К оглавлению журнала

 

УДК 552.578.2.061.4:551.73(470.67)

T.Г. ЖГЕНТИ (ИГ Даг. ФАН СССР), В.В. ХОЛОДИЛОВ, Л.В. КРЫСАНОВА (ДУГР Грознефтегеофизики)

Генезис и коллекторские свойства продуктивных палеозойских пород Дагестана

В Равнинном Дагестане на Юбилейном месторождении впервые на глубинах более 4500 м в палеозойских породах фундамента обнаружены залежи нефти. Породы представлены пачкой трещиноватых кварцевых роговиков, образующих Юбилейно-Таловское поднятие. Контактируя с нефтенасыщенными кавернозно-пористыми доломитами нижнего триаса, они составляют единый нефтегазовый резервуар, перекрываемый флюидоупорными кремнисто-глинистыми отложениями демьяновской свиты.

В связи с этим изучение генезиса и коллекторских свойств пород для прогноза нефтегазоносности палеозойского фундамента приобретает важное значение. Для решения этих задач использованы результаты исследования геолого-геофизического и каменного материала по 74 скважинам Северного Дагестана, вскрывшим фундамент на глубину от нескольких метров до 560 м. Изучено более 1600 петрографических шлифов, выполнено 78 комплексных петрографических и петрофизических исследований роговиков из восьми скважин на Юбилейном месторождении.

В его строении принимают участие палеозойские метаморфические породы фундамента, представленные чередованием тонколистоватых зеленых сланцев мощностью 0,5–20 м и массивных кварцевых роговиков (10–25 м), залегающих под углом 20–40°. УЭС их варьирует в широких пределах: от 20 до 2000, реже до 7000 Ом·м, кривая ПС слабо дифференцирована. Роговики в отличие от сланцев чаще характеризуются аномально высокими (5– 8 усл. ед.) значениями НГК и 3–13мкР/ч по ГК. Роговики, по данным ГИС, существенно различаются по физическим свойствам.

На поверхности палеозойских пород фундамента со стратиграфическим перерывом залегают доломиты перми-нижнего триаса мощностью от 0 до 80 м, которые, по ГИС, характеризуются как пористые, т. е. имеют высокие (до 100 мВ) аномалии ПС, низкие значения ГК (3–6 мкР/ч) и НГК (2–4 усл. ед.), близкий к номинальному диаметр скважины. УЭС пород изменяется от 10 до 200 oм·м.

Доломиты перекрываются 25–40-метровой толщей кремнисто-глинистых отложений демьяновской свиты нижнего триаса с низким УЭС. Над ними залегают глинисто-карбонатные породы анизийского яруса среднего триаса, которые частично были размыты юрской трансгрессией. Мощность их составляет 50–150 м.

Роговики вскрыты многими скважинами Юбилейного месторождения. Максимальная мощность их 70–135 м. По генезису они относятся к контактово-метаморфическим образованиям, связанным с внедрением интрузии гранитов в углисто-терригенные отложения геосинклинальной формации карбона. В процессе герцинского орогенеза и последующего продолжительного континентального выветривания герцинских сооружений на палеоповерхности палеозойского фундамента Восточного Предкавказья были обнажены разнообразные типы магматических и метаморфических пород. В частности, в пределах Прикумского вала (рисунок) на его западном участке (Русский Хутор – Мартовская) вскрыта часть интрузии гранитов с граносиенито-диоритовой краевой фацией и эндоконтактовой зоной (скв. 57, 61 Сухокумские, 8 Восточно-Сухокумская) с ореолом контактово-метаморфических пород, представленных в экзоконтактовой зоне (Западно-Юбилейная, Юбилейная) роговиками и зеленоцветными шелковистыми сланцами (филлиты). Кроме того, скв. 10 Восточно-Сухокумская вскрыла контактово-метаморфические породы, представленные биотит-кордиеритовыми роговиками, а на площадях Граничная и Бажиган – хиастолитовыми (андалузитовыми) сланцами. Общая мощность контактово-метаморфического ореола составляет примерно 160–180 м, что свидетельствует о довольно крупном размере интрузивного тела. Это подтверждается региональными выходами на эрозионную поверхность палеозойского фундамента гранитоидов, вскрытых многими скважинами Восточного Предкавказья. На рассматриваемой территории, кроме указанного района, граниты и гранодиориты зафиксированы на Южно-Буйнакско-Песчаном палеовале, граносиениты – на Стальской, Капиевской и Кумбаторской площадях.

