Кринари Г А СЕДИМЕНТОЛОГИЯ И ЛИТОГЕНЕЗ В НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ

Кринари Г. А. СЕДИМЕНТОЛОГИЯ И ЛИТОГЕНЕЗ В НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ БАССЕЙНАХ Казанский федеральный университет, Кафедра литологии и минералогии Института геологии и нефтегазовых технологий

смыслах: Н. М. Страховым в него включен комплекс явлений геологической истории стратисферы вплоть до перехода неконсолидированного осадка в осадочную горную породу, включая стадии гипергенеза, седиментогенеза и диагенеза. Им выделен: нивальный, аридный и гумидный литогенез, позже вулканогенно-осадочный. Затем И. К. Романовским был установлен турбидитный тип литогенеза. Но с другой стороны в литературе, вслед за академиком Ферсманом, утвердился термин «Катагенез» , объединяющее все процессы, вызванные погружением осадочных толщь в зону повышенных температур и давлений. «Образование камня» продолжается, поэтому понятие «Литогенез» было распространено на любые предметаморфические изменения пород. Тогда термин «Эпигенез» можно использовать для всех постдиагенетических явлений. Выделяют «фоновый» литогенез, реализуемый меняющимися параметрами среды, и наложенные

ГИПЕРГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В НЕФТЕНОСНЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ Гипергенезом именуют комплекс происходящих в поверхностных условиях явлений: физических, биологических, химических и биохимических, которые преобразуют все главные характеристики исходных материнских пород под действием энергии солнца. Главным отличием биохимических является реализация во всём объёме стратисферы за счёт энергии живых организмов. Основное отличие биологической деструкции минералов от химиической заключается в принципиально различном способе достижения устойчивости каждым этим механизмом. Инконгруэнтный гидролиз силикатов это необратимый и неравновесный процесс, однако, тут применим принцип частичного равновесия, когда неравновесная система находится в равновесии, по крайней мере, в отношении, к одной из реакций. Установление частичных равновесий нужно потому, что образование

фильтратом, который не находится в равновесии с исходной породой. Поэтому в корах выветривания нет метастабильных фаз, источником глин со смешанослойными фазами могут быть только почвы (Вельде). При биокосных процессах термодинамические пределы растворимости не играют существенной роли. Энергетические затраты, необходимые для полного разрушения структуры кристаллов и переведения её фрагментов в раствор могут быть восполнены энергетикой живых клеток и реализация механизма инконгруэнтного растворения становится избыточной. Штаммом создана теория, отражающая механизмы и кинетику растворения минералов в процессе выветривания под действием двух основных реагентов - протона и комплексов с органическими лигандами, являющимися донорами протонов. Нас интересуют те из них, которые происходят в коллекторах и покрышках нефти.

Ряды устойчивости минералов при обычном гипергенезе и зонах воздействия биокосных процессов (Кринари и др. ЗВМО, № 1 2006)

Седиментогенез. Транспортировка твёрдых частиц водным потоком происходит по трём механизмам, задавая фиксацию на дне осадочного бассейна: перенос в виде дисперсоида; сальтация, когда частицы обладают энергией для отскока от дна; и путём волочения, когда частицы перемещаются не отрываясь от дна.

Каждый из механизмов описывает свой математический формализмом, но в условиях непрерывности потока, которое выполняется всегда, они подчиняются закону массопереноса в жидкости, который выражает система уравнений Сен-Венана:

Решение уравнения содержит два слагаемых, причём первое не зависит от времени. Если скорость потока мала, вторым слагаемым можно пренебречь. Тогда крупность осадка будет монотонно снижаться по экспоненциальному закону с увеличением расстояния транспортировки, формируя в результате последовательность осадков нормального литологического ряда от песчаника к глине. При турбулентном потоке на эту зависимость накладывается и периодическая составляющая, в которую будут давать свой вклад время и глубина бассейна. Отсюда следует важный в генетическом плане вывод: если в разрезе фиксируется частое чередование пород разного гранулометрического состава без чётких границ между ними, то это не обязательно должно означать смену условий седиментации и фациальной обстановки. Такая гидродинамическая цикличность всегда имеет

Закон Н. А. Головкинского

компоненты скорости изменения гранулометрического состава осадка, как и относительной глубины бассейна - Uz независимо, чем оно вызвано, смещением дна бассейна или уровнем : Ex = - Ez (Uz / Ux) что является выражением закона Н. А. Головкинского, который в общем случае можно сформулировать: «Смещение типа осадка, или фации в горизонтальном направлении соответствует литологическому отражению их в вертикальном разрезе с точностью до отношения скоростей изменения глубины бассейна и поступления в него терригенного материала» , этот чисто

Трансгрессия и регрессии, седиментационная модель

является суммой векторов: ŪH - скоростью изменения уровня моря, и Ūm - скоростью накопления осадка. При отсутствии размыва Ūm > 0 всегда, а ŪH может быть направлен в ту же сторону ŪH > 0, так и противоположную ŪH < 0. В первом случае смещение фаций произойдёт от берега к морю – обычная регрессия. Во втором случае возможны такие варианты: если ŪH < 0 при [ŪH] > [Ūm], возникнет трансгрессия, море будет наступать на берег, и нужно тогда поменять на знак +, чтобы разностный вектор Ūz не был направлен в осадок. Тогда меняется знак и у Ēх, он принимает другое направление – к берегу. Возможен и вариант, когда при ŪH < 0 возникает примерное равенство [ŪH] ≈ [Ūm], т. е. толщина накапливающихся осадков полностью компенсирует увеличение глубины бассейна, это так называемый режим стабилизации или «перекрывание высокого уровня» при котором смещения границы между фациями не происходит. И вариант, когда ŪH < Ūm при ŪH < 0. При высоком уровне бассейна скорость накопления осадков превышает скорость увеличения его глубины. Возникает так называемая «регрессия высокого

Формирование толщины и изменения угла наклона слоёв

Чтобы перейти от скоростей к материальным результатам седиментации достаточно умножить вектор Ūm на некий интервал времени ∆t. Пусть он будет таким, чтобы при ∆t Ūm в точке А накопился осадок r с толщиной m равной [Ūm]. За это время точка А переместится в точку А 1 и над точкой А 1 накопится осадок r толщиной m 1 r. Если на интервале А – А 2 не произойдёт никаких изменений условий седиментации, то точка А переместится в точку А 2 за время 2∆t и осадок r накопится над точкой А 2 с m 2 r = 2 m 1 r. Аналогично при тех же условиях над точкой А 3 сформируется осадок типа r с m 3 r = 3 m 1 r и. т. д. Появится литологическая граница между слоями r и q. Их пространственная ориентация определится величиной, углом наклона и постоянством вектора Ē. Если за время 4∆t условия седиментации изменятся, например, новый Ē 4 > Ē, когда Ēx 4<Ēx 4 , то изменится наклон границы слоя и его толщина.

