ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 8

 

  Главная      Учебники - Разные     ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - 1970 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  6  7  8  9   ..

 

 

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 8

 

 

шкала   приведена   в   табл.   3-1.   Удачная,   хотя   и   несколько   иная   классификация

классификация (по Уэнтуэрту) подобного рода принадлежит Бюро почв (Министерство

Таблица 3-1 Гранулометрическая классификация

Таблица 3-2 Гранулометрическая классификация (в мм) 

(Бюро почв США)

сельского хозяйства); она приведена в табл. 3-2. Распределение кластических осадков

по размеру частиц может быть также показано с помощью логарифмического масштаба

значений диаметра частиц, как это видно на фиг. 3-1. Большая часть типичных осадков

представлена   смесью   песка,   алеврита   и   глины   в   различных   соотношениях.

Графический метод изображения этих соотношений иллюстрируется на фиг. 3-2 [3].

Гранулометрический анализ обломочных пород позволяет исследователю лучше

понять   возможный   характер   содержащихся   в   этих   породах   пластовых   флюидов.

Например, большинство из многочисленных проанализированных пород-коллекторов

южного Тринидада оказалось граувакками¹, размер зерен которых изменяется от 0,250

до 0,0625 мм [4], причем тонкозернистые разности этих пород обычно содержат воду, а

более грубозернистые заполнены газом или битумом.

Основная   масса   обломочной   породы  -  «матрикс»  -  состоит   из   частиц,

значительно более мелких, чем средние по размеру зерна. Она частично или полностью

заполняет пустоты между более крупными зернами [5]. Частицы основной массы могут

состоять из тех же минералов, что и более крупные зерна, иметь иной минеральный

состав или, как случается чаще всего, быть представленными как теми, так и другими

минеральными   видами.   Основную   массу   следует   отличать   от   цементирующего

материала - главным образом

Фиг. 3-2. Схема классификации осадков по содержанию в них песка, алеврита и

глины (Shерагd. Journ. Seel. Petrol., 24, p. 157, Fig. 7. 1954).

a  -  только  зерна;  б  -  зерна  и  основная   масса;  в  -  зерна   и  цемент;  г  -  зерна,

основная масса и цемент.

Фиг. 3-3. Возможные структурные элементы обломочных пород, содержащих в

различных   пропорциях   отдельные   зерна,   цемент   и   основную   массу   (Кrynine,  Journ.
Geol., 56, p. 139, Fig. 5, 1948).

хемогенного и биохемогенного осадка или глинистого вещества, обволакивающего как

более   крупные   зерна,   так   и   частицы   основной   массы.   Основная   масса   и

цементирующий материал могут присутствовать в породе в различных количествах, а

иногда   та   или   другая   из   этих   составных   частей   или   они   обе   могут   практически

отсутствовать в песчанике. Различное соотношение в породе зерен, основной массы и

цемента графически показано на фиг. 3-3.

Среди   обломочных   пород   наиболее   распространенными   коллекторами

углеводородов являются песчаники, конгломераты, аркозы, граувакки и алевролиты².

Перечисленные  осадочные   образования   составляют  около  половины   всех  известных

пород-коллекторов. Большая часть обломочных коллекторов имеет кремнистый состав,

но   известно   также   много   карбонатных   обломочных   пород,   таких,   как   оолитовые

карбонаты   и   ракушечники,   сложенные   соответственно   ооидами   или   обломками

раковин организмов, лишь слегка сцементированными

¹Граувакками   (по   Крынину)   называются   темиоокрашеиные   обломочные   породы,   в

которых 20% обломочных зерен или более представляют собой обломки других пород.

²Такая дифференциация пород не совсем правильна, ибо аркозы и граувакки являются

минеральными разностями песчаников, о чем пишет далее сам автор. - Прим. ред.

или   нерекристаллизованными.   Глинистые   коллекторы   имеют   только   подчиненное

значение.

