Литология.
В целом литологический разрез скважины Акбельской № 3 сложен сульфатно-карбонатными и глинистыми породами возраста среднего карбона (башкирский и московский яруса), которые вскрыты в интервале глубин от 1410 до 1864 м. Разрез можно разделить на 9 пачек четырёх типов, которые чередуются между собой:
1 тип. Глинистая пачка;
2 тип. Сульфатно-карбонатная пачка;
3 тип. Известняковая пачка;
4 тип. Глинисто-карбонатная пачка
Описание разреза.
1 пачка.
В оновании первой глинисто-карбонатной пачки залегает глинистый мергель. Он вскрыт в интервале глубин от 1859 до 1864м. Выше по разрезу, в интервале глубин от 1836 до 1859 залегает глина известковая, мощность которой 23 м. Соделжание глинистого материала в ней увеличивается в два раза, а известняка уменьшается в два раза по сравнению с нижележащим слоем мергеля. Ещё выше по разрезу, в интервале глубин от 1800 до1836 м вскрыта глина доломитовая, мощность которой составляет 36 м. Содержание в ней глинистого материала почти не изменилось, по сравнению с нижележащем слоем, зато вместо известняковой составляющей появилась доломитовая составляющая(39,7%).
2 пачка.
В основании второй сульфатно-карбонатной пачки залегает ангидрит, вскрытый в интервале глубин от 1771 до 1776 м., мощность которого 29 метров. Выше по разрезу второй пачки постепенно уменьшается содержание CaSO4 и в интервале глубин от 1758 до1771 метров ангидрит полностью переходит в доломит, в котором отсутствуют нерастворимое органическое вещество и CaSO4 , но незначительно присутствует СaCO3(8,6%). Ещё выше по разрезу увеличивантся содержание СaCO3 до 18,5% и в интервале глубин от 1746 до1758 залегает толща доломита известковистого, мощностью 12м.
3 пачка.
В основании третьей известняковой пачки в интервале глубин от 1735 до 1746 м залегает известняк глинистый, мощность которого 11м. Содержание глины в известняке равно19.3%. Выше по разрезу пачки постепенно увеличивается содержание глинистого материала и уменьшается содержание известняка. Так в интервале глубин от1722 до 1735 м вскрыт мергель, мощностью 13 м, в котором содержание глины равно 31,8%, а известняка 69,2%. Ещё выше по разрезу, в интервале глубин от 1693 до1722 м вскрыт мергель, мощность которого 29 м, а содержание глинистого материала равно 70,4%,а известняка 29,6%.
4 пачка.
В основании четвёртой глинистой пачки залегает глина в интервале глубин от 1682 до 1693 м,мощност которой составляет 11м. Содержание в ней глинистого материала равно 96,1% и только 3,9% известняка. Выше по разрезу пачки постепенно растёт содержание известняковой составляющей в глине. Так, в интервале глубин от1644 до 1682 м залегает глина известковистая, в которой содержание известняка увеличивается до 11,6%.
5 пачка.
В основании пятой известняковой пачки в интервле глубин от1626 до 1644 м залегат ихвестняк, мощность которого 18м. Постеппенно вверх по разрезу увеличивается содержание глинистого материала в известняке. Так в интервале глубин от 1602 до 1626м залегает известняк глинистый, мощность которого равна 24 м, а содержание в нём глины достигло 17,3%.
6 пачка.
В основании шестой глинисто-карбонатной пачки в интервале глубин от 1586 до 1603м золегает доломит, мощность которого равна 16м. Содержание в нём глинистого материала и известняка очень незначительно (4,9% и 3,9% соответственно). Постепенно вверх по разрезу пачки содержание доломита уменьшается, а содержание известняка и глинистого материала увеличивается. И уже в кровле пачки, в интервале глубин от 1568 до 1586 м залегает мергель, мощность которого равна 20 м. В его содержании полностью отсутствует доломитовая составляющая, а содержание известняка и глинистого материала равно соответственно 42,1% и 57,9%.
7 пачка.
В основании седьмой известняковой пачки залегает известняк в интервале глубин от 1537 до 1568 м, мощность его составляет 31 м. Содержание в нём СACO3 равно 98,1%, а глинистого материала 1.9%. Выше по разрезу пачки, в интервале глубин от 1521 до 1537 так же залегает известняк, мощность которого равна 26м, содержание в нём СaCO3 равно 96,3%.
8 пачка.
В основании восьмой глинистой пачки залегает в интервале глубин от 1495 до 1521 мергель глинистый, мощность которого равна 26 м. В нём содержание глинистого материалм равно 73.8%, а СaCO3 26,2%. Выше по разрезу пачки содержание СaCO3 уменьшается, а глинистого материала увеличивается. Так в интервале глубин от 1466 до1495 м залегает глина известковистая , мощность которой равна 29 м, а содержание СaCO3 равно 13,7 %.
