Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция

Шабурова М.Е.


Группа компаний «Газпром нефть»

На фильтрационно-емкостные характеристики карбонатных коллекторов, как правило, в большей степени влияют вторичные изменения, поэтому важной задачей является исследование их взаимосвязи. В настоящей статье приводятся результаты анализа влияния трещиноватости на фильтрационно-емкостные характеристики карбонатных коллекторов на примере нефтяного месторождения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Кроме того, в статье представлены результаты структурно-генетической классификации пород-коллекторов и оценки их влияния на фильтрационно-емкостные свойства; классификации трещин; определения их геометрических характеристик и закономерностей пространственного распространения; анализа связи трещиноватости с плотностными и фильтрационно-емкостными характеристиками продуктивных пластов; построения модели плотности стилолитовых трещин.
Введение
Карбонатные коллекторы характеризуются сложным строением пустотного пространства, на их фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), как правило, влияют не только условия осадконакопления, но и вторичные преобразования, такие как выщелачивание, кальцитизация, битуминизация, трещиноватость и другие. В низкоемких коллекторах исследование трещиноватости особенно важно, так как трещины могут являться «каналами», обеспечивающими проницаемость коллектора (фильтрацию флюида в породе), поэтому выявление закономерностей пространственного развития трещин и их влияния на ФЕС породы позволит выделить зоны наиболее перспективные для разработки.
Целью работы является выявление особенностей строения пустотного пространства коллекторов нефтяного месторождения и их влияния на ФЕС.
Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:
• проведена структурно-генетическая классификация пород-коллекторов;
• дана характеристика ФЕС каждого типа;
• определены особенности распространения различных типов коллекторов по площади и по разрезу;
• проведена классификация трещин;
• определены геометрические характеристики трещин: азимуты и углы падения;
• определены закономерности распространения трещин по площади и по разрезу;
• установлена связь различных типов трещин с плотностными и фильтрационно-емкостными характеристиками коллекторов.
Геологическая характеристика объекта исследования
Объектом исследования является нефтяное месторождение, расположенное в северо-восточной части Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. В пределах месторождения установлена промышленная нефтеносность в отложениях гжельского яруса верхнего карбона и ассель-сакмарского яруса нижней перми [1]. Верхние продуктивные отложения введены в эксплуатацию, нижние — нет. Коллекторы месторождения представлены известняками, характеризующимися неоднородным распределением ФЕС по площади и по разрезу. По классификации известняков по Ф. Данхэму [2] с дополнениями Ембри и Кловена [3] в пределах исследуемого месторождения выделяются следующие типы: грейн-пакстоуны, баундстоуны и вак-мадстоуны. Продуктивные отложения ассель-сакмарского яруса нижней перми характеризуются преимущественно развитием грейн-пакстоунов, продуктивные отложения гжельского яруса верхнего карбона — вак-мадстоунами (рис. 1).
Рис. 1. Зональность распространения различных структурных типов известняков в пределах исследуемого нефтяного месторождения [4]

