КЛАССИФИКАЦИЯ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Карбонатные породы как коллекторы нефти и газа уверенно конкурируют с терригенными образованиями. По различным данным, от 50 до 60% современных мировых запасов углеводородов приуро­чено к карбонатным образованиям. Среди них выделяются наи­лучшие по качеству коллекторы - карбонатные породы рифовых сооружений. Добыча нефти и газа, большая по объему, произво­дится из известняков и доломитов, в том числе из палеозоя и докембрия; наиболее крупные месторождения открыты в мезо­зойских и палеозойских породах, прежде всего в странах Ближне­го Востока. Крупные скопления в рифовых сооружениях мезо­зойского возраста открыты в бассейне Мексиканского залива (Золотой пояс, Кампече и др.). Из рифовых известняков были получены и рекордные дебиты (десятки тысяч тонн в сутки). Можно отметить некоторую связь между развитием карбонатных коллекторов и усилением карбонатонакопления в геологической истории, что связано с общей цикличностью геотектонического развития и периодичностью осадкообразования.

Карбонатные коллекторы характеризуются специфическими особенностями:

1. Крайней невыдержанностью , значительной из­менчивостью свойств, что затрудняет их сопоставление.

2. В них от­носительно легко происходят разнообразные диагенетические и катагенетические изменения.

3. Фациальный облик известня­ков в большей мере, чем в обломочных породах, влияет на фор­мирование коллекторских свойств.

4. В минеральном отношении карбонатные породы менее разнообразны, чем обломочные, но по структурно-текстурным характеристикам имеют гораздо больше разновидностей.

5. В процессе изучения коллекторских свойств карбонатных толщ решающая роль играет генезис отложений и гидродинами­ка среды для формирования структуры пустотного пространства, которая может быть более или менее благоприятна для формиро­вания коллекторов и определяет характер последующих преобра­зований .

6. Карбонатные породы легко подвергаются вторичным изменениям. Это связано с их повышенной растворимостью. Особенно велико влияние вторичных преобразований в породах с первично неоднородной структурой порового пространства.

7. По характеру постседиментационных преобразований карбонатные породы отличаются от терригенных. Прежде всего, это касается уплотнения. Остатки биогермов с самого начала представляют практически твердые образования, и далее уплотнение идет уже медленно.

8. Карбонатный ил также может быстро литифицироваться, при этом в нем возника­ют своеобразные фенестровые пустоты за счет выделения пузырь­ков газа. Мелкообломочные, комковато-водорослевые карбонатные осадки также быстро литифицируются. Пористость несколь­ко сокращается, но вместе с тем значительный объем порового пространства «консервируется».

В карбонатных породах отмечаются все виды пустот. В зависимости от времени возникновения они могут быть первичными (седиментационными и диагенетическими) и вторичными (постдиагенетическими).

В органогенных карбонатных породах к пер­вичным относятся пустоты внутрираковинные, в том числе внутри рифовых построек, а также межраковинные. Некоторые карбонатные породы могут быть хемогенного или биохемогенного происхождения, они обра­зуют резервуары пластового типа. К ним относятся прежде всего оолитовые, а также известняки с меж- или внутриоолитовой пустотностью. Слоистым или массивным известнякам свойственны пелитоморфные или скрытокристаллические, а также кристалли­ческие структуры. В кристаллических, особенно, в доломитизированных породах развита межкристаллическая (межзерновая) по­ристость.

Карбонатные породы в большей мере, чем другие, подвержены вторичным преобразованиям (перекристаллизация, выщелачивание, стилолитообразование и др.), которые полностью меняют их физические свойства, а иногда и состав (процессы доломитизации и раздоломичивания). В этом состоит сложность выделе­ния природных резервуаров, так как одна и та же порода в одних условиях может рассматриваться как коллектор с очень высокими свойствами, а в других, если нет трещин, может являться покрышкой. Созданию вторичных пустот способствуют процессы растворения (выщелачивания), перекристаллизации, в основном доломитизациии раздоломичивания или стилолитизации.

Те или иные процессы сказываются по-разному в зависимости от гене­тического типа породы.

Цементация может начаться очень рано и происходить быстро, как это хорошо видно на примере бичроков. Кальцитовый цемент выкристаллизовывается за счет выпарива­ния морской воды, заливающей пляж, и частичного растворения нестойких минералов. Пляжный карбонатный песок может отвердевать за несколько дней. Подобная почти мгновенная литификация происходила и в прошлые времена. Дальнейшая судьба оставшихся в каркасе такого «литификата» пустот может быть различна.

При перекристаллизации происходит существенное измене­ние структуры и текстуры пород. В целом этот процесс направ­лен в сторону увеличения размера кристаллов. Если при пере­кристаллизации часть вещества выносится, пористость возраста­ет. Наибольшей вторичной пористостью обладают неравномер­но перекристаллизованные породы. Рост крупных кристаллов способствует образованию микротрещин.

Наиболее эффективное влияние на формирование вторичной пустотности оказывает выщелачивание и метасоматоз (в основном доломитизация). Растворение при выщелачивании проявляется по-разному в зависимости от большей или меньшей дисперсности слагающих породу частиц. Тонкодисперсные компоненты сильнее подвержены этому процессу. Растворимость так зависит от состава минералов и вод: арагонит растворяется лучше, чем кальцит, сульфатные воды более активно растворяют доломит и т.д. Анализ изменения фильтрационно-емкостных параметров, определяемых, в том числе выщелачиванием, устанавливает их весьма отчетливую связь со структурно-генетическими типами пород.

Доломитизация является одним из ведущих факторов при формировании коллекторов. На образование доломита влияет со­отношение в воде магния и кальция и общая величина соленос­ти. При более высокой концентрации солей требуется и большее количество растворенного магния. В процессе диагенеза доломит возникает за счет своих предшественников - таких, как магнези­альный кальцит.

Первичная диагенетическая доломитизация не имеет существенного значения для формирования коллекторских свойств. Метасоматическая доломитизация в катагенезе более важна для преобразования коллекторов. Для доломитообразования необходимо поступление магния. Источники его могут быть различны. При катагенетических процессах в условиях повышен­ных температур растворы теряют магний, обменивая его на каль­ций вмещающих пород. На примере Припятского прогиба видно, что между составом рассолов и интенсивностью вторичной доло­митизации устанавливается отчетливая зависимость. В тех стра­тиграфических зонах, где девонские карбонатные породы наибо­лее сильно доломитизированы, содержание магния в рассолах резко падает, он используется для образования доломита.

При метагенетической доломитизации особенно заметно увеличение пористости, так как процесс идет в породе с жестким скелетом, которая трудно поддается уплотнению. Общий объем породы со­храняется, пустотность в ней за счет доломитизации повышается.

Обратный процесс раздоломичивания (дедоломитизация) особенно распространен в приповерхностных условиях. Наиболее активно он проходит в разрезах, где доломиты содержат прослои сульфатов. При просачивании вод магний доломитов в растворах соединяется с радикалом SO 4 2- и выносится в виде легко раство­римого MgSO 4 . Происходит увеличение пористости пород.