1) В общем случае границы между слоями различного облика не могут быть горизонтальными и изохронными. 2) Слои одинакового литологического облика не могут формироваться на большой территории одновременно. 3) Внешние границы слоевого комплекса – секвента вогнуто – выпуклые (чечевица Головкинского). 4) Изохронными становятся граница поверхности регрессии высокого уровня и границы секвента. 5) Горизонтальными становятся только границы слоёв, сформированных при вертикальном направлении вектора

геометрического вида двумерного среза геологических тел, внутренней структуры секвента. При регрессии величина Ēх вблизи береговой линии мала и меняется слабо, так как мал угол β, как следствие, и вектор Ēz при большом [Ūх]. Наклон пластов, это более крупнозернистые породы, относительно мал. при увеличении угла β и относительно большом [Ūх] наклон вектора Ē растёт. Наклон слоёв стремится к максимальному в секвенте. С удалением от берега Ēх снова уменьшается уже из за уменьшения модуля Ūх и наклон слоёв приближается к наклону дна бассейна, и нижняя граница секвента приобретает S - образную форму, её могут осложнять границы размыва, подводные русла и бары. С началом трансгрессии и перехода от тракта спуска на тракт подъёма– «on lap» вектор Ē располагается внутри тупого угла Ēх – Ūz, при этом приобретая почти вертикальную ориентацию. Формируется серия слоёв, почти горизонтальная, и перекрывающая с угловым несогласием, подстилающие слои тракта спуска, которое возрастает с приближением к берегу. При этом вблизи береговой линии может возникнуть единое песчаное тело из разных по времени образования слоёв с различными углами наклона. С наступлением режима стабилизации размеры этого слоевого комплекса могут увеличиваться, но по мере смещения в сторону бассейна толщина отдельных слоёв будет уменьшаться и между ними возникнут глинистые прослои. Такой

Внутренняя структура секвента

плавный, ведёт к формированию ещё одной, помимо границ секвенции, поверхности угловых несогласий, называемой “down lap surface”, в нашей терминологии – «поверхности регрессии» , которая не содержит фактических размывов. Она фиксируется на временных разрезах метода ОГТ, хотя граничащими на всём её протяжении породы становятся различны по своему литологическому облику. Она не может быть горизонтальной, но всегда изохронна, так как фиксирует форму дна бассейна во время смены режима стабилизации на «down lap» . Перекрывающий комплекс слоёв при этом резко меняет углы наклона, от почти горизонтальных к круто падающим, при плавном переходе к этапу обычной регрессии. Проницаемые породы несогласно налегают на пачку глинистых от предыдущей трансгрессии, задавая ещё одну область локализации клиноформ. При завершении этапа формируется верхняя граница секвента. Она тоже имеет S - образную форму, но области максимального перегиба верхней и нижней границ смещены по горизонтали. Секвент становится «геологической чечевицей» Головкинского. В пределах секвента выделяются закономерные слоевые комплексы из разных по крупности частиц, которые отвечают более коротко временной седиментационной периодичности. Их именуют парасеквентами. Границы между парасеквентами тоже

Изменение облика осадков за время одного секвента

Рассматривая структурный план той или иной территории, мы иногда не учитываем их реальных размеров, применяя термин «тектоническое строение» к перечню поднятий и прогибов любого масштаба. Очевидно, что регионально выраженные структурные формы, такие как своды, валы, депрессии, мульды, рифты и. т. д. связаны с эндогенными процессами, протекающими в коре и мантии, и имеют тектоническую природу, в строгом смысле. Но среди них отсутствуют такие, которые могут литосферную плиту «продавить» , формируя перспективное для поисков нефти поднятие с размерами несколько километров. Разрывные нарушения, надёжно фиксируемые в осадочной толще, не всегда могут быть прослежены в фундаменте, но линейное снижение его поверхности на десяток метров часто присутствует под крупными рифами в верхнем девоне. Таким образом, реальный структурный план геологического объекта задаётся совокупностью многих процессов, в том числе экзогенных, включая

седиментация. Большой фактический материал, существенно изменивший традиционные представления о накоплении осадков, получен за последние десятилетия специалистами в морской геологии. Выяснилось, что основной объём обломочного материала в места седиментации поставляется крупными реками и локализуется при определяющем участии их дельтовых систем. За изобату 3000 м попадает от него только 8%, а средняя толщина всех морских осадков не превышает 160 м. В аккумуляции обломков участвует менее 40% площади дна бассейнов. Скорость накопления осадков крайне неравномерна. В так называемых «областях лавинной седиментации» она может достигать от 1000 до 10000 м за 1000 лет (при 4 м за 1000 лет у побережья Кавказа). К ним относятся и сами дельты, и являющиеся их продолжением на шельфе желоба, протяженностью до многих тысяч километров, а так же участки

перемещаться по поверхности дна шельфа турбидитами. Затем в связанной с дельтами динамичной среде происходит перемещение обломков течениями различной природы. Массоперенос больших объёмов происходит в океане на любых глубинах. Земля представляет глобальную тепловую машину, топкой которой - экваториальная зона океана, холодильник - Антарктида. Скорость течений такой природы достигает 5 - 15 м/сек. Важно, что в этом круговороте участвует планктон, масса которого составляет большую часть биомассы земли. Его представители, фильтруя воду, накапливают дисперсные минералы. При высокой скорости седиментации, если это органическое вещество не успеет окислиться, его дальнейшая история связана с силикатами. За счёт градиента температур и, как следствие, плотности, возникает апвеллинг, т. е. подъём вверх вдоль континентального склона глубинных вод с растворёнными в них компонентами.

Осадки в зону субдукции поступают пульсациями, образуя «перевёрнутую» последовательность слоёв. С ними поступает и ОВ, накопившееся в окраинном море.

СТАДИЯ ДИАГЕНЕЗА Под термином «диагенез» в отечественной литературе понимают совокупность явлений, происходящих в не консолидированном осадке и превращающих этот осадок в осадочную горную породу. Но в англоязычных источниках под термином “Diagenesis” понимают все вторичные изменения пород. Однако, и при низких РТ параметрах отсутствие равновесия между поступающим в бассейн материалом и меняющимися параметрами гидрохимии иловых вод может приводить к серьёзным изменениям не только плотности, но и минерального состава накапливающейся толщи. Мы имеем дело с установлением термодинамического равновесия в относительно закрытой системе, которой в этом случае являются образованные в совершенно разных условиях фазы минералов и раствор. Кроме физических, физикохимических и химических явлений важную роль опять играют биогенные процессы, в значительной мере определяющие знак, так и величину редокс-потенциала

Аэробная микрофлора способна существовать только в верхней зоне слабо уплотнённого осадка, при погружении в его толщу идёт смена окислительного потенциала на восстановительный, особенно если в среде появляются микробы сульфат-редукторы, переводящих SO 4 в сероводород. В ходе седиментации область смены знака Eh движется вверх, смещая зону вызванных реакций.