Минералы, развитые в рассматриваемом контактово-метаморфическом ореоле, представлены кордиеритом, биотитом, серицитом (мусковитом), хиастолитом (андалузитом), альмандином, турмалином, хлоритом, кварцем, титаномагнетитом, магнетитом. По данным Г. Винклера [1], это свидетельствует о низкой и средней ступенях контактового метаморфизма вмещающей толщи. Последнее подтверждается также встречающейся реликтовой слоистостью, характерной для осадочных пород, из которых они образовались, и кривыми ГК, на которых четко фиксируется повышенная естественная радиоактивность в зеленых сланцах. Обычно в условиях высоких ступеней метаморфизма она сглаживается.

Присутствие названных разногенетических пород-коллекторов Юбилейнинского резервуара, по нашему мнению, определено следующими палеогеографическими условиями.

В предтриасовое время на почти выровненной поверхности палеозойского фундамента положительные формы рельефа были образованы наиболее стойкими к эрозии роговиками, обычно располагавшимися гривками вокруг интрузивного тела. Во время раннетриасовой трансгрессии, охватившей Восточное Предкавказье, интрузивные тела, как более стабильный субстрат, сформировали островные суши (Ставропольский палеосвод). В прибрежном мелководье гривки роговиков способствовали установлению лагунного режима и накоплению хемогенных карбонатных осадков в нижнем триасе. Образовавшаяся между гривками роговиков толща карбонатных пород на стадии прогрессивного и регрессивного катагенеза трансформировалась в доломитовый каверново-поровый коллектор.

Роговики голубовато-серые, от светлых до темных, участками коричневато-розовые, с жирным блеском и остроугольным изломом, “сливные”, крепкие, с массивной или плитчатой текстурой. Толщина плиток 1 – 12 см, плоскости их ровные или слегка бугристые, обильно присыпанные листочками серебристо-белой слюды. Роговики характеризуются гранобластовой, а иногда порфировидной структурой, образованы они кристалликами кварца, листоватыми минералами, а в некоторых разностях и полностью выветрившимися белесоватыми каолинитизированными кристаллобластами. Кристаллики кварца имеют изодиаметрическую или слегка удлиненную форму с полигональными прямыми или выпукловогнутыми волнистыми, реже сутурными сочленениями. Возникновение первых может быть связано с образованием их в структурно-изотропном веществе. В данном случае им могли быть первичные алеврито-песчаные породы. Бластические контакты зерен кварца роговиков в основном отличаются отсутствием регенерационных каемок, конформных и инкорпорационных структур, а также своей неразъемностью. В проходящем свете контакты эти чаще не заметны. По размерам зерен кварца среди роговиков выделяются разности с тонко-(0,05–0,1 мм), мелко- (0,1–0,25 мм), средне- (0,25–0,5 мм) и разнозернистой (0,05– 0,4, 0,1–0,7 мм) структурой, которые в разрезе нечетко чередуются. Листоватые минералы в основном концентрируются слойками. Общее количество их в роговиках составляет 5–20 % и более. Представлены они биотитом, мусковитом, серицитом и хлоритом. Биотит обычно в виде удлиненных (до 4 мм) тонких пластин, выветрившийся, дегидротированный, почти обесцвечен, хлоритизирован и мусковитизирован. Пространства между кварцем и разложившейся слюдой нередко заполняются битумоидом и вторичным кварцем. Мусковит и серицит образуют водянопрозрачные листочки и чешуйки с яркой интерференционной окраской. Хлорит присутствует в виде наиболее мелких зеленоватых чешуек, иногда слабо плеохроирующих в зеленовато-буроватых тонах. Кристаллобласты в роговиках обычно составляют 1–10, а иногда 20 %. Они имеют сферическую, округлую и овальную форму, размеры их 0,08–1 мм. Первичный минерал кристаллобластов полностью замещен каолинитом, диккитом и реже серицитом. Вблизи трещин минералы каолинитовой группы легко вымываются и полости кристаллобластов заполняются битумоидом. Из реликтовых обломков встречаются крупные скатанные, гранулированные по краям зерна кварца, а также помутневшие угловато-окатанные кристаллики циркона, реже турмалин.