Но перенос сульфатов водами нередко приводит и к проти­воположным результатам с точки зрения качества коллекторов. Легко растворимый CaSO 4 также легко выпадает в осадок и запе­чатывает поры. Так же может влиять и кальцитизация , которая часто выражается в наращивании регенерационных каемок и су­жении порового пространства.

Заканчивая рассмотрение карбонатных коллекторов, необхо­димо еще раз подчеркнуть то, что по сравнению с обломочными породами структура их порового пространства чрезвычайно раз­нообразна. Ненарушенная матрица имеет характеристики, ко­торые определяются прежде всего первичной структурой, кавернозность сильно изменяет эти характеристики, а трещиноватость создает как бы две наложенные друг на друга системы пустот.

Все это и определяет необходимость особой классификации коллек­торов. Такая оценочно-генетическая классификация коллекторов была предложена К.И. Багринцевой (табл. 2).

Таблица 2

Оценочно-генетическая классификация карбонатных пород-коллекторов

Группа	класс	Абсолют-ная про-ницае-мость, Д	Открытая порис- тость, %	Полезная емкость и фильтра-ционные свойства	Тип коллектора	Текстурно- структурная характеристика
А	I	0,1-0,5	25-35	высокие	Кавернозно- поровый	Биоморфные орган.- детр., комковатые
II	0,5-0,3	16-35
Б	III	0,3-0,1	12-28	средние	Поровый, трещино-поровый	Орган.-детр., реликтовые
IV	0,1-0,55	12-25
V	0,05-0,01	12-25	Орган.-сгустково-детритовые
В	VI VII	0,0-0,001 0,001-0,0001 0,300-0,02	6-10 1-5 1-4,5	низкие	Порово-трещин. трещин. каверново-трещинный	Пелитомофно-микрозернистые, сгустко- водетритовые

Определяющим параметром предлагаемой классификации является проницаемость, предельные значения которой взяты из анализов коллекторских свойств пород различного генезиса и структурных особенностей. Минимальные и максимальные зна­чения оценочных показателей (пористости, газонефтенасыщенности и др.) получены из корреляционных зависимостей между проницаемостью, пористостью и остаточной водой. Наиболее характерна связь остаточной водонасыщенности с абсолютной проницаемостью.

В породах по мере улучшения фильтрационных свойств ко­личество остаточной воды уменьшается. Пористость может быть различной, при этом даже высокие (более 15%) значения откры­той пористости бывают в породах с низкими фильтрационными свойствами. Между открытой пористостью и остаточной водонасыщенностью связь неопределенная.

Низкопористые породы всегда отличаются большим содержа­нием воды, а высокопористые имеют двойственную характерис­тику: хорошо проницаемые заключают небольшое количество воды, а плохо проницаемые - значительное (более 50%). В клас­сификационной схеме все коллекторы подразделяются на три большие группы А, Б, В, внутри которых в свою очередь выделя­ются классы, характеризующиеся разными оценочными парамет­рами, литологическими и структурными особенностями. Группы А и Б представлены в основном коллекторами порового и каверново-порового типов, В - трещинного и смешанного типов. В породах группы А преобладают первичные пустоты, размеры которых увеличены в процессах последующего выщелачивания.

В породах группы Б развиты седиментационные поровые ка­налы; меньшую роль играют пустоты выщелачивания. Строение пустотного пространства в породах группы А значительно проще, чем в группе Б, а наиболее сложно оно в группе В. Здесь преоб­ладают мелкие извилистые, плохо сообщающиеся каналы. Кол­лекторы I и II классов в группе А обладают в основном унаследо­ванными высокими фильтрационными и емкостными параметра­ми. В III, IV и V классы попадают породы обломочно-органоген ные и биохемогенные с низкими первичными коллекторскимк свойствами. Вторичное минералообразование, перекристаллиза­ция, доломитизация, раздоломичивание, особенно сопровождающиеся выщелачиванием и выносом материала, улучшают их свойства. В VI и VII классах выделены породы таких хемогенных и биохемогенных разностей, петрофизические характеристик которых никогда не достигают высоких значений. Но здесь в большей степени, чем в породах высших классов, проявляется другой фактор - трещиноватость.

Карбонатными породами, как известно, нередко сложены значительные по

карбонатных пород служили растворенные в водах соли кальция и магния. При

избыточном количестве последних в водной среде они начинают выделяться в

осадок чисто химическим путем, либо при поглощении из водной среды живыми

организмами эти соли попадают в осадок в виде карбонатных скелетных

остатков. Карбонатные породы: известняк, мел, доломит, известковый туф

Оценочно - генетическая классификация.

В классификационной схеме все породы - коллекторы подразделены на

группы А, Б, В, которые объединяют семь классов коллекторов, отличающихся

друг от друга оценочными параметрами, литологическими и структурными

особенностями. Группы А и Б в основном представлены коллекторами порового и

каверно - порового типов; группа В - коллекторами смешанного и трещинного

Породы - коллекторы, выделенные в группы А, Б, В, различаются не

только по тексстурно - структурным особенностям, но и по времени формирования пустотного пространства.

Так, в породах группы А развит в основном седиментационные поры, размеры которых увеличены за счет вторичных процессов выщелачивания, иногда до размеров каверен. Существенного генетического различия между порами и кавернами нет, также однозначно влияние их на коллекторские свойства. Следовательно, к этой группе коллекторов относятся и коллекторы каверно - порового типа. Важно, что и проницаемость и емкость определяются поровыми каналами различного размера. Группа А представлена в основном карбонатами органогенного и обломочного происхождения, отличающимися рыхлой упаковкой фрагмента и

различными размерами и окатанностью обломков. Цемент содержится в

небольшом количестве (до 10 %), образует крустификационные корочки и

регенерационные оболочки вокруг детрита, редко заполняет поры, представлен

новообразованными кристаллами кальцита.

Группа А содержит два класса пород: проницаемостью от 300 до 500 мД и

проницаемостью 500 мД и выше. Содержание связанной воды в них незначительно

(от 5 до 20 %), I и II классы отличаются высокой полезной емкостью и

высокими фильтрующими свойствами. Коэффициент газонасыщенности пород I и II

классов высокий - 0, 95 - 0, 8. Тип коллектора каверно - поровый и поровый.

В породах группы Б развиты седиментационные и реликтово - седиментационные поровые каналы, но размеры их резко сокращены, и меньшую роль в поровом пространстве играют пустоты выщелачивания. Основное отличие пород этой группы от пород группы А заключается в большей сложности процессов строения порового пространства, что обусловлено действием вторичных процессов.

Группа Б представлена сильно измененными породами органогенного и

обломочного происхождения, а также мелко - и среднезернистыми разностями

хемогенного генезиса. Органогенные и органогенно - обломочные карбонаты

характеризуются различной степенью цементации (цемента 15 - 20 % и более), неодинаковой интенсивностью перекристаллизации (от слабо до сильно

перекристаллизованных) и различной плотностью упаковки фрагментов.

