авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Геохимические критерии оценки влияния процессов наложенного эпигенеза на фильтрационно емкостные свойства обломочных пород-коллекторов (на примере нефтяных месторождений томской области)

На правах рукописи

Шалдыбин Михаил Викторович ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ НАЛОЖЕННОГО ЭПИГЕНЕЗА НА ФИЛЬТРАЦИОННО ЕМКОСТНЫЕ СВОЙСТВА ОБЛОМОЧНЫХ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ (на примере нефтяных месторождений Томской области) Специальность 25.00.09 – Геохимия, геохимические методы поисков по лезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск - 2005

Работа выполнена в Томском политехническом университете и в Томском филиале Федерального государственного унитарного предприятия (ФГУП) Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизи ки и минерального сырья («СНИИГГиМС»)

Научный консультант: кандидат геолого-минералогических наук Н.Ф. Столбова

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Н.П. Запивалов кандидат геолого-минералогических наук, доцент С.И. Арбузов

Ведущая организация: ОАО «Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа Восточной нефтяной компании» (ОАО «ТомскНИПИ нефть ВНК»)

Защита диссертации состоится "17" декабря 2005 года в 10 часов 30 мин. в аудитории 1 корпуса ТПУ на заседании диссертационного совета Д 212.269. при Томском политехническом университете Адрес: 634050, г. Томск, пр. Ленина,

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Том ского политехнического университета.

Автореферат разослан "_11_"_ноября_ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук О.Г. Савичев Актуальность работы. В настоящее время моделирование залежей угле водородов (УВ) проводится с использованием геолого-геофизических характе ристик горных пород в пределах объема скважин, в основном по данным ГИС.

За исключением гидродинамических и сейсмических данных, которые мало связаны с изучением геологии пород-коллекторов, отсутствуют другие возмож ности исследования объемов продуктивных пластов пород-коллекторов за пре делами пространства скважин. Это связано с недостаточным выходом керна при бурении глубоких скважин, изучение которого в основном проводится с целью определения емкостных петрофизических параметров, а литологическая характеристика пород часто ограничивается лишь полевым описанием керна.

При этом эпигенетические изменения пород-коллекторов практически не изу чаются.

Вместе с тем, как показали исследования Б.А. Лебедева (1992), эпигенети ческие изменения заметно влияют на формирование пустотного пространства нефтегазоносных отложений и обусловливают значительные изменения фильт рационно-емкостных свойств (ФЕС) пород-коллекторов. Среди эпигенетиче ских изменений пород им выделяются стадиальные и наложенные процессы.

Наложенные эпигенетические процессы приводят к появлению в обломочных породах-коллекторах минеральных новообразований, значительно осложняю щих их внутреннее строение и, как следствие, процесс извлечения из них нефти и газа.

Изучение геохимии продуктов наложенного эпигенеза является одним из эффективных методов оценки ФЕС пород-коллекторов. Детальные петрографи ческие и литогеохимические исследования обломочных пород могут способст вовать более точному картированию и пространственной геометризации зон эпигенеза. Исследования геохимии различных элементов по керну скважин, ма ло применяющиеся в практике геологических работ, позволяют найти геохими ческие критерии прогноза зон распределения благоприятных коллекторов. Так, например, исследования геохимического поведения урана и алюминия в терри генных осадочных отложениях Западной Сибири позволяют оценить влияние процессов наложенного эпигенеза на ФЕС пород-коллекторов (Столбов, Стол бова, Фомин, 1994).

Диссертация посвящена выявлению минералого-геохимических особенно стей продуктов наложенного эпигенеза, образующихся в обломочных породах коллекторах нефтегазоносных юрских и меловых отложений Томской области.

Цель и задачи исследования.

Цель работы – установить геохимические особенности продуктов нало женного эпигенеза в юрских и меловых нефтегазоносных обломочных породах и выработать геохимические критерии прогноза зон благоприятных коллекто ров с улучшенными фильтрационно-емкостными свойствами.

Задачи исследования:

1) по керну глубоких скважин выявить отложения, подвергшиеся влиянию процессов наложенного эпигенеза, изучить их геологию, литолого петрографические и минералого-геохимические особенности, а также законо мерности пространственной локализации;

2) выбрать и обосновать комплексную методику исследования эпигенети чески измененных пород-коллекторов;

3) изучить продукты вторичного минералообразования и их влияние на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов;

4) исследовать особенности поведения урана и алюминия в обломочных породах затронутых процессами наложенного эпигенеза и установить связь их содержаний с ФЕС;

5) установить возможность картирования зон наложенного эпигенеза по геохимическим данным;

6) разработать геохимические критерии выделения зон уплотненных и ра зуплотненных пород-коллекторов.

Методы исследования и фактический материал.

В основу были положены материалы литолого-петрографических и мине ралого-геохимических исследований терригенных пород-коллекторов различ ных районов Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна, выполненных автором в составе коллектива петролого-геохимической лаборатории кафедры геологии, минералогии и разведки полезных ископаемых Института геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета (ТПУ) под руко водством доцента Н.Ф. Столбовой, а также в составе лаборатории активацион ного анализа Томского филиала ФГУП «СНИИГГиМС» под руководством Ю.М. Столбова. Исследования проводились по договорам с ОАО "Томскнефте газгеология", с Территориальным агентством по недропользованию по Томской области («Томскнедра»), ОАО «Томскнефть», ОАО «СибНАЦ» и другими на учными и производственными организациями в период с 1990 по 2003 год.



С целью решения основных задач исследования была отобрана представи тельная коллекция образцов керна из нефтегазоносных юрских и меловых от ложений Томской области (более 10000 обр.), проведена документация керна свыше 100 скважин, просмотрено и описано 330 петрографических шлифов, изучены уровни накопления и закономерности распределения в обломочных и глинистых породах урана и алюминия. Коллекции терригенных пород были отобраны в кернохранилищах нефтегазоразведочных экспедиций Западной Си бири.

