Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Влияние некоторых литологических особенностей на коллекторские свойства карбонатных пород (на примере ряда месторождений Прикаспийской впадины)

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Влияние некоторых литологических особенностей на коллекторские свойства карбонатных пород (на примере ряда месторождений Прикаспийской впадины)"

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОРДЕНОВ ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЕОЛГЦИИ И ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ НВЗГИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА.

На правах рукописи УДК 552.5; 552.1 (574.1)

СТРАХОВ ПАЕЕЕ НИКОЛАЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ЖОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ¡1А ШЗЕКТОРСЖ СВОЙСТВА КАРБОНАТНЫХ ПОРОД (НА ПРИМЕРЕ РЯДА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИКАСГЙШСКОЙ ВПАДИНЫ)

Специальность 04.00.21 "Литология"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минэралогкческих наук

Москва 1992

Работа выполнена в институте проблем нефти к газа РАН.

НаучзгыЯ руководитель - доктор геолого-минерелогических наук, профессор O.A. Черников.

Официальные оппоненты:

доктор геояого-ыинералогических наук, профессор Б.К. Прошляков,

кандвдаг геолого-шнералогичесних наук H.H. Бакун.

Ведущее предприятие ПГО "Уральскнефтегазгеология".

Защита состоится " I v/d<?iC#bp-> 1992 г. в «/Г» часов в еуд. «161« иа заседании Специализированного совета Д.053.27.06 при FAKT им. И.К. Губкина по адресу: II79I7, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией нстено ознакомиться в библиотеке ГАНГ им. И.Ы. Губкина.

Автореферат разослан "_"_19Э2 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат геолого-ыинераяо-

/

гических наук, доцент "* / ß Бухаров

РОССИЙСКАЯ ' , 0 ГОСУД^ •"•♦'.■"В "»»НАЯ '•'*'

й^кььл;'.. .А

Актуальность темы. В настоящее время в мировой практике

перспективы добычи нефти и газа ао многом связываются с открытием и разработкой месторождений, приуроченных к карбонатным отложениям. Продуктивные горизонты таких залежей, как правило, характеризуются резкой изменчивостью фильтрационных и емкостных свойств как по площади, так и по разрезу. При этом очень часто минеральный состав изучаемых отложений остается практически постоянным. Это существенно уменьшает разрешавшую способность геофизических методов при исследовании неоднородноетей коллекторских свойств отложений.

Сложное и неоднородное строение продуктивных горизонтоз обусловлено присутствием в породах-коллекторах различных по генезису, сообщаемости и размерам пустот, сто, в свою очередь, связано с разнообразием условий накопления и развития карбонатных отложений. 3 характерах изменения обстановок аккумуляции карбонатных осадков и особенностях ссуцсс~ая&гтя постсэдимектациошых преобразований ¿¡огут быть выявлены достаточно четкие закономерности. В связи с этил исследование влияния различных факторов литогенеза на характер формировав ния пустотного пространства и филътрационно-емкостккх сзойств карбонатных пород является первоочередной задачей и особенно актуально при проведении разведочных работ и составлении проектов разработки нефтяных и газовых месторождений.

Цель работа. Изучить влияние ряда факторов литогенеза (особенности аккумуляции, гравитационного уплотнения, выщелачивания, калъцитиэацшз, сульфатизации, перекристаллизации и доломитизации) ка формирование пустотного пространства. Основные задачи исследования. I. Изучение генезиса пус-

тогного пространства карбонатных отложений месторождений и разведочных площадей Карачаганак, Тенгиз, Каменское, Чина-ревская, Западно-Тепловская, Рокковская. 2. Оценка влияния упорядоченной гидродинамической активности бассейна осадко-нахопления (скороста течения придонных вод) на формирование структурных и емкостных сеойств первичных ыгафорденных пор. 3. Определение особенностей развития пустотного пространства в зависимости от воздействия на карбонатные отложения процессов уплотнения, выщелачивания, вторичного шнералооб-разования, перекристаллизации и доломитизации. 4. Выявление качественной зависимости ыекду генезисом пустотного пространства и особенностями формирования фильтрационных свойств пород.

Объект исследования. Основным объектом исследования явились карбонатные отложения месторождений Караяаганак и Тенгиз. Кроме этого изучались порода месторождений Каменское и Оренбургское и площадей Западао-Тепловской, Чикарев-ской и Рокковской.

Научная новизна. I. Уточнен характер влияния упорядоченной гидродинамической активности среды осадконакопления (скорости течения придонных вод)на формирование структурных и емкостных свойств мегформенных пор карбонатного осадка. 2. Осуществлена оценка результатов воздействия процессов механического уплотнения на карбонатные отложения. 3. Выявлена парагенетическая зависимость ыекду процессами перекристаллизации и кальцитизацик. 4. Впервые установлена зависимость мевду характером воздействия на породу процессов перекристаллизации и доломитизации и генезисом порового и каэер-

кого пространства., а также их структурными и емкостными свойствсыи. 5. Описана качественная связь меяду генезисом пустот и фшауграционшаи с»ойетваш карбонатных пород.

Практическая значимость. I. Предложен новый методический подход к проблеме изучения особензостей формирования коллекторских свойств карбонатных отложений. 2. Установлены критерии лостседимеетационних изменений породы, по которым можно прогнозировать генезис пустот. 3. Предложен модернизированный способ оценки фильтрационных свойств карбонатных пород я определения закономерностей при изучении неодкород-ностей коллекторских свойств»

Результаты исследований налши отражение з тематических отчетах ВНИГНЙ и МИНГ км. й.И. Губкина, а также использованы з качестве рекомендации геологической службой Марыйсксго управления разведочного бурения ПО Туряменгазпром", Апробация. Но тема .диссертации сделаны доклада: I. На И Всесоюзной конференция "Коллектор« нефг.; :: газа на больших глубинах" в г, Москве, 198? г.

На У1 Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Актуальные золросц геологии нефти и газа" в г. Ленинграде, 1987 г.

3. На Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Методологические принципы прогноза поисков к разведки нефти и газа" в г. Москве, 1990 г.