Породы этой группы отличаются значительной вторичной кальтизацией,

интенсивность которой определяет сложное строение порового пространства:

морфологию, размеры и форму поровых каналов, а также характер их

взаимосвязи. Наличие поровых каналов и преобладание узких, сильно

извилистых обуславливает снижение проницаемости этих пород от 300 до 10 мД.

Постепенное усложнение структуры порового пространства (большое число

мелких пор, сильная извилистость и шероховатость поровых каналов и др.)

послужило причиной неодинакового влияния связанной воды на изменение

эффективных параметров - емкости и проницаемости. Именно для коллекторов

группы Б характерна обратная линейная связь между остаточной

водонасыщенностью и проницаемостью. Они отличаются средней полезной

емкостью и средними фильтрационными свойствами. Коэффициент

газонасыщенности коллекторов III класса 0, 88 - 0, 78, IV класса) 0, 84

-), 7; V класса 0,8 - 0, 62. Тип коллектора в основном поровый, но V класс

может быть представлен трещинно - поровым коллектором.

Карбонатные породы группы В отличаются наиболее сложным характером

порового пространства. Развиты мелкие поровые каналы, которые обладают

извилистостью, плохой сообщаемостью. Характерны изолированные пустоты

выщелачивания (каверны) и трещины различной ориентировки.

Группа В представлено главным образом породами хемогенного и

биохемогенного происхождения, а также сильно перекристаллизованными,

измененными постседиментационными процессами, органогенными породами, в

которых форменные элементы практически не различимы. Это очень плотные,

малопроницаемые и чаще всего низко пористые породы.

Поровое пространство хемогенных и биохемогенных пород крайне

неоднородно и сложно по строению: морфология, размеры пор, форма взаимосвязи их определяются интенсивностью вторичных процессов. Поры отличаются округлой, иногда неправильной формой, располагаются между кристаллами или секут их. Соединение пор друг с другом осуществляется по межкристаллическим канальцам, ширина и степень извилистости которых зависят от размера кристаллов цемента. Чем меньше кристаллы, тем тоньше зазоры между ними, а следовательно, более узки и извилисты каналы, соединяющие поры. Мелкие поры соединяются друг с другом по тончайшим (менее 5 - 10 мкм) каналам, которые прослеживаются между кристаллами в основной микротонкозернистой массе карбоната. Сообщаемость поровых каналов затруднена, часто они изолированы, что определяет их низкие фильтрационные свойства. Характерны пустоты выщелачивания и перекристаллизации.

Породы - коллекторы этой группы отличаются низкой полезной емкостью

матрицы и низкими фильтрующими свойствами - доли и единицы миллидарси.

Коллекторы группы В характеризуются смешанным типом пустотного

пространства. В нее входят порово - трещинный и трещинный типы коллекторов.

Интенсивность развития трещин имеет решающее значение для отнесения пород

к коллекторам или к неколлекторам.

Карбонатные породы как коллекторы нефти и газа уверенно конкурируют с терригенными образованиями. По различным данным, от 50 до 60% современных мировых запасов углеводородов приуро­чено к карбонатным образованиям. Среди них выделяются наи­лучшие по качеству коллекторы - карбонатные породы рифовых сооружений. Добыча нефти и газа, большая по объему, произво­дится из известняков и доломитов, в том числе из палеозоя и докембрия; наиболее крупные месторождения открыты в мезо­зойских и палеозойских породах, прежде всего в странах Ближне­го Востока. Крупные скопления в рифовых сооружениях мезо­зойского возраста открыты в бассейне Мексиканского залива (Золотой пояс, Кампече и др.). Из рифовых известняков были получены и рекордные дебиты (десятки тысяч тонн в сутки). Можно отметить некоторую связь между развитием карбонатных коллекторов и усилением карбонатонакопления в геологической истории, что связано с общей цикличностью геотектонического развития и периодичностью осадкообразования.

Карбонатные коллекторы характеризуются специфическими особенностями:

1. Крайней невыдержанностью , значительной из­менчивостью свойств, что затрудняет их сопоставление.

2. В них от­носительно легко происходят разнообразные диагенетические и катагенетические изменения.

3. Фациальный облик известня­ков в большей мере, чем в обломочных породах, влияет на фор­мирование коллекторских свойств.

4. В минеральном отношении карбонатные породы менее разнообразны, чем обломочные, но по структурно-текстурным характеристикам имеют гораздо больше разновидностей.

5. В процессе изучения коллекторских свойств карбонатных толщ решающая роль играет генезис отложений и гидродинами­ка среды для формирования структуры пустотного пространства, которая может быть более или менее благоприятна для формиро­вания коллекторов и определяет характер последующих преобра­зований .

6. Карбонатные породы легко подвергаются вторичным изменениям. Это связано с их повышенной растворимостью. Особенно велико влияние вторичных преобразований в породах с первично неоднородной структурой порового пространства.

7. По характеру постседиментационных преобразований карбонатные породы отличаются от терригенных. Прежде всего, это касается уплотнения. Остатки биогермов с самого начала представляют практически твердые образования, и далее уплотнение идет уже медленно.

8. Карбонатный ил также может быстро литифицироваться, при этом в нем возника­ют своеобразные фенестровые пустоты за счет выделения пузырь­ков газа. Мелкообломочные, комковато-водорослевые карбонатные осадки также быстро литифицируются. Пористость несколь­ко сокращается, но вместе с тем значительный объем порового пространства «консервируется».

В карбонатных породах отмечаются все виды пустот. В зависимости от времени возникновения они могут быть первичными (седиментационными и диагенетическими) и вторичными (постдиагенетическими).

В органогенных карбонатных породах к пер­вичным относятся пустоты внутрираковинные, в том числе внутри рифовых построек, а также межраковинные. Некоторые карбонатные породы могут быть хемогенного или биохемогенного происхождения, они обра­зуют резервуары пластового типа. К ним относятся прежде всего оолитовые, а также известняки с меж- или внутриоолитовой пустотностью. Слоистым или массивным известнякам свойственны пелитоморфные или скрытокристаллические, а также кристалли­ческие структуры. В кристаллических, особенно, в доломитизированных породах развита межкристаллическая (межзерновая) по­ристость.

Карбонатные породы в большей мере, чем другие, подвержены вторичным преобразованиям (перекристаллизация, выщелачивание, стилолитообразование и др.), которые полностью меняют их физические свойства, а иногда и состав (процессы доломитизации и раздоломичивания). В этом состоит сложность выделе­ния природных резервуаров, так как одна и та же порода в одних условиях может рассматриваться как коллектор с очень высокими свойствами, а в других, если нет трещин, может являться покрышкой. Созданию вторичных пустот способствуют процессы растворения (выщелачивания), перекристаллизации, в основном доломитизациии раздоломичивания или стилолитизации.

Те или иные процессы сказываются по-разному в зависимости от гене­тического типа породы.