Интенсивность и скорость установления равновесия в большой степени определяется типом литогенеза. При нивальном литогенезе они слабо проявлены, поскольку в бассейн сносится слабо изменённый аллотигенный, в основном, материал почти лишенный, за отсутствием развитой коры выветривания, пелитовой компоненты. В таких условиях биокосные процессы не могут активно проявиться. При гумидном литогенезе гидролиз любой природы в полной мере реализуется ещё в области источников сноса и материал осадков приводится в равновесие со средой до осаждения, отражая специфику материнских пород в намного большей степени, чем фациальные обстановки бассейна. Процессы диагенеза, поэтому, наиболее контрастно проявляются в условиях аридных ландшафтов, когда с континента сносится сильно преобразованный, но ещё не приведённый в состояние равновесия материал, включающий и

Кроме того, поступающее в осадок органическое вещество не успевает сильно окислиться, как в гумидных обстановках, что задаёт максимальную интенсивность явлений биологической природы. Как следствие, состав минералов осадочных пород аридного литогенеза должен, прежде всего, отражать гидрохимию бассейна, тем более, что при этом она часто бывает аномальной. Многие процессы диагенеза являются тривиальными, включая в себя снижение пористости, как увеличение концентрации иловых вод, в том числе за счёт элементов исходно низкой концентрации. Поэтому возможно образование путём синтеза минералов, для которых концентрация их компонент в открытом бассейне никогда не достигает насыщения: плохо окристаллизованные фосфаты, гидроксил- апатит и фазы закисного железа и марганца. Рост конкреций сидерита обычно приурочен к режиму стабилизации осадочного процесса, что позволяет использовать их для целей корреляции разрезов, в

Гольдшмидта, величина которого равна r/z, где r – радиус иона, а z - валентность. Для катионов, относящихся к группе I диаграммы Гольдшмидта, величины ионного потенциала хватает лишь для поляризации молекул Н 2 О в гидратноионном комплексе, на поверхности которого локализуются группы (ОН), придавая раствору щелочную р. Н (щелочные и щёлочноземельные катионы). Они формируют минералы, относительно легко растворимые водой. Ввиду низкого ионного потенциала К+, Rb+, Сs+ не образуют гидратно-ионных комплексов, что не даёт возможность формировать одну сетку из Н 2 О в пространстве между слоями смектита как для Li+ и Nа+, . Это «антистоксовские» катионы, движение их в растворе закону Стокса не подчиняется. Как следствие, при химической близости Nа+ и К+ они являются геохимическими антиподами: К+ «не доходит» до бассейнов, а Nа+ главным образом накапливается в океанах и эвапоритах. Для

В межслоевом пространстве смектита они координируют две сетки молекул Н 2 О. Из трёхвалентных катионов наибольший интерес для нас представляет Al. Являясь амфотером, он в кислой среде выступает как Al 3+, а при щелочных р. Н создаёт комплекс Al(OH)2 -, который в межслоевых промежутках смектита может формировать соединения переменного состава с разным количеством групп (OH) и молекул воды. В предельном случае возникает сетка октаэдров состава Al(OH)3 , отвечающая по структуре гиббситу. Катионы с более высокой валентностью присутствуют в растворе только в виде комплексов CO 3, SO 4, PO 4 и. т. д. Во всех случаях поверхность минерала имеет заряд, вызывающий притяжение ионов противоположного знака, и на границе раздела твердой фазы и раствора возникает электрический потенциал, формирующий двойной электрический слой - ДЭС, состоящий из слоя ионов определяющих потенциал и слоя ионов, этот

Сорбция и ионный обмен Они предшествуют большинству явлений кристаллогенеза на стадии диагенеза. Под ними понимают аккумуляцию вещества или замену одного вещества на другое на границе раздела фаз. Адсорбция отличается от процесса осаждения вещества из раствора тем, что в последнем случае формируется трехмерная кристаллическая структура на твердой поверхности. Поэтому природу явлений сорбции нужно рассмотреть более подробно. Поверхность раздела между частицами минералов и раствором - это не просто плоскость, а трехмерная специфическая область, непохожая по своим составу и свойствам ни на минеральную частицу, ни на окружающий раствор. Поскольку поверхность частиц всегда имеет заряд, на поверхности и вблизи неё в этой области растворы концентрируют катионы металлов и лиганды, принимающие участие в нейтрализации заряда. В основе теории двойного электрического слоя,

При взаимодействии функциональных групп на поверхностях твердых частиц с компонентами раствора формируются внешнесферные и внутрисферные комплексы. Для первых между поверхностью минерала и поглощённым катионом находятся молекулы растворителя, обычно воды, которые препятствуют развитию ковалентных связей. Поэтому ион на поверхности удерживают относительно слабые электростатические силы. Взаимодействия этого типа определяют как неспецифическую адсорбцию, к нему относят и значительную часть реакций ионного обмена. При образовании внутрисферных комплексов между центральным катионом и лигандом нет молекул растворителя (воды), что определяет возможность образования более прочных ковалентных связей. Появление поверхностных внутрисферных комплексов определяется как специфическая адсорбция.

катиона с твердой фазой возрастает с увеличением валентности катиона, и снижаться с увеличением ионного радиуса, при равной валентности, т. е. зависит от потенциала Гольдшмидта. Это значит, что на одном и том же типе сорбционных центров одни катионы по сравнению с другими должны сильнее поглощаться, и удерживаться с большей энергией связи. Для одновалентных и двухвалентных катионов ряды Гедройца по увеличению радиуса иона и росту способности к преимущественному поглощению или замещению других катионов имеют вид Li+(0, 59) < Nа+(1, 02) < К+(1, 34) < Rb+(1, 52) < Сs+ (1, 67), и

поглощению одних катионов по сравнению с другими называется селективностью по отношению к этим катионам. Эта способность оценивается по величине коэффициента селективности (KS), который собой представляет частное от деления отношения содержания катионов в поглощающем комплексе на отношение их концентраций в растворе. При равных условиях, на селективность поглощения в ходе обмена катионов с разными валентностями сильно влияет так называемый «концентрационно-валентный эффект» , благодаря ему при разбавлении системы увеличивается сорбция катионов с более высоким зарядом. Следовательно, в условиях равновесия и постоянном значении коэффициента селективности соотношение катионов Са 2+ к Na 1+ в обменном комплексе при разбавлении раствора смещается в пользу Са 2+. Это объясняет преобладание щелочноземельных монтмориллонитов в осадках нормальных морских бассейнов, где основным

СТАДИЯ КАТАГЕНЕЗА Под термином «катагенез» в отечественной литературе понимают всю совокупность вторичных изменений осадочных горных пород, возникших за счёт их погружения в зону более высоких температур и давлений по сравнению с теми, которые существовали в зоне не консолидированного осадка. Все процессы идут при участии пластовых вод, среди которых по преобладающему составу и глубине залегания обычно выделяют следующие зоны: свободного водообмена, до глубины 200 – 700 м, где наблюдается связь с водами дневной поверхности, это гидрокарбонатные воды со слабой минерализацией; затруднённого водообмена, до глубин 1400 - 1800 м, представленные или гидрокарбонатно-сульфатными, или сульфатными водами средней минерализации; и зона застойных вод с глубин ≈ 2000 м, где доминируют рассолы щелочных галоидов. По своей природе пластовые воды могут быть реликтовыми, инфильтрационными и

дегидратации минералов скелета породы, содержащих воду любого типа. Наиболее значимую роль в литологии играют воды, возникшие за счёт удаления молекул Н 2 О из межслоевого пространства пакетов смектита при глобальном процессе иллитизации. Объём жидкости, переходящий в пространство пор из структуры возрастает в 6 – 8 раз, что может менять пластовое давление. Если в осадочной толще отсутствуют углеводороды, геотермический градиент в ней сохраняется примерно постоянным, равным 30 о С на километр, и доминируют абиогенные явления. Кроме уплотнения, снижающего пористость, и дегидратации на стадии катагенеза реализуются специфичные процессы, которые уменьшают общую свободную энергию системы. Идёт перекристаллизация и укрупнение зёрен, и их регенерация; разложение или трансформация минеральных фаз, потерявших устойчивость, и синтез новых. По интенсивности реализации весь катагенез

За начало прото- катагенеза принимают исчезновение в шлифе «висячих» зёрен кварца, здесь катагенеза ещё нет.

