Россия
Россия
Россия
Рассмотрены особенности литологического состава продуктивных отложений и их учет при петрофизическом моделировании объемной модели по комплексу ГИС. Отмечено, что на основе рентгеноспектрального и гранулометрического анализа можно получить уверенные сведения о структуре, текстуре, компонентном и минеральном составе с целью уточнения петрофизической характеристики исследуемых пород. На примере двух месторождений «К» и «Н» рассмотрены результаты определения литологического состава осадочных пород по керну из разновозрастных терригенных отложений с целью построения петрофизической модели всего разреза скважины с учетом участков отсутствия информации прямых исследований (шлама и керна). Для исследования тонкодисперсных (глинистых, кремнистых, карбонатных и др.) пород используются электронная микроскопия, а также рентгеноструктурный анализ, имеющие особенно важное значение для точной диагностики минерального состава пород. Помимо особенностей геологического строения месторождения количество и качество исходной информации в значительной степени определяют способы построения модели и получаемые результаты. Результаты рентгеноспектрального анализа дали возможность определить состав химических элементов и количество каждого из элементов в образце. Сведения о минеральном составе пород и литологические разности, выделенные на первом этапе, распределяются на ту часть разреза, где отсутствует или недостаточна информация по керну или шламограмме. Полученная информация о литологическом составе отложений дает наиболее полное представление о геологическом строении вскрытого скважиной разреза и в дальнейшем используется в качестве основы объемной модели по данным геофизических исследований скважин ГИС.
петрофизические исследования, литологический состав, осадочные породы, рентгеноспектральный анализ, гранулометрический анализ
ведение
Как известно, геология нефти и газа изучает важнейшие полезные ископаемые, генетически пространственно связанные с осадочными породами. Отсюда вытекает приоритетное значение литологии в нефтяной и газовой геологии. В подавляющем большинстве именно осадочные породы являются коллекторами нефти и газа, и литологические свойства этих пород предопределяют возможность накапливать углеводороды (УВ) и отдавать их процессе разработки. Геометрия фильтрационно-емкостного пространства пород-коллекторов определяется, прежде всего, их структурой, текстурой, компонентным и минеральным составом.
В своей основе петрофизика как наука призвана решать многие задачи геологического моделирования, оценки запасов и разработки месторождений. Выбор алгоритмов оценки подсчетных параметров по данным геофизических исследований скважин (ГИС) зависит от полноты информации двух видов: петрофизических исследований керна и выполняемого комплекса ГИС. Данные ГИС содержат косвенную информацию о подсчетных параметрах, поэтому они должны настраиваться на прямую информацию – результаты исследования керна и испытания скважин. Основной задачей петрофизики является надежное обеспечение методики интерпретации комплекса ГИС [1].
Петрофизическое обеспечение интерпретации данных ГИС с целью определения подсчетных параметров продуктивных пластов базируется на результатах исследования керна. Важнейшими сведениями о разрезе, которые петрофизики получают по результатам анализов кернового материала, являются знания литологического состава осадочных пород [2].
По разным оценкам запасы УВ распределяются в коллекторах следующим образом: в песках и песчаниках – от 60 до 80 %; в известняках и доломитах – от 20 до 40 %; в трещиноватых глинистых сланцах, метаморфических и изверженных породах – около 1 %. На территории Российской Федерации более 70 % нефтяных и газовых залежей приурочены к терригенным породам-коллекторам [3].
Уточнить петрофизическую характеристику исследуемых пород, а именно получить уверенные сведения о структуре, текстуре, компонентном и минеральном составе, можно на основе рентгеноспектрального и гранулометрического анализов [4].
В данной статье на примере двух месторождений УВ «К» и «Н» рассмотрены результаты определения литологического состава осадочных пород по керну из разновозрастных терригенных отложений
с целью построения петрофизической модели всего разреза скважины с учетом участков отсутствия информации прямых исследований (шлама и керна).
Рентгеноспектральный анализ
Для исследования тонкодисперсных (глинистых, кремнистых, карбонатных и др.) пород используются электронная микроскопия, а также рентгеноспектральный анализ (РСА), имеющие особенно важное значение для точной диагностики минерального состава пород.
По результатам РСА можно определить из каких элементов состоит образец и каково количество каждого из элементов в нем.
Нижнемеловые отложения месторождения «К»
Характеристика нижнемеловых продуктивных пластов приводится по данным макро- и микроописания керна и результатам литологических исследований керна, РСА.
Литологически породы представлены песчаниками, алевролитами и их промежуточными разностями с подчиненными прослоями глин.
Основным породообразующим минералом коллекторов является кварц (47–98 %, при среднем содержании ~ 73 %). Содержание полевых шпатов (калиевых разностей (КПШ) и плагиоклазов) достигает 45 %, составляя в среднем ~ 19 % (рис. 1, а).