Основные результаты работы изложены в 5 отчетах и б научных статьях.

Фактический материал. В основу работы положены результаты детального анализа геояого-литологических материалов по

43 сквахикам месторождений Карадаганак, Тенгиз, Каыенское и Оренбургское, а такке разведочных площадей: Чинаревскан, Рогковская и Западао-Тепловская. Проведены детальные подсчеты параметров пород к пустотного пространства в 1800 шлифах. Систематизировались результаты определения пористости и проницаемости (10000 образцов), поверхностной плотности и раскрыт о ста трещин (500 образцов) и химического состава пород (7000 образцов).

В работе использовались геологические и петрсйэдзические материалы ШИРНИ, ГАНГ им. И.М. Губкина, ПГО "Уральскнефте-газгеология", ВолгоградНИПИнефгь и НБНИЙГГ.

Работа выполнялась в институте проблем нефти и газа (ИПНГ) РАН под научным руководством профессора O.A. Черникова. В процессе обработки материалов и написании диссертации автор пользовался консультациями профессора К.К. Багринцевой, кандидатов геолого-минералогических наук Г.Е. Белозеровой, A.B. Лобусева, С.Г. Рябузиной и старшего научного сотрудника Т.В. Дмитриевской. Всем им автор выражает ис5феннш благодарность.

Структура, и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем 175 страниц машинописного текста, 23 рисунков и 19 таблиц. Список литературы состоит из 69 наименований.

СОДЕВШИЗ РАБОТЫ

В пеавой главе освещен комплекс методов, использовакшй в работе. Исследование проходило по следующей методической схеме: I. Литолого-петрофизкческое исследование керна в лабораторных условиях. 2. Выявление связей мещду составом и

строением пород, с одной стороны, и генезисом и структурно-емкостными свойства.™ пустот - с другой. 3. Определение роли генезиса пустот при формировании фильтрационных свойств карбонатных отложений.

I. Дитолого-петрофизические исследования проводились с целью определения условий накопления и развития карбонатных отложений. Изучались основные параметры пустотного пространства и коллекторские свойства пород.

При реконструкции особенностей накопления карбонатных осадков учитывалось, что данный процесс осуществляется,с одной стороны, в соответствии с действием законов, контролирующих аккумуляцию форменных компонентов (скелетные остатки организмов, оолита, пераотлокекные обломки пород), поведение которых в данном случае мало чем отличается от характера перемещения и осалдения кластогенного материала в аналогичных условиях, с другой - определяя;™?™ наксялс:з;з хсмогеннои части. Показатель "2" использовался при определении природы осадка ("Е" - отношение содержания в породе форменных компонентов и ыикрита). Отложения, у которых показатель "Е" был меньше 3, рассматривались как биохеиогеннне, если больше 6 -кластогенные, з случаях, когда "Е" попадал з интервал 3-6 -смешанные образования.

При определении характера изменения скорости течения придонных вод использовалась закономерность, полученная Р. Седли (1981) з результате анализа особенностей осаядекия зерен кзарца с одинаковыми диаметрами в средах с различной подвижностью вод. По мере замедления скорости течения вод обломки формируют в начале золнистопсдобную, затем слоеватую

и в последило очередь - беспорядочную текстуры. Для установления абсолютной скорости течения вод необходимо кроме текстура учитывать размер к плотность осаждаемых зерен.

В зависимости от характера развития процессов перекристаллизации и/или доломитизации породы были разделены на четыре группы:

1 группа. Порода практически не изменена. Процессы перекристаллизации и доломитизации не затронули ни форменные компоненты, ки хемогенный карбонатный материал (шнпяэт).

2 группа. Процессы перекристаллизации и/или доломитизации затронули только хемогенный карбонатной материал. Форызн-ные компоненты в аналогичные изменения не вовлекались.

3 группа. Порода значительно изменена. Процессы перекристаллизации к/илк доломитизации воздействовали как на хеыогенный карбонатный материал, таи к на форменные компоненты, природа которых еще достаточно хорошо различима.

4 группа. Порода подверглась интенсивному воздействию процессов перекристаллизации и/или доломитизации, вел едет сне проявления которых произошла нивелировка структурных различий мс^ду форменными компонентами и хемогенкым карбонатным материалом.

При изучении кагерко—лорового пространства карбонатных отложений была использована классификационная схема, предложенная Г.Е. ВелозероБОЁ и D.H. Страховым (I98S) (таблкца_ I). В ходе ее разработки были учтены работы по данной проблеме А.Н. Дмитриевского (I9S2), 1.П. Гшд и С.Ш. Леви (1972), £'.Дж. Петтиднона (1581), Б.К. Прошлякова и др. (1987), P.E. Селли (1981) и Г.И. Теодоровкча (1958). Пори к каверны г за-

висимости от того, на какой стадии литогенеза они образовались, делятся на два типа: первичный (седиыентационный) и вторичный (постседиментационный). Среди вторичных пустот выделяются два подтипа: унаследованного развития и нового образования. В тех случаях, когда формирование пор и каверн началось на стадии седиментогенеза, следует относить их к подтипу унаследованного развития, если позае - нового образования. В зависимости от процесса, завершившего формирование пустот, выделяются следующие классы: аккумуляционный, хе!^генно-аккумуляциоккый (первичный тип), унаследованного выщелачивания, остаточные после вторичного минералообразования (подтип унаследованного развития), перекристаллизации, доломитизации, выщелачивания перекристаллизованных и долсми-тизированных участков и выщелачивания вдоль трещин (подтип нового образования).

Таблица. I. Классийикагтапнняя есвмя, not» и канерн.

Тип | Подтип | Класс j Подкласс

I i г ! 3 1 t J i. 4

Пер- Аккумуляционный

вичный Хеыог едао-аккумуляци-онный

Вт о- Унасле- Унаследованного выще рич- дованно- лачивакия г

нын го раз- Остаточный после вто-зития ричного минералообразования

Нового Перекрист аллизации

образо- Доломитизации вания -

!