В   некоторых   песчаниках   практически   все   зерна   состоят   из   кварца,   а   цемент

присутствует в небольших количествах или его вовсе нет. Наряду с этими чистыми

разностями встречаются многочисленные переходные типы к песчаникам, состоящим

из   различного   количества   зерен   других   минералов   с   тем   или   иным   содержанием

основной массы, цемента или того и другого вместе. Ближе всего к чисто кварцевым

разностям   стоят   песчаники,   которые   характеризуются   высоким   содержанием

кремнезема и включают также зерна кремнистых пород, тонкозернистых кварцитов и

силикатов, преимущественно полевых шпатов. Некоторые песчаные породы содержат

полевые шпаты, слюду и кварц почти  в той  же пропорции,  что и граниты,  за счет

разрушения которых они образовались. Это аркозы¹, или так называемые перемытые

«граниты». Песчаные породы в изобилии содержащие обломочные зерна темноцветных

тонкозернистых изверженных пород, называются граувакками. Во всех этих породах

почти всегда присутствует некоторое количество основной массы или цемента (а чаще

то   и   другое   вместе),   заполняющие   пространство   между   более   крупными   зернами.

Порода-коллектор   в   отдельных   случаях   может   испытывать   локальные   изменения

структуры   и  состава  -  либо  по  вертикали   благодаря  чередованию   различных  слоев,

либо   по  горизонтали   вследствие   фациальной   изменчивости,  -  в других  случаях   она

может оставаться по существу неизменной по всему региону.

Между   чистыми,   хорошо   отмытыми   кварцевыми   песчаными   породами   и

другими   типами   обломочных   пород   существуют   различные   переходные   разности,

образующиеся   в   результате   примешивания   к   песчано-кварцевому   материалу

алевритовых   и   глинистых   частиц   («глинистые»,   «алевритистые»,   «мусорные»,

«загрязненные»  песчаники),  карбонатного   материала   (известковые,  карбонатные   или

доломитовые   песчаники),   кремнезема   (кремнистые   или   кварцитовые   песчаники,

вулканические пеплы), полевых шпатов, слюд и обломков пород (аркозы, перемытые

граниты,   граувакки).   Примеси   могут   входить   в   состав   главной   обломочной   части

породы или в состав основной массы или цемента. При этом изменения их состава

могут носить как локальный, так и региональный характер. Большую роль в изменении

пород,   имеющих   в   своем   составе   растворимый   материал,   особенно   песчаников,

содержащих  много кальцита  и доломита или пород, в основном состоящих  из этих

минералов, могут играть процессы растворения, переотложения и перекристаллизации.

Чистые,   однородные   непрерывно   прослеживающиеся   кварцевые   песчаные

породы   могут   быть   сформированы   в   результате   размыва   других,   более   древних

песчаников, в результате переноса обломочного материала на большое расстояние от

источника   сноса   пли   благодаря   интенсивной   переработке   исходного   материала   во

время   отложения   деятельностью   волн   и   течений,   занные   факторы   способствуют

хорошей   сортировке  осадочного  материала  и  формированию  однородной  структуры

осадков. Происхождение песчаных пород, содержащих большое количество полевых

шпатов,   слюд   и   других   силикатов,   глин   пли   обломков   кремнистых   пород,   следует,

вероятно, связывать с разрушением изверженных пли метаморфических пород, слабо

выветрелых   сланцев,   аргиллитов   и   глин;   материал,   слагающий   такие   породы,   либо

транспортировался   лишь   на   короткие   расстояния,   либо   отлагался   в   изменчивых

условиях, подобных тем, какие могли господствовать в дельтах и поймах рек. Чистые

однородные   песчаные   породы,   покрывающие   сплошным   чехлом   обширные

пространства,   иногда   называются   покровными;   песчаные   породы,   содержащие

значительную примесь глинистого, сланцевого

¹К   аркозам   относятся   «песчаники,   содержащие   25%   или   более   полевых   шпатов   и

образовавшиеся   в   результате   разрушения   кислых   изверженных   пород   грапитоидной
структуры» (Bull. 98, Committee on Sedimentation, Nat. Research Council, 1935).

