Породы-флюидоупоры - Коллекторы и флюидоупоры

Породы-флюидоупоры служат необходимой составляющей природных резервуаров нефти и газа. Они предотвращают рассеивание жидких и газообразных флюидов, содержащихся в пласте-коллекторе. Флюидоупоры могут быть как плотностными, так и динамическими.

Плотностные флюидоупоры возникают в результате сильного уплотнения горных пород. Оно может происходить как на начальных стадиях катагенеза у каменных солей, ангидритов и некоторых известняков, так и на больших глубинах у пород самого разного состава. Экранирующая способность плотностных флюидоупоров определяется малым размером пор, прямо через которые невозможна либо крайне затруднена фильтрация и жидкостей, и газов.

Минеральный состав пород флюидоупоров может быть различным. В глинистых пластах значительную роль играют глинистые минералы из групп монтмориллонита, каолинита, гидрослюды и хлорита. С глубиной количество минералов из группы монтмориллонита сильно понижается. Например, в древних мезозойских отложениях Прикаспийской впадины, Мангышлака и других районов монтмориллонит исчезает уже к глубине 1800-2000 м. Несколько медленнее преобразуется каолинит. Минералы групп хлорита и гидрослюды прослеживаются ровно по всему разрезу даже самых глубоких скважин.

Качество глинистых покрышек зависит от их минерального состава. Более всего содействуют надежности экранирующих свойств особые минералы группы монтмориллонита. Это определяется разной способностью глинистых минералов к набуханию и адсорбции. Самой высокой тенденцией к набуханию и адсорбции (50-150 мг-экв/100 г) обладает монтмориллонит. Слабее эти свойства проявляются у минералов группы гидрослюд (у них адсорбционная способность 20--40 мг-экв/100 г) и далее у минералов группы каолинита. Экспериментальные исследования показали, что при добавлении в особо чистый, среднезернистый кварцевые пески 20% каолинита проницаемость данной смеси понизилась примерно в 500 раз, но при добавлении ровно такого же количества другого вещества (монтмориллонита) снижение больше 3000 раз.

Широкое распространение имеют мономинеральные флюидоупоры, сложенные агалитом, ангидритом, кальцитом, иногда доломитом. Они обладают более высокими экранирующими свойствами, так как такая минеральная неоднородность при незначительном изменении термобарических условий будет способствовать возникновению различного рода деформаций, и, конечно, образованию трещин, а также изменению растворимости отдельных компонентов.

По соотношению флюидоупоров с этажами нефтегазоносности Э. А.Бакиров выделил:

    - межэтажные толщи-покрышки, перекрывающие этаж нефтегазоносности в моноэтажных месторождениях или разделяющие их в полиэтажных месторождениях; - внутриэтажные, разделяющие продуктивные горизонты внутри этажа нефтегазоносности;

По литологическому составу выделяются покрышки глинистые, карбонатные, глинисто-карбонатные, галогенные, сульфатные, сульфатно-галогенные, галогенно-карбонатные и другие смешанные типы. Наиболее надежные флюидоупоры - глинистые толщи и эвапориты.

Глинистые породы-покрышки.

Экранизирующие свойства глинистых пород, помимо выдержанности и мощности, рассмотренных выше зависят от:

    - Их состава - Наличие примесей - Текстурных особенностей - Вторичных изменений - Трещиноватости - Мощности и выдержанности

Минеральный состав породы-покрышки является важнейшим показателем, определяющим ее качество. Более всего способствуют надежности экранирующих свойств минералы группы монтмориллонита, слабее - гидрослюды и каолинит. Эта особенность предопределяется тем, что глинистые минералы обладают различной способностью к набуханию. В полном соответствии с минеральным составом глин находится величина их емкости поглощения (обменной емкости), которая, как показали исследования Т. Т. Клубовой, служит косвенным показателем способности глинистых минералов оказывать влияние на процессы, протекающие в породах, в том числе и на формирование экранирующих свойств пород. Экспериментальные исследования показали, что при добавлении в чистый, среднезернистый кварцевый песок 20% каолиниты проницаемость смеси понижается в 500 раз, а при добавлении такого же количества монтмориллонита - более чем в 3 000 раз. С величиной обменной емкости связаны пластичность, набухаемость, пористость, проницаемость, деформационно-прочностные и другие свойства глин.