Цементация может начаться очень рано и происходить быстро, как это хорошо видно на примере бичроков. Кальцитовый цемент выкристаллизовывается за счет выпарива­ния морской воды, заливающей пляж, и частичного растворения нестойких минералов. Пляжный карбонатный песок может отвердевать за несколько дней. Подобная почти мгновенная литификация происходила и в прошлые времена. Дальнейшая судьба оставшихся в каркасе такого «литификата» пустот может быть различна.

При перекристаллизации происходит существенное измене­ние структуры и текстуры пород. В целом этот процесс направ­лен в сторону увеличения размера кристаллов. Если при пере­кристаллизации часть вещества выносится, пористость возраста­ет. Наибольшей вторичной пористостью обладают неравномер­но перекристаллизованные породы. Рост крупных кристаллов способствует образованию микротрещин.

Наиболее эффективное влияние на формирование вторичной пустотности оказывает выщелачивание и метасоматоз (в основном доломитизация). Растворение при выщелачивании проявляется по-разному в зависимости от большей или меньшей дисперсности слагающих породу частиц. Тонкодисперсные компоненты сильнее подвержены этому процессу. Растворимость так зависит от состава минералов и вод: арагонит растворяется лучше, чем кальцит, сульфатные воды более активно растворяют доломит и т.д. Анализ изменения фильтрационно-емкостных параметров, определяемых, в том числе выщелачиванием, устанавливает их весьма отчетливую связь со структурно-генетическими типами пород.

Доломитизация является одним из ведущих факторов при формировании коллекторов. На образование доломита влияет со­отношение в воде магния и кальция и общая величина соленос­ти. При более высокой концентрации солей требуется и большее количество растворенного магния. В процессе диагенеза доломит возникает за счет своих предшественников - таких, как магнези­альный кальцит.

Первичная диагенетическая доломитизация не имеет существенного значения для формирования коллекторских свойств. Метасоматическая доломитизация в катагенезе более важна для преобразования коллекторов. Для доломитообразования необходимо поступление магния. Источники его могут быть различны. При катагенетических процессах в условиях повышен­ных температур растворы теряют магний, обменивая его на каль­ций вмещающих пород. На примере Припятского прогиба видно, что между составом рассолов и интенсивностью вторичной доло­митизации устанавливается отчетливая зависимость. В тех стра­тиграфических зонах, где девонские карбонатные породы наибо­лее сильно доломитизированы, содержание магния в рассолах резко падает, он используется для образования доломита.

При метагенетической доломитизации особенно заметно увеличение пористости, так как процесс идет в породе с жестким скелетом, которая трудно поддается уплотнению. Общий объем породы со­храняется, пустотность в ней за счет доломитизации повышается.

Обратный процесс раздоломичивания (дедоломитизация) особенно распространен в приповерхностных условиях. Наиболее активно он проходит в разрезах, где доломиты содержат прослои сульфатов. При просачивании вод магний доломитов в растворах соединяется с радикалом SO 4 2- и выносится в виде легко раство­римого MgSO 4 . Происходит увеличение пористости пород.

Но перенос сульфатов водами нередко приводит и к проти­воположным результатам с точки зрения качества коллекторов. Легко растворимый CaSO 4 также легко выпадает в осадок и запе­чатывает поры. Так же может влиять и кальцитизация , которая часто выражается в наращивании регенерационных каемок и су­жении порового пространства.

Заканчивая рассмотрение карбонатных коллекторов, необхо­димо еще раз подчеркнуть то, что по сравнению с обломочными породами структура их порового пространства чрезвычайно раз­нообразна. Ненарушенная матрица имеет характеристики, ко­торые определяются прежде всего первичной структурой, кавернозность сильно изменяет эти характеристики, а трещиноватость создает как бы две наложенные друг на друга системы пустот.

Все это и определяет необходимость особой классификации коллек­торов. Такая оценочно-генетическая классификация коллекторов была предложена К.И. Багринцевой (табл. 2).

Таблица 2

Оценочно-генетическая классификация карбонатных пород-коллекторов

Группа	класс	Абсолют-ная про-ницае-мость, Д	Открытая порис- тость, %	Полезная емкость и фильтра-ционные свойства	Тип коллектора	Текстурно- структурная характеристика
А	I	0,1-0,5	25-35	высокие	Кавернозно- поровый	Биоморфные орган.- детр., комковатые
II	0,5-0,3	16-35
Б	III	0,3-0,1	12-28	средние	Поровый, трещино-поровый	Орган.-детр., реликтовые
IV	0,1-0,55	12-25
V	0,05-0,01	12-25	Орган.-сгустково-детритовые
В	VI VII	0,0-0,001 0,001-0,0001 0,300-0,02	6-10 1-5 1-4,5	низкие	Порово-трещин. трещин. каверново-трещинный	Пелитомофно-микрозернистые, сгустко- водетритовые

Определяющим параметром предлагаемой классификации является проницаемость, предельные значения которой взяты из анализов коллекторских свойств пород различного генезиса и структурных особенностей. Минимальные и максимальные зна­чения оценочных показателей (пористости, газонефтенасыщенности и др.) получены из корреляционных зависимостей между проницаемостью, пористостью и остаточной водой. Наиболее характерна связь остаточной водонасыщенности с абсолютной проницаемостью.

В породах по мере улучшения фильтрационных свойств ко­личество остаточной воды уменьшается. Пористость может быть различной, при этом даже высокие (более 15%) значения откры­той пористости бывают в породах с низкими фильтрационными свойствами. Между открытой пористостью и остаточной водонасыщенностью связь неопределенная.

Низкопористые породы всегда отличаются большим содержа­нием воды, а высокопористые имеют двойственную характерис­тику: хорошо проницаемые заключают небольшое количество воды, а плохо проницаемые - значительное (более 50%). В клас­сификационной схеме все коллекторы подразделяются на три большие группы А, Б, В, внутри которых в свою очередь выделя­ются классы, характеризующиеся разными оценочными парамет­рами, литологическими и структурными особенностями. Группы А и Б представлены в основном коллекторами порового и каверново-порового типов, В - трещинного и смешанного типов. В породах группы А преобладают первичные пустоты, размеры которых увеличены в процессах последующего выщелачивания.

В породах группы Б развиты седиментационные поровые ка­налы; меньшую роль играют пустоты выщелачивания. Строение пустотного пространства в породах группы А значительно проще, чем в группе Б, а наиболее сложно оно в группе В. Здесь преоб­ладают мелкие извилистые, плохо сообщающиеся каналы. Кол­лекторы I и II классов в группе А обладают в основном унаследо­ванными высокими фильтрационными и емкостными параметра­ми. В III, IV и V классы попадают породы обломочно-органоген ные и биохемогенные с низкими первичными коллекторскимк свойствами. Вторичное минералообразование, перекристаллиза­ция, доломитизация, раздоломичивание, особенно сопровождающиеся выщелачиванием и выносом материала, улучшают их свойства. В VI и VII классах выделены породы таких хемогенных и биохемогенных разностей, петрофизические характеристик которых никогда не достигают высоких значений. Но здесь в большей степени, чем в породах высших классов, проявляется другой фактор - трещиноватость.

ТРЕЩИННЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

По формированию пустотного пространства трещинные коллекторы отличаются от других типов. Для определения трещинной пустотности и проницаемости существуют особые способы. Как уже упоминалось, существуют макро- и микротрещины раскрытием соответственно более или менее 0,1 мм. Макротрещины обычно изучаются, описываются и измеряются в поле обнажении, а микротрещины - под микроскопом в шлифах часто увеличенного размера. Необходимым элементом при исследовании трещин является определение их ориентации как в пространстве (вертикальные, горизонтальные, наклонные), так и отношению к пласту (по слоистости, поперек слоистости, диагональные) и к структурным формам (продольные, поперечные, радиальные и др.).

В генетическом отношении выделяются литогенетические и тектонические трещины (табл.3).

Таблица 3

Основные виды трещин в осадочных горных породах

Литогенетические трещины по приуроченности к определенным стадиям подразделяются надиагенетические, катагенетические гипергенетические. Тектонические трещины различаются по причинам, их вызывающим: колебательные движения, складчатые и разрывные дислокации. Одни виды трещин могут переходить в другие, но в принципе опытный геолог всегда отличит литологическую трещиноватость от тектонической. Как правило, литологическая трещиноватость приспосабливается к структурно-текстурным особенностям породы. Трещины ветвятся, огибают отдельные зерна, в целом расположение их хаотично. Поверхность стенок трещин неровная.

Тектонические трещины более прямолинейны, они меньше считаются со структурно-текстурными особенностями пород, поверхность их стенок более гладкая и переходит иногда в зеркала скольжения.

Различные породы в разной степени подвержены трещиноватости. Наибольшей способностью к растрескиванию обладают мергели и пелитоморфные известняки, затем следуют кремнис­тые породы, сланцы, песчаники. Наименее трещиноваты соли. Подмечено, что существует определенная зависимость между тол­щиной пластов и интенсивностью трещиноватости - при одном и том же составе в более мощных пластах расстояния между трещинами больше.

Наблюдения из космоса, материалы аэрофотосъемок, описа­ния обнажений показывают, что существуют трещины и трещин­ные зоны разных масштабов. Выделяются элементы очень круп­ной планетарной системы трещиноватости, приуроченные, воз­можно, к сочленениям крупных тектонических блоков земной коры. Эти трещиноватые зоны являются основой так называемых линеаментов на поверхности Земли. Одна из крупных линеаментных зон прослеживается от Урала, через Среднюю Азию уходит в район Персидского залива и далее в Оман (Урало-Оманский линеамент). Другие меньшие по размерам линеаменты, отражаю­щие зоны повышенной трещиноватости, известны в Восточном Предкавказье. Выделение и картирование таких зон является первостепенной задачей особенно в практическом отношении.

Важным является вопрос о выполнении трещин. Они могут быть свободными и частично или полностью выполнены каки­ми-либо веществами, высадившимися из циркулирующих в них растворов. Чаще всего трещины заполнены карбонатными мине­ралами, кварцем, сульфатами, глинистым материалом (часто про­питанным битуминозным веществом) и остаточными продуктами преобразования углеводородов (черно-битумные трещины). На стенках трещин нередко встречается и капельно-жидкая нефть.

Основными элементами трещин при замерах являются их ориентировка (в пространстве, по отношению к пластам и др.), их протяженность и раскрытость. Кроме того, можно говорить о густоте и плотности трещин. При определении густоты учитыва­ется количество трещин одной системы на единицу длины перпендикуляру к этой системе трещин. Для макротрещин единицу длины берется 1 м, для микротрещин (определяется в шлифах) - 1 мм. Под плотностью трещин принимается общее количество всех систем в единице объема или на единице площади (поверхность обнажения, площадь шлифа).

Пустотное пространство трещинных коллекторов подразделяется на две категории. С одной стороны, это поры и другие пустоты в матрице породы (в ненарушенных трещинами блоках), с дру­гой стороны - объем самих трещин, связанных с ними каверн и т.д. Свойство пород блоков (матрицы) определяется обычным способом. Объем трещин обычно не велик, но вследствие сравнительной простоты структуры, преобладающей прямолинейности трещин фильтрация через них может быть весьма эффективна.

Трещинная пустотность - это отношение объема трещин к объему породы:

где b - раскрытость трещин (среднестатистическое расстояние между стенками трещин); 1 - общая их протяженность в образце; S - площадь изучения.

Зависимость проницаемости трещин от раскрытости и трещинной пустотности выражается соотношением:

К т = 85 000 b 3 m T ,

где b - раскрытость трещин, мм; т т - трещинная пустотность, доли единицы; К т - трещинная проницаемость, мкм 2 .

Приведенное соотношение справедливо для тех случаев, когда поверхности стенок трещин перпендикулярны к поверхности фильтрации. При наличии нескольких систем трещин и их различной ориентированности по отношению к потоку фильтрации следует применять различные числовые коэффициенты.

Кроме изучения в образцах (макротрещиноватость) и в шлифах (микротрещиноватость) трещиноватость изучают также гeoфизическими и гидродинамическими методами, фотографирова­нием стенок скважин, но каждый из этих методов имеет свои погрешности.

Степень трещиноватости пород и, следовательно, выделение соответствующих зон в разрезе могут быть произведены на основе данных акустического каротажа (АК).

НЕТРАДИЦИОННЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

К породам, роль которых в нефтегазоносности пока еще неве­лика по сравнению с вышеописанными, относятся толщи, сло­женные глинистыми, кремнистыми, вулканогенными, интрузив­ными, метаморфическими породами и др. Их можно разделить на две группы. В одних нефтегазоносность обычно сингенетична, в других она связана с приходом углеводородов из соседних толщ.

1. В глинистых породах природные резервуары возникают в процессе катагенеза. Само возникновение пус­тот связано с генерацией нефтяных и газовых углеводородов и перестройкой структурно-текстурных особенностей минеральной матрицы породы. Одним из характерных примеров является тол­ща глин баженовской свиты в Западной Сибири. От подстилаю­щих и перекрывающих пород отложения баженовской свиты от­личаются повышенным содержанием органического вещества (от 5 до 20% и более) и повышенным содержанием кремнезема. По­роды обладают пониженной плотностью (2,23-2,4 г/см 3) по срав­нению с ниже- и вышележащими толщами. По мнению Т.Т. Клубовой, в седиментогенезе происходило образование микробло­ков, покрытых пленкой сорбированного органического вещества. Колломорфный кремнезем, обволакивая агрегаты глинистых ми нералов, создает на их поверхности сложные комплексы с участием органического вещества и кремнезема (возникают так называемые кремнеорганические «рубашки»). Процессы трансформации глинистых минералов и выделения связанной воды приводят к образованию мелких послойных трещин. На определенной глубине зон возникают разуплотнения. Какие-то участки породы вследствие роста внутреннего давления пронизываются системой трещин вдоль поверхности «рубашек». При вскрытии пород баженовской свиты, как правило, отмечаются разуплотне- ние и аномально высокое пластовое давление.