или какого-нибудь иного материала, называются илистыми или загрязненными, а если

они включают также обломки других пород  -  граувакками. На фиг. 3-4 схематически

изображается   разнообразный   состав   и   характер   граувакк.   Породы-коллекторы

грауваккового состава известны в районе Брадфорд на территории штата Пенсильвания

и на побережье Мексиканского залива в штатах Техас и Луизиана [6].

По   сравнению   с   другими   типами   коллекторов   песчаные   породы   содержат

наибольшее число промышленных залежей углеводородов. В то же время по общей

добыче   и   суммарным   запасам   углеводородов  песчаные   породы,   вероятно,   уступают

карбонатным коллекторам. Можно было бы привести 

Фиг. 3-4. Схематический разрез граувакки (увеличено в 125 раз), показывающий

сложный характер пористости и минерального состава «загрязненного» песка (Кrуninе,
Journ. Geol, 56, p. 153, Fig. 13, 1948).

1  -  поровое пространство; 2  -  кварц; 3  -  кремень; 4  -  слюда; 5  -  карбонат; 6  -

обломки   кварцита;   7  -  обломки   филлита;   8  -  «глинистый»   материал;   9  -  иллит,
замещающий кварц.

тысячи   примеров   различных   залежей,   связанных   с   печаными   коллекторами,   но   мы

ограничимся лишь несколькими общими ссылками, которые приводим ниже.

Песчаные породы третичного возраста содержат большинство залежей нефти в

Калифорнии [7], а также в провинции Галф-Кост в пределах штатов Техас и Луизиана

[8];   значительная  часть  залежей  связана   с  одновозрастными  песчаными   породами  в

Венесуэле [9].

Песчаные породы мелового возраста отличаются высокой продуктивностью на

месторождении   Бурган   в   Кувейте   (Юго-Западная   Азия),   вероятно   являющемся

крупнейшим   в  мире.  Мощность  продуктивных  песчаных  пород  достигает   здесь  800

футов (240 м) при общей мощности разреза песчаной толщи около 1100 футов (335 м),

а залежь приурочена к крупной антиклинальной складке [10]. Почти все залежи нефти

в районах Баку, Майкопа и Грозного на Кавказе в СССР, относящиеся к богатейшим

нефтегазоносным территориям земного шара, связаны с песчаными коллекторами [11].

Нефтяная   залежь   месторождения   Ист-Тексас,   крупнейшая   в   США,   заключена   в

песчаниках   Вудбайн,   залегающих   у   подошвы   верхнего   мела.   Структурная   карта   и

разрез этой залежи приведены на фиг. 8-3, а ее местонахождение - на фиг. 10-17.

Песчаники   палеозойского   возраста   являются   коллекторами   в   большом   числе

залежей,   распространенных   в   пределах   восточной   части   Мид-Континента   и   в

Скалистых горах в США. Песчаные породы девонского возраста на месторождении

Брадфорд   в   Пенсильвании   благодаря   весьма   успешному   применению   методов

вторичной разработки [12] являются, вероятно, наиболее детально изученными на всем

земном шаре коллекторами нефти и газа, Карта района этого месторождения приведена

на фиг. 7-17. Песчаники «Уилкокс» и Симпсон (средний ордовик) Мид-Континента,

штаты   Канзас   и   Оклахома,   относятся   к   наиболее   чистым   песчаным   коллекторам   и

характеризуются   высоким   процентным   содержанием   округлых   матовых   песчаных

зерен.   Основная   добыча   нефти   на   месторождении   Оклахома-Сити   ведется   из

песчаников Симпсон. Карта этого месторождения и окружающих районов показана на

фиг. 14-6 и 14-7.