Регенерация кварца, сводящаяся к обрастанию его зёрен оболочками того же состава и оптической ориентировки, принимается за начало уровня мезокатагенеза.

Затем кроме регенерации в том же объёме начинается коррозия кварцевых зёрен, особенно на их стыках по направлению градиента горного давления, где механические напряжения повышают растворимость, возникают стилолитовые швы; регенерация кварца (контур), и швы; Апо- катагенез.

Принято считать, что появление стилолитовых швов на кварце, которые сами по себе не снижают значения ФЕС, отвечает нижней границе зоны мезо- катагенеза. Другим важным критерием выделения границ уровней катагенеза, не зависящим к тому же от присутствия в осадочной толще углеводородов, является изменение состава и структуры минерального скелета породы. Границы присутствия минеральных реперов рассмотрим по схеме предложенной Мизенсом и Кокшиной (2013) с некоторыми нашими уточнениями, где приведены и классы изменений отражающей способности витренита.

исчезновение смектита как самостоятельной минеральной фазы – сохраняется только смешанослойный иллит-смектит с растущей долей компонента слюды. На границе между мезо- и апо- катагенезом начинается перекристаллизация иллита в мусковит 2 М 1 по дислокационному механизму роста. Здесь же пропадает каолинит, переходя в слюду политипа 1 М. Хлорит меняет свой состав и структуру, сохраняясь как минерал. Диккит аналог каолинита со структурой политипа 2 М 1, фиксируется только начиная с поздних стадий катагенеза. Его образование за счёт трансформации каолинита проблематично. Ломонтит и другие цеолиты, переходят на уровне мезо- катагенеза в упорядоченные

В осадочных толщах достигающих глубин более 6 км реализуется стадия метагенеза, глубоких вторичных изменений пород, отвечающая РТ условиям начала метаморфизма, т. е. температурам 200 – 300 о. С при наличии сильно минерализаванных растворов. Тогда происходит полная, зависящая от направления внешнего давления, перекристаллизация обломочной компоненты с образованием «бородатых зёрен» у кварца. Все силикаты со слоистой структурой трансформируются в ассоциацию: 14Å хлорит – 2 М 1 мусковит, что типично для фации зелёных сланцев. Возникают типичные минералы метаморфизма: эпидот, актинолит.

УГЛЕВОДОРОДОВ Существовало мнение, что заполнение углеводородным флюидом пор в терригенном коллекторе не ведёт к серьёзным изменениям его минерального состава и структуры. Наличие в продуктивном разрезе слабо проницаемых зон трактовалось лишь как результат изменений условий седиментации. Однако, даже при наличии клиноформ и размывов, не всегда удаётся объяснить появление резких, подчёркнуто криволинейных по форме границ между участками, именуемыми «коллектор» и «не коллектор» . Как пример, рассмотрим разрез пласта Д 1 месторождения Ромашкино в Татарстане по данным Хисамова и др. Высокая достоверность его не вызывает сомнений из-за огромного объёма материала. Видно, что конфигурация слоёв с низким значением ФЕС не могла возникнуть как часть последовательности слоёв, образованной по законам, рассмотренным ранее. Необходимо допустить, что за

Никакая гидродинамическая модель не может объяснить таких изменений структуры пород в ходе седиментации.

поскольку остаточная вода быстро насыщаются по всем компонентам, пока перемещения флюида в пределах пласта не происходит. С началом фильтрации в породе обычно возникают зоны, где вода и нефть присутствуют в соизмеримых количествах – зоны современных или древних водонефтяных контактов (ВНК), где интенсивность биокосных взаимодействий становится максимальной. Но ряд явлений, реализующихся при формирования залежи нефти, с биокосными явлениями непосредственно не связаны: 1) Биохимическое окисление нефти, которое отражает реакция Холодова Cm. Hm + H 2 O + SO 4 -2 → H 2 S + H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2 Снижение р. Н в ходе реакции ведёт к растворению кальцита, либо замещению его на доломит, и каолинитизации полевых шпатов, сопровождаемой кристаллизацией избытка Si. O 2, аутигенного кварца. Тогда сопротивление породы вертикальному сжатию

Каолинитизация КПШ с образованием вторичного кварца

сопровождается образованием аутигенного слабо окристаллизованного пирита, вплоть до появления в разрезе под залежью электропроводящих пород. Экзотермичность реакции Холодова превращает формируемую залежь в топливный элемент, создающий вокруг себя тепловое и электрическое поле. В итоге вблизи залежи могут иногда встречаться минералы, образованные при температуре, намного превышающей современные, например тосудит, являющийся индикатором гидротермальных проявлений золота и урана. Приведены спектры базальной дифракции глины из покрышки залежи в толще башкирского яруса Татарстана. Современная температура пласта 55 о. С, а заметных

Минералы индикаторы повышения температур над залежью обозначения: Т – тосудит, М – слюда, I/V, I/S/V – смешанослойные иллит-смектит – вермикулитовые фазы; 350 о. С – прокалённый.

2) Окисление растворённой в нефти серы с образованием сульфат- иона. В итоге над залежами могут возникать гипс – ангидритовые оторочки, в самом коллекторе – гипсовый цемент, резко снижающий значения ФЕС. При повышенных температурах сначала будет возникать ангидрит, который при снижении температуры частично переходит в гипс. Возможен и обратный процесс растворения сульфатов с увеличением пористости. 3) Прорыв покрышек при увеличении пластового давления за счёт генерации СО 2 с последующим перемещением флюида в пределах или за пределы коллектора. Большинство иных процессов эпигенеза, возникающих в нефтеносных толщах, так или иначе, связаны с явлениями биокосного воздействия на скелет пород.

Вторичный гипс по ангидриту, t > 85 c, сейчас 55 с. Башкир.

Одним из главных негативных последствий прорыва внешних вод в терригенные коллектора является их окварцевание или окремнение. Кремнезём и глинозём, мобилизуемые в реакционных зонах ВНК, способны мигрировать в виде коллоидных металл-органических соединений, так как подвижность собственно глинозёма при близких к нейтральным р. Н крайне мала. Фронт миграции кремнезёма опережает фронт миграции глинозёма пока они, не совмещаются в одном объёме пространства пор. Тогда идёт сокоагуляция коллоидов, обладающих противоположным знаком заряда мицелл. Явление зависит, кроме проницаемости, от ряда факторов, определяющих устойчивость коллоидных систем. В пределах нефтеносных толщь возникают зоны сплошного окремнения или окварцевания, которые не всегда проявляют связь с разломами. Эти зоны встречаются либо выше нефтяных залежей, либо в пределах самих регионально выдержанных

Заполнение порового пространства халцедоном в продуктивном песчанике Д 1 Азнакаевской площади.