Выщелачивания

Выщелачивание перекристаллизованных и доломитизированных участков

Ощелачивание по трещинам

2

В зависимости от шстополонения в породе пустоты разделяются на два вида: кекюрмеккый и внутриформенный.

2. Определение характера влияния состава и строения породы на генезис ж структурно-емкостные свойства пустот осуществлялось на основании статистических анализов интересуемых параметров пустотного пространства отдельно проведенных для каждой коллекции образцов, отобранных с учетом литотипа к группы.

3. Сопоставление результатов статистической обработки коллекторских свойств пород, ссдеркащих пустоты различного генезиса, позволили выявить качественную зависимость мекду генезисом пустот и фильтрационными свойствами карбонатных отложений.

Во-второй главе приводится 1фаткая характеристика изучаемых объектов, детальное исследование которых было осуществлено А.Б. Акимовой, В.М. Алешиной, К.И. Багринцевой, Е.И. Бавк, Г.Е. Белозеровой, A.B. Бухарова, А.Н. Дмитриевского, A.A. Загоруйко, А.Н. Золотова, М.М. Ивановой, В.Д. Ильина, Ю.Б. Кетат, Е.С. Кононова, С.Ы. Каыалова, В.И. Ко-тельникова, Н.П. Лебединец, A.B. Лобусева, В.Н. Ыартоса,

O.H. Марченко, Н.Г. Матлошинского, B.C. Няльничука, Н.М. Михайлова, Г .Г. Пимзнова, Б.К. Прошлякова, С.Г. Рябухиной, Г.Д. Сараевой, В.Н. Селеннова, Г.С. Степановой, A.A. Фомина, Э.М. Халжмова, A.B. Черницкого, В.Б. Щеглова, Т.Д. Вгай к другими учеными.

Нефге-газононденсатное месторождение Карачаганак расположено на территории Карачагачак-Кобландинской зоны поднятия. В работе рассматривается порода артикского, ассольского, серпуховского и визейского ярусов. В строении ниянекаменноуголь-кых отлонений ввделяатся следующие фациадьные зоны: I. рифовой лагуны (располоаены в центральной части залеиО, 2. рифового кольца (о1фукают отлозения лагуны), 3. рифового склона (располагаются в окраинных частях месторождения). Процессы перекристаллизации и доломитизации воздействовали на породы нигкекамзнноугольного отдела крайне неравномерно. Наиболее существенно они изменили отлозения рифового склона, наименее - вкутририфовой лагуны. Фатальная зональность ния-непермских отложений выглядит следующим образом: в центральной части залегают порода рифового ядра и рифовсй террасы, которые окруяеюг отложения рифового склока. Породы данного отдела испытали на себе активное воздействие процессов доломитизации и в меньшей степени перекристаллизации, интенсивность которых уменьшалась от периферии к центру залежи.

Нефтяное месторождение Тенгиз расположено з пределах Каратон-Тенгизской зоны поднятия. В работе исследовались порода башкирского, серпуховского и визейского ярусов. Накопление отложений, в основном, проходило в условиях мелководного шельфа с подвижной водной средой. (Устойчивая, четко

выраженная фациадьная зональность, какал отмечалась при изучении карбонатных отложений месторождения Карачаганак, не наблюдается). На рассматриваемые породы оказали интенсивное воздействие процессы перекристаллизации, которые развивались в отложениях изучаемого объекта достаточно равномерно (подавляющее большинство исследуемых образцов было отнесено к третьей группе). Процессы доломитизации к сульфатиз&ции развивались в данных отлсзсениях неравномерно и очень мало активно, следы рассматриваемых преобразованиях отмечаются достаточно редко. Закономерности в характерах изменение по шкщади пост-седиментациокннх преобразований замечено не было.

Кайенское газовое месторождение расположено во внутренней части северной бортовой зоны Прикаспийской впадины и приурочено к карбонатным оглашениям вагановской секты казанского яруса, представленный, в основном, доломитами и доло-митизировакнымк известняками, накопление которых проходило в условиях закрытого шельфа.

В работе изучались отложения, вскрытые на .территориях разведочных площадей: Западао-Теоловская, Рожковская и Чи-наревская, которые располагаются в северной части внутренней бортовой зоны Прикаспийской впадины, и органогенно-обломоч-ные пере кристаллизованные известняки Оренбургского газокок-денсатного кесторовдения, находящегося в непосредственной близости от Прикаспийской нефтегазоносной провинции.

Б ттэетьей главе рассматривается особенности влияния условий аккумуляфш карбонатных осадков на характер формирования к развития пустотного пространства.

В ходе реконструкции условий осадконакопледая и опреде-

ления их значения при образовании первичных менфорыенных пор была подтверждена отрицательная роль хемогенного типа аккумуляции на емкостные свойства рассматриваемых пустот. Несмотря на большой разброс значений, в общем, наблюдается прямая зависимость между величиной первичной межформенной палеопо-ристости отложений и показателем "Е" (отношение содержаний в породе форменных компонентов и хемогенного карбонатного цементирующего материала). Установлено, что на первичную мея-форменную палеопорютость пород влияет также отношение расстояний ыезду форменными компонентами к их диаметрам ("Р"), которое характеризует упаковку рассматриваемого материала. В данном случае, несмотря на большой разброс значений, также наблЕдается прямая зависимость ыеэщу параметром "Р" и емкостными свойствами межформенных пустот карбонатньк осадков. Удалось определить эмпирическую функции, отражавшую зависимость ке?ду "первичной" палсспсристсстьг карбонатных отложений (К^, %), с одной стороны, и величинами показателей "Е" и "Р" - с другой, типа:

где ^ В - эмпирические коэффициенты, рассчитанныз (с учетом возраста) отдельно для пород оргачогенно-сблсмочного ли-тотипа, шлющих различные текстуры. Коэффициенты корреляции полученных зависимостей достаточно больше 0,71-0,94 ( в среднем - 0,84), что позволяет говорить о правомерности их существования. При сопоставлении эмпирических функций, рассчитанных отдельно для груш пород, имеющих различные текстуры, было установлено, что в тех случаях, когда наблюдает-