К распространенному типу коллекторов относятся конгломераты, гравелиты и

другие   грубообломочные   отложения,   состоящие   преимущественно   из   кремнезема   и

силикатов.  В большинстве  случаев они образуют линзовидные тела, заключенные  в

более   мелкозернистых   и   более   однородных   осадках   того   же   состава   (например,

кварцевые гравелиты и конгломераты, переслаивающиеся с кварцевыми песчаниками и

граувакками в разрезе девона, северо-западной Пенсильвании [13]). На месторождении

Хейнсвилл   в   Луизиане   [14]   имеется   ряд   скважин,   отличающихся   исключительно

высокой   продуктивностью   благодаря   высокой   проницаемости   коллекторов,

представленных крупными линзами грубообломочного (с гальками диаметром до двух

дюймов), слабо сцементированного конгломерата и гравелита. Высоко продуктивный

песчаный коллекторский пласт Биг-Инджен («Большой индеец») в восточном Огайо и

на   западе   Западной   Виргинии,   имеющий   нижнемиссисппский   возраст,   представляет

собой массивный, крупнозернистый конгломератовый песчаник с косой слоистостью;

там,   где   эта   толща   уменьшается   в   мощности   и   сложена   обычным   более

мелкозернистым песчаником, она дает только воду [15].

Базальные   конгломераты   пенсильванского   возраста,   состоящие   из   окатанных

галек и валунов миссисипских кремнистых сланцев, являются коллекторами в большом

числе залежей Канзаса [16]; базальный конгломерат, сложенный в основном обломками

аспидных   сланцев,   образует   коллектор   на   месторождении   Плайя-дель-Рей   в

Калифорнии [17]. На обширной территории на севере месторождения Ист-Тексас часть

продуктивной   зоны   представлена   пластом   конгломерата   и   гравелита,   входящим   в

состав   продуктивной   формации   Вудбайн   (верхний   мел),   которая   сложена   главным

образом обычными песчаными и глинистыми породами и вулканическим пеплом [18].

Структура   и   минеральный   состав   большинства   песчаных   коллекторов

изменяются как по разрезу, так и по плошали. Например, песчаные линзы иди пачки

песчаных пород, переслаивающиеся с глинистыми породами и алевролитами, могут на

первый   взгляд   без   всяких   причин   увеличиваться   иди   уменьшаться   в   мощности,

обогащаться глинистым материалом или очищаться от примесей. Эти песчаные линзы

могут иметь небольшие размеры и бить целиком заполненными нефтью пли газом, т.е.

быть   не   только   коллектором,   но   и   ловушкой.   В   других   случаях   песчаные   породы

распространены на обширных территориях и содержат много залежей, приуроченных к

участкам, характеризующимся благоприятными условиями для образования ловушек.

Изменение проницаемости продуктивной формации в латеральном направлении вплоть

до полной ее потери ограничивает или вообще останавливает какую-либо миграцию

углеводородов. Следовательно,  латеральные  изменения  структурных  особенностей  и

минерального   состава   коллекторской   толщи   являются   благоприятным   фактором,

поскольку в такой толще залежи углеводородов могут образовываться независимо от

того, деформирована она или нет.

Можно   привести   много   примеров   резкого   изменения   свойств   песчаных

коллекторов   в   латеральном   направлении.   Особенно   это   характерно   для   третичных

отложений,   которые   обнаруживают   многочисленные   неожиданные   латеральные

изменения   почти   на   всех   площадях,   где   они   продуктивны.   Песчаные   породы   то

выклиниваются, то вновь появляются в разрезах и, как правило, характеризуются косой

слоистостью;   формы   песчаных   тел   в   плане   также   разнообразны:   они   либо   имеют

удлиненные   и   извилистые   контуры,   либо   образуют   обширные   поля   неправильных

очертаний.   Почти   все   третичные   коллекторы   Румынии   и   Кавказско-Апшеронской

провинции   СССР,   например,   отличаются   быстрой   латеральной   изменчивостью,