Обозначения фаз: Q - кварц, Bm- бёмит, B- баерит, Ggглинозём γ, A - алунит, Al - алюминит, H гидробазалюминит, S - скарброит, Hx - гексагидрит, Cr - кристобалит, J - ярозит, C - кальцит, D- доломит, Kкаолинит, Se- смектит е. г. , M- морденит, Sp- сепиолит,

Иногда над массивными залежами покрышки полностью теряют исходный состав и превращаются в прочные яшмовидные породы из окристаллизованных в разной степени фаз кремнезёма и глинозёма, подтверждая эффект сокоагуляции, Появление в проницаемом пласте заведомо аутигенных минералов, хотя бы как малых примесей, указывает на изменения гидрохимического режима за счёт повторной фильтрации. Минеральный состав примесей указывает на участие в процессе как элизионных, так инфильтрационных вод, или флюидов, имеющих окислительный потенциал.

Спектры зон окремнения, a) 1154 м, b) 1153 м. Фазы кремнезёма: Cl -низкий кристобалит, Thl – тридимит (высокий-низкий), Qh – высокий кварц; фаза глинозёма: баерит – Br. Ак– акаганеит β Fe 0(0 H, Cl).

На керне из продуктивного пласта C 1 ВВ 1², с глубины 1184 м. скв. 13699 видна резкая граница между темной, насыщенной нефтью и светлой, без нефти, окремнелой

Продуктивный песчаник С 1 ББ, без анализатора; а) зона окремнения, б)

Достаточно часто в одном образце наблюдаются фазы-примеси, совместное образование которых невозможно. Например: пирит и акаганеит (или ярозит), бёмит и скарброит и. т. д. Причиной тому служит проявление перколяционных эффектов, когда в ходе двухфазной фильтрации каждая жидкость (вода и нефть) на микро- уровне перемещается по своим локальным каналам, создавая гетерогенную по гидрохимическим параметрам систему. Во всех подобных случаях это связано с перемещением флюидов в пласте при временной разгерметизации покрышки, Перемещение флюидов в коллекторе может происходить в

Обозначения: Q- кварц, К- каолинит (примесь), М- слюда, Chхлорит, Bm- бёмит, Br - баерит, С - кальцит, S - скарброит, At алунит, А - алюминит, Сr – кристобалит и Tr– тридимит (фазы опала), Am – амфибол, J- ярозит, Ak- акаганеит, D- доломит (примесь), M/S – упорядочено смешанослойный слюда / судоит.

Обычно конфигурация зон, где в продуктивном пласте способность к фильтрации уничтожена, может принимать самые причудливые формы. Например, рассмотрим продуктивный разрез бобриковских отложений в пределах Азнакаевской площади. Из рисунка видно, что уровни ВНК не совпадают с границами проницаемых пластов, а участки окремненя частично замещают продуктивный коллектор. Наиболее вероятной причиной прорыва покрышек является повышение давления СО 2. Тогда объём генерируемого СО 2 должен задаваться размерами локальной структуры, что проявляется в изменениях амплитуд смещения локальных ВНК по отношению к их региональному уровню. Из рисунка видно, что между амплитудами локальных поднятий и амплитудами смещения уровней ВНК действительно существует значимая корреляция.

Частичное окремнение пласта со смещением уровней ВНК

Зависимость смещения ВНК от амплитуды поднятия

Перемещение флюидов в коллекторе может происходить в очень широких пределах, до полной замены ранее присутствующей нефти на пришедшую с более глубоких горизонтов. Обычно в этом случае в породе сохраняются светлые зоны – газовые пузыри, как видно из рисунка, а нефть более вязкая, обеднённая лёгкими компонентами. На рисунке приведены валовые спектры дифракции названного образца (скв. 1351, Дёмкинская); а) насыщенная нефтью порода, б) светлые участки в таком же масштабе; обозначения минералов: Q - кварц, К каолинит, М - слюда, Mi - микроклин, Ab – альбит.

Полная замена нефти в бобриковском коллекторе при сохранении светлых участков – газовых пузырей

Спектры валовой дифракции а)сама порода, б) включения Q- кварц, К- каолинит, М- слюда, Miмикроклин, Ab- альбит

Объяснить полное отсутствие силикатов в насыщенной нефтью части коллектора можно только перемещением временного ВНК, сопровождавшим замену флюида, насыщающего пласт при неизбежном частичном окислении нефти, что подтверждает увеличенный спектр нефтяной зоны пласта. В отличии от других скважин на этой залежи, севернее купола структуры, здесь не удалось получить промышленные притоки нефти.

Минералы-индикаторы окисления породы: Ak акаганеит, Ja- ярозит, и нефти Wl – уэделлит; в тёмной части того же образца; Gb- гиббсит, Ab – альбит.

При погружении осадочных толщь на глубину за счёт увеличения горного давления идёт уплотнение пород с уменьшением их пористости и проницаемости. Исключения из общего закона могут возникать только за счёт реализации наложенных процессов эпигенеза. Ими становится вторичная трещиноватость или кливаж, связанные с тектоническими факторами, поступление глубинных, гидротермальных по природе вод, но главной причиной нового повышения ФЕС, после их монотонного спада, становятся биокосные взаимодействия с природными углеводородами. Механизмы явлений зависят от структуры, состава минералов и иных реальных особенностей пород, назовём

Полная регенерация кварца, водоносная часть пласта Ю 1 под ВНК

1) Сегрегация по величине пористости разных участков единого пласта достаточно большой толщины. В его центральной части, обычно над уровнем ВНК, возникает зона разуплотнения с высоким значением ФЕС за счёт интенсивной коррозии всех минералов. В краевых зонах пласта происходит кристаллизация Si. O 2 в виде регенерации кварцевых зёрен до полного исчезновения пористости, рисунок. Других минералов здесь почти нет, они разложены смещающейся зоной ВНК. Фильтрации флюидов в этом случае не происходило.

2) Кластеризация терригенного коллектора. Такая ситуация возникает в случае, если в процессе формирования залежи имела место однонаправленная фильтрация флюидов, при условии, что пласт имел небольшую толщину. Тогда в породе образуются однонаправленные каналы, «кондуиты» - в английской терминологии, всё пространство между которыми занято непроницаемыми кластерами, сочленениями любых минералов, связанных между собой аутигенным кварцем, рисунок. Данные лабораторного определения проницаемости в подобных коллекторах могут быть сильно занижены, - при почти нулевых значениях ФЕС они иногда дают вполне существенные промышленные притоки.