ся практически одинаковые значения параметров "Е" и "Р", более высокие значения первичной ыекфорыенной палеопористости характеризуют отложения с беспорядочной текстурой, худшие -с волнистоподобной. При сравнении карбонатов, детрит которых окатан и неокатан, отмечается, что при прочих резных условиях у первых наблюдаются более хорошие емкостные свойства. Был проведен анализ эмпирических кривых распределений параметров "Е" и "Р", рассчитанных отдельно для органогенно-об-ломочных пород, имеющих различные текстуры. Он показал, что наблюдаются следующие тенденции изменения данных параметров. Показатель "Б", как правило, имеет наиболее высокие значения в породах с слоеватой текстурой, относительно меньшие - с волнистсподобной и минимальные - с беспорядочной. Параметр "Р", наоборот, в основном, принимает максимальные значения в отлохениях с беспорядочной текстурой, минимальные - с слоеватой. Сопоставив особенности изменения скорости течения придонных вод и текстурами, формирующихся осадков, описанные в I главе, получим, что по мере ослабления упорядоченной гидродинамической активности среды, в которой происходит аккумуляция карбонатного материала, показатель "Е" будет увеличиваться, достигнет экстремального максимума (совпадает с зоной накопления осадков с слоеватой текстурой) и начнет уменьшаться. Изменение параметра "Р" в данных условиях идет по совершенно противоположной схеме. По мере ослабления скорости течения водного потока он будет уменьшаться, достигнет экстремального минимума (совпадает с зоной формирования осадков с слоеватой текстурой) и станет увеличиваться. Такой характер изменения параметров "Ея и "Р" определяет су-

ществование более сложной схемы зависимости меяфорыенной пористости осадка от гидродинамической активности среда, в которой происходило его накопление. Как показали расчеты значений "первичной" мзжформенной падеопористости, проведенные для идеализированных образцов, у которых показатели "Е" и "Р" принимали модальные значения, а также анализ средних величин межформенной первичной палеопористости пород, наилучшие емкостные свойства рассматриваемых пустот, в основном, наблюдаятся з карбонатах с беспорядочной, наихудшие -с слоеватой текстурой. Получается, что по мере ослабления течения водного потока ыезформенная пористость формирующихся осадков уменьшается, достигает экстремального минимума (совпадает с зоной образования осадков с слоеватой текстурой) и начинает увеличиваться. Кроме этого з данном случае отмечается, что более хорошие емкостные свойства имеют осадки. гтетпит которых л^ипе окатан.

Были уточнены особенности влияния скорости течения придонных вод на формирование структуры мезфорыенных пор аккумуляционного класса (первичный тип) осадка. При сопоставлении пород органогенно-обломочного и оолитового литотипов на^ блюдается тенденция уменьшения средних размеров первичных метаюрменных палеспустот от образцов с беспорядочной текстурой к карбонатам с волнистоподобной. Полученная закономерность подтверждается анализом эмпирических зависимостей между средними диаметрами "первичных" менформенных палеопор ( ) и форменных компонентов ( с1<? ) типа: с1п-йс1ф*6 где а, Ь - эмпирические коэффициенты пропорциональности. Коэффициенты корреляции достаточно высокие 0,71-0,96 ( в

среднем - 0,82), Сопоставление рассчитанных функций показало, что при сравнении образцов, имеющих практически одинаковый состав форменных компонентов, наибольшие диаметры будут наблюдаться в породах с беспорядочной, наименьшие - с вол-шстоподобной текстурой. Анализ средних размеров рассматриваемых пустот, существующих б породах с различной текстурой, подтвердил получзннув зависимость. Значит в случае уменьшения упорядоченной гидродинамической активности среда осадко-накопдения, не повлекшее за собой существенного изменения гранулометрического состава форменных компонентов (в данном случае в сторону уменьшения), будет наблюдаться формирование более крупных ыекформенньк пор. Вместе с тем, анализ рассматриваемых эмпирических зависимостей показал, что при прочих равных условиях (одинаковые текстура к гранулометрический состав форменных компонентов) наименее щт/пше поры будут наблюдаться в породах с окатанным детритом.

Четвертая глава по сведена влиянию постседшэнтацаоккых изменений карбонатных пород на пустотное пространство.

I. Рассмотрены особенности развития лроцессоз механического уплотнения в карбонатных отлокекиях. В данном случае использовались косвенные методы оценки. Сопоставление эмпирических функций зависимости между средними диаметрами форменных компонентов и мевформенных первичных палеопор, рассчитанных для разновозрастных отделений местороздения Кара-чаганак, показало, что при прочих равных условиях (одинаковые: литотип, текстура и гранулометрический состав форменных компонентов) наблюдается тенденция укрупнения рассматриваемых лалеопустот вверх по разрезу. Было проведено изучение

отношений средних размеров кальдатизированных межформенных "первичных" палеопор и их современных аналогов, измеренных в одном и том же образце. Величина данного параметра изменяется, в основном, в интервале 1,30-1,32, причем прослеживается общая закономерность увеличения данного параметра по мере роста глубины залегания исследуемых пород. Если предположить, что перед началом калыдггизации палеопуегот диаметры сопоставляемых объектов были равны, то можно придти к выводу о возможном сокращении объема рассматриваемых пор в среднем на 40-70% только за счет воздействия на карбонатные отложения процессов механического уплотнения. Поэтому относить данные пустоты к первичному типу можно только условно.

