Роль нефти и газа в мировой политике и экономике

В подзоне А₂ происходит уменьшение пористости, так как здесь происходит перекристаллизация кальцита.

Зона    Б    также    подразделяется    на   ряд    подзон:    подзона   Б₂¹ характеризуется увеличением пористости и проницаемости, вызываемым растворением кальцита и трансформацией монтмориллонита в гидрослюду (в результате последнего процесса уменьшается объем занимаемый этим минералом). Подзона занимает интервал глубин 1-3,0 км.

В подзонах Б₂² и Б₂³ происходит уменьшение пористости и проницаемости.

Подзона Б₂¹ Н.А.Минским выделяется как зона оптимальных коллекторов (ОК).

Процессы  формирования вторичной пористости активизируются в условиях трещинообразования. Образование трещин способствует интенсификации процессов массопереноса и массообмена.

 

 

 

 

Рис. 8. Схема  изменения коллекторских свойств кальцитсодержащих пород с глубиной (по Н.А.Минскому, 1975).

а - пространство пор и трещин; 6 - кремнезем, силикаты; в - кальцит; г-максимальная пористость; д - максимальная проницаемость; Мпк - область наибольшего увеличения (аномалия) максимальных значений пористости с глубиной; г.у.к. - граница устойчивости кальцита; с. у. - ступенчатое уплотнение коллекторов; O.K. - область оптимальных свойств коллекторов.

 

 

   По А.А. Ханину(1969) склонность осадочных пород к  трещинообразованию уменьшается в ряду: доломитизированные известняки- чистые известняки-доломиты-аргиллиты-песчаники и алевролиты-ангидрито-доломитовые породы-ангидриты.

Как правило, зоны трещиноватости приурочены к плоскостям разрывных  нарушений, которые окружены системой оперящих трещин. По этим трещинам циркулируют растворы, растворяющая способность которых по отношению к вмещающим породам определяется степенью их минерализации, составом и обогащенностью газовой фазой (С0₂, Н₂ и др.).

         Говоря о развитии вторичной пористости надо всегда иметь ввиду локальность распространения вторичных коллекторов в пространстве. Размеры зон вторичных коллекторов зависят от оптимального сочетания большого количества факторов (тектонический режим, литологический состав и строение разреза, примеров формирования вторичной пористости, в результате процессов упомянутых выше. Как правило, вторичные породы-коллекторы приурочены к породам залегающим (или залегавшим) на глубинах 3-3,5 км. Например, месторождение нефти и газа пермотриасовых отложений Мангышлака и плато Устюрт связаны с трещинными и порово-трещинными коллекторами. Залежи нефти в нефтекумской      свите      пермотриасового      возраста      на      востоке Ставропольского края приурочены к зонам локального развития вторичных коллекторов. К сложным порово-кавернозно-трещинным породам-коллекторам приурочены залежи газа на Оградненском месторождении в Нюйско-Джербинской впадине, на Бысахтахском месторождении в Березовской впадине на юго-западе Якутии. На Бысахтахском месторождении одна залежь газа приурочена к обширной зоне дробления сливных кварцевых песчаников венда.

      Существенное влияние на фильтрационно-емкостные  свойства пород-коллекторов оказывает количество и минеральный состав цемента. Цемент осадочных пород - вещество, скрепляющее частицы осадочных пород (зерна, обломки пород, фрагменты скелетов организмов, оолиты и др.). В осадочных породах наиболее широко развиты глинистый и карбонатный цементы, реже сульфатный, цеолитовый, кремнистый, фосфатный и др. По объемному соотношению с цементируемым материалом выделяются следующие типы цемента: базальный, пойкилитовый, поровый, пленочный и контактовый. Первые три типа практически полностью заполняют поровое пространство.

    Независимо  от состава и типа цементации  однозначно уменьшаются емкостно-фильтрационные свойства пород-коллекторов при увеличении содержания цемента. При прочих равных условиях (гранулометрический состав обломочной части, сортировка и др.) наиболее высокими коллекторскими свойствами обладают мономинеральные кварцевые песчаники с минимальным (до 3-5%) содержанием глинистого цемента. В качестве примера можно привести песчаники ботуобинского горизонта на юго-западе Якутии. При значениях содержания цемента более 15-20% наиболее резко снижает значения открытой пористости карбонатный цемент. В случае присутствия в породе глинистого цемента при прочих равных условиях открытая пористость выше в песчаниках с каолинитовым цементом и ниже в песчаниках с монтмориллонитовым и гидрослюдистым цементом. Это достаточно четко, например, прослеживается в песчаниках перми и нижнего триаса Вилюйской синеклизы.

3.4.Породы-коллекторы, породы-покрышки, природные резервуары

Породы обладающие, благодаря  коллекторским свойствам (пористость, проницаемость), способностью аккумулировать и отдавать флюиды называются коллекторами.