Терригенные примеси ухудшают изолирующие свойства пород благодаря возникающим вокруг них зонам повышенной проницаемости. Ухудшение показателей экранирующей способности глинистых покрышек связано с количеством, минеральным составом и структурой терригенных минералов-примесей, причем степень зависимости определяется взаимоотношением основных компонентов породы друг с другом, т. е. текстурами.

Органическое вещество участвует в формировании текстурного облика породы и структуры порового пространства, т. е. в формировании экранирующих свойств. По классификации Т. Т.Клубовой (1968-1970 гг.) рассеянное ОВ делится на три типа:

    1) Углефицированные органические остатки, лишенные подвижных компонентов - не участвуют в формировании флюидоупорных свойств, служат матрицей, по которой образуются такие аутогенные минералы как пирит, сидерит, анафаз, графит. 2) Растительные остатки со значительным количеством гидролизуемых компонентов - способствуют образованию характерных для пород-покрышек слоистых и петельчатых мезотекстур. Покрышки с такими мезотектстурами обладают повышенной прочностью и пониженной проницаемостью в направлении, перпендикулярном к напластованию. 3) Сорбированное глинистыми минералами ОВ, которое снижает проницаемость и повышает прочность пород-покрышек, не влияя на пластичность пород. Сорбированное ОВ служит как бы цементом, сокращающим размер пор, в первую очередь мелких.

Итак, уменьшение размера пор особенно значительно, когда ОВ относится к третьему типу (олеиновая кислота, сине-зеленые водоросли), и меньше, когда ОВ содержит значительное количество компонентов, не способных сорбироваться глинистыми минералами.

Текстуры пород-покрышек. Различие в фильтрационных характеристиках пород с разными текстурами обусловлено тем, что зоны текстурного сочленения микроблоков глинистых минералов, действующих как один монокристалл, микролинз и слойков алевритового материала, стяжений карбонатных минералов и ОВ образуют уже не поры, а полосы повышенной проницаемости. Здесь необходимо отметить одну особенность. У пород с беспорядочными (массивными) мезоструктурами фильтрационные свойства во всех направлениях одинаковы, тогда как при слоистых мезоструктурах и аксиальных микротекстурах в породах фиксируется анизотропия фильтрационных свойств.

Уплотнение пород-флюидоупоров. Характер изменения структуры порового пространства и проницаемости, а следовательно, экранирующая способность флюидоупоров в значительной степени обусловлены изменением плотности пород, которая прежде всего зависит от литологического состава и глубины залегания.

Суммируя все сказанное о глинистых породах-флюидоупорах нефтяных и газовых залежей, отметим, что для надежного прогнозирования качества пород как покрышек необходимо иметь следующие сведения:

    - Структурно-текстурные особенности - Количество и тип ОВ - Выдержанность по простиранию - Мощность - Деформационо-прочностойные свойства - их минеральный состав

Соляные покрышки.

Соли являются, по-видимому, наилучшими покрышками, хотя и сквозь их толщу может проходить медленный, но постоянный поток УВ. С этими покрышками связано существование гигантских по запасам скоплений газа (например, Вуктыльское и Оренбургское в Предуралье под пермской соленосной толщей). Более пластичные покрышки каменной соли являются лучшими по качеству, чем ангидриты и гипсы. По мере увеличения глубины возрастает пластичность солей, в связи с чем улучшаются и их экранирующие свойства.

Плотностные покрышки образуются обычно толщами однородных, монолитных, лишенных трещин тонкокристаллических известняков, реже доломитов, мергелей, аргиллитов. Карбонатные покрышки характерны для нефтяных залежей платформенных областей, для условий пологого залегания пород. Карбонатные покрышки часто ассоциируются с карбонатными коллекторами, границы между ними могут иметь весьма сложную поверхность. Для карбонатных покрышек характерно быстрое приобретение ими изолирующей способности в связи с быстрой литификацией и кристаллизацией карбонатного осадка. Для плотностных покрышек большое значение имеет мощность, увеличивающая в целом крепость пород.

Плотностные покрышки теряют свою герметичность на больших глубинах за счет появления трещин механического образования.

Криогенные покрышки - обычно песчано-алевритовые породы с льдистым цементом. Формируются в зонах развития многолетнемерзлых пород.

Похожие статьи




Породы-флюидоупоры - Коллекторы и флюидоупоры

Предыдущая | Следующая