Кластеризация песчаника пласта АС 9, нет первичной пористости, лишь проводящие каналы, апо- катагенез

проницаемых исходно пород. Это явление, в конечном счёте, всегда связано с формированием вторичной пористости или её увеличением за счёт специфичных процессов эпигенеза, имеющих минералогическую и биохимическую природу. Любая трансформация в системе иллит-смектит может приводить к появлению механических напряжений, создающих трещины или вторичные поры. Тогда объём зоны биокосного разложения минералов увеличивается, а процесс продолжается с нарастающей

Механизмы образования зон аномально высоких пластовых давлений (АВПД). На многих месторождениях нефти и газа, находящихся в различных регионах и локализованных на глубине более 2, 8 км встречаются зоны аномально высоких пластовых давлений. В них относительно плавный рост гидростатического давления меняется его резким скачком, достигая иногда 1000 и более атмосфер. Установлено, что максимальный градиент давления приурочен не к самому коллектору, а к перекрывающей его глинистой толще, что отвечает так называемому гидродинамическому порогу покрышки. Ниже него в пласте глины наблюдается вторичная трещиноватость, а пористость этого участка разреза может в 2 раза превышать наблюдаемую выше порога, где породы часто более пластичны. По своему минеральному составу, несмотря на большие глубины, в перекрывающих порог глинах, фиксируются смешанослойные фазы с высоким содержанием

проницаемость глинистых пород покрышки, блокирующая поступление в зону реакции калия и, соответственно, типичную для таких глубин трансформацию смектитовой компоненты в иллитовую. Действительно, ниже гидродинамического порога в глинистом пласте обычно наблюдается более высокая концентрация иллита, но эта зависимость проявляется скорее как тенденция. На других участках разреза концентрация слюды может быть значительно больше. Кроме того, в зоне гидродинамического порога всегда фиксируются геохимические аномалии – более высокие концентрации ряда металлов при постоянном присутствии углеводородов. Из всех приведённых фактов можно построить

Процесс формирования АВПД очевидно начинается с приходом в пласт-коллектор водо-углеводородного флюида который запускает реакцию биохимического разложения породообразующих силикатов, прежде всего – КПШ. В свободный объём пор покрышки поступает обогащённый калием и глинозёмом раствор, что обеспечивает заторможенную ранее трансформацию компоненты смектита в иллит для смешанослойной фазы иллит-смектит. Этот процесс сопровождает переход молекул Н 2 О из межслоевого пространства смектита в поры, что ведёт к резкому увеличению общего объёма жидкости в системе и, при наличии газовой фазы, к росту пластового давления. За счёт появления механических напряжений в нижней части покрышки возникают новые трещины. По ним продолжается фильтрация флюида, сопровождаемая нарастанием всех названных явлений, и процесс приобретает лавинообразный характер. Гидродинамический порог смещается вверх по разрезу,

Когда зона реакции достигает верхней границы покрышки, избыточное давление пласта сбрасывается. Поэтому залежи углеводородов с АВПД и без них могут быть приурочены к одному уровню и в пределах одного района при наличии корреляции с толщиной покрышки. Появление зон АВПД в залежах с большим содержанием газа создаёт серьёзные проблемы при вскрытии пластов, приводя к аварийным ситуациям и требуя утяжеления бурового раствора путём добавления в него барита. Но, с другой стороны, значительные преобразования состава и структуры минералов в пределах всей толщи делают физически оправданными разработку дистанционных методов выявления и

НЕФТЕНОСНЫЕ ТОЛЩИ Вскрытие продуктивного пласта при любых технологиях его эксплуатации всегда нарушают существовавшие ранее гидродинамические и термодинамические равновесия. Во многих случаях отсутствие понимания природы возникающих явлений может вести к негативным последствиям, что следует учитывать при оптимизации способов разработки конкретных объектов. Аутигенное образование минералов в коллекторах и промысловой арматуре Процессы синтеза минеральных фаз за счёт изменившихся параметров системы задают два фактора: снижение температуры и парциального давления газовой составляющей при подъёме добываемого продукта, а также изменения состава пластовых вод за счёт внешней закачки и частичного разложения скелета пород биокосными явлениями. При этом раствор может обогащаться такими

минералов в промысловых объектах : барит (коллектор и погруженные насосы) – ангидрит или гипс (коллектор и насосно-компрессорные трубы) – арагонит или кальцит. Иногда в этом случае почти весь объём насосно-компрессорных труб зарастает кристаллами арагонита. Существует несколько компьютерных программ, позволяющих выявлять в многокомпонентных системах области растворения или кристаллизации разных фаз минералов. Выбор из них оптимальной задаёт специфика промыслового объекта. Намного более серьёзные проблемы возникают, когда в пласт нагнетают воду из поверхностных источников (озёр или болот), которая содержит органические комплексы с Fe 2+. При наличии в продуктивном пласте микрофлоры семейства “magnetotactum” происходит интенсивное образование магнетита, включая всё промысловое оборудование. Никакие методы противодействия этому явлению, кроме специальной

Промысловые последствия обратной трансформации вторичных слюд Вторичными слюдами именуют конечный продукт взаимно обратимого процесса образования слюды за счёт структуры минералов из группы смектита. Он является глобальным и реализуется в пределах всей стратисферы, в том числе и через переходные смешанослойные фазы иллит-смектит при повышении РТ. В рамках традиционных концепций минералогии слюд в осадочных породах присутствуют: обломочный 2 М 1 мусковит, аутигенный 1 М иллит, фундаментальные частицы политипа 1 М и иллит 1 Md с неупорядоченной структурой. Затем была показана возможность перехода смектита в иллит при любых РТ, сразу образуя переслаивания из 3 D упорядоченных блоков любых политипов слюд. Совпадение ячеек обеспечивает изменение угла β за счёт смены заселённости cv и tv октаэдров в 1 М слое с появлением

снижения минерализации пластовых вод до 1, 09 г/см 3 на промыслах Татарстана, было начато в 1987 году [Муслимов и др. ] и продолжается сейчас. Однако, состав минерального скелета породы и реология флюидов ранее не исследовались, поскольку главной причиной снижения фильтрации считали эффект набухания глинистого цемента пород при смене гидрохимии коллектора, или минеральной взвеси, попадающей с нагнетаемой водой при её недостаточной очистке [Хавкин и др. 1990]. Такие эффекты очевидны, но на

Спектры 00 L дифракции от глинистой компоненты песчаника Д 1. М – слюда, С – хлорит, К– каолинит (малая примесь) Q - кварц, a. d. - воздух, e. g. – этиленгликоль.

Зависимость относительной пористости при набухании цемента от снижения концентрации воды пласта; а- 0, 5%, b- 0, 8% смектита.

Установлено, что в обводняемых нефтяных пластах появляются переходные фазы типа слюда – смектит с высокой концентрацией набухающх компонент, что может снижать, но не полностью блокировать фильтрацию при данном составе минералов коллектора. Объяснением предложен процесс обратной трансформации вторичных слюд в смектит, задаваемый сменой гидрохимии пласта и деятельностью

Обводняемый разрез пласта Д 1, обозначения рефлексов: М- слюда, Q- кварц, Mi- микроклин, O- ортоклаз, A- альбит, В- барит, Py- пирит, Схлорит, Se- смектит, I/S- иллит/смек.

Процесс обратной трансформации иллита в смектит при позднем катагенезе, Восточно-Перевальная площ. АС 9, обр. (а) из исходно водоносной зоны; снижение концентраций слюды - М, каолинита- К и ортоклаза - О в процессе контурного заводнения.

Зависимость относительной пористости при набухании цемента от снижения концентрации пластовых вод при 12 % смектита.