В результате возникают зоны с повышенными коллекторскими свойствами, ограниченные со всех сторон менее измененными и проницаемыми породами. 3aчастую эти участки никак не связаны со структурно-тектоническими особенностями региона. Так, видимо, образовались резервуары в баженовской карбонатно-кремнисто-глинистой толще верхней юры в Западной Сибири (Салымское месторождение и др.). Сход­ным образом могли формироваться коллекторы в майкопской гли­нистой серии Ставрополья (Журавское месторождение и др.).

Можно сделать вывод о том, что в этих коллекторах совпада­ет во времени формирование коллекторских свойств и генераций нефтяных углеводородов. Повышению растресканности породы способствуют и некоторые тектонические процессы. При отборе нефти из таких пород трещины смыкаются, таким образом, бажениты и другие сходные породы являются коллекторами как бы «одноразового использования». В них нельзя закачать газ или нефть, как это делают при строительстве подземных хранилищ других типах пород.

2. По-другому протекают процессы в кремнистых толщах био­генного происхождения. На первых этапах осадкообразования начальных этапов диагенеза формируется «ажурная» органоген­ная структура из раковинок кремнестроящих организмов. В дальнейшем преобразование органогенной структуры тесно связано преобразованием аморфных форм кремнезема (опал) в кристал­лические формы. При переходе опала А в опал КТ появляется глобулярная микротекстура и формируется межглобулярный тип коллектора. При повышенном содержании сапропелевого ОВ повышенной каталитической роли поверхностно-активного кремнезема начинаются процессы генерации углеводородов. Коллек­торы для них уже подготовлены в этих же толщах, свойства их высоки (пористость достигает 40%). Нефти в биогенно-кремнистых толщах считаются нефтями раннего созревания. При даль­нейшем усилении катагенеза происходят обезвоживание, переход кремнезема в другие минеральные формы - халцедон, а затем кварц. В породах развивается трещиноватость, связанная система трещин способствует образованию резервуара пластового или массивного типа с коллектором трещинного типа. На шельфе Ка­лифорнии находится несколько месторождений, где кремнистые породы формации Монтерей миоцена промышленно нефтеносны. Самым крупным является месторождение Пойнт-Аргуэльо. На Са­халине в таких толщах также открыто два месторождения. Сход­ным образом возникают резервуары в кремнисто-глинисто-карбо­натных богатых ОВ так называемых доманикоидных толщах.

3. Коллекторы в породах магматического и метаморфического происхождения известны давно. В частности, нефть обнаружена в вулканитах, во вторично измененных пористых лавах и туфах и Мексике, Японии и в других местах. Нефть и газ в туфах, лавах и других разностях связаны с пустотами, которые образова­лись при выходе газа из лавового материала или со вторичным выщелачиванием. Нефтеносность этих пород всегда вторична.

4. В вулканических породах в Западном Азербайджане открыто мес­торождение Мурадханлы. Залежи нефти в породах вулканогенно­го комплекса эоценового возраста открыты в Восточной Грузии. Известны скопления нефти в метаморфизованных породах фун­дамента в Алжире, в измененных серпентинитах на Кубе и т.д. Притоки нефти получены из коры выветривания гранитно-мета­морфических пород, залегающих в ядрах мезозойских поднятий в Шаимском районе Западной Сибири. На площади Оймаша на Южном Мангышлаке получена нефть из зоны вторично изменен­ных гранитов.

5 . Однако подлинный бум вызвало открытие нефти в гранито-гнейсовых породах на шельфе Вьетнама (месторождение Белый Тигр и др.). Эти породы участвуют в строении месторождений, массивы их облекаются третичными осадочными породами, гра­нитные тела внедряются в осадочные породы. Возникновение коллекторских свойств в них связано с метасоматозом и выщела­чиванием в результате гидротермальной деятельности, с явления­ми контракции (усадкой) при остывании, с дроблением по зонам тектонических нарушений. В результате действия растворов, выщелачивания полевых шпатов в породах образуют­ся крупные каверны.

В результате воздействия перечисленных процессов возникли субгоризонтальная и субвертикальная зо­нальности в распределении проницаемых участков и сложились три типа пустотности: трещинная, трещинно-каверновая и поровая. Основной объем пустот в магматическом коллекторе принад­лежит микротрещинам и микрокавернам. Основное пустотное пространство тектонического происхождения связано с трещино-ватостью, катаклазированием и милонитизацией, в результате чего породы раздроблены в щебенку. Контракционная усадка при остывании привела к созданию контракционной пустотности. Пористость пород в большинстве случаев не превышает 10-11 %. Проницаемость матрицы невысока, но в результате развития кавернозности и трещиноватости в целом проницаемость достигает сотен миллидарси. Зоны улучшенных коллекторов обеспечивают притоки нефти в сотни тонн.

Учитывая необходимость сопоставления основных парамет­ров двух ведущих групп коллекторов - обломочных (грануляр­ных) и карбонатных, - авторы предлагают общую классифика­цию этих коллекторов (табл.4). Она основана на сопоставлении исходных классификаций, в ней учтены как структурные призна­ки породы, так отчасти и их состав. Выделение классов производится в основном по величине открытой пористости, при этом ее границы, а также проницае­мость в классах очень широкие (соответственно 10-20%, 100-1000 мД). Этот недостаток может быть ликвидирован введе­нием подклассов в зависимости от развития конкретных разностейпород в том или ином районе со свойственными им вещест­венно-структурными характеристиками и параметрами.

Напри­мер, в классе 2 можно выделять подкласс 2а с хорошо отсортиро­ванными малоцементными песчаниками и 2б - с песчаниками, содержащими повышенное количество цемента и соответственно со сниженной емкостью и особенно проницаемостью. В классе 4 слабо измененные пелитоморфные и мелкозернистые известняки имеют удовлетворительную емкость, но низкую проницаемость. Сюда же могут быть отнесены комковатые выщелоченные известняки или строматолитовые, обладающие повышенными свойствами. Укрупненные классы полезны для выявления общих тенденций изменения свойств на значительных площадях частях разреза.

Таблица 4

Общая классификация коллекторов

Карбонатные породы как коллекторы нефти и газа уверенно конкурируют с терригенными образованиями. По различным данным, от 50 до 60% современных мировых запасов углеводородов приуро­чено к карбонатным образованиям. Среди них выделяются наи­лучшие по качеству коллекторы - карбонатные породы рифовых сооружений. Добыча нефти и газа, большая по объему, произво­дится из известняков и доломитов, в том числе из палеозоя и докембрия; наиболее крупные месторождения открыты в мезо­зойских и палеозойских породах, прежде всего в странах Ближне­го Востока. Крупные скопления в рифовых сооружениях мезо­зойского возраста открыты в бассейне Мексиканского залива (Золотой пояс, Кампече и др.). Из рифовых известняков были получены и рекордные дебиты (десятки тысяч тонн в сутки). Можно отметить некоторую связь между развитием карбонатных коллекторов и усилением карбонатонакопления в геологической истории, что связано с общей цикличностью геотектонического развития и периодичностью осадкообразования.