2. Установлены особенности влияния процессов перекристаллизации на генезис и структурно-емкостные свойства пустотного простралстза карбонатных пород. Рассмотрены теоретические положения, объяснявшие механизм развития пяннух пряпбря-зозадай (Р.Х. Верной (1980), А.Я. Малахова (ISSI), А. Патнис (193-3), А.Х, Браунлоу (1984) и др.), а также результаты экспериментальных исследований D.O. Лунина (1964, 1965). Рост температуры и давления, вызванные погружением отложний, предопределяет необходимость перехода в новое состояние, более устойчиво сущептзупцее в данной обстановке и характеризующееся меньшим уровней свободной энергии. Одним из способов образования стабильной фор.« карбонатного материала .для соответствующих термобарэтесяих условий является развитие процессов перекристаллизации, в результате которых осуществляется ликвидация мелких кристаллов и формирование на их месте более крупных. Увеличение температуры и давления, при

которых протекает рассматриваемые преобразования, кроме этого создает благоприятную обстановку для преимущественного "вшивания" кристаллов с более ровными гранями, так как приближение формы кристаллов к оптимальной сопровождается снижением поверхностной и, следовательно, собственно свободной энергии. Если кристаллические решетки ориентированы в породе хаотично, то появляется возможность осуществления контактов мекду карбонатными зернами через верикны и ребра и образование пространства, заполнение которого твердой фазой энергетически не выгодно, то есть образуются мзнкристашшческие ' поры (перекристаллизации). Следовательно, увеличение температуры и давления, при которых протекают данные преобразования, долено сопровождаться улучшением емкостных свойств описываемых пустот. Карбонатный материал, не использованный растущими кристаллами, очевидно, будет способствовать образованию пересыщенных перезьк растворов. Это, в свою очередь, предопределяет возможность формирования обстановки, благоприятной для зарождения и роста кристаллов в пустотных участках породы. Поэтому следует окидать, что. развитие процессов перекристаллизации в карбонатных отлогениях будет сопровождаться ухудшением емкостных свойств пустот, формирование которых началось на стадии седшентогенеза, к началом развития пор нового образования. Как показали исследования известняков, существует парагенетическая связь мекду процессами перекристаллизации и кальцитизгции. Интенсивность заполнения палеопустот кристаллами вторичного кальцита, в основном, мало зависит от лктогенетического типа и возраста породы. Ол-••ределяпщая роль в данном случае приходится на характер розви-

тия процессов перегфисталлизации в отлокениях. В работе дается детальный анализ результатов сопоставления интенсивности проявления в породах рассматриваемых процессов. В основном, в карбонатах первой группы ¡^металлами вторичного кальцита заполнено 14-44,(в среднем - 34,2$) первоначального объема палеопустот, формирование которых началось на стадии седиментогекеза, второй группы - 25-57,2$ (в среднем - 42,0$), третьей группы - 59,6-10С$ (в срэднем - 78,25?)• Необходимо отметить, что данная зависимость имеет вероятностный, а не обязательный характер. Возможность существования кальцитизи-рованных пород первой группа к не подвергшихся воздействия процессов кальцитизации отложений третьей группы определяется подвикностью пластовых вод, которые способны перемещать избыточный карбонатши материал на значительные расстояния.

Было установлено, что процессы перекристаллизации оказали влияний на генезис пустотного пространства известняков. В породах первой группы доминирует "первкчше" поры, иногда встречается остаточные после кальцитизации и полностью отсутствует пустоты унаследованного выщелачивания. В известняках второй группы "первичные" поры встречаются реке и имеют, как правило, более плохие емкостные свойства, значительно чаше отмечается присутствие пустот унаследованного развития и иногда фиксируется представители подтипа нового образования. Б известняках третьей груши наблюдается соглашение частоты встречаемости пор к каверн, формирование которых началось на стадии седиментогекеза. Большая часть объема рассматриваемых пустот была ликвидирована в результате воздействия на данные породы процессов вторичного кинералообразо-

вания. В относительно лучшем положении оказываются поры и каверны нового образования. Они встречаются значительно чаще и имеют, как правило, более хорошие емкостные свойства, чем это отмечается при исследовании известняков второй группы. Шесте с тем было замечено, что характер формирования пустот нового образования зависит не только от того, какая часть породы подверглась воздействию процессов перекристаллизации (образование группы), но и от термобарическкх условий, при которых протекали соответствующие преобразования (это определило особенности образования размероз и формы кристаллов, слагающих известняки). Как правило, пустоты нового образования очень редко встречаются (частота встречаемости менее 10&) и имеют очень плохие емкостные свойства (десятые доли процента) в породах третьей группы, состоящих из кристаллов микрозернистой размерности, и, наоборот, отмечается почти повсеместное их присутствие в образцах, сложенных кристаллами не менее тонкозернистой размерности, причем они имеют достаточно хорошие емкостные свойства (до Ъ-6% и более площади шлифа). В известняках четвертой группы наблюдаются только поры и каверны нового образования. Вероятно в действительности очень часто дело так и обстоит, но доказать это полоаение слскно. Вызвано ото проблемой достоверной даагностировки пустот ь рассматриваемых породах. В данном случае можно только говорить, что результаты исследований известняков четвертой группы не дают повода для опровержения описанной вше зависимое- ■ та мезду генезисом пустот и особенностями развития процессов лерекристаллизации. Литологаческнй анализ отловенкй месторождений Карачаганак и Тенгиз показал, что для начала развития

процессов перекристаллизации, по всей еидмлости, недостаточно создания определенной теркобаркческой обстановки. В противном случае стало бы невозможным залегание в непосредственной близости друг от друга перекристаллизованных и практически неизмененных пород, но в природе такое соседство существует. Поэтому кажется правомерным допущение, что перед началом рассматриваемых преобразований породы должны были бы иепшать на себе воздействие агрессивной геохимической обстановки, которая способствовала бы ослабления внутрикркстал-лических связей и, следовательно, этим уменьшила величину энергетического барьера, преодоление которого необходимо для качала осуществления соответствующих лостседииентационных изменений. Приводимая гипотеза может быть использована при выявлении причин более активного вовлечения в процессы перекристаллизации пород, имевших первоначально лучшие емкостные свойства. Исходя из приведенных положений новно ожидать, что данная геохимическая обстановка способна стимулировать развитие процессов выщелачивания. В принципе, предлагаемая гипотеза косвенно подтверждается результата1® проведенных диалогических исследований. Было замечено, что в известняках первой группы отсутствуют следа выщелачивания. В 25% исследуемых образцов, относящихся ко второй груше, испытали на себе воздействие рассматриваемых процессов. К практически все изучаемые породы третьей группы подверглись выщелачиванию (здесь необходимо отметить, что часть палеопустот унаследованного выплачивания была ликвидирована в.результате вторичного минералообразования).