замещением   чистых   песчаных   пород   алевритистыми   и   глинистыми;   их

распространение   часто   ограничивается   отрицательными   формами   древнего

эрозионного   рельефа   (промоины   и   русла),   в   широких   пределах   изменяется   и   их

гранулометрический   состав¹.   Многие   песчаные   толщи   пенсильванского   возраста

Аппалачей, Иллинойса и Мид-Континента также испытывают резкие и неожиданные

изменения   в   плане.   Верхнемеловые   продуктивные   песчаные   толщи   Скалистых   гор

изменяются на коротких дистанциях и замещаются другими разностями то в нижней

части   разреза,   то   в   верхней.   В   бассейне   Вентура   (Калифорния),   богатейшей

нефтегазоносной провинции, третичные отложения на протяжении всего нескольких

миль   в   пределах   прогиба   или   узкого   пояса   длиной   50  миль  увеличивают   свою

мощность   до   40 000  футов;   их   резкая   по   разрезу   и   по   площади   изменчивость

подверглась детальным исследованиям [19]. Резкая латеральная изменчивость пород

затрудняет или даже делает невозможной корреляцию коллекторских пластов. Даже в

тех случаях, когда в нашем распоряжении имеются многочисленные данные изучения

керна   и   электрокаротажных   диаграмм,   сведения   о   пластовых   давлениях   и

продуктивности   скважин,  а  также   палеонтологические   определения,   для  проведения

сколько-либо   надежной   корреляции   коллекторских   пластов   требуется   бурение

большого числа скважин. Но и после этого корреляция может быть применена только к

значительно более крупным единицам разреза, чем формации или отдельные песчаные

пласты.

Природу изменчивости древних отложений можно представить, но крайней мере

частично, если изучать осадки, формирующиеся на дне морей и океанов в настоящее

время   [20].   Древние   осадочные   отложения,   подобно   современным,   по-видимому,

располагались   зонами   и   концентрическими   поясами   вокруг   участков   акваторий,

характеризовавшихся   океаническими   глубинами.   Характер   отложений,

накапливавшихся в каждой из этих зон, определялся такими факторами, как глубина

воды, расстояние от берега, направление и сила океанических течений, биологическая и

биохимическая обстановка осадконакопления, а также состав материала, приносимого

реками. В сущности те или иные отложения представляют собой результат суммарного

воздействия   на   исходный   осадочный   материал   таких   процессов,   как   выветривание,

перенос, осаждение и диагенез.

Ближайшая   к   берегу   зона   осадконакопления,   прибрежная   или   литоральная,

известная   еще   как   неритовая   область   (глубина   воды   от   0   до   600  футов,   0-180  м),

характеризуется большим разнообразием типов осадков. В ней накапливаются крупно-

и мелкозернистые пески, алевриты, ракушечники, слоистые и неслоистые осадки; все

они   испытывают   резкие   изменения   структуры   и   состава   как   по   разрезу,   так   и   в

латеральном направлении. Активность химических и биохимических процессов здесь

достигает   максимума,   в   связи   с   чем   глинисто-песчаные   отложения   часто   могут

переслаиваться с обломочными образованиями, состоящими из остатков организмов.

Большинство   песчаных   коллекторов,   очевидно,   было   сформировано   в   изменчивых

условиях   этой   прибрежной   зоны.   Чередование   трансгрессий   и   регрессий   моря

приводило к слиянию отдельных песчаных горизонтов в единое тело, переработке и

переотложению 

¹Однако в этих толщах имеются пласты, отличающиеся исключительным постоянством

структуры   и   состава   на   значительных   расстояниях,   например   отдельные   пласты   верхнего
отдела продуктивной толщи Азербайджана, чокракско-караганские слои района Грозного и т.д.
Прим. ред.

различных   осадков   и   периодической   смене   морских   условий   осадконакопления

континентальными.   Особенно   характерны   подобные   условия   осадкообразования   для

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  6  7  8  9   ..