Пористость грейн-пакстоунов достигает 25–29 %, баундстоунов — в среднем составляет 15 %; вак-мадстоунов — 4 %.
При этом проницаемость вак-мадстоунов в среднем выше проницаемости баундстоунов и составляет 72 и 58 мД соответственно. Проницаемость грейн-пакстоунов в среднем
составляет 104 мД [4]. Различия ФЕС выделенных типов известняков обусловлены изменением размеров форменных элементов и количеством карбонатного илистого материала, что в свою очередь связано с гидродинамической активностью обстановки осадконакопления [4].
В карбонатных коллекторах наряду с особенностями условий осадконакопления большое влияние на ФЕС оказывают вторичные изменения, важную роль среди которых играет трещиноватость [5], поэтому необходимо более детально рассмотреть закономерности ее развития и влияния на коллекторские характеристики продуктивных пластов исследуемого месторождения.
Классификация трещин и особенности их распространения
Существует большое количество классификаций трещин по геометрическим характеристикам, механизмам и способам формирования (генетические классификации) и другим признакам [6–8]. Глобально все трещины в нефтегазоносных коллекторах могут быть разделены на тектонические и нетектонические [9]. Формирование тектонических трещин связано с тектоническими процессами, к ним относят трещины растяжения, скалывания, сжатия и др. [10]. Формирование нетектонических трещин связано с литологическими процессами, к ним относят диагенетические (литогенетические), катагенетические, стилолитовые трещины и др. [9]. Стоит отметить, что тектонические и литологические процессы могут быть сопряжены, поэтому классификация по данным признакам не является однозначной [9].
В результате анализа керна скважин исследуемого месторождения было выделено две группы трещин: тектонические и нетектонические. Нетектонические трещины, в свою очередь, были разделены на стилолитовые и литогенетические.
Стилолитовые трещины — это трещины, которые образуются неровными поверхностями отдельности, покрытыми тонкими выступами и шипами — стилолитами [11]. Принято считать, что они образуются в процессе литификации, как правило, карбонатных пород, в результате дифференциального растворения твердой породы под давлением [12]. Выступы и шипы, вероятно, возникают из-за разной растворимости минералов, которая, в свою очередь, зависит от неравномерного распределения нерастворимых примесей. В связи с этим стилолиты часто ориентированы параллельно направлению укорочения породы [11].
В процессе анализа керна к стилолитовым были отнесены те трещины, которые имеют характерную синусообразную форму поверхности разрыва (рис. 2).
Рис. 2. Пример выделения стилолитовых трещин по керну (составлено
Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Литогенетические трещины образуются в результате уплотнения и дегидратации осадка под действием литостатического (горного) давления, а также постседиментационных преобразований (перекристаллизации, доломитизации и др.) [9]. В ходе анализа керна к литогенетическим были отнесены те трещины, которые встречаются в парагенезисе со стилолитовыми, но не имеют характерной синусообразной формы (рис. 3).
Рис. 3. Пример выделения парагенезиса стилолитовых и литогенетических трещин по керну (составлено
Шабуровой М.Е., 2024 г.)
Все остальные трещины были отнесены к тектоническим (рис. 4).
Рис. 4. Пример выделения тектонических трещин по керну (составлено
Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Анализ керна показал, что в пределах исследуемого месторождения наибольшее распространение получили стилолитовые трещины. При этом встречаются как единичные стилолитовые трещины, так и системы из нескольких стилолитов и сопряженных с ними литогенетических трещин. Кроме того, отмечается неоднородное распределение трещин различного типа по площади и по разрезу. В восточной части месторождения увеличивается количество тектонических трещин, что обусловлено близостью разрывных нарушений (рис. 5).
Рис. 5. Распределение выделенных типов трещин по площади месторождения (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

В продуктивных отложениях гжельского яруса верхнего карбона существенно преобладают стилолитовые трещины, в то время как тектонические трещины практически отсутствуют. В продуктивных отложениях ассельского яруса нижней перми стилолитовые и тектонические трещины развиты в равной степени. При этом плотность трещин в этих пластах сопоставима (рис. 6).
Рис. 6. Распределение выделенных типов трещин по разрезу месторождения (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Стилолитовые трещины и их связь с фильтрационно-емкостными свойствами
На исследуемом месторождении преобладают стилолитовые трещины, поэтому необходимо более детально рассмотреть особенности их залегания и влияние на ФЕС коллектора.
Анализ керна показал наличие двух групп стилолитовых трещин: расположенные параллельно слоистости и расположенные под углом к слоистости (рис. 7).
Рис. 7. Пример выделения двух групп стилолитовых трещин (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Учитывая, что стилолитовые трещины формируются в результате деформаций сжатия и ориентированы вдоль направления укорочения породы [12], можно сделать вывод о том, что имело место две генерации стилолитовых трещин. Одна генерация формировалась в процессе литификации осадочного материала под действием горного давления вышележащих толщ. Трещины этой генерации расположены параллельно слоистости и преобладают в пределах месторождения (рис. 8).
Рис. 8. Гистограмма распределения стилолитовых трещин по площади месторождения (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Другая генерация трещин формировалась под воздействием сжимающих напряжений в процессе тектонического развития района. Трещины этой генерации расположены под углом к слоистости. Розы-диаграммы простирания этих двух групп стилолитовых трещин представлены на рисунках 9, 10.
Рис. 9. Роза-диаграмма простирания группы стилолитовых трещин, расположенных параллельно слоистости (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Рис. 10. Роза-диаграмма простирания группы стилолитовых трещин, расположенных под углом к слоистости (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Первичные ФЕС коллекторов, особенно емкость, в пристилолитовой зоне ухудшаются в результате кальцитизации и других вторичных изменений, но в породах с невысокими первичными коллекторскими свойствами стилолитовые трещины и другие, генетически связанные с ними, могут создавать разветвленную дренирующую сеть проводящих каналов и повышать проницаемость [12].
Анализ характерных вторичных изменений для стилолитовых трещин исследуемого месторождения показал преобладание выщелачивания над другими процессами, что может указывать на положительное влияние стилолитовых трещин на ФЕС (рис. 11).
Рис. 11. Диаграмма количественного распределения вторичных изменений по стилолитовым трещинам (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Для оценки влияния стилолитовых трещин на ФЕС было проведено сопоставление интенсивности трещин с объемной плотностью пород и первичной (седиментационной) пористостью. Интенсивность трещин была рассчитана как количество трещин на 1 метр ствола скважины. Интерпретация данных ядерно-магнитного каротажа позволяет выделить тот объем пористости, который приходится на долю макропор, при этом объем макропор характеризует объем пор выщелачивания, соответственно максимальная седиментационная пористость может быть рассчитана как разница современной пористости и объема, приходящегося на долю макропор. По результатам анализа отмечается прямая связь между интенсивностью стилолитовых трещин и объемной плотностью горных пород (т.е. в более плотных породах больше стилолитовых трещин) и обратная связь между интенсивностью стилолитовых трещин и первичной пористостью пород (т.е. в породах с высокой первичной пористостью стилолитовых трещин меньше) (рис. 12, 13).
Рис. 12. График зависимости интенсивности стилолитовых трещин от объемной плотности горных пород (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Рис. 13. График зависимости интенсивности стилолитовых трещин от седиментационной (первичной) пористости пород (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