3. Рассмотрен характер влияния процессов доломитизации

на генезис и структурно-емкосгные свойства пустот карбонатных от .токе кий. Было подтверждено наличие, в основном, прямо-пропорциокальной зависимости между показателями интенсивности развития процессов доломитизации и сульфатизации. Это привело к ухудшению емкостных свойств пустот, формирование которых началось на стадии седиментогенеза. Сульфаты кальция в среднем заполнили 42,6-74,3$ объема пор и каверн унаследованного развития и "первичных", существовавших в доломитах Карачагакакского и Каменского месторождений. Минералы ряда гипс-ангидрит не были обнаружены только в 57 образцах из 577 доломитов исследуемой коллекции. Установлено, что связь мезду процессам* доломитизации и кальцитизации имеет случайный характер. Среди долоьслоа третьей группы (301 образец) следы развития процессов кальцитизации замечены только в 160 породах. Микроскопические исследования доломитов и слабоиз-вестковистых доломитов позволили придти к вывода', что каль-цитизация, вероятнее всего, проходила после завершения процессов сульфатизации. Было замечено, что не испытавшие на себе воздействие кальцитизации доломиты, как правило, сложены менее крупными кристаллами, чем их кальцктизированные аналоги. Учитывая вашеизлокенное, а такке суще ст в о взние достаточно близких зависимостей менду характерами развития процес- . сов перекристаллизации и кальцитизации, можно сделать предположение, что ряд пород (кальцитизированных в настоящий момент) после завершения процессов доломитизации были перекристалли-зовакы.

Удалось установить, что пустотное пространство кальцитизированных доломитовых пород и не вовлеченных в данные изме-

нения их аналогов имеют различные генетические характеристики. В первых карбонатах более часто встречаются поры и каверны унаследованного развития, причем они имеют, как правило, лучшие емкостные свойства (в принципе, данные характеристики близки к тем, когорте имеют соответствующие цустоты, существующие в известняках третьей группы). Вместе с тем в кальци-тизировашых породах отмечается увеличение вероятности существования пустот нового образования, причем их частота встречаемости и емкостные свойства превосходят сопоставляемые показатели аналогов, существующих не только в некальци-тизированных доломитах, ко и в известняках третьей группы.

4. В результате проведенных исследований была установлена последовательность формирования пор и каверн в карбонатных отложениях м-зсторогдешш Караяаганак. Ввделено пять этапов: I этап - Образование первичных пор во время накопления карбонатного сссдка; 2 этап - У-хутпение емкостных свойств первичных палеопустот в результате активного воздействия на карбонатные отложения процессов сульфатизации. Возможно, начало развития пор доломитизации (мегжристаллическкх) за счет развития одноименных процессов; 3 этап - Активное формование пор и каверн класса унаследованного выщелачивания; 4 этап -Сокращение объема пустот, формирование которых началось на стадии седикезтогенеза, из-за воздействия на породы процессов кальцигизации. Образование пор класса перекристаллизации, в результате проявления в карбонатных отложениях одноименных процессов; 5 этап - Формирование лор класса выщелачивания подтипа нового образования. Кроме этого было зафиксировано активное воздействие на карбонатные отлокения процессов механического уплотнения.

В пятой главе описаны фильтрационные свойства пустот различного генезиса. В данном случае не вызывает сомнения только утверждение, что проницаемость трещинного и каверно-порового типов пространств неодинакова. (Трещина, в отличие от пор и каверн, могут определять возможность формирования путей миграции флюидов в низкоемких отложениях (пустотность не превышает 1-2& от общего объема породы).) Слоаности возникают при определении характера влияния генезиса пор и каверн на фильтрационные свойства образцов. Вызвано это тем, что в породе, как правило, существует несколько генетических разновидностей пустот, каздая из которых имеет свои фильтра-ционно-емксстныз и структурные свойства. Общая проницаемость образца определяется совокупностью всех содержащихся в нем генетических систем пустот.

I. С помощью патологических методов удалось установить, что сообщаемость между пустотами различного генезиса (даже если они находятся на относительно небольшом расстоянии друг от друга) носит случайный, а не обязательный характер. Формирование пор и каверн унаследованного развития началось значительно раньше, чем пустот нового образования. Первые существовали в отложениях тогда, когда залояение вторах еще не началось. В последующем, как это показано в 3 главе, развитие • пустот по мере проявления в карбонатах процессов перекристаллизации и доломитизации шло по совершенно различным направлениям. У пустот унаследованного развития происходило существенное ухудаение емкостных свойств, нового образования, наоборот - улучшение.

Очень часто в породе рядом с "первичными" порами нахо-

дятся пустота унаследованного выщелачивания и остаточные после кальцитизации и их палеоаналоги, прехративше свое существование в результате развития процессов вторичного минерало-образования, Характер формирования рассматриваемых пустот, как известно, зависит от геохимической обстановки пластовых флюидов. Если бы изучаемые поры и каверны на протяжении всей геологической истории развития карбонатных отложений имели хорошую гидродинамическую сообщаемость мекду собой, то в них должны были существовать растворы одинакового состава и соответствующие преобразования во всех пустотах происходили бы одновременно. В этом случае стало бы невозможный нахогдение в непосредственной близости друг от друга пустот различных классов, что противоречит практическим наблюдениям.