Использованы также фондовые геолого-геофизические материалы, храня щиеся в геологических фондах нефтегазоразведочных экспедиций Западной Сибири и в Томском территориальном фонде геологической информации. Оп ределения содержаний урана и алюминия (более 30000 элементоопределений) выполнены методом запаздывающих нейтронов (МЗН) и с помощью инстру ментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) в лаборатории акти вационного анализа Томского филиала ФГУП «СНИИГГиМС» под руково дством кандидата технических наук Ю.М. Столбова. Для уточнения диагности ки минералов в осадочных породах использовались рентгенофазовые, рентге ноструктурные и кристаллооптические методы анализа. Коллекторские свойст ва пород оценивались по результатам их петрофизических исследований.

Практическая ценность. Изучены геохимические особенности поведения урана и алюминия в зонах наложенного эпигенеза в юрских и меловых нефтега зоносных отложениях Томской области. Выявлены петрофизические и минера лого-геохимические критерии прогноза зон с благоприятными коллекторскими свойствами. Результаты исследований внедрены в производство на нефтегазо разведочных и добывающих предприятиях Западной Сибири (выделены и ре комендованы к использованию зоны благоприятных коллекторов на изученных месторождениях Томской области).

Научная новизна.

1) Изучены проявления процессов наложенного эпигенеза в обломочных породах-коллекторах нефтяных месторождений Томской области (Вахское, Кошильское, Двуреченское, Западно-Моисеевское, Крапивинское и др.), а так же в породах ачимовского горизонта газоконденсатного Уренгойского место рождения.

2) Установлено, что процессы наложенного эпигенеза приводят к форми рованию различных минеральных новообразований и влияют на изменение ФЕС пород-коллекторов, уплотняя (уменьшая и ухудшая) или разуплотняя (увеличивая и улучшая) их. Для юрских обломочных пород рассчитаны изме нения ФЕС, обусловленные развитием новообразованной минерализации.

3) Показана возможность картирования зон наложенного эпигенеза по гео химическим данным – уровням концентрации урана и алюминия.

4) Выявлено, что зоны уплотненных и разуплотненных пород могут быть выделены с использованием геохимического показателя U/Al2O3.

5) Выполнен анализ взаимосвязи зон разуплотнения выделенных по лито лого-геохимическим данным и материалам сейсмических исследований.

Основные защищаемые положения.

1) Процессы наложенного эпигенеза на изученных нефтяных месторо ждениях проявлены в карбонатизации, сульфидизации, битуминизации, регенерации кварца и полевых шпатов, каолинитизации и слюдизации обломочных пород-коллекторов. При этом карбонатизация, сульфидиза ция, битуминизация и регенерация кварца ухудшают фильтрационно емкостные свойства пород, а каолинитизация и слюдизация – улучшают.

2) Процессы наложенного эпигенеза в разной степени развиты на изу ченных месторождениях, а интенсивность их проявления в породах коллекторах обусловлена масштабами химических изменений, что отража ется в геохимическом поведении урана и алюминия.

3) Установлена связь зон разуплотнения пород-коллекторов с отрица тельными литогеохимическими аномалиями, выделенными по величине U/Al2O3.

Апробация работы. Защищаемые положения и основные результаты ра боты докладывались и обсуждались на ежегодных международных симпозиу мах им. академика М.А Усова в Томском политехническом университете (1994 2000 гг.), на научно-практических конференциях «Проблемы геологии Сибири» (Томск, 1994), «Перспективы нефтегазоносности слабоизученных комплексов отложений юго-востока Западно-Сибирской плиты» (Томск, 1995), «Актуаль ные вопросы геологии и географии Сибири» (Томск, 1998), Международных научных симпозиумах «Молодежь и проблемы геологии» (Томск, 1997-1998), «Научные проблемы Западно-Сибирского нефтегазового региона: гуманитар ные, естественные и технические аспекты» (Тюмень, 1999), на конференции молодых специалистов ОАО «Томскнефть» ВНК (Стрежевой, 2002) и др., а также на научных семинарах в ТПУ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, за ключения. Она содержит 179 страниц машинописного текста, в том числе иллюстраций и 20 таблиц. Список литературы включает 126 наименований.

Во введении кратко изложены цель и задачи исследования, актуальность и практическая значимость работы.





Первая глава посвящена обзору научных данных, касающихся проблем эпигенеза в терригенных породах-коллекторах и возникновения в них пустот ного пространства. Здесь же рассмотрена геохимия урана и алюминия и показа на возможность использования этих элементов для картирования зон наложен ного эпигенеза и оценки ФЕС пород-коллекторов.

Во второй главе охарактеризована методика исследований и показан ис пользованный в исследованиях геологический материал.

В третьей главе подробно описаны результаты литолого-петрографических исследований обломочных пород продуктивных нефтяных месторождений Томской области, а также Уренгойского газоконденсатного месторождения За падной Сибири, рассмотрено влияние вторичного минералообразования на ФЕС коллекторов.

Четвертая глава посвящена изучению геохимических особенностей про дуктов наложенного эпигенеза.

В пятой главе освещаются результаты оценки ФЕС пород по литогеохими ческим данным, охарактеризованы минералого-геохимические критерии про гноза зон благоприятных пород-коллекторов.

В заключении даны результаты обсуждения исследований по защищаемым положениям работы.