9 пачка.
В основании девятой сульфатно-карбонатной пачки, в интервале глубин от 1440 до 1466 м залегает ангидрит, с небольшим содержанием глинистого материала (2,6 %), мощность которого равна 26 м. Выше по разрезу содержание CaSO4 уменьшается , а растёт содержание глинистого материала и СaCO3 . Так в интервале глубин от 1423 до 1440 вскрыт ангидрит, мощностью 17 м, в котором содержание СaCO3 увеличивается до 5,23 % , содержание глинистого материала увеличивается до 10,8 % и содержание CaMg(CO3)2 увеличивается до 29,6 %. В кровле пачки залегает мергель глинистый. Он вскрыт в интервале лубин от 1410 до 1423 м , мощность его составляет 13м, а содержание глинистого материала и СaCO3 равно соответственно 76,8 % и 23,2 %. Вероятно этот слой глинистого мергеля является основанием вышележащей новой пачки.
Таким образом я выделила в разрезе девять пачек четырёх типов. Пачки выделены на основании преобладающего в их составе компонента. Так, непример, глинистая пачка выделена потому, что в ней преобладают породы с повышенным содержанием глины. В разрезе наблюдается чередование пачек, что говорит о закономерном изменении пород.
2.Условия осадконакопления.
Смена пород в разрезе обусловлена сменой обстановки осадконакопления.
Среди множества факторов, определяющих условия образования осадочных пород и закономерности их формирования, ведущее положение занимает тектоника и, в частности, режим колебательных движений земной коры. Большое влияние на общий ход осадочного процесса оказывает климат, но его роль в определенной мере регулируется тектоникой. Кроме того, на формирование осадочных толщ оказывают влияние рельеф, жизнедеятельность организмов, солевой соста и солёность вод, Eh, pH и т.д.
В изученном мною разрезе скважины №3 Акбельская вскрыты породы различного состава, что говорит о различии их условий осадконакопления. Наиболее распространены в разрезе карбонатные материалы (кальцит и доломит), которые образуются в широких пределах солёности - от слабо минерализованных, практически пресноводных условий до морских, нередко с несколько повышенной солёностью. В то же время достаточн точно установлено,что они образуются в зоне относительно высоких температур. Современные неритовые карбонатные осадки располагаются двумя полосами примерно в пределах 15-25оС обеих широт. Фораминиферовые океанические осадки также распространены в низких и умеренных широтах и не заходят в полярные области, что в целом определяется климатическим контролем развития известьвыделяющего планктона. Принципиально подобная картина распределения карбонатных отложений установлена и в более древних геологических образованиях. Вопрос об озёрном, лагунном или морском генезисе карбонатных пород может быть решён лишь с привлечением дополнительных данных о содержащихся в них остатках фауны и флоры, характера строения отложений, площадном распространении, фациальных соотношениях и т.д. Судя по мощностям накопления карбонатов в рассматриваемом разрезе они имеют морское происхождение.
Наличие в разрезе толщ ангидритов чётко указывает на высокие стадии зосолонения бассейнов, которые обычноопределяются резкой аридизацией климата.
Наличие в разрезе мощных глинистых толщ говорит о наличии области сноса террегенного материала
Периодичнсть осадконакопления.
В разрезе осадочной оболочки Земли имеет место неоднократная повторяемость слоёв пород или даже целых комплексов, близких по составу и внешнему виду. Повторяемость слоёв и осадочных комплексов (пачек, толщ, формаций) в истории Земли происходит на фоне общего поступательного развития планеты и называется периодичностью осадконакопления. Периодичность имеет различные масштабы. Чередуются тонкие (сантиметры и их доли) литологически однородные слойки, пласты и литологические комплексы (толщи в десятки метров), состоящие из целого набора пород, залегающих в определенной последовательности.
Разномасштабность явления послужила основанием для выделения периодичности низшего и высшего порядков. К периодичности низшего порядка относят чередование элементарных слойков или слоёв, имеющих толщину от долей до десятков сантиметров. Периодичность высшего порядка составляют комплексы (толщи, формации) толщиной в десятки и сотни метров. Обычно периодичность низшего порядка называют ритмичностью, а периодичность высшего порядка называют цикличностью,одноко единства в терминологии нет.
Среди причин, вызывающих ритмичность, прежде всего следует назвать сезонные, годичные и многолетние изменения климата, связанные с циклами солнечной активности: 11, 22, 35, 105, 150 лет и более. На периодичность низших порядков влияют также изменения климата, связанные с периодичностью изменения ориентировки земной оси, колебанием угла наклона земной оси в плоскости её орбиты, изменением формы последней.