2. Проведено определение зависимостей между проницаемостью и пористостью исследуемых объектов. Для повышения точности определения соответствуй^« расчеты велись ке совсем традиционным способом. Изучаемые коллекции образцов разбивались на группы по емкостному признаку: в первую зсшш представители с пористостью от 5% до £>%, во вторую - от 6% до 7%, в третью - от 7% до и так далее (интервал изменения пористости - 1%). В последующем для каждой группы рассчитывались кумулятивные кривые проницаемости, по которым определялись медианные значения. Затем рассчитывались зависимости мэкду медианные® значениям;', проницаемости ( К^,

и пористости (Ед, типа^К^ = а ^ + в , где а, в - коэффициенты пропорциональности. Коэффициенты корреляции достаточно высокие: 0,87-0,95 (в среднем - 0,93). Анализ полученных зависимостей показах, что при сопоставлении

образцов с одинаковой пористостью наилучшая расчетная проницаемость наблюдается у представителей протвинского горизонта (в среднем 65,8$ объема пустотной емкости данных отложений состоит из межформенных пор к каверн нового образования и £3,3& - "первичных" и унаследованного развития), более плохие фильтрационные свойства наблюдаются у пород тарусского и стешевского горизонтоз (ыеяформеннае пустоты нового образования - 52,2$, унаследованного развития - 27,2%), далее следуют образу артинского (соответственно 40,5% и 12,5%) и еи-зойского (27,4$, 51.1%) ярусов (ыесторсвдение Караиаганак), карбонаты каменноугольной системы месторождения Тенгиз (9,СЙ и 43,5^) и ассельского яруса (27,5? и 35,5%) (Каракаганак). В приведенной последовательности при прочих равных условиях самые низкие значения проницаемости имеют породы, пустотнсе пространство которых содержит практически в равных долях маяфсрмешше поры и каверны как "первичные" и унаследованного развития, тан и нового образования.

3. Полученные закономерности можно подтвердить еще одним способом оценки фильтрационных свойств пород, С этой цель» для наядой емкостной группы образцов соответствующего объекта исследования определялось относительное содержание карбонатов, проницаемость которых не меньше 0,1*1(Н® г? (вероятность образования проницаемой системы в образцах с данной пористостью). В последующем определялась зависимость вероятности (Рк, доли единиц) существования проницаемости не меньше величины 0,1-10"^ от пористости типа: Рк = I - А»ехр (В'Кд), где А, В - эмпирические коэффициенты пропорциональности. Анализ эмпирических функций позволил по-

лучить аналогичную последовательность ухудшения проницаемости рассматриваемых отложений.

Установлено, что трещиноватость в данном случае не оказала существенного влияния на образование выявленной последовательности. Анализ поверхностной плотности и раскрытости трещин месторождения Карачагачак показал, что интенсивность воздействия изучаемого процесса на породы уменьшается в следующем направлении: вначале стоят образцы тарусского и сте-шенекого горизонтов, затем следуют породы артинского яруса, протвинского горизонта, ассельского и визейского ярусов. Направления ухудшения показателей трещиноватости и проницаемости пород не совпадают. Кроме этого, анализ соотношений проницаемости и поверхностной плотности трещин, проницаемости и раскрытости трещин, показал, что связи между этими параметрами не наблюдается, существует слишком большие разбросы значений, чтобы можно было ьеетк речь о нагги™ хоть какой-нибудь зависимости. Рассмотрены причины отсутствия существенного влияния трещин на величину проницаемости образца, измеренную в лабораторных условиях. Вероятностные расчеты показали, что каждая вторая случайно ориентированная трещина располагается в кубике так, что это исключает возможность ее участия в создании путей миграции флюидов хотя бы по одному направлению. В образцах цилиндрической формы, если его длина относится к диаметру в пропорции 1:1, вероятность участия случайно ориентированной трещины в формировании проницаемой системы составит 22$, для соответствующей пропорции 2:1 - 18$, 3:1 -и 4:1 - 12%. Кроме этого, как показали практические наблюдения, стенки большого количества, "открытых" трещин покрыты

вторичный кальцитом или окисленным органическим веществом. Поэтому мсзно предположить, что очень часто существует относительная гидродинамическая изоляция между трещинами и другими разновидностями пустот, а если трещина в исследуемом образце расположена "неудачно", то з этом случае она оказывает отрицательнее влияние на измеренную величину проницаемости образца. В то же время необходимо отметить, что данный анализ верен только при изучении фдалрациошаах свойств, определенных в лабораторных условиях. В пласте трещины, очевидно, долгны значительно более активно влиять на проницаемость отложений, че.-л поры и каверны.

4. Анализ особенностей изменения по площади месторождения Карачагаиах генезиса пустот и фидьтрациочно-емкостных свойств пород артинского яруса, прэтвинского, тарусского и стешевского горизонтов показал, что в районах, в пределах которых содержание пор и каверн нового образования превосходит фоновые значения, как правило, залегают карбонаты, имеющие проницаемость больше расчетной.

5. Отдельно исследовались породы, не имеющие трещин. Проводилось сопоставление измеренных параметров образцов (долевое участке межформенных пор и кагерк различного генезиса в общей пустотной емкости и проницаемости) к расчетных, в результате которого исследуемая коллекция пород разделилась на две части. К первой били отнесены породы третьей группы артинского, серпуховского и визейского ярусов (Карачагенак), ко второй - образцы первой и второй груш серпуховского яруса, третьей группы ассельского яруса (Карачагенак) и каменноугольной системы (Тенгкз). В породах первой части коллек-

ции доминируют ыежформенкьге пустоты нового образования, в образцах второй - поры к каверны, формирование которых началось на стадии седиментогенеза. Установлено, что если в породах артинского, серпуховского к визейского ярусов (Хараяа-ганак) долевое участие межформенных пор и каверн нового образования в общей пустотной емкости превышает фоновые значения, определенные для образцов исследуемого возраста, то, в основном, измеряемые значения проницаемости превосходят расчетные. йз 44 изучаемая пород, характеризующихся повьшенньы содержанием мегафориенных пустот нового образования, 37 имеют проницаемость больае расчетной, 5 - рапную и только 2 - меньше. По другому ведут себя образцы, в которых отмечается повышенное содержание ыезаЬорменных пустот, формирование которых началось на стадии седшекгогенеза: из 79 таких образцов 28 имеют проницаемость больше расчетной, 9 - равную и 42 - меньше. При изучении пород второй части коллекции шолвдаегсй обратная зависимость. В данном случае увеличение содержания межфсрмеккых пустот нового образования не определяет преимущественного улучшения фильтрационных свойств пород: из 41 образца 13 пиетет проницаемость больше расчетной, 7 - ревнуй и 21 - меньше. Положительное влияние на фильтрационные свойства пород оказывает увеличение содержагшя ыегоэсрменных пор и каверн, формирование которых началось на стадии седиментогенеза: из 91 образца с рассматриваемым составам пустот 53 имеет проницаемость больше расчетной. 16 - равнуп и 22 - меньше. В первом случае устойчивую прокицаемув систе^г преимущественно образует пустоты нового образования, во Егором - "первичные" и унаследованного развития.

