Механизм образования зон разуплотненных трещиноватых пород в фундаменте

Шустер В.Л.


Институт проблем нефти и газа РАН

В статье рассмотрены геологические факторы, влияющие на формирование пустотности кристаллических массивов, и разработан механизм формирования зон трещинно-кавернозных пород — коллекторов в фундаменте, исследованы условия и процессы, сопутствующие образованию зон разуплотненных интервалов разреза.
Проблема механизма трещинообразования пород в нефтегазовой геологии возникла в связи с изучением карбонатных коллекторов, в которых развит трещинный, трещинно-каверновый тип пустотности. Этой проблеме посвящены работы К.И. Багринцевой, А.Н. Дмитриевского,
В.Г. Кузнецова, В.И. Петерсильс и др. [1].
Крупный теоретический вклад в проблему трещинообразования внесен учеными сейсмологами, изучающими землетрясения и прогнозирующими расположение зон разломов. Это работы
А.А. Анисимова, П.Н. Галкина, Н.А. Караева, С.Н. Чернышева и др. А также геологами-рудниками
Л.П. Зоненшайном, М.А. Осиповым, А.И. Петровым и др.
В последние десятилетия этой проблеме уделяется большое внимание в связи с изучением нефтегазоносности фундамента и установленной приуроченностью участков высокой продуктивности к зонам развития трещиноватых пород, неравномерно распределенных в разрезе фундамента. Пример тому нефтяные месторождения Белый Тигр, Дракон, Кыулонг и др. (Вьетнам), Ла-Пас, Мара (Венесуэла), Бомбей-Хай (Индия), Ауджила-Нафура (Ливия), Оймаша (Казахстан) и др. Опубликованы работы российских и зарубежных ученых (Е.Г. Арешев, В.П. Гаврилов, А.Д. Дзюбло, А.Н. Дмитриевский, Ч.Л. Донг, Н.П. Запивалов, К.А. Клещев, В.А. Кошляк, Х.В. Куи, Е.В. Кучерук,
Т.А. Лапинская, Р.Х. Муслимов, А.К. Назипов, В.Н. Попков, В.В. Поспелов, С.А. Пунанова, В.С. Шеин, О.А. Шнип, В.Л. Шустер и др.).
Цель исследований
Оценить влияние геологических факторов на формирование зон трещинно-кавернозных пород в фундаменте и обосновать механизм образования зон разуплотнения.
Результаты исследований
Формирование пустотности в гранитоидных массивах начинается со стадии их остывания. В начале остывания температура магматического расплава составляет 900 °С.
Остывание происходит неравномерно, по кровле и периферии интрузивного тела — на границе с «холодными» осадочными породами значительно быстрее, чем в остальной толще, в результате образуется жесткий каркас быстро затвердевшей лавы (зона «закалки» по М.А. Осипову) [2].
Быстрое остывание (падение температуры на сотни градусов Цельсия) и значительный перепад давления приводят к существенному уменьшению тела образующегося гранитоидного массива.
Какая-то часть усадки приходится в том числе и на создание контракционной пустотности (зон разуплотнения).
М.А. Осипов [2] по результатам изучения Казахстанских гранитоидных массивов оценивает пустотность в 2–3 % от общего объема остывшего тела.
В.Н. Попков и др. [3] оценивают пустотность на месторождении Оймаша (Казахстан), выраженную в трещинах, кавернах, полостях, камерах, размерами до десятков метров, в 8 % от объема остывшего кристаллического массива.
На месторождении Белый Тигр (Вьетнам) пустотность пород фундамента оценивается [5]
в 8–10 % и приурочена к разуплотненным трещинно-кавернозным породам (рис. 1), распространенным в кристаллических породах крайне неравномерно.
Рис. 1. Месторождение Белый Тигр: а — распределение интенсивности трещиноватости вскрытого фундамента, б — распределение интенсивности трещиноватости на глубину 200 м ниже кровли фундамента (по материалам ВИНГ, Вьетнам, 1994)

На этой же стадии в гранитоидном массиве образуются меж- и внутрикристаллические микротрещины, заполняемые глубинными высокотемпературными растворами. В период эпигенетических преобразований пород происходит их дегидротация, сопровождаемая значительными напряжениями. Возникают трещины разрыва.
Так формируется первичная пустотность гранитоидных массивов.
Последующие тектонические и гидротермальные процессы образования и преобразования пустотности гранитоидного тела происходят по тому же механизму: снижение давления и температуры, сопровождаемое импульсом энергии. Тектонические процессы приводят к формированию разрывных нарушений (разломов), сопровождаемых трещинами. Гидротермальные процессы приводят как к растворению вещества, содержащегося в трещинах, глубинными растворами, так и к обратному результату — «залечиванию» образованных трещин минералами из глубинных растворов. Влияние наложенных гидротермальных процессов на формирование пустотного пространства и проницаемость (ФЕС) пород зависит в том числе от состава пород фундамента. Так, на месторождениях Белый Тигр, Каулонг, Пис-Равер, Пенхендл, Зейт-Бей, Боролла, Оймаша максимальной продуктивностью (дебитами, запасами) обладают наиболее кислые породы в разрезе гранитоидного массива породы. Это объясняется наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами кислых гранитов, их высокой вязкостью и способностью к быстрому затвердеванию с образованием трещин плоскостей отдельности. А также уменьшением объема интрузива за счет сокращения породообразующих гранит минералов в процессе остывания [2, 4, 5].
Современная пустотность кристаллических гранитоидных массивов — это результат многократных разнонаправленных геологических процессов, приводящих к неравномерному распределению в разрезе фундамента разуплотненных трещинно-кавернозных пород и плохопроницаемых, уплотненных разностей (рис. 2).
Рис. 2. Схема распределения плотных — 1, разуплотненных с редкими притоками
нефти — 2 и преобразованных с промышленными притооками нефти — 3 пород фундамента месторождения Белый Тигр;
4 — поверхность фундамента,
5 — осадочные породы

На основе анализа рассмотренных материалов обоснован механизм формирования пустотного пространства: формирование зон разуплотненных трещиноватых пород фундамента происходит под воздействием статических и динамических внутренних и внешних напряжений при относительно быстром снижении давления и температуры, сопровождаемом импульсом выделяемой энергии, который и является первопричиной разрушения.
Статья написана в рамках государственного задания по теме «Научно-методические основы поисков и разведки скоплений нефти и газа, приуроченных к мегарезервуарам осадочного чехла, 122022800253-3».
Шустер В.Л.

Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия

tshuster@mail.ru
Использованы опубликованные материалы и результаты исследований автора, проведенных в научных и производственных организациях Западной и Восточной Сибири, Вьетнама, Индии и в Институте проблем нефти и газа РАН. При проведении работ использованы геодинамический, литолого-фациальный, геохимический, гидрогеологический анализы, изучение керна и петрофизических свойств пород.
нефть, газ, фундамент, разуплотненные породы, трещины, тектонические и гидротермальные процессы, давление и температура
Шустер В.Л. Механизм образования зон разуплотненных трещиноватых пород в фундаменте // Экспозиция Нефть Газ. 2025. № 1. C. 23–34. DOI: 10.24412/2076-6785-2025-1-32-34
13.10.2024
УДК 553.98.01
DOI: 10.24412/2076-6785-2025-1-32-34

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88