При этом интервалы со стилолитовыми трещинами характеризуются лучшей средней проницаемостью, чем весь разрез (рис. 14, 15).
Рис. 14. Гистограмма распределения проницаемости по всему продуктивному пласту в отложениях гжельского яруса верхнего карбона (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Рис. 15. Гистограмма распределения проницаемости в интервалах со стилолитовыми и литогенетическими трещинами в продуктивных отложениях гжельского яруса верхнего карбона (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Соответственно можно сделать вывод о том, что процессы образования стилолитовых трещин с большей интенсивностью происходили в породах, характеризующихся большей плотностью и худшими емкостными характеристиками, но в дальнейшем эти трещины выступали в качестве «каналов», обеспечивающих дополнительное выщелачивание и улучшение ФЕС за счет увеличения проницаемости.
На основе результатов анализа керна и выявленных закономерностей была построена модель интенсивности стилолитовых трещин. Для этого на основании данных геофизических исследований скважин и сейсмической инверсии (акустического импеданса) была построена модель объемной плотности пород, которая в дальнейшем использовалась как тренд.
По результатам моделирования были выделены зоны повышенной интенсивности стилолитовых трещин, которые могут являться зонами повышенной продуктивности (рис. 16).
Рис. 15. Гистограмма распределения проницаемости в интервалах со стилолитовыми и литогенетическими трещинами в продуктивных отложениях гжельского яруса верхнего карбона (составлено Шабуровой М.Е., 2024 г.)

Шабурова М.Е.

Группа компаний «Газпром нефть», Санкт-Петербург, Россия

maria_shaburova@mail.ru
В ходе исследования было проанализировано 455 метров керна в интервале продуктивных пластов по 6 скважинам (по всем скважинам с керном на месторождении). В ходе описания трещин была дана характеристика следующих параметров: тип трещины, азимут падения, угол падения, материал заполнения, отношение к слоистости, сопутствующие вторичные изменения. Характеристика элементов залегания (азимутов и углов падения) трещин и пластов приводилась относительно оси керна, так как керн не ориентирован в пространстве. Стоит отметить, что по двум скважинам проведено детальное описание трещин с шагом 0,1 м, по остальным скважинам детальное описание затруднительно из-за плохой сохранности керна.
карбонатные коллекторы, фильтрационно-емкостные свойства, классификация по Данхэму, трещиноватость, Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция, строение пустотного пространства, стилолитовые трещины
Шабурова М.Е. Влияние трещиноватости на фильтрационно-емкостные характеристики карбонатных коллекторов на примере нефтяного месторождения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 8. C. 48–53.
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-8-48-53
29.10.2024
УДК 553.98
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-8-48-53
Рекомендуемые статьи
Геология
Выработка современных подходов при обосновании запасов на месторождениях
Подходы при обосновании запасов на месторождениях Западной Сибири
Геология
Особенности скоплений углеводородов в меловых отложениях
Охарактеризованы зависимости геологических запасов месторождений меловых нефтегазоносных комплексов Западной Сибири от основных характеристик коллектора: его эффективного объема и ФЕС
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88
office@runeft.ru