25.04.2018

Карбонатные коллекторы нефти


Гарбаух рассматривает роль карбонатов как коллекторов нефти. Это один из аспектов физической петрологии, которая заключается в основном в исследовании пористости и проницаемости (физических свойств пород). Отношение общего объема пор к объему породы называется абсолютной пористостью, не имеющей практического значения, если поры не связаны между собой. Очевидно, в практическом отношении наибольшее значение имеет величина отношения объема взаимосвязанных пор к общему объему породы (эффективная пористость). Так как флюиды характеризуются различной вязкостью, а пути движения флюидов — разной степенью извилистости, то для практических целей необходимо также определять эффективную проницаемость. Если в пористом твердом теле присутствуют два или более несмешивающихся флюида, проницаемость этого тела по отношению к какому-либо из флюидов называется эффективной проницаемостью. Часто вместо эффективных проницаемостей удобно пользоваться проницаемостями по отношению к некоторому стандартному параметру (обычно в качестве стандарта принимают проницаемость по отношению к единому флюиду), и в этом случае они называются относительными проницаемостями.

Первичная пористость характеризует поры, связанные с первично осадочными текстурами, и которая почти не изменилась под воздействием диагенеза и других процессов. Имеется несколько типов первичной пористости; к ним, в частности, относятся: а — кавернозная пористость, обусловленная наличием в первичном осадке каверн, заполненных водой (например, органогенные осадки — корралловые, губковые, известково-водорослевые и т. д.), б — микропористость, обусловленная наличием первичных многочисленных микроскопических пор, заполненных иловыми водами, которые почти не подверглись удалению при консолидации осадка. Эти поры имеют настолько небольшие размеры, что обычно они не играют никакой роли для практической оценки свойств коллекторов, в — межзерновая пористость, включающая поровое пространство между оолитами, пеллетами и обломками органогенного материала в калькаренитах. Этот тип пористости часто имеет большое практическое значение. Относительная величина межзерновой пористости может быть оценена из ее отношения к микроскопической пористости, которое в свою очередь зависит от скорости осадконакопления и энергии гидродинамического режима. Поскольку породы в данной главе рассматриваются как потенциальные коллекторы, их цементация представляет нежелательное явление, так как пористость и проницаемость пород снижаются по мере заполнения пор цементом (карбонатным, кремнеземным, гипсовым и др.).

Вторичная пористость обычно характеризует пустоты (либо первичные, либо трещинные), расширенные в результате растворения их стенок. Еще в раннем синдиагенезе кислые воды, образующиеся в результате бактериальной деятельности, могут растворять арагонитовые части раковин и другие материалы. В дальнейшем в эпидиагенезе процессы растворения распространяются на всю толщу пород в результате воздействия просачивающихся кислых метеорных вод. Так как в течение глубинной анадиагенетической стадии интерстициальные воды обычно имеют щелочную реакцию, они насыщены в отношении CaСO3. Интенсивность растворения уменьшается на ранней и поздней фазах диагенеза. В большинстве коллекторов можно видеть признаки как растворения, так и переотложения материала, часто проявляющихся неоднократно. Циркуляции растворов значительно способствует наличие поверхностей несогласия и напластования, разделяющих слои с различной пористостью. Растворы в свою очередь обусловливают разрастание трещин отдельности и разломов. Процесс растворения пород по трещинам, иногда называемый «диакластическим омоложением», может происходить неоднократно в течение последних стадий эволюции осадка. Это приводит к повсеместной миграции флюидов, представленных как поднимающимися погребенными водами, так и просачивающимися вниз метеорными водами.

Издавна предполагалось, что доломитизация может привести к увеличению пористости, так как замещение известняка доломитом молекула на молекулу должно было бы приводить к уменьшению объема твердого вещества на 12—13%. Однако некоторые исследователи полагают, что это замещение происходит путем обмена объема на объем и в действительности приводит к уменьшению пористости. Различные компоненты осадка, например легко доломитизируемый богатый магнием водорослевый известковый ил, могут быть перемешаны или переслоены с фрагментами кальцитовых скелетов, которые доломитизируются с трудом.

В общем можно говорить о том, что доломитизация приводит к увеличению пористости; это заключение основывается на многочисленных наблюдениях. Поэтому большое практическое значение для поисков нефти и газа имеют графики распределения отношений Ca/Mg, по которым можно установить тенденции изменения этого отношения. При низких содержаниях доломит встречается в виде рассеянных эвгедральных ромбоэдрических кристаллов, причем пористость в таких породах по сравнению с первоначальной увеличивается самое большее на 50%. При больших содержаниях доломита пористость существенно возрастает. Однако в одном случае было показано, что при содержании доломита более 80% пористость резко уменьшается. Очевидно, это уменьшение обусловлено заполнением пор осадками последних порций доломитизирующих растворов. В другом случае наблюдалось, что крупные обломки кальцитовых окаменелостей оказались незатронутыми доломитизацией, хотя позднее они были выщелочены, что привело к соответствующему возрастанию пористости. Большое значение имеет геометрия норового пространства, изучение которой требует систематических измерений параметров пор.
Природа флюида (и особенно его вязкостные показатели) играет решающую роль для оценки проницаемости пород. В большинстве коллекторов поверхности пор покрыты непрерывной тонкой пленкой воды, а в центральных частях пор присутствуют капельки нефти. Высокое поверхностное натяжение, существующее на границе раздела нефть — вода, часто препятствует прохождению нефти через межпоровые каналы («горловины»). Нефть будет мигрировать в том случае, если силы всплывания и гидродинамический напор превысят это поверхностное натяжение (изменяющееся также в зависимости от размеров межпоровых каналов). Эти параметры можно определить в лабораторных условиях методом вдавливания ртути в образец коллектора. Если в породе присутствуют одновременно нефть, газ и вода, то, как видно на фиг. 10, механика движения этих флюидов становится очень сложной. Хотя фиг. 10 лучше всего отражает движение флюидов в песчаниковых коллекторах, она также иллюстрирует сложность проблемы в целом.

Геометрия норового пространства — область дальнейших исследований, связанных с петрогенезисом и палеоэкологией. Первичные фациальные различия часто оказывают сильное влияние на последующее развитие пористости и проницаемости. Поэтому особое внимание, преимущественно в последнее десятилетие, уделялось палеогеографическим исследованиям. Анализ первоначальных обстановок осадконакопления (бассейна, шельфа, банки, рифа, заднего склона рифа, прибрежного вала, лагуны и т. д.) оказывает большую помощь при определении пористости и прогнозировании этого параметра.





Яндекс.Метрика