структур к биокосному разложению является 2: 1 слой диоктаэдрической слюды. Даже состоящий из нескольких слоёв кристалл имеет в двух направлениях размеры, превышающие критичные. Если биоценозу нужен калий, что подтверждает более высокая устойчивость альбита по сравнению с КПШ, то до полного разложения слюд будет идти отрицательная их трансформация в соответствии со

Расклинивающие эффекты от внедрения сеток из Н 2 О вместо К+ в межслоевые промежутки вторичной слюды приводят в процессе её обратной трансформации к появлению огромных напряжений, которое в аргиллитах или глинах может разрушать арматуру нагнетательных скважин. Показано, что нормальное к оси скважины давление KIа может быть оценено как : где а- радиус скважины, b- глубина зоны проникновения, С – концентрация опреснённого раствора. Оценочные расчёты дают величину KIa 175 МПа м 1/2, что больше чем у высоко легированной

а) Увеличение содержания лабильной компоненты в фазе иллит-смектит (заливка) в смятой обсадной колонне нагнетательной скважины при наличии затрубной циркуляции; b) Спектр из того же аргиллита вне зоны аварии.

В коллекторах эти явления вызовут диспергацию кристаллов слюд по границе политипных блоков. Тогда число пластин, тормозящих поток, больше на порядок, чем общее количество частиц слюд в песчанике. При фильтрации в пористой среде, где зафиксированы частицы с высоким зарядом их поверхности, возникает потенциал течения. Он вызывает встречный электроосмотический поток тормозящий фильтрацию Скорость однофазной фильтрации с поправкой на электроосмотическое торможение с

где K - проницаемость, m - пористость, η - вязкость, P – градиент давления, C- концентрация пластовых вод, α – величина, которая с достаточной для качественных оценок полнотой может быть определена по соотношению: εo - диэлектрическая постоянная, К 0 - электропроводность, νoмолярный объём воды, ψ1, σ - потенциалы поверхности, r средний радиус пор, К 0 – коэффициент Аррениуса, ι концентрация нано частицфильтрация прекращается. С = слюды. Очевидно, что при

Относительное падение проницаемости как функция от снижения концентрации пластовых вод при наличии в потоке частиц слюды с поверхностным зарядом 1 и 0, 5 е на ячейку при содержании 2%.

Закачка вод образует электроосмотические экраны, сжимающие водный поток по вертикали. Начиная с определённого этапа, поток воды в двумерной модели разделяется на два, сохраняя в центральной части пласта не обводнённый участок, целик. Этот эффект хорошо известен на Ромашкинском месторождении и проявлялся достаточно часто. Применение закачка попутных вод или солей калия восстанавливает общую солёность в пласте и снижает агрессивность пластовой микрофлоры к биокосному разложению силикатов. Поэтому сейчас предпочитают использовать воду из добываемого продукта

Распределения в пласте концентрации зафиксированных в порах наночастиц слюды при заводнении, Т = 150 суток.

Математическая модель техногенного обводнения пласта при наличии в потоке частиц слюды, сохранивших высокий заряд поверхности. Появление электроосмотических экранов и целиков.

Математическая модель изменения солёности пластовых вод при закачке пресной приповерхностной воды. Цветная шкала – в С/С.

Появление структурно совершенной слюды (М) в осадке установки по первичной подготовки нефи.

КАРБОНАТАХ Промысловые объекты в карбонатных коллекторах, как и все природные скопления углеводородов, имеют геологическую историю, включающую ряд сменяющих друга этапов. Специфику процессов в каждом из них задаёт строение объекта, которое проявлено в литологическом облике пород, а так же преобразовании существующих и синтезе новых минералов. Их механизм различается у терригенных и карбонатных коллекторов. В карбонатных породах сосредоточено около 60% запасов нефти. Причём на коллекторы с высокой исходной проницаемостью, древние рифы и обломочные породы карбонатного состава, приходится только треть этого объёма. В остальных случаях нефть концентрирует поровое пространство, которое имеет вторичную природу. При его отсутствии из содержащих нефть пород, редко удаётся получить промышленные притоки. Так, в карбонатных

увеличивать исходную низкую пористость пород, сформированных в условиях карбонатной седиментации без участия организмов, образующих положительные формы рельефа на дне моря, включая биогермы. Некоторые из них по своей природе близки карсту, когда на неком этапе геологической истории наиболее поднятые участках территории оказывались выше уровня моря и по ним либо формировались эрозионные врезы, либо на уровне волновой эрозии возникли локальные зоны выщелачивания. Примеры таких объектов известны, в том числе и в пределах Татарстана. Они надёжно фиксируются по минералогическим критериям, - наличию

Известняк биокластово-зоогенный, сохранивший первичную низкую пористость, не стал коллектором. Аканская 2124, обр 77 +

Известняк биокластово-фитогенный, сохранивший первичную низкую пористость, не стал коллектором. Ск. 1339, Дёмка, обр 82 +

порового объёма играет растворение кальцитового цемента при насыщение пластового флюида СО 2 , которое происходит ещё до прихода нефти по реакции Холодова. Более благоприятной областью её обитания становится ряд участков разреза, включая и зоны ВНК. Процесс разложения Са. СО 3 является взаимно обратимым, и во временно замкнутой системе его реализацию главным образом задаёт три фактора: парциальное давление СО 2 , зависящее от объёмов как и герметичности реакционной зоны, возможность удаления из неё продуктов реакции и гидрохимия пластовых вод. Первые два фактора требуют достаточного объёма пор, занятых пластовой жидкостью, с возможностью перемещения за пределы пласта. Иначе наступает насыщение системы по Са 2+, и ход реакции блокируется. Необходимой структурой пространства пор чаще обладают биоморфные зоогенные и фитогенные, реже литокластовые известняки. Так фациальный облик областей

флюида, с его последующим расслоением на воду и нефть, появляется зона биокосных реакций, где кроме генерации СО 2 и растворения кальцита идёт разложение доломита, силикатов и кварца. Отсутствие в известняке этих минералов служит критерием полного завершения процесса формирования коллектора ещё до образования залежи. При отсутствии градиента пластового давления и фильтрации концентрация раствора стабилизируются, система приобретает относительную устойчивость, и разложение минералов скелета прекращается. Нефтяная залежь приобретает своё обычное строение с чётким разделением на зоны локализации трёх основных фаз: воды, нефти и газа

Известняк биокластово-зоогенный, вторично пористый, с кристаллами доломита

растворения той части кальцита, который цементирует остатки органики. Обычно это пелитоморфный микрит. При наличии в системе так же Mg 2+, что выполняется часто, может произойти формирование доломита, более устойчивого в кислой среде. В замкнутой системе замещение кальцита доломитом ведёт к сокращению общего объёма скелета породы на 14 % за счёт разницы ионных радиусов Са 2+ и Mg 2+. Но обычно этого мало для образования промыслового объекта. Наличие хотя бы слабой фильтрации или диффузии с удалением избытка Са 2+ из системы через каналы в покрышке может создать в коллекторе объём вторичных пор, но небольшой, так каналы будут быстро заполняться вторичным кальцитом. Как следствие, образование вторичной пористости, достаточной для появления промышленной залежи, требует не только насыщения пластовых вод СО 2 с растворением кальцита, но и хотя бы временной разгерметизации системы для удаления продуктов