Карбонатные коллекторы характеризуются специфическими особенностями:

1. Крайней невыдержанностью , значительной из­менчивостью свойств, что затрудняет их сопоставление.

2. В них от­носительно легко происходят разнообразные диагенетические и катагенетические изменения.

3. Фациальный облик известня­ков в большей мере, чем в обломочных породах, влияет на фор­мирование коллекторских свойств.

4. В минеральном отношении карбонатные породы менее разнообразны, чем обломочные, но по структурно-текстурным характеристикам имеют гораздо больше разновидностей.

5. В процессе изучения коллекторских свойств карбонатных толщ решающая роль играет генезис отложений и гидродинами­ка среды для формирования структуры пустотного пространства, которая может быть более или менее благоприятна для формиро­вания коллекторов и определяет характер последующих преобра­зований .

6. Карбонатные породы легко подвергаются вторичным изменениям. Это связано с их повышенной растворимостью. Особенно велико влияние вторичных преобразований в породах с первично неоднородной структурой порового пространства.

7. По характеру постседиментационных преобразований карбонатные породы отличаются от терригенных. Прежде всего, это касается уплотнения. Остатки биогермов с самого начала представляют практически твердые образования, и далее уплотнение идет уже медленно.

8. Карбонатный ил также может быстро литифицироваться, при этом в нем возника­ют своеобразные фенестровые пустоты за счет выделения пузырь­ков газа. Мелкообломочные, комковато-водорослевые карбонатные осадки также быстро литифицируются. Пористость несколь­ко сокращается, но вместе с тем значительный объем порового пространства «консервируется».

В карбонатных породах отмечаются все виды пустот. В зависимости от времени возникновения они могут быть первичными (седиментационными и диагенетическими) и вторичными (постдиагенетическими).

В органогенных карбонатных породах к пер­вичным относятся пустоты внутрираковинные, в том числе внутри рифовых построек, а также межраковинные. Некоторые карбонатные породы могут быть хемогенного или биохемогенного происхождения, они обра­зуют резервуары пластового типа. К ним относятся прежде всего оолитовые, а также известняки с меж- или внутриоолитовой пустотностью. Слоистым или массивным известнякам свойственны пелитоморфные или скрытокристаллические, а также кристалли­ческие структуры. В кристаллических, особенно, в доломитизированных породах развита межкристаллическая (межзерновая) по­ристость.

Карбонатные породы в большей мере, чем другие, подвержены вторичным преобразованиям (перекристаллизация, выщелачивание, стилолитообразование и др.), которые полностью меняют их физические свойства, а иногда и состав (процессы доломитизации и раздоломичивания). В этом состоит сложность выделе­ния природных резервуаров, так как одна и та же порода в одних условиях может рассматриваться как коллектор с очень высокими свойствами, а в других, если нет трещин, может являться покрышкой. Созданию вторичных пустот способствуют процессы растворения (выщелачивания), перекристаллизации, в основном доломитизациии раздоломичивания или стилолитизации.

Те или иные процессы сказываются по-разному в зависимости от гене­тического типа породы.

Цементация может начаться очень рано и происходить быстро, как это хорошо видно на примере бичроков. Кальцитовый цемент выкристаллизовывается за счет выпарива­ния морской воды, заливающей пляж, и частичного растворения нестойких минералов. Пляжный карбонатный песок может отвердевать за несколько дней. Подобная почти мгновенная литификация происходила и в прошлые времена. Дальнейшая судьба оставшихся в каркасе такого «литификата» пустот может быть различна.

При перекристаллизации происходит существенное измене­ние структуры и текстуры пород. В целом этот процесс направ­лен в сторону увеличения размера кристаллов. Если при пере­кристаллизации часть вещества выносится, пористость возраста­ет. Наибольшей вторичной пористостью обладают неравномер­но перекристаллизованные породы. Рост крупных кристаллов способствует образованию микротрещин.

Наиболее эффективное влияние на формирование вторичной пустотности оказывает выщелачивание и метасоматоз (в основном доломитизация). Растворение при выщелачивании проявляется по-разному в зависимости от большей или меньшей дисперсности слагающих породу частиц. Тонкодисперсные компоненты сильнее подвержены этому процессу. Растворимость так зависит от состава минералов и вод: арагонит растворяется лучше, чем кальцит, сульфатные воды более активно растворяют доломит и т.д. Анализ изменения фильтрационно-емкостных параметров, определяемых, в том числе выщелачиванием, устанавливает их весьма отчетливую связь со структурно-генетическими типами пород.

Доломитизация является одним из ведущих факторов при формировании коллекторов. На образование доломита влияет со­отношение в воде магния и кальция и общая величина соленос­ти. При более высокой концентрации солей требуется и большее количество растворенного магния. В процессе диагенеза доломит возникает за счет своих предшественников - таких, как магнези­альный кальцит.

Первичная диагенетическая доломитизация не имеет существенного значения для формирования коллекторских свойств. Метасоматическая доломитизация в катагенезе более важна для преобразования коллекторов. Для доломитообразования необходимо поступление магния. Источники его могут быть различны. При катагенетических процессах в условиях повышен­ных температур растворы теряют магний, обменивая его на каль­ций вмещающих пород. На примере Припятского прогиба видно, что между составом рассолов и интенсивностью вторичной доло­митизации устанавливается отчетливая зависимость. В тех стра­тиграфических зонах, где девонские карбонатные породы наибо­лее сильно доломитизированы, содержание магния в рассолах резко падает, он используется для образования доломита.

При метагенетической доломитизации особенно заметно увеличение пористости, так как процесс идет в породе с жестким скелетом, которая трудно поддается уплотнению. Общий объем породы со­храняется, пустотность в ней за счет доломитизации повышается.

Обратный процесс раздоломичивания (дедоломитизация) особенно распространен в приповерхностных условиях. Наиболее активно он проходит в разрезах, где доломиты содержат прослои сульфатов. При просачивании вод магний доломитов в растворах соединяется с радикалом SO 4 2- и выносится в виде легко раство­римого MgSO 4 . Происходит увеличение пористости пород.

Но перенос сульфатов водами нередко приводит и к проти­воположным результатам с точки зрения качества коллекторов. Легко растворимый CaSO 4 также легко выпадает в осадок и запе­чатывает поры. Так же может влиять и кальцитизация , которая часто выражается в наращивании регенерационных каемок и су­жении порового пространства.

Заканчивая рассмотрение карбонатных коллекторов, необхо­димо еще раз подчеркнуть то, что по сравнению с обломочными породами структура их порового пространства чрезвычайно раз­нообразна. Ненарушенная матрица имеет характеристики, ко­торые определяются прежде всего первичной структурой, кавернозность сильно изменяет эти характеристики, а трещиноватость создает как бы две наложенные друг на друга системы пустот.