Предложенные способы оценки особенностей зависимости : мевду характером изменения генезиса пустот и фильтрационными свойствами карбонатных пород, очевидно, могут быть использована как комплекс косвенных доказательств существования относительной гидродинамической изоляции друг от друга пор и каверн различного происхождения. Сравнение фильтрационных свойств пустот, формирование которых началось на стадии се-диментогенеоа, и нового образования не дает однозначного отпета. В слабоизмененшх породах проницаемость определяется структурно-емкостными свойствами пустот "первичных" и унаследованного развития. В породах третьей группы, сложенных кристаллами преимущественно ыитаозернистой и тонко-ыикрозернис-той размерности наблюдается аналогичная зависимость: в дакнем случае поры и каверны нового образования не оказызаат существенного влияния на фильтрационные свойства образцов. Если порода состоят из более крупных кристаллов, то пустоты нового образования будут иметь, как правило, лучшую пронлцае-мость.

Еызоды.

1. Ослабление скорости течения придонного водного потока в зоне аккумуляции карбонатного осадка вначале способствует сокращению формирующейся величины кезформенной пористости, доводит ее до экстремального минимума (совпадает с территорией образования слоеватой текстуры) и в дальнейшем определяет увеличение данного параметра.

2. Локальное уменьшение скорости течения прадонного водного потока, не повлекшее за собой существенного изменения гранулометрического состава форменных компонентов, способст-

Буе? созданию обстановки благоприятной для образования более отупных ыежформекных пор.

3. Окаганность форменных компонентов положительно влияет на формирование емкостных и отрицательно - на образование структурных свойств меарорменных пер карбонатного осадка.

4. Процесса перекристаллизации к доломитизации, в целил, сказывают отрицательное влияние на емкостные свойства пустот, формирование которых началось на стадии седиыентогзнеза.

5. Как правило, процессы перекристаллизации и доломитизации положительно елияэт на интенсивность формирования пустот нового образования, структурно-емко скате свойства которых зависят не только от того, какая часть объема породы была вовлечена в соответствующие преобразования, но и от того, в каких термобаркческих условиях осуществлялись данные постсе-дииенташонкые изменения отложений. Обстановка, определи везя появление более крулкшс кристалл СП, создает бж ягпприятныз • условия для образования рассматриваемых пустот с лучшими структурно-емкостными свойствами.

6. Сообщаегм>сть между пустот аги различного генезиса, находящимися в непосредственной близости друг от друга, имеет случайный характер, поэтому при прочих равных условиях лучшую проницаемость будут иметь породы, которые содержат пустоты одного генезиса.

7. В образцах слабоизмененных пород проницаемость, в основном, зависит от структурно-емкостных свойств пор и каверн, формирование которых началось на стадии седнментогене-г>а.

8. Пустоты нового образования, как правило, наиболее

активно влияют ва фильтрационные свойства пород третьей грутг-пы^слозевянх кристаллами, размера которых превышав? 100 меси.

Б работе защищаются следующие положения:

1. Упорядоченная гедроданаакческая антдзностз среды осад-конакоплеяия (скорость течения прядонных вод) предопределяет структуру Сор.менншс компонентов л текстуру осадков и, следовательно, емкость и размеры перзичншс мезйорменных пор.

2. Процессы перекристаллизации л в определенных случаях долоынтязацди преобразует пустотное пространство. Ео-пергых, она способствует уменьшению емсоста г частоты встречаемости пор и каверн, образование которнд началось на стадал седпменто-геяеза (первичные и унаследованного развития) . Во-вторых, определяют характер '¿ормнрованал пустот ноеого образования.

3. В породах часто в непосредственной близости друг от друга существуют поры и каверны различного генезаса, сообща-емость незду которыми имеет случайный характер. Они, как правило, не образуют единой састе:лы пустотного пространства я по разное/ влкяэт яа общую лронЕцае:;ость образцов. Поэтому, з основном, сильтрацЕоннхе свойства пород завлсят от структуры и емкости не всех пор а каверн, а только их доминирующе: генетических разновидностей.

Список сабот, опубликованных, по ?еие дзссертацдп:

1. Особенности ;ор:.нроваяия коллекторов пороюго типа в карбонаишх породах, эалегавдгх на больших глубинах. Тезисы докладов 17 Зсвооазной конференции "Коллекторы нейти и газа на больше: глубинах", Ы., 1987.

2. Ъозаэзкость сущестюЕания карбонатных пород-коллекторов дарового тана на болзЕПХ глубинах. ВБ»51газпром, (.'л-

формацконкый сборник, вып. 2) , '.Л., 1988.

3. Влияние глубины залегания на ?«р:.щюванне порозого пространства з карбонатншс породах. Тезпсы докладов Всесоюзной яаучно-тезипческой кон?еренют г.олодых ученых к специалистов, зеле:, 1988.

4. Генезгс нор в карбонатягд породах ;.:естороздения Хара-чаганак. Ш^азпроь:, (ПнГюрмашоннкг сборни::, вш. 4) , 1559, (совестно с Г.В. БелозерохоГ:) .

5. Лерспгктпвк освоенлл к^нзе:-; затерп 1ггсторо-денпя Кара-чаганаг.. ЛЕ22:газцро::, (Ш5ор:.'аиЕоышй сборник, вп:. 5) , Н. , 1989, (совместно с Т.В.л.гнтрпевскоЗ е й.Э.Ееляковпчем) .

6. К проблеме пнтерпретацпг; услози:"' (ор^рования первичной порЕсгостг в ::£рйонатн1ГС отлозеннях. Тез::ск доглядов Все-ооззноь нау^-:о-те:зг.ческой коя^еренцо: колодах учены:: а специалистов, ЗНПН11, 1л., 1590, Сссв._гстно с Н.5.5оталок>2) .