Глинистый цемент коллекторов представлен сложным полиминеральным составом (рис. 1, б): каолинитом (К) ~ 30 %, гидрослюдой (Гс) ~ 9 %, хлоритом (Хл) ~ 14 %, шамозитом (Ш) ~ 6 %, смешаннослойным материалом (ССМ) – 1,4 % и ассоциациями (среднее содержание ~ 41 %) из гидрослюды и смешаннослойного материала, также хлорита и шамозита.
а
б
Рис. 1. Минералогический состав песчаников (а) и глинистых минералов (б) в аргиллитах неокомского надъяруса нижнемеловых отложений по результатам РСА керна скважин месторождения «К»
Fig. 1. Mineralogical composition of sandstones (a) and clay minerals (б) in mudstones of the Neocomian Upper tier of Lower Cretaceous sediments according to the results of the X-ray spectral analysis
of the core wells of deposit “K”
В данном случае к признакам, благоприятно влияющим на фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) коллекторов, можно отнести преобладание глинистой составляющей каолинита (рис. 2).
Рис. 2. Сопоставление минерального состава в песчаниках и глинах неокомских отложений по данным РСА (месторождение «К»)
Fig. 2. Comparison of the mineral composition in sandstones and clays of the Neocomian deposits according to X-ray spectral analysis data (deposit “K”)
С увеличением глинистости пород повышается содержание гидрослюдистой компоненты (до ~ 60 %) и изменяется соотношение минералов (доля каолинита снижается до средней величины 8 %, ассоциаций – до 10 %).
Состав глинистых минералов представляет практический интерес для количественной интерпретации ГИС, в первую очередь при определении пористости.
По описанию шлифов породы-коллектора обладают межзерновой поровой емкостью. Микротрещины, зафиксированные на образцах керна, имеют преимущественно техногенный характер (трещины разуплотнения).
Цемент коллекторов в основном порового типа, по составу – глинистый и глинисто-карбонатный. В неколлекторах преобладает кальцитовый цемент, содержание которого достигает 40 %. Особенностью пород, в цементе которых доминирует карбонатный материал, является относительно невысокая остаточная водонасыщенность и водоудерживающая способность при низких емкостных свойствах.
Среднедевонские отложения месторождения «Н»
Отложения эйфельского яруса среднего девона месторождения «Н» представлены переслаиванием алевролитов, аргиллитов и песчаников с прослойками гравелитов (до 20 см). Породы имеют светло-коричневую, красновато-коричневую, серую, светло-зеленовато-серую, красноватую, реже темно-серую окраску. Песчаники и алевролиты по составу полевошпатово-кварцевые (кварца 72–66 %, полевых шпатов 10–15 %, обломок пород – до 4 %) (рис. 3). Форма обломочных зерен в породах слабо-окатанная, сортировка плохая.
Рис. 3. Минералогический состав песчаников (а) и глинистых минералов (б)
в аргиллитах эйфельского яруса среднедевонских отложений по результатам РСА керна скважин месторождения «Н»
Fig. 3. Mineralogical composition of sandstones (a) and clay minerals (б)
in the mudstones of the Eiffel tier of the Middle Devonian sediments according to the results of the X-ray spectral analysis of the core wells of deposit “N”
Аргиллит алевролитистый серый, слабо-средней крепости, плотный, тонкослоистый, трещиноватый, субгоризонтальный, тонкослоистый и аргиллит доломитовый, темно-серого, зеленовато-серого цвета, тонкослоистый, субгоризонтальной слоистости, уплотненный, средней степени твердости и крепости.
Цемент (до 15 %) по составу кварц-серицитовый, железистый, реже глинисто-карбонатный. Тип цемента контактово-поровый. В составе обломков пород отмечаются зерна агрегатного кварца, обломки кремнистых пород, единичные, тонкие пластинки мусковита.
Гранулометрический анализ
Для разделения зерен рыхлых пород по гранулометрическому составу используется гранулометрический анализ. В результате проведения гранулометрического анализа состава пород возможно получить данные об особенностях распределения частиц по размерам для установления универсальных характеристик фракционного состава.
Нижнемеловые отложения месторождения «К»
В рассматриваемом разрезе коллекторами являются в основном песчаники с преобладающим размером обломков более 0,1 мм (рис. 4).
На долю алевритовой фракции приходится в среднем 20 %. Содержание пелитовой фракции изменяется в пределах 1,1–29,2 % со средним значением 7,3 %. Глины преимущественно алевритистые – доля пелитовой фракции не превышает 60 %.
Рис. 4. Результаты гранулометрического анализа, упорядоченные по пористости, для неокомских отложений месторождения «К»
Fig. 4. The results of granulometric analysis, ordered by porosity, for the Neocomian deposits of deposit “K”
Вещественный состав пород влияет на их минералогическую плотность. О наличии связи свидетельствуют результаты гранулометрического анализа, упорядоченные по Кп (см. рис. 4), и тренд на графике сопоставления δмин с коэффициентом пористости (рис. 5, а).