Работа выполнена в Институте геологии и нефтегазового дела Томского политехнического университета на кафедре геологии, минералогии и разведки полезных ископаемых под руководством к.г.-м.н., доцента Н.Ф. Столбовой.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ. Ма териалы и результаты исследований изложены в 14 научно-исследовательских и хоздоговорных отчетах. Автор был ответственным исполнителем 6 хоздоговор ных научно-исследовательских работ.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю, доценту ТПУ, к.г.-м.н. Н.Ф. Столбовой за научную, идейную, и моральную поддержку. Автор признателен к.т.н. Ю.М. Столбову, зав. лабора торией активационного анализа Томского филиала ФГУП «СНИИГГиМС», за помощь в освоении и применении ядерно-геохимических методов исследова ний в нефтяной геологии. Автор благодарен также всем, кто оказывал ценные консультации и давал советы в процессе подготовки работы - Г.Д. Исаеву, И.Н.

Ушатинскому, Ю.А. Фомину, В.Д. Волостнову, Ю.В. Киселеву, Е.И. Бочарову, М.И. Шаминовой, Л.П. Рихванову, В.К. Бернатонису, Б.Д. Васильеву, Н.М. Не доливко и др.

ПЕРВОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ Процессы наложенного эпигенеза на изученных нефтяных месторож дениях проявлены в карбонатизации, сульфидизации, битуминизации, ре генерации кварца и полевых шпатов, каолинитизации и слюдизации об ломочных пород-коллекторов. При этом карбонатизация, сульфидизация, битуминизация и регенерация кварца ухудшают фильтрационно емкостные свойства пород, а каолинитизация и слюдизация – улучшают.

Эпигенетические или вторичные процессы в породах-коллекторах в раз ные годы изучали З.Я. Сердюк и А.А. Розин, Б.А. Лебедев, Г.Н. Перозио, И.Н.

Ушатинский, О.Г Зарипов, О.М. Гарипов, Ю.М. Зубков, Н.Ф. Столбова и Ю.М.

Столбов, А.В., Ежова, Н.М. Недоливко в Западной Сибири, а также Р.С. Сахиб гареев, Л.В. Пустовалов, А.Г. Коссовская и В.Д. Шутов, В.Н. Холодов, О.В.

Япаскурт, Б.А. Лебедев, Ю.К. Бурлин, Е.Е. Карнюшина в других регионах стра ны. Гидрогеологические аспекты проблемы эпигенеза рассматривались А.А.

Махначом, С.Л. Шварцевым, Е.А. Жуковской. Значительный вклад в изучение постседиментационных процессов внесли коллективы ряда научных организа ций страны – РАН, ВНИГРИ, МГУ, ГАНГ, ЗапСибНИГНИ, СНИИГГиМС и др.

Б.А. Лебедевым (1992) постседиментационные процессы, протекающие в осадочных нефтегазоносных бассейнах, были систематизированы и разделены на стадиальные и наложенные. При этом под стадиальным эпигенезом им по нимаются постседиментационные изменения пород, происходящие в них при погружении осадочного бассейна. Он имеет региональный характер и протекает в закрытых системах. Наложенный эпигенез по Б.А. Лебедеву проявляется при поднятии (инверсии) осадочного бассейна с образованием зон тектонических нарушений, по которым происходит проникновение в горные породы агрессив ных водно-углеводородных флюидов. Наложенный эпигенез обусловлен систе мами взаимодействия пород, пластовых вод и УВ, имеет локальный характер и часто проявляется в зонах нефтегазонакопления (Лебедев, 1992).

Изученные породы-коллекторы Междуреченского, Западно-Моисеевского, Крапивинского и Вахского нефтяных месторождений представлены песчаника ми, реже алевролитами. Основным нефтевмещающим горизонтом является пласт Ю1, стратиграфически принадлежащий васюганской свите. На Вахском и Крапивинском месторождениях явления стадиального эпигенеза в этом пласте выражены в достаточно сильном уплотнении обломочного материала песчаных пород с формированием конформных структур соприкосновения обломков.

Стадиальные процессы обусловили также изгиб слюд, коррозию и частичное растворение зерен кварца и алюмосиликатных минералов, преобразование и перекристаллизацию глинистого цемента. В целом седиментационно диагенетические и катагенетические условия формирования пород-коллекторов продуктивных пластов способствовали достаточно плотной упаковке обломоч ного и аутигенного материала при незначительном проявлении в них первично го межобломочного порового пространства.

Основной вклад в формирование ФЕС продуктивного пласта Ю1 внесли процессы наложенного эпигенеза в системе «породы-воды», при участии СО2.

В результате воздействия углекислых растворов на алюмосиликатные минера лы обломочных пород, а также их цемент образовались вторичные глинистая и карбонатная фазы. Их появление и происхождение объясняется равновесно неравновесным состоянием системы «вода-порода» (Шварцев, 1991). Физиче ским результатом данного взаимодействия является, то что, во-первых, сфор мировались вторичные поры выщелачивания и, во-вторых, произошло отложе ние новообразованных минералов, оказавших в итоге ухудшающее или улуч шающее влияние на ФЕС пород. Для пород-коллекторов пласта Ю1 Вахского, Кошильского и Крапивинского месторождений нефти была выполнена стати стическая оценка влияния эпигенетической минерализации на изменение (уве личение или уменьшение) пустотного пространства (рис. 1).

Минеральные новообразования представлены глинистыми (каолиниты, иллиты) и карбонатными (кальцит, сидерит) минералами, развивающимися по полевым шпатам, а также хлоритами и слюдами (биотит и мусковит). Послед ние пространственно располагаются в межзерновых промежутках, а также на месте замещаемых минералов и во вторичных порах. Появление новообразо ванных минералов отнесено к следующим наложенным процессам: каолинити зации, регенерации кварца и полевых шпатов, карбонатизации и слюдизации (гидрослюдизации). Вторичные процессы выражены также в битуминизации и сульфидизации пород, особенно четко проявленных в их трещиноватых и про ницаемых (дислоцированных) участках.