По морфологии пустотного пространства выделяются поровые, кавернозные, трещинные и смешанные коллекторы.

Поровые (гранулярные) коллекторы характерны для терригенных  и в меньшей степени для карбонатных пород. В поровых коллекторах размеры   и   форма  пор   определяется  размерами   обломочных   зерен, степенью их окатанности, минеральным составом обломочных зерен, количеством и минеральным составом цемента. В карбонатных породах размеры и конфигурация пор определяется размером кристаллов кальцита и доломита, фрагментов раковин и скелетных остатков. Гранулярная пористость является сингенетичной, т. е. формируется одновременно с образованием осадка. Как было показано выше, в постседиментационной истории преобразования осадка происходит закономерное уменьшение величины гранулярной пористости, обусловленное влияние таких факторов, как давление, температура, вещественный состав породы и т. д.

Кавернозные коллекторы характерны для карбонатных  пород. Кавернозная составляющая пустотного пространства породы всегда является вторичной, формирующейся за счет растворения (выщелачивания) и выноса минеральной массы, за счет метасоматического замещения кальцита доломитом. Каверны в отличие от пор распределяются в породе неравномерно.

Трещинные коллекторы образуются в плотных породах, практически лишенных гранулярной пористости. Это могут быть хемогенные породы с изначально отсутствующей гранулярной пористостью, а также породы лишившиеся гранулярной пористости в процессе постседиментационных преобразований.

Чисто кавернозные  и чисто трещинные коллекторы распространены очень редко.

Наиболее распространены смешанные коллекторы - порово-трещинные, порово-кавернозные, кавернозно-порово-трещинные, кавернозно-трещинные и т.д. Во всех этих типах коллекторов меняется соотношение кавернозной и поровой емкостей, доля трещинная емкости всегда существенно меньше и определяет проницаемость породы.

Было предложено много классификаций пород-коллекторов, в которых учитывались литология и количественные значения пористости и проницаемости.

Для терригенных  коллекторов наиболее удобна классификация А.А.Ханина, в которой коллекторы делятся на шесть классов (табл. 1).

Карбонатные породы-коллекторы классифицируются исследователями по различным признакам. Наиболее полной классификацией, учитывающей литогенетические особенности пород, имеющие важное значение для емкостно-фильтрационных свойств карбонатных пород, является классификация К.И.Багринцевой (1977). Эта классификация основана на разделении коллекторов по проницаемости с учетом генезиса пород, их структуры и текстуры.

 

 

	Таблица 1 Классификация терригенных коллекторов (А.А.Ханин, 1969)
Класс коллектора	Порода	Эффективна)! пористость, %	Проницаемость, по газу, мД	Характеристика коллектора  по проницаемости и ёмкости
1	2	3	4	5
I	Песчаник  среднезернистый Песчаник мелкозернистый Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый	>16,5 >20 >23,5 >29	>1000 >1000 >1000 >1000	Очень высокая
II	Песчаник  среднезернистый Песчаник мелкозернистый	15-1й,5 18-20	500-1060 500-1000	Высокая
III	Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый Песчаник среднезернистый	21,5-23,5 26,5-29 11-15	500-1000 500-1000 100-500	Высокая Средняя
	Песчаник  мелкозернистый Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый	14-18 16,8-21,5 20,5-26,5	100-500 100-500 100-500	-
rv V	Песчаник среднезернистый  Песчаник мелкозернистый Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый Песчаник среднезернистый Песчаник мелкозернистый Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый	5,8-11 8-14 10-16,8 12-20,5 0,5-5,8 2-8 3,3-10 3,6-12	10-100 10-100 10-100 10-100 1-10 1-10 1-10	Пониженная Низкая
VI	Песчаник  среднезернистый Песчаник мелкозернистый Алевролит крупнозернистый Алевролит мелкозернистый	<0,5 <2 <з,з <3,6	<1 <! <1 <1	Весьма низкая обычно  не имеет практического значения
Породы, характеризующиеся низкой проницаемостью при перепадах давлений до первых сотен атмосфер и препятствующие фильтрации газа и нефти, называются покрышками.

Породы-покрышки бывают сложены глинами, глинистыми алевролитами, мергелями и галогенными породами.

Наилучшими экранирующими  свойствами характеризуются пластичные породы, каковыми являются в первую очередь, каменные соли и глины. Строго говоря, все горные породы обладают в той или иной степени пластичностью, но каменные соли и глины характеризуются наибольшими скоростями пластических деформаций.