Филлиты зеленоцветные, шелковистые, тонкорассланцеванные, с многочисленными текстурами нарушений (трещиноватость со смещением слоистости, гофрировка, плойчатость, текстуры течения и пр.). Они состоят из крупных чешуек листоватых минералов (хлорит, серицит, мусковит, кварц) с включениями тонкопризматических кристаллов турмалина и титано-магнетита, участками встречается альмандин. Местами филлиты пропитаны гидроокислами железа, в результате чего приобрели буро-красную окраску. На контакте с карбонатной толщей нижнего триаса отмечается довольно интенсивная их карбонатизация.

Емкостные свойства роговиков обусловлены трещиноватостью и возникновением различного рода сообщающихся пустот. Трещиноватость образовалась в процессе поверхностного выветривания роговиков в условиях аридного климата и кливажа. Отмечаются открытые и минеральные макро- и микротрещины разной формы и протяженности. Поверхность макротрещин в основном ровная и нередко покрыта окристаллизованным битумом и мелким щетковидным кварцем. Микротрещины в основном связаны с растрескиванием и разуплотнением роговиков, поэтому здесь преимущественно развиты разнонаправленные щелевидные очень тонкие (до 0,03 мм) разности, пронизывающие породу по всем направлениям. Микротрещины толщиной до 0,8 мм и более, обычно ломанные или секущие, ветвящиеся, кулисообразные, тупиковые. Раскрытость их изменяется от 0,015 до 0,6, в отдельных случаях до 1 мм. Формирование пустот связано с процессами выщелачивания матрицы (блока), разложением пластинок биотита и наличием выветрившихся кристаллобластов. Выщелачивание матрицы происходит в основном вдоль микротрещин, здесь образуются различные по форме камеры размером 0,01–2 мм. Коэффициент трещинной проницаемости роговиков, определенный по шлифам, составляет (1,15–1,8)·10-3 мкм2, трещинной пористости 0,011–0,016, вторичной пористости 0,2– 1 %. Керн исследовали в атмосферных и пластовых условиях. В первом случае полная пористость роговиков изменяется от 0,7 до 2,6, пористость насыщения от 0,1 до 0,8 %, объемная плотность от 2,62 до 2,7 г/см3. Проницаемость составляет менее 10-5 мкм2 .

Во втором случае (рэф=55 МПа, T = 150 °C). Пористость образцов изменяется от 0,03 до 0,59 % при вариации относительного сопротивления (3,8X106) – (1,9X104). Интервальное время распространения упругих волн в скелете породы составляет 160 мкс/м.

По данным гидродинамических исследований скв. 18, 26, 29, коэффициенты продуктивности варьируют от 0,15 до 1,67 м3/сутХ МПа, проницаемости – (6,4–107) X 10-3 мкм2 . Скважины работают с дебитом нефти 100–125 м3/сут.

Таким образом, рассматриваемые породы являются сложными коллекторами, которые можно отнести к порово-каверново-трещинному типу.