Отличительной особенностью регенерации кварца в обломочных породах является укрупнение его зерен за счет пустотного межзернового пространства.

Регенерация кварца чаще всего наблюдается в наиболее проницаемых зонах по род-коллекторов. Она вызывает повышение объемной доли кварца, увеличение мономинеральности отдельных участков коллектора, образование гранобласто вых структур, укрупнение зерен первичного кварца за счет отложения кремне зема. Наиболее сильный рост кремнистых каемок наблюдается со стороны сво бодного межобломочного пространства пород. При регенерации кварца наблю дается увеличение пористости - с 9,4 до 14,7 %. При этом, в образцах с высо кой долей регенерированного кварца пористость понижается до 12,8 %. Регене рация кварца почти не оказывает существенного влияния на проницаемость по род и в целом приводит к ухудшению ФЕС (рис. 1а, 1б).

Карбонатизация или отложение карбонатных минералов (чаще кальцита) в обломочных породах происходит при падении парциального давления и по вышении pH среды до 8 и более единиц. Она приводит к резкому ухудшению коллекторских свойств обломочных пород. Ее интенсивность зависит от объе мов СО2, вступивших в соединение с водой, начального содержания алюмоси ликатов, количества отлагающегося материала и объема пустотного простран ства. Влияние карбонатизации заключается в резком снижении пористости до 3,5 % и особенно проницаемости - почти до нуля (рис. 1в, 1г). В одних случаях она проявляется незначительно, затрагивая лишь частично горную породу 3-5 % от объема коллектора. В других случаях вторичные карбонаты заполняют все пустотное пространство и их содержание достигает 40-50 %. На Вахском месторождении карбонатизация обусловливает образование столбов и перемы чек мощностью в несколько метров, которые разбивают месторождение и зале жи на отдельные участки и микрозалежи, усложняя его конфигурацию.

К процессу битуминизации отнесены наблюдаемые явления образования твердых продуктов окисления и деградации УВ. Количество битумов в песча ных породах колеблется от 0 до 20 %. Битуминизация приводит к уменьшению эффективного пустотного пространства и, в первую очередь, проницаемости пород. В породах-коллекторах битумы развиваются в межзерновых промежут ках, трещинах и по глинизированным полевым шпатам. Твердые продукты окисления УВ образуются в системах наложенного эпигенеза "воды-УВ, "поро ды-УВ" и "УВ-УВ" (Лебедев, 1992). Образующиеся битумы заполняют пустот ное пространство и в первую очередь наиболее проницаемые и трещиноватые участки коллекторов. Тем самым они препятствуют миграции жидких УВ и как следствие ухудшают ФЕС коллекторов. Пористость при заполнении пустот вторичными битумами меняется мало, убывая не более чем на 3 %. В то же время проницаемость резко падает с 13,2*10-3мкм2 до 1*10-3мкм2 (рис. 1д, 1е).

Сульфидизация (пиритизация) - распространенный процесс, протекаю щий в системе наложенного эпигенеза «воды-воды». Сульфиды в изученных породах представлены пиритом и марказитом. Содержание пирита в коллекто рах может достигать 10-15 %. Редко встречаются участки коллекторов, сложен ные им полностью. Пиритизация обычно проявляется в зонах контакта различ ных сред: в кровле и подошве продуктивных пластов, насыщенных УВ, а также на водо-нефтяном контакте. Она обусловлена, по-видимому, наличием геохи мических барьеров и деятельностью сульфатредуцирующих микроорганизмов.

Сульфиды локализуются в наиболее проницаемых трещиноватых зонах обло мочных и глинистых пород, заполняя трещины и, тем самым, закупоривая их.

Поэтому сульфидизация отнесена к числу процессов, ухудшающих ФЕС кол лекторов: как пористость, так и проницаемость незначительно уменьшаются (рис. 1ж, 1з).

Каолинитизация. Каолинит является конечным продуктом гидролитиче ского разрушения полевых шпатов и слюд. Благодаря ее развитию формируют ся высокопористые, разуплотненные породы-коллекторы. Содержание каоли нита достигает 7-12 %. Как правило, в сильно измененных породах-коллекторах подавляющее большинство алюмосиликатных зерен (полевых шпатов, облом ков кислых пород, глинистых литокластов) замещено каолинитом. Зоны каоли нитизации часто являются нефтевмещающими (благоприятный минералогиче ский признак). Каолинитизация существенно улучшает коллекторские свойства пород. Пористость возрастает с 10,2 до 17,8 %, а проницаемость почти на порядок – с 6,84*10-3мкм2 до 50*10-3мкм2 (рис. 1и, 1к).

В процессе глинизации алюмосиликатных минералов, наряду с каолинитом образуются гидрослюды и монтмориллонит. Глинизация чаще всего развивает ся по натриевым и калиевым полевым шпатам и фемическим алюмосиликатным минералам. Параллельно с глинизацией идет слюдизация пород. К слюдизации отнесены процессы образования гидрослюдистых агрегатов по обломкам поле вых шпатов и глинистому цементу пород, формирование пленочного хлорита по биотиту, замещение мусковита иллитом и серицитом, появление новообра зованных мусковитовых и биотитовых слюд. Слюдизация неоднозначно влияет на пустотное пространство пород: пористость слабо повышается от 8,2 % до 13,6 %, в то время как проницаемость возрастает более чем на порядок - с 1*10 мкм2 до 20*10-3мкм2 (рис. 1л, 1м).

Таким образом, все выделенные явления, имеющие эпигенетическую при роду, по характеру влияния на ФЕС пород-коллекторов можно разделить на две группы: уменьшающие эффективное пустотное пространство: регенерация (рекристаллизация) кварца и альбита (альбитизация), карбонатизация, сульфи дизация и битуминизация;

улучшающие фильтрационно-емкостные свойства пород: дислокационные явления (катаклаз, дробление и др.), глинизация и слю дизация алюмосиликатов (каолинитизация, гидрослюдизация).

ВТОРОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ Процессы наложенного эпигенеза в разной степени развиты на изученных месторождениях, а интенсивность их проявления в породах-коллекторах обусловлена масштабами химических измене ний, что отражается в геохимическом поведении урана и алюминия.

Петрографические и геохимические исследования пород-коллекторов от дельных месторождений показали, что различные минеральные новообразова ния обусловлены развитием процессов наложенного эпигенеза, а в объеме по род-коллекторов они развиты локально и неравномерно. В целом это приводит к возрастанию геологической неоднородности коллекторов, а практически от ражается в усложнении пространственной структуры залежей. Установлено, что в породах-коллекторах Крапивинского месторождения в большей мере про явилась регенерация кварца, наложенная на дислокационные процессы, в то время как карбонатизация развита интенсивно, но локально. Для коллекторов Вахского месторождения ведущее значение имеет глинизация коллекторов при незначительной роли регенерации кварца и карбонатизации. Для пород Ко шильского месторождения характерна высокая карбонатизация, а в целом про цессы вторичного минералообразования развиты равномерно (рис.2).

Процессы наложенного эпигенеза изменяют химический состав пород и приводят к перераспределению вещества в породах, что отражается в геохими ческом поведении элементов и микроэлементов. Так результаты изучения со держаний урана и алюминия в отдельных интервалах проявления минеральных новообразований для данных месторождений позволили определить степень геологической неоднородности, обусловленную процессами наложенного эпи генеза. Подобную неоднородность (или сложность строения залежей) косвенно можно оценить по содержаниям данных элементов в породах, используя коэф фициенты их корреляции с различными вторичными процессами (рис. 2).

Рисунок 2. Минеральные новообразования в породах-коллекторах пласта Ю1.

В обломочных породах-коллекторах были рассчитаны средние содержания урана и алюминия в форме Al2O3 (таблица 1).

Таблица Средние содержания U и Al2O3, величины U/Al2O3, пористость, проницаемость и карбонатность обломочных пород юрского и мелового возраста юго-восточной части Западной Сибири Содер- Содер- Отноше- Порис Карбо Кол-во Проница жание жание ние тость, нат емость, Возраст урана, Al2O3, U/Al2O3 % ность, проб n*10-3мкм n*10-4 % % % Ранний мел 30 1,7 13,4 0,13 22,4 390,1 0, Поздняя юра 728 1,8 12,3 0,14 13,3 12,1 3, Ранняя и 178 2,0 12,4 0,16 10,5 5,8 3, средняя юра Содержания урана в обломочных породах-коллекторах изменяются в преде лах от 0,9*10-4 % до 4,0*10-4 % и в среднем составляют 1,99*10-3 % для песча ников и 2,6*10-4 % для алевролитов. Такие содержания урана характерны для пород, не затронутых процессами наложенного эпигенеза. Высокие содержания урана в песчаных породах (более 4*10-4 %) обусловлены либо значительным количеством в них седиментационно-диагенетического ОВ или его компонен тов, либо повышенной концентрацией в них обломков акцессорных минералов (сфен, циркон и др.). Песчаники позднеюрского возраста (J3), в которых замет но проявлены процессы наложенного эпигенеза, содержат уран в среднем в ко личестве 1,75*10-4 %. Наиболее низкие уровни накопления урана соответству ют, как правило, бурым, пористым и рыхлым по текстуре, средне- и крупнозер нистым по структуре, нефтенасыщенным песчаникам.

Уран, как и породообразующие химические элементы первой и второй групп периодической системы, выносится в процессе углекислотного метасо матоза. Это демонстрируют данные изучения уровней его накопления в нефте газоносных породах-коллекторах в скважине 95 Вахско-Кошильского нефтяно го месторождения. Аномально низкие содержания урана наблюдаются в песча никах продуктивных пластов Ю11 (СU-0,8*10-4 %) и Ю13 (СU-1,5*10-4 %) при среднем содержании урана в песчаных породах поздней юры 1,8*10-4 % (рис.

3). Таким образом, из интервалов продуктивных пород-коллекторов проис ходит вынос урана. Установлено, что величина его выноса составляет 30-40 %, реже достигает 70 %. В песчаных породах с содержанием урана около 2,1*10-4 %, процессы разуплотнения не наблюдаются - их пористость не превы шает 14-15 %, в то время как разуплотненные породы-коллекторы с низкими содержаниями урана имеют пористость более 16-18 % (рис. 3). Таким обра зом, зоны выноса урана совпадают с интервалами разуплотненных коллекторов, а значит, с зонами вероятного нефтегазонакопления.

Содержания Al2O3 в обломочных породах изменяются от 7,0 % в кварцевых песчаниках до 22,5 % в обломочных породах алевропелитовой размерности и их глинистых разновидностях. Пониженные содержания Al2O3 часто наблюда ются в карбонатизированных песчаниках или алевролитах и составляют в сред нем около 9-11%. Среднее содержание Al2O3 в обломочных породах ранней и средней юры для месторождений Томской области составляет 12,4 %, а для песчаников поздней юры отвечающих по химическому составу полимиктовым, преимущественно кварц-полевошпатовым песчаникам - 12,3 %, (табл. 1).