Рис. 5. Сопоставление минералогической и объемной плотности пород с пористостью (а) и дифференциальные распределения минералогической плотности коллекторов и неколлекторов (б)
для неокомских отложений месторождения «К»
Fig. 5. Comparison of mineralogical and volumetric density of rocks with porosity (a) and differential distributions of mineralogical density of reservoirs and non-collectors (б)
for Neocomian deposits of deposit “K”
Минералогическая плотность матрицы увеличивается со снижением пористости, что в основном связано с увеличением содержания карбонатного материала. В неколлекторах средняя величина δмин составляет 2,69 г/см3, в коллекторах – 2,65 г/см3 (см. рис. 5, б).
Среднедевонские отложения месторождения «Н»
По результатам ситового гранулометрического анализа пород по керну скважин месторождения «Н» были построены распределения пористости в зависимости от размеров фракции для эйфельского яруса среднедевонских отложений (рис. 6).
Рис. 6. Результаты гранулометрического анализа керна эйфельского яруса среднедевонских отложений в сопоставлении с пористостью (месторождение «Н»)
Fig. 6. Results of granulometric analysis of the core of the Eiffel tier of the Middle Devonian sediments in comparison with porosity (deposit “N”)
Из приведенных примеров сопоставлений результатов гранулометрического анализа изученных отложений можно заключить, что для терригенных коллекторов важным показателем их класса служит гранулометрический состав, форма и характер поверхности слагающих породу зерен.
Минеральный состав и структурно-текстурные особенности являются результатом динамики и физико-географической обстановки осадконакопления. На фильтрационные параметры коллекторов существенное влияние оказывает помимо структурно-текстурных признаков минеральный состав как зерновой, так и цементирующей части породы.
Петрофизическая объемная модель
Используя полученные сведения о минеральном составе пород и литологические разности, выделенные на первом этапе, распределяются на ту часть разреза, где отсутствует или недостаточна информация по керну или шламограмме.
Например, на керне скважин месторождения «Н» из эйфельского яруса среднедевонских отложений определены средние значения скелетных составляющих выделенных литотипов, которые дают его уникальную характеристику по ГИС (табл.).
Принятые литотипы и их геофизические характеристики (терригенная часть)
Accepted lithotypes and their geophysical characteristics (terrigenous part)
|
Горные породы |
ГГКп, г/см3 |
НГК, у. е. |
АК, мкс/м |
LogBK, у. е. |
DGK, у. е. |
|
Аргиллит |
2,526 |
2,075 |
231,1 |
1,89 |
0,725 |
|
Алевролит |
2,602 |
2,481 |
219,6 |
1,85 |
0,544 |
|
Песчаник |
2,421 |
2,542 |
223,8 |
1,67 |
0,290 |
|
Плотные |
2,661 |
2,722 |
195,2 |
2,19 |
0,325 |
|
Песчаник |
2,481 |
2,211 |
226,3 |
1,73 |
0,480 |
|
Ангидрит |
2,886 |
3,294 |
170,3 |
2,48 |
0,120 |
На рис. 7 представлен фрагмент геофизического планшета по скважине месторождения «Н» с расчетом объемной литологической модели для эйфельского яруса среднего девона.
Рис. 7. Фрагмент объемной литологической модели для эйфельского яруса среднего девона по скважине месторождения «Н»
Fig. 7. Fragment of a volumetric lithological model for the Eiffel stage of the Middle Devonian from the well of deposit “N”
Выводы
Помимо особенностей геологического строения месторождения количество и качество исходной информации в значительной степени определяют способы построения модели и получаемые результаты.
Результаты рентгеноспектрального анализа дали возможность определить состав химических элементов и количество каждого из элементов в образце.
Сведения о минеральном составе пород и литологические разности, выделенные на первом этапе, распределяются на ту часть разреза, где отсутствует или недостаточна информация по керну или шламограмме.
Полученная информация о литологическом составе отложений дает наиболее полное представление о геологическом строении вскрытого скважиной разреза и в дальнейшем используется в качестве основы объемной модели по ГИС.
1. Кобранова В. Н. Петрофизика. М.: Недра. 1986. 392 с.
2. Добрынин В. М., Вендельштейн Б. Ю., Кожевников Д. А. Петрофизика (физика горных пород). М.: Недра, 1991. 368 с.
3. Ханин А. А. Петрофизика нефтяных и газовых пластов. М.: Недра, 1976. 295 с.
4. Методические рекомендации по исследованию пород-коллекторов нефти и газа физическими и петрографическими методами / составители: В. И. Горян, Б. М. Березин, Ю. Я. Белов и др. М.: ВНИГНИ, 1978. 395 с.