При ограниченном отборе керна и сложном строении горных пород, залегающих на больших глубинах, наиболее полную информацию о петрофизических свойствах коллекторов дают результаты промыслово-геофизических исследований разрезов скважин. Метаморфизованная толща пород месторождения Юбилейное изучалась стандартным комплексом геофизических методов, а в скв. 29 и 31 дополнительно проведены HHK и ННКП. По промыслово-геофизическим данным, изучаемая толща неоднородна. Литологическое расчленение разреза осуществлялось в основном по материалам ГК и НГК. Литология и структурные особенности порового пространства пород наиболее достоверно оцениваются по комплексу AK, НКП и HK [2].

Определение пористости роговиков по данным промыслово-геофизических исследований связано с большими трудностями, обусловленными сложной структурой порового пространства и отсутствием в настоящее время апробированных методик оценки Kп подобных литологических разностей пород. Поэтому мы применяем различные способы, основанные на интерпретации данных ЭК, ЯК и AK.

Первый способ, заключающийся в совместной интерпретации диаграмм БК и НГК, позволяет определить соответственно блоковую Кп.бл и полную Кп.п пористость пород. Емкость блока, представленная сообщающимися и изолированными порами, вычисляется как сумма коэффициентов закрытой пористости и пористости насыщения. Закрытая пористость, определенная по керну, составляет 1 %. Для оценки пористости насыщения по ЭК с использованием результатов, полученных на установке, моделирующей пластовые условия, построена зависимость относительного сопротивления Pп от Кп пород, которая аппроксимируется уравнением Pп= 1,58/Кп 1,83.

Полная пористость оценивается по НГК для каждой скважины с помощью двух опорных горизонтов, одним из которых является пласт плотных роговиков с максимальным значением вторичного гамма-излучения, другим – размытые аргиллиты оленекского яруса нижнего триаса. В связи с отсутствием в роговиках минералов, содержащих химически связанную воду, что установлено по результатам термогравиметрического и нейтронно-активационного анализов, водородосодержание роговиков, определяемое по НГК, эквивалентно их пол полной пористости.

Эффективная емкость роговиков, представленная порами, различными пустотами выщелачивания и трещинами, вычисляется по формуле

Однако наиболее интересна проточная трещинная пористость. Поскольку ориентация трещин хаотическая, коэффициент трещинной пористости рассчитывался по формуле

Второй способ оценки полной пористости основан на комплексной интерпретации диаграмм плотностного и нейтронного каротажа с использованием соответствующих палеток [2].

Результаты определения пористости роговиков по исследованным скважинам приведены в таблице.

Средние значения Кп.6л, Кп.п, Кп.вт и Кп.тр роговиков соответственно составляют 1,37, 2,33, 0,97, 0,05 % и рекомендуются для подсчета запасов нефти Юбилейной площади.

Достоверное выделение коллекторов и оценка характера их насыщения с помощью стандартного комплекса геофизических исследований в настоящее время невозможны, поэтому целесообразно шире проводить разнообразные специальные виды геофизических исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Альбом палеток и номограмм для интерпретаций промыслово-геофизических данных.– M.: Недра.– 1984.
  2. Винклер Г. Генезис метаморфических пород.– M.: Недра.– 1979.– С. 103–105.

Скважина

Вскрытая мощность роговиков, м

Кп.бл

Кп.п

Кп.вт

Кп.тр.

8

16

1,38

1,70

0,37

0,030

14

42

1,41

2,45

1,04

0,043

18

53,6

1,27

1,76

0,49

0,016

26

23,8

1,28

1,71

0,43

0,014

29

45,6

1,38

2,62

1,25

0,093

31

89,6

1,44

2,75

1,32

0,066

Схема продольного разреза палеозойского фундамента Равнинного Дагестана:

1– граниты; 2 – контактово-метаморфические породы; 3 – кварцевые роговики; 4 зеленые сланцы (филлиты); площади: ЮС Южно-Солончаковская, Ю Юбилейная, T – Taловская, К Кумухская

Сайт создан в системе uCoz