Установлено, что при развитии вторичного минералообразования содержа ния урана и алюминия меняются следующим образом: в зонах каолинитизации наблюдается снижение содержания урана до 1,3-1,4*10-4 % и незначительное повышение концентрации Al2O3 с 11 до 12 %. Таким образом, уран в зонах као линитизации выносится, а увеличение содержания алюминия происходит за счёт глинизации и выноса щелочных петрогенных компонентов из алюмосили катных минералов пород - полевых шпатов и слюд (рис. 4а, 4б);

в породах коллекторах, насыщенных вторичными слюдами, происходит накопление как урана, так и глинозема (рис. 4г, 4д);

в зонах регенерации кварца происходит снижение содержания урана с 1,8*10-4 до 1,4*10-4 %, и Al2O3 с 12,3 до 10,8 %.

Это обусловлено тем, что в зонах вторичного окварцевания резко возрастает доля чистого кремнезема при отсутствии других примесей (рис. 4з, 4и);

в про цессе карбонатизации содержания урана резко снижаются в среднем до 1,2*10, а Al2O3 до 9,35 % (рис. 4л, м). Содержание Al2O3 в зонах сильной карбонати зации (40-50 % вторичных карбонатов) обычно не превышает 7-8 %;

при сульфидизации в обломочных породах происходит накопление и урана, и Al2O (рис. 4о, 4п).

Рисунок 3. Литогеохимический и петрофизический разрезы по скважине 95-Р Северо Вахской площади (Выполнили: Столбов Ю.М., Шалдыбин М.В., Бочаров Е.И.).

Таким образом, существенное снижение содержаний урана происходит в зонах каолинитизации, карбонатизации и регенерации кварца, а увеличение – в зонах слюдизации и сульфидизации, что предопределяет возможность их выде ления по уровням концентрации этого элемента. Алюминий во всех процессах остается малоподвижным. Незначительное его накопление происходит лишь в процессе каолинитизации пород-коллекторов.

ТРЕТЬЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ Установлена связь зон разуплотнения пород-коллекторов с отрицательными литогеохимическими аномалиями, выделенными по величине U/Al2O3.

На основании статистической обработки материала определены средние значения пористости, проницаемости, карбонатности и величины U/Al2O3 в раз личных типах обломочных пород (табл. 1).

Величина отношения U/Al2O3 (n*10-4) изменяется от 0,09 в рыхлых нефте насыщенных песчаниках до 0,18 в неизмененных плотных алевролитах. В сред нем она составляет для песчаников нижнемеловых отложений 0,133, а для верхне- и нижне-среднеюрских песчаников соответственно 0,147 и 0,162. Ино гда величина U/Al2O3 достигает величины 0,34, что, по-видимому, обусловлено высоким содержанием урана в обломках акцессорных минералов.

Содержания урана менее 2,0*10-4 % и низкая величина U/Al2O3 для обло мочных пород пласта Ю1 (J3) являются практически значимыми геохимически ми показателями развития процессов разуплотнения: средняя пористость в та ких коллекторах более 13 %, а проницаемость свыше 3*10-3мкм2 (рис. 5). Дан ный критерий используется для выделения в разрезе зон разуплотненных кол лекторов и для прогноза возможных зон нефтегазонакопления пласта Ю1.

20, 20, y = -25,4x + y = -1,1x + 15, R2 = 0, R2 = 0, 15, 15, Пористость, % Пористость, % 10, 10, 5, 5, 0,10 0,15 0,20 0, 0,0 1,0 2,0 3,0 4, Величина U/Al2O Содержание U, n*10-4 % 100,0 100, y = 15,7x -2,5 y = 0,0003x -5, Проницаемость, n*10-3мкм Проницаемость, n*10-3мкм R2 = 0,82 R2 = 0, 10,0 10, 1,0 1, 0,1 0, 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 0,10 0,15 0,20 0, Величина U/Al2O Содержание U, n*10-4 % Рисунок 5. Зависимость пористости и проницаемости от содержаний урана и ве личины U/Al2O3 (n*10-4) в породах-коллекторах поздней юры (728 проб).

100, 16, y = 0,0001x -5, y = -30,2x + 15, Проницаемость, n*10-3мкм R2 = 0, R2 = 0, 12,0 10, Пористость, % 8,0 1, 4,0 0, 0,08 0,13 0,18 0,23 0,28 0,08 0,13 0,18 0,23 0, Величина U/Al2O3 Величина U/Al2O Рисунок 6. Зависимость пористости и проницаемости от величины U/Al2O (n*10-4) в породах-коллекторах ранней и средней юры (178 проб).

30 1000, 100, Проницаемость, n*10-3мкм y = -96,3x + 34, Пористость, % 10, R2 = 0,61 y = 0,0003x -6, R2 = 0, 1, 0, 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0, 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0, Величина U/Al2O3 Величина U/Al2O Рисунок 7. Зависимость пористости и проницаемости от величины U/Al2O (n*10-4) в породах-коллекторах раннего мела (30 проб).

Продукты зон наложенного эпигенеза, образующиеся в пустотном про странстве пород-коллекторов, также характеризуются определенной величиной U/Al2O3. Так, в зонах каолинитизации наблюдается ее падение с 0,141 до 0, (рис. 4в). Она же свидетельствует об отсутствии значимого перераспределения элементов при появлении новообразованных слюд (рис. 4ж), регенерации квар ца (рис. 4к) и вторичном карбонатообразовании (рис. 4н). При сульфидизации в обломочных породах величина U/Al2O3 растет до 0,146 (рис. 4р).

Таким образом, прикладные литогеохимические исследования показали, что поля развития зон разуплотненных пород-коллекторов выделяются по кон центрациям урана и алюминия. Так, в зонах каолинитизации пород-коллекторов до 25 % U подвергается выносу с одновременным повышением валовой доли Al2O3. Это позволяет использовать величину U/Al2O3 в качестве геохимическо го критерия зон каолинитизации, а значит и зон нефтегазонакопления, так как наличие каолинита является для них благоприятным минералогическим поис ковым признаком. Уран практически не мигрирует при развитии в породах процессов слюдизации и карбонатизации, крайне слабо (не более 10 %) он выносится при регенерации кварца, накапливается в зонах сульфидизации.