Однако, проявление пластичных свойств этих пород с  увеличением глубины залегания разное. Глинистые толщи с увеличением глубины залегания утрачивают пластичные свойства вследствие выжимания из породы седиментационной воды с гидрослюдизации монтмориллонита, глинистого минерала способного набухать и придавать глинистой породе пластичность. С утратой пластичности глинистые породы превращаются в неразмокающие аргиллиты, становятся трещиноватыми и их изолирующие свойства снижаются. У каменных солей с увеличением глубины залегания напротив возрастает пластичность, а на глубине свыше 3 км преодолевается предел текучести и каменная соль приобретает свойство текучести.

По оценке И.В.Высоцкого около 70% всех покрышек образовано глинистыми толщами. В большинстве нефтегазоносных бассейнов мира залежи нефти и газа контролируются покрышками, сложенными глинистыми породами. В качестве примеров можно привести: верхнеюрско-валанжинскую и туронско-палеогеновую региональные покрышки в Западно-Сибирской нефтегазовой области; глинистые покрышки мелового - неогенового разреза Западного Предкавказья, глинистая толща олигоцена крупнейшей Сахаро-Ливийской нефтегазоносной провинции и др. В пределах Вилюйской синеклизы Республики Саха (Якутия) все открытые залежи газа и газоконденсата контролируются глинистыми покрышками.

Покрышки, сложенные  галогенными породами, главным образом, каменной солью, контролируют многие крупнейшие месторождения нефти и газа: эвапоритовая толща среднемиоценового возраста (нижний фарс) в нефтегазоносной провинции Персидского залива, сульфатно-соленосная толща пермского возраста Центрально-Европейского нефтегазоносного бассейна, глинисто-соленосная толща Сахаро-Ливийской нефтегазоносной провинции. В пределах Непско-Ботуобинской антеклизы Сибирской платформы регионально распространены терригенно-сульфатно-карбонатные породы иктехской серии нижнего кембрия.

 

    Природным резервуаром называется определенное соотношение в разрезе проницаемых (коллектор) и непроницаемых (покрышка) пород. По такому соотношению И.О.Брод предлагал выделять три основных типа природных резервуаров: пластовые резервуары, массивные резервуары, резервуары литологически ограниченные.

Пластовый резервуар  представляет собой сочетание пласта-коллектора, ограниченного по кровле и подошве пласта непроницаемыми пластами (рис. 9). Этот тип природного резервуара встречается практически во всех нефтегазоносных бассейнах мира и не редко имеет региональное распространение в пределах нефтегазоносных областей и провинций. В качестве такого примера можно привести: нижнетриасовый, таганджинский резервуар в пределах восточной части Вилюйской синеклизы и центральной части Предверхоянского прогиба, в строении которого присутствуют мономская и неджелинская покрышки и таганджинская свита, сложенная преимущественно песчаниками; карбонатную толщу верхнеюрской формации араб, в которой выделяется несколько самостоятельных пластов трещиновато-кавернозных известняков, разделенных пластами ангидритов, глинистых сланцев и глин в Саудовской Аравии и Катаре. В частности, к этому резервуару приурочено  второе в мире по запасам месторождение нефти Гавар

 

 

 

Рис. 9. Схема  пластового резервуара. 1 - песчаник, 2 - глина.

 

 

 (начальные запасы 10,1 млрд. т), а также месторождение Абкайк (начальные запасы 1,2 млрд. т). К этому типу резервуара приурочена подавляющая часть разведанных запасов нефти и газа в мире.

Массивный природный  резервуар представляет собой сочетание толщи проницаемых пород (коллекторов) с толщей непроницаемых пород (покрышка) облекающей коллектор по кровле и с боков. Чаще всего резервуары такого типа приурочены к рифовым телам, эрозионным выступам (рис. 10).

Рис. 10. Схема  массивных резервуаров (по Н.А.Еременко, 1968): а- однородного, б-неоднородного.

1 - песчаники, 2 - мергели, 3 - глины, 4 - доломиты, 5 - известняки, 6 -алевролиты, 7 - соленосные отложения.

Литологически  ограниченный  резервуар  представляет собой чаще всего линзовидное тело породы-коллектора, ограниченное со всех сторон непроницаемыми породами. В качестве примеров можно привести залежи газа в линзах песчаников глинистой мономской свиты нижнего триаса Вилюйской синеклиэы, залежи нефти и газа в линзовидных телах баровых песчаников, известные во многих нефтегазоносных регионах мира (рис.

11)-

Рис. 11. Пример  литологически  ограниченного резервуара. Условные см. рис. 9.

Глава 4. Залежи нефти и газа

Осадочные породы, слагающие осадочный чехол, образуют самые различные трехмерные объемные формы. Природные резервуары, участвующие в строении этих объемных форм и характеризующиеся определенными емкостными и фильтрационными свойствами, и являются местом возможного накопления и сохранения углеводородов.