Прорывы покрышек должны возникать за счёт продолжающейся генерации СО 2 и нарастания давления в существующих или существовавших ранее газовых шапках. Участки прорывов могут локализоваться разрывными нарушениями, которые иногда ограничивают нефтеносные структуры, или в местах снижения экранирующих свойств покрышки литологическими или тектоническими причинами. Это приводило к образованию дополнительного объёма пор и падению пластового давления, которое в гидродинамически связанной системе способно восполняться лишь за счёт внешнего источника воды или нефти в ходе реализации нескольких альтернативных вариантов с участием как инфильтрационных, так и элизионных вод, что задавало всю дальнейшую историю и конфигурацию залежи. Скорее всего, эти процессы были стимулированы наиболее значительными

Пластинчатые кристаллы скарброита в известняке коллекторе нефти. Спектр указывает на почти полное отсутствие кремнезёма

МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ПУСТОТНОГО ПРОСТРАНСТВА В КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ Перемещение водо-нефтяного флюида вполне может реализоваться не только между продуктивными горизонтами разных уровней, но и в пределе одного проницаемого пласта на территориально близких другу структурах, если разгерметизация покрышки происходила над доминирующей среди них по размеру и амплитуде. В этом случае возникают смещения ВНК, задаваемые размерами структур, а более крупные структуры обогащаются нефтью за счёт более мелких, которые становятся при этом мало продуктивными.

В зависимости от интенсивности и механизма обводнения, коллектор приобретает пятнистую либо пятнисто- полосчатую насыщенность нефтью, или осветляться, или на отдельных участках разреза появляются зоны, где нефть отсутствует, а всё поровое пространство занято вторичным кальцитом. Размеры кристаллов кальцита могут варьировать в широких пределах, что задаётся скоростью изменения градиента пластового давления.

Полная перекристаллизация кальцита в обводнённом известняке

Если система долго оставалась открытой, и в ней продолжалась генерация углекислоты, а по пласту шла фильтрация флюида, то удаление растворённых продуктов не допускало насыщения системы по Са. СО 3. Тогда растворялся не только кальцитовый цемент, а частично сами органические остатки, задающие матрицу породы, и в коллекторе формировались каверны размером до 1 - 3 см. Затем порода заполнялась нефтью, перемещённой с других участков разреза. Очевидно, что доля в залежах нефти, перемещённой с нижележащих горизонтов, будет в целом возрастать с уменьшением глубины.

Частичное растворение цемента и части раковин с последующей перекристаллизацией, Скв. 2124 Аканская, обр. 103, николи +.

Образование каверн в слабо обводнённом известняке с перемещённой нефтью. Скв. 2124 Аканская, обр. 9.

Кроме фильтрации, массоперенос может осуществляться и диффузией, которая в ряде случаев нивелирует границы между участками, заполненными нефтью или водой, или вторичными минералами, способными резко снижать проницаемость пород. Чаще всего доминирует процесс образования водоносных зон, поскольку именно в них происходит основное увеличение пористости, и в ходе фильтрации именно их заполняет жидкость с меньшей вязкостью, т. е. вода. При последующим затем падении парциального давления СО 2 становится непроницаемой часть из них, а другая часть, оставаясь водоносной, может сохранить значительную вторичную пористость. При заводнении фильтрация будет проходить вдоль этих зон, не затрагивая нефтенасыщенные области коллектора. Поперечные размеры «пустых» и сохраняющих нефть участков зависят от целого ряда причин и варьируют в очень широких пределах – от нескольких метров до

Известняк продуктивный, осветлённый за счёт диффузии раствора, Обр. 2, скв. 1179 Зюзеевская

Пятнистая нефтенасыщенность за счёт внедрения раствора по залечиваемым трещинам. Обр. 14. Скв. 4784, Тавельская, 832, 7 м.

практически важные выводы. Хотя литологическая и петрофизическая неоднородность разреза продуктивных карбонатных отложений, как и наличие вторичной пористости известняков, за счёт присутствием нефти, известны давно, специфичность процессов, в них происходящих, во многом оставалась не изученной. Все потенциально нефтеносные структуры разбуривались, а интервалы, содержащие по данным ГИС подвижную нефть, перфорировались. По традиции, огромная анизотропия проницаемости карбонатов трактовалась как результат наличия коллекторов «порово-каверноготрещинного» или «порово-трещинного» типов.

Полосчатая нефтенасыщенность за счёт залечивания системы трещин спаритом, Обр. 21, скв. 4784 Тавельская.

Сейчас установлено, что по крайней мере в пределах западного борта Южнотатарского свода и восточных границ Мелекесской впадины, в толще продуктивного карбона нет коллекторов «порово-трещинного» или «порово-каверного-трещинного» типов, в стогом смысле этих терминов. Фильтрация происходит не вдоль параллельных каналовтрещин, оценить ориентацию которых невозможно, так как ни в чём другом она не проявляется, а вдоль локальных проницаемых зон, кондуитов, которые возникают и исчезают в течение всей геологической истории, связанной с приходом в осадочную толщу углеводородов.

Залеченный фильтрационный канал со следами растворения на нижней границе и диффузии на верхней Обр. 37, скв. 2124 Аканская

Открытый фильтрационный канал в сильно обводнённой породе со следами нефти и растворения границ Обр. 62, скв. 2124 Аканская

Субвертикальные трещины фиксируются в керне, но сравнительно редко. Обычно они нацело заполнены вторичным кальцитом, или битумом и не несут никаких признаков фильтрации. Субгоризонтальные нарушения наблюдаются чаще, они представлены стилолитовыми швами, образованными процессом растворения с участием горного давления, и заполнены глинистым материалом, преимущественно палыгорскитом. Следы интенсивного движения флюидов в них полностью отсутствуют.

Вертикальная трещина в нацело перекристаллизованной породе, заполнена окисленной нефтью. С. 4784 Тавель.

Горизонтальная трещина в перекристаллизованной породе, стала стилолитовым швом. Скв. 4784 Тавель.

ЛИТЕРАТУРА. 1. Фролов В. Т. Литология. Изд. МГУ, 1992 -95, Т 1 -3. 2. Прошляков В. К. , Кузнецов В. Г. Литология и литологофациальный анализ. М. , Недра, 1987. 287 с. 3. Кузнецов В. Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение: Учебное пособие для вузов. – М. : ООО Недра. Бизнесцентр» . – 2007. – 511 с. 4. Бурлин Ю. К. , Конюхов А. И. , Карнюшина Е. Е. Литология нефтегазоносных толщ. М. , Недра, 1992. 226 с. 5. Япаскурт О. В. Предметаморфические изменения осадочных пород в стратисфере: Процессы и факторы. – М. : Геос. – 1999. – 260 с. 6. Япаскурт О. В. Литология. Разделы теории: Часть 1 Процессы и факторы эпигенеза горных пород. / М. : 2013. МАКС ПРЕСС. - 215 с. 7. Сахибгареев Р. С. Вторичные изменения коллекторов в процессе формиро-вания и разрушения нефтяных залежей. Ленинград. , Недра, 1989. 268 с. 8. Кринари Г. А. , Храмченков М. Г. Образование и миграция природных нано частиц в нефтяных пластах // Казань: Изд-во Казан. университета, 2008. 285 с. 9. Романовский И. К. Теоретическая седиментология. М, Недра, 1989, 324 с. 10. Войнич-Сяноженский Г. Р. Гидродинамика устьевых участков

Ионный потенциал Гольдшмидта