С использованием величины отношения U к Al2O3 можно проводить коли чественную оценку зон разуплотнения пород-коллекторов, т.к. минимальные величины этого отношения (менее 0,12) наблюдаются в породах-коллекторах с пористостью более 16-18 % и высокой проницаемостью – обычно свыше 1*10-3мкм2. Это позволяет использовать геохимический показатель U/Al2O3 как универсальный инструмент для выделения в разрезах глубоких скважин зон уп лотненных и разуплотненных пород-коллекторов.

На основании полученных данных выработаны комплексные минералого геохимические и петрофизические критерии выделения зон уплотнения и разу плотнения пород-коллекторов (табл. 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Результаты исследований показали, что в юрских и меловых нефтегазо носных отложениях на месторождениях Томской области проявлены процессы наложенного эпигенеза. Они обусловлены воздействием насыщенных углеки слотой водно-углеводородных растворов, а также дислокационным метамор физмом и выразились в формировании минеральных новообразований и сопро вождаются химическими изменениями.

Установлено, что в результате развития процессов наложенного эпигенеза в обломочных породах происходят минеральные преобразования и изменение физических свойств пород: плотности, пористости и проницаемости. При этом каолинитизация и слюдизация способствуют развитию пустотного пространст ва (увеличению пористости и проницаемости), а процессы регенерации минера лов, карбонатизации, сульфидизации и битуминизации приводят к уплотнению коллекторов - заполнению пустотного пространства в породах.

Рассчитан вклад различных вторичных процессов в формирование ФЕС пород-коллекторов. Так, для пород-коллекторов продуктивного пласта Ю1 Кра пивинского и Вахско-Кошильского месторождений в зонах каолинитизации пористость возрастает с 14 % до 17,8 %, а проницаемость на порядок. В участ ках пластов, подверженных карбонатизации, напротив, пористость падает в раза (с 13,5 % до 4,5 %), а проницаемость в десятки раз.

Сравнительный анализ разновозрастных продуктивных и непродуктивных на нефть и газ отложений показал, что коллекторы раннего мела имеют наибо лее высокую пористость и проницаемость. Пустотное пространство в них в ос новном обусловлено первичными условиями осадконакопления, слабым уплот нением, большой мощностью пластов, отсутствием интенсивных вторичных преобразований. Верхнеюрские отложения существенно уплотнены и сцемен тированы при стадиальном эпигенезе и значительно преобразованы процессами наложенного эпигенеза. В обломочных породах поздней юры интервалы прояв ления каолинитизации сопровождаются выносом урана и накоплением алюми ния, а также повышением пористости и проницаемости. Породы-коллекторы в зонах карбонатизации характеризуются небольшими концентрациями урана и алюминия, а также аномально низкими величинами пористости и проницаемо сти при высокой их плотности. Породы-коллекторы нижне- и среднеюрских от ложений существенно уплотнены при стадиальном эпигенезе и в них редко на блюдаются проявления зон наложенного эпигенеза.

Зоны развития наложенного эпигенеза в обломочных породах могут быть выявлены по изменению концентрации многих элементов и в частности урана и алюминия. По величине отношения U к Al2O3 можно прогнозировать зоны раз вития разуплотненных пород-коллекторов. Минимальные величины U/Al2O (менее 0,12) наблюдаются в породах-коллекторах с высокой пористостью (бо лее 16-18 %) и высокой проницаемостью (свыше 1*10-3мкм2).

На основе комплексных минералого-петрографических и литолого геохимических исследований, определены минералого-геохимические и петро физические критерии прогноза зон уплотненных (улучшенных) и разуплотнен ных (ухудшенных) пород-коллекторов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Шалдыбин, М. В. Результаты литогеохимических исследований отложе ний тюменской свиты северной части Западной Сибири / М.В. Шалдыбин, Ю.М. Столбов // Проблемы геологии Сибири: Тез. докл. – Томск : Изд-во Том.

ун-та, 1994. – Т. 2., -С. 34-35.

2. Шалдыбин, М. В. Литогенез и перспективы нефтегазоносности ачимов ских отложений северо-востока Западной Сибири / Н.Ф. Столбова, Ю.М.

Столбов, М.В. Шалдыбин // Проблемы геологии Сибири : Тез. докл. – Томск :

Изд-во Том. ун-та, 1994. –Т. 2. -С. 30-31.

3. Шалдыбин, М. В. Литогеохимия как резерв повышения эффективности поисково-разведочных работ на нефть и газ в Томской области / Ю.М. Стол бов, Ю.А. Фомин, М.В. Шалдыбин // Перспективы нефтегазоносности слабо изученных комплексов отложений юго-востока Западно-Сибирской плиты.

Палеозой. Нижняя-средняя юра : Тез. докл. - Томск : Томскгеолком, 1995.- С.

65-67.

4. Шалдыбин, М. В. Геодинамические и метасоматические явления в нефте газоносных отложениях юго-востока Западной Сибири / Н.Ф. Столбова, Ю.Я.

Ненахов, Ю.М. Столбов, М.В. Шалдыбин // Магматизм и геодинамика Сибири : Тез. докл. – Томск : Изд-во Том. ун-та, 1996. -С. 174-175.

5. Шалдыбин, М. В. Явления наложенного эпигенеза в нефтегазоносных от ложениях Западной Сибири / М.В. Шалдыбин // Молодежь и проблемы геоло гии – Томск. 1997. -С. 97-98.

6. Шалдыбин, М. В. Роль явлений наложенного эпигенеза в формировании фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов / М.В. Шалдыбин // Актуальные вопросы геологии и географии Сибири: Мат–лы науч. конф., посв. 120-летию осн. ТГУ – Томск : Изд-во Том. ун-та, 1998. -С. 178-179.