Все это и определяет необходимость особой классификации коллек­торов. Такая оценочно-генетическая классификация коллекторов была предложена К.И. Багринцевой (табл. 2).

Таблица 2

Оценочно-генетическая классификация карбонатных пород-коллекторов

По литологическому составу выделяют два основных типа коллекторов – терригенные (песчано-алевритовые) и карбонатные. Кроме того, выделяют коллекторы связанные с вулканогенно-осадочными, глинистыми и редко-кристаллическими породами.

Терригенные коллекторы занимают главное место среди других: с ними связано 58 % мировых разведанных запасов нефти и 77 % газа. Достаточно сказать, что в таком уникальном бассейне, каким является Западно-Сибирский, практически все запасы газа и нефти находятся в терригенных, обломочных коллекторах. Литологически терригенные коллекторы (пески, песчаники, алевролиты) характеризуются гранулометрией – размером зерен.

Емкостно-фильтрационные свойства терригенных отложений очень разные. Пористость нефтеносных песчаных коллекторов составляет в среднем 15-20%, проницаемость – обычно десятые и сотые доли, редко единицы квадратных микрометров (мкм 2).

Коллекторские свойства терригенных пород определяются структурой порового пространства, межгранулярной пористостью. Глинистые минералы, вообще глинистость ухудшают коллекторские свойства.

Карбонатные коллекторы по значимости занимают II место. С ними связано 42% мировых запасов нефти и 23% запасов газа.

Карбонатные коллекторы принципиально отличаются от терригенных тем, что в них, во-первых, всего два основных породообразующих минерала – кальцит и доломит. Во-вторых, в карбонатных коллекторах фильтрация нефти и газа обуславливается преимущественно трещинами, кавернами. Основные процессы, формирующие пустотное пространство в карбонатах, связаны либо с биогенным накоплением, либо с выщелачиванием и карстообразованием, либо с тектоническими напряжениями, приведшими к образованию развитой сети трещин, микротрещин и т.д.

С карбонатными коллекторами связаны крупнейшие месторождения, расположенные в бассейне Персидского залива, во многих нефтегазоносных бассейнах США и Канады, в Прикаспийском бассейне.

Коллекторы обнаружены в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах. Представлены они эффузивными породами (лавами, пемзами) и вулканогенно-осадочными (туфами, туфобрекчиями, туфопесчаниками). Коллекторы в эффузивных породах связаны в большинстве случаев с ультраосновными породами. Пустоты в них возникли при дегазации излившейся магмы либо в процессе эрозии, тектонического дробления и др. Имеются месторождения на Кубе, связанные с туфопесчаниками, месторождение Келебия в Югославии – в риолитового типа эффузивах. Коллекторские свойства вулканогенных пород связаны часто с вторичным изменением пород, возникновением трещин. В целом эти коллекторы слабо изучены.

Глинистые коллекторы. Месторождения нефти и газа, связанные с глинистыми коллекторами, были известны давно в США, в Калифорнии в бассейне Санта-Мария еще в начале XX в. Коллекторы представлены там кремнистыми, битуминозными глинами верхнего миоцена.

Среди глинистых коллекторов особое место занимают битуминозные глины баженовской свиты в Западной Сибири. На Салымском, Правдинском и других месторождениях баженовские глины залегают на глубинах 2750-3000 м при пластовой температуре 120-128ºС, имеют мощность 40 м. Возраст – волжский век и берриас (юра и мел). Дебиты нефти – от 0,06 до 700 м 3 /сут. Проблема глинистых коллекторов очень интересна не только в связи с характером и генезисом пустот, но и с точки зрения изучения происхождения нефти и формирования залежей.

Непроницаемые породы – «покрышки» . Покрышки, или флюидоупоры, – это породы, которые препятствуют уходу нефти, газа и воды из коллектора. Они перекрывают коллектор сверху (в ловушках), но могут и замещать коллектор по простиранию, когда, например, глины замещают песчаники вверх по подъему пласта.

Понятие «покрышка» – относительное, потому что если покрышка не пропускает жидкость (нефть и воду), то одновременно может пропускать через себя газ, который имеет меньшую вязкость. В то же время при больших перепадах давления жидкости будут фильтроваться через непроницаемую породу – покрышку.

По площади развития выделяют региональные и локальные покрышки. Например, кыновские (тиманские) глины являются региональным флюидоупором, покрышкой девонских залежей по всему Волго-Уральскому бассейну.

По литологическому составу покрышки представлены глинистыми, карбонатными, галогенными, сульфатными и смешанными типами пород. Наиболее полно изучены глинистые покрышки
(Т.Т. Клубова), затем карбонатные.

Наилучшие по качеству покрышки – это каменная соль и пластичные глины , так как в них нет трещин. В каменной соли вследствие её пластичности нет открытых пустот и трещин, каналов фильтрации, поэтому она является прекрасным экраном на пути движения нефти и газа. Но если в каменной соли есть примесь песчаника, то фильтрация газа возможна в надсолевые отложения. У гипсов и ангидритов экранирующие свойства хуже, чем у каменной соли.

Глинистые покрышки наиболее часто встречаются в терригенных нефтегазоносных комплексах. Экранирующие свойства их зависят от состава минералов, имеющих различную емкость поглощения.

По мере погружения происходит обезвоживание глин, снижается их пластичность, увеличивается трещиноватость пород. Иногда глина – аргиллит – превращается в трещинный коллектор. Пример такого коллектора – баженовская свита верхней юры Западной Сибири. Мелкозернистые известняки и доломиты также экранируют, служат покрышкой для залежей нефти, но примесь небольшого глинистого и песчаного материала в несколько раз ухудшает их экранирующие свойства.

На глубинах более 4,5 км надежными «покрышками» могут служить, в основном, мощные толщи каменной соли и сульфатно-галогенных пород, обладающих высокой пластичностью.

Усиливает экранирующие свойства покрышки превышение напоров вод в пласте над покрышкой, затрудняя вертикальную миграцию; обратное соотношение, т.е. превышение напоров воды в пласте под покрышкой, наоборот, ухудшает экранирующее качество покрышки над залежью.

Таким образом, экранирующие свойства покрышек зависят от литологии пород, тектонической, гидрогеологической обстановок, от свойств нефти, газа, градиента давления и других факторов.

При изучении коллекторских свойств нефтегазоносных комплексов важным является параметр гидропроводности, который характеризует фильтрационные свойства коллектора: К пр·h /μ – где К пр – коэффициент проницаемости, м 2 ; h – мощность коллектора, м; μ – динамическая вязкость, Па·с.

Физическая величина параметра гидропроводности показывает способность пласта –коллектора пропускать жидкость определенной вязкости в единицу времени при перепаде давления
0,1 МПа. Сведения о гидропроводности пласта получают промысловыми исследованиями (по кривым восстановления давления или индикаторным кривым), но часто это невозможно. Тогда у каждой скважины на плане расположения надписывают сведения о проницаемости пласта, эффективной мощности пласта, вязкости пластовой нефти и по этим данным строят изолинии гидропроводности.