников в шлифах показало, что снижение коэффициента уплотнения с глубиной является следствием выщелачивания компонентов матрицы песчаников. Наиболее сильно процессам выщелачивания подвержены гравелиты, крупно-, средне- и разнозернистые песчаники. Структура вновь образованного порового пространства характеризуется неравномерным распределением пустот в объеме породы, обусловленным в свою очередь неравномерным распределением в объеме матрицы породы обломков минералов, неустойчивых при высоких давлениях и температурах. Пустотное пространство песчаников и алевролитов представлено межзерновыми порами неправильно-треугольной, неправильно вытянутой формы, тонкой и реже мелкой размерности, внутризерновыми порами неправильной, часто причудливой формы ( рис. 3 ), реже крупными порами и единичными каверночками размером до 2 мм, а также трещинками, окаймляющими обломки пород и иногда секущими их, от единичных до многочисленных.

Таким образом, структура пустотного пространства песчаников и алевролитов тампейской серии в ходе процессов глубинного катагенеза претерпела качественные изменения, что отразилось на соотношении значений их открытой пористости и проницаемости. Экспериментально установлено, что разуплотненные песчаники и алевролиты при сравнительно высокой открытой пористости, в среднем равной 8,8 %, характеризуются весьма низкой проницаемостью, в среднем равной 0,0246 фм².

Согласно классификации терригенных пород-коллекторов нефти и газа, предложенной в работе [1], разуплотненные песчаники и алевролиты тампейской серии по значениям открытой пористости следует отнести к пятому классу коллекторов, а по проницаемости - к шестому классу, не имеющему промышленного значения. Тем не менее, учитывая экстремальные термобарические условия залегания разуплотненных песчаников и алевролитов, когда пластовая температура превышает 150 °С, а пластовое давление свыше 100 МПа, можно предполагать вероятность промышленного притока нефти и газа из этих отложений при достаточной толщине продуктивных пластов. По данным изучения керна и материалов ГИС в разрезе тампейской серии выделяются десять пластов разуплотненных песчаников, распределение которых по их толщинам приведено в таблице, из которой видно, что в разрезе тампейской серии чаще всего встречаются пласты разуплотненных песчаников толщиной 5-10 м. Некоторые из выделенных пластов перекрыты породами-флюидоупорами, в качестве которых служат плотные аргиллиты. На рис. 4 приведены петрофизическая и геофизическая характеристики песчаного пласта, выделенного в разрезе тампейской серии в интервале глубин 5632-5652 м. Кровля пласта сложена преимущественно алевролитами разнозернистыми, граувакковыми, слабоизвестковистыми, слюдистыми, песчанистыми. С глубины 5639 м в разрезе пласта доминируют песчаники разнозернистые, граувакковые, известковистые с гравийной примесью. В интервале глубин 5644-5652 м песчаники разуплотнены за счет выщелачивания обломков минералов, неустойчивых при высоких температурах и давлениях. В песчанике, отобранном из разуплотненной части пласта, пустотное пространство создано за счет незаполненных твердым веществом промежутков между зернами и мелких каверн, распределенных неравномерно в объеме породы (см. рис. 3 ). Сообщаемость пор и каверн подтверждается экспериментально - фактом проникновения в их пустотное пространство раствора полимерной смолы, что позволяет относить данную разность песчаников к классу пород-коллекторов.

Таким образом, на больших глубинах в алевропесчаниках создается вторичная пустотность за счет выщелачивания обломков минералов, неустойчивых при высоких пластовых температурах и давлениях. Масштаб этого явления достаточен для образования природных резервуаров, в которых при благоприятных условиях могут формироваться нефтяные и газовые залежи.

1. Кринари А.И. Об унифицированной схеме классификации коллекторов нефти и газа // Геология нефти и газа. - 1957. - № 7.
2. Прошляков Б.К., Гальянова Т.И., Пименов Ю.Г. Коллекторские свойства пород на больших глубинах. - М.: Недра, 1987.
3. Черников О.А. Преобразование песчано-алевритовых пород и их пористость. - М.: Наука, 1969.

By core samples from Tyumen superdeep well 6, reservoir properties of Triassic silty sandstones in depth range of 5607-6422 m have been studied.

Catagenetic transformation of weakly argillaceous and weakly carbonatized sandstones has been estimated. It was found out that at depth of more than 5000m the processes of mineral transformations are initiated in silty sandstones by increased pressure resulted in formation of secondary interstices due to leaching of minerals which are unstable at high pressures and temperatures.

Таблица

Песчаники: 1 - мелкозернистые (К_по = 14,3-16,7 К_у , r = -0,59), 2 - средне-, крупно- и разнозернистые (К_по = 18,6-16,0 Ку, r = -0,56)

Усл. обозначения см. на рис. 1

Песчаник граувакковый, мелко-, средне-зернистый, глинистый, слабоизвестковистый, массивный, с мелкими межзер-новыми порами и многочисленными извилистыми трещинами, огибающими обломки и редко секущими их; пористость - 11 %; проницаемость - 2,16*10^-2 фм ²; А - пустотное пространство, заполненное окрашенным полимером

1 - песчаники, 2 - аргиллиты, 3 - алевролиты, 4 - разуплотненные песчаники