7. Шалдыбин, М. В. Явления наложенного эпигенеза и вторичная глини стость в нефтегазоносных отложениях Западной Сибири / М. В. Шалдыбин // Проблемы геологии и освоения недр – Томск : Изд-во НТЛ, 1998. -С. 105-107.

8. Шалдыбин, М. В. Природа глинистости продуктивных пород коллекторов нефтяных месторождений Томской области / Н.Ф. Столбова, М.В.

Шалдыбин // Актуальные вопросы геологии и географии Сибири: Мат–лы на уч. конф., посв. 120-летию осн. ТГУ. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998. -С. 146 148.

9. Шалдыбин, М. В. Литогеохимические особенности обломочных пород в северо-западной части Парабельского мегавала в связи с их нефтегазоносно стью / Н.Ю. Конышева, М.В. Шалдыбин // Проблемы геологии и освоения недр – Томск : Изд-во НТЛ, 1998. -С. 80-81.

10. Шалдыбин, М. В. Процессы наложенного эпигенеза верхнеюрских пород коллекторов в литогеохимических и сейсмических аномалиях (Томская об ласть) / М.В. Шалдыбин // Научные проблемы Западно-Сибирского нефтегазо вого региона: гуманитарные, естественные и технические аспекты : Тез. докл.

конф. - Тюмень, 1999. -С. 108-109.

11. Шалдыбин, М. В. О перспективах нефтегазоносности отложений палеозоя Нюрольской структурно-фациальной зоны (Томская область) / Г.Д. Исаев, Н.Ф. Столбова, М.С. Паровинчак, Ю.М. Столбов, М.В. Шалдыбин, М.И. Ша минова // Мат-лы региональной конференции геологов Сибири и Дальнего Востока России. - Томск, 2000. - Т. 1. -С. 184-192.

12. Шалдыбин, М. В. Возможность визуальной диагностики степени разуп лотненности пород на больших глубинах (на примере палеозоя Западно Сибирской плиты) / Г.Д. Исаев, Ю.Я. Ненахов, М.В. Шалдыбин // Инноваци онные методы и технологии нефтегазопоисковых работ и возможные пути их реализации в юго-восточных районах Западной Сибири. – Томск : Изд-во «ИнформГеоСервис», 2000. -С. 93-100.

13. Шалдыбин, М. В. Тектоно-метасоматические преобразования продуктив ных отложений юры и их отображение в сейсмических полях / М.В. Шалды бин // Проблемы геологии и освоения недр – Томск : Изд-во НТЛ, 2000. -С.

178-179.

14. Шалдыбин, М. В. Влияние процессов наложенного эпигенеза на коллек торские свойства нижнесреднеюрских отложений юго-востока Западной Си бири / Ю.М. Столбов, М.В. Шалдыбин // Мат-лы межд. науч.-техн. конф.

«Горно-геологическое образование в Сибири. 100 лет на службе науке и про изводству». Томск : Изд-во ТПУ, 2001. -С. 260-263.

15. Шалдыбин, М. В. Оценка влияния процессов наложенного эпигенеза на фильтрационно-емкостные свойства терригенных пород-коллекторов юго востока Западной Сибири / Ю.М. Столбов, М.В. Шалдыбин, Е.И. Бочаров // Сб. науч. тр. «30 лет на службе Томской геологии» - Новосибирск : СНИИГ ГиМС, 2002. -С. 114-117.

Таблица Минералого-геохимические и петрофизические критерии прогноза зон разуплотненных и уплотненных коллекторов в обломочных породах Химические изменения Физические свойства Характер (минералого-геохимические критерии) (петрофизические критерии) изменения пород- основные содержания содер- изменение величина петрофизические коллекторов химические петрогенных элемен- жания физических U/Al2O3 свойства взаимодействия тов и компонентов урана свойств Вторичные процес- Разложение полевых Убывают содержания Убывают Разуплотнение, по- Увеличивается пористость сы, развивающиеся шпатов до глин, рас- К, Na, Са. Мало меня- в 1,5-2 явление свободного (более 16 %), в меньшей с выносом вещества творение кварца и ются содержания раза 0,12 объема степени проницаемость (более 1*10-3мкм2) диагенетических кар- Al2O бонатов Вторичные процес- Регенерация кварца Привнос SiO2. Мало Остаются Незначительное Уменьшается пористость сы, развивающиеся меняются содержания неизмен- уменьшение объема (менее 10 %), в меньшей с привносом веще- Al2O3 ными или коллектора, локально степени проницаемость 0,12-0, увеличивается плот- (менее 0,1 *10-3мкм2) ства (регенерация Привнос щелочных и убывают Регенерации алюмо минералов) ность силикатов (полевых щелочноземельных ме шпатов и слюд) таллов, К, Al2O Привнос вещества - Карбонатизация, Привнос Ca, Fe. Оста- Убывают Сильное уменьшение Резко уменьшаются по вторичное минера- сидеритизация ются постоянными со- в 1,5-2 объема пустотного ристость (менее 6 %) и 0, лообразование держания Al2O3 раза пространства, воз- проницаемость (менее 0,01*10-3мкм2) растает плотность Сульфидизация Привнос Fe. Остаются Остаются Незначительное Уменьшается проницае постоянными содержа- неизмен- уменьшение объема, мость (менее -3 ния Al2O3 ными, возрастает плотность 0,1*10 мкм ), в меньшей иногда степени пористость (не аномаль- 0,15 более 14 %) ные – Битуминизация Не меняются Незначительное Уменьшается пористость свыше уменьшение объема в зависимости от количе 4*10-4% пустотного про- ства окисленных или де странства градированных УВ

 

Похожие работы:


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.