Первопричиной периодичности высшего порядка считают возмущающее влияние центральных масс Галактики на Солнечную систему. Происходящие в результате этого ихменения формы орбиты, скорости движения, активности физичесикх процессов на Солнце, влияют на параметры движения, тектоническую актикность и климат Земли. Последние в свою очередь вызывают изменение условий седиментогенеза и состава откладывающего осадка.
В изученном разрезы можно выделить четыре цикла.
Первый цикл.
Цикл начинается глинисто-карбонатной пачкой, что говорит о морских условиях осадконакопления. Море, вероятно, было нормальной солёности, тёплым, с имеющейся не по-далёку областью сноса террегенного материала (о чём говорит наличие нерастворимой части). Постепенно солёнсть воды увеличивалась и климат станвился более жарким, аридным (условие накопления ангидритов, солей), что привело к накоплению сульфатно-карбонатной пачки.
Второй цикл.
Цикл начинается с накопления известняковой пачки. Т.е. солёность воды в море нормализовалась, что и способствовало накоплению карбонатов. Дальнейшее увеличение привноса террегенного материала привелок накоплению глинистой пачки. Вероятно, толща откладывалася в спокойной обстановке.
Третий цикл.
Происходит постепенное уменьшение привноса террегенного материала, что способствовало накоплению в морской среде нормальной солённости известняковой толщи. Далее, вероятно, солёность воды постепенно увеличивалась, что привело к накоплению глинисто-доломитовой пачки.
Четвёртый цикл.
Опять нармализуется солёность морского бассейна в начале цикла, что выражается в накоплении известняковой пачки. Далее происходит постепенное увеличение привноса террегенного материала и образование глинистой пачки. Резкое накопление ангидрита вызвано наступлением жаркого засушливого климата при малом выподении атмосферных осадков при условии, что испарение воды компенсировалось притоком морских вод.Далее происходит уменьшение солёности воды и накапливаются толщи мергелей.
Таким образом, изучая особенности каждого цикла в разрезе можно выделить идеальный цикл, котороый характеризуется следующей последовательностью пород: глина, известняк, доломит, ангидрит. В разрезе скважины этот идеальный цикл притерпевает изменения, связанные с резким изменением условий осадконакопления. Так, при идеальом цикле должно происходить постепенное увеличение солёности воды и постепенном переходу от известняка через доломит к ангидриту. В разрезе, как мы видим это не всегда происходит.
3.Коллекторские свойства.
Породы, содержащие жидкие или газообразные флюиды и отдающие их при разработке, называются коллекторами. Основные признаки, характеризующие качество пород-коллекторов, - пористость, проницаемость, плотность и насыщенность пор флюидами. По изученном разрезе № 3 скважины Акбельская отсутствуют данные о степени уплотнения и нефте-газо-водонасыщенности пород, поэтому я хочу подробнее остановиться на тех коллекторских свойствах, данные о которых имеются.
Совокупность всех пор независимо от их формы, размера, связи друг с другом и генезиса называется пористостью. Численно пористость выражается через коэффициент пористости, который представляет собой отношение суммарного объёма пор к объёму породы, в которой они находятся, и выражается в долях единицы или процентах.
Кпор=Vпор / Vпороды *100 %
Различают три вида пористости: полную, открытую и эффективную.
Полная пористость – это совокупность всех видов пор, независимо от их размера, формы, сообщаемости и генезиса.
Открытая пористость – это совокупность сообщающихся между собой пор.
Эффективная пористость – совокупность пор, через которые может осуществляться миграция данного флюида.
Пористость разных видов в одном образце не одинакова. Наиболее высокие значения характерны для полной пористости, далее – открытой и самые низкие – эффективной.
По генезису различают поры первичные, возникшие на стадии формирования горной породы (седиментогенез, диагенез), и вторичные, образовавшиеся в стадию бытия (катагенез, гипергенез). Первичные поры в карбонатных породах образуются вследствие неполного прилегания друг к другу оолитов или органогенных остатков, а также благодаря наличию полостей и камер в скелетных остатках различных породообразующих организмов (фораминифер, гастропод, кораллов и т.д.), слагающих известняки с низким содержанием глинистого и терригенного материала. Вторичную пористость представлябт трещины, каверны, межзерновые поры. Трещины образуются при литологических превращениях пород, а также в хрупких породах (плотных известняках, доломитах, аргиллитах, крепких песчанниках и др.) при разрядке тектонических напряжений и вседствие естественного гидгоразрыва.
В изученном разрезе пористостью обладаю все породы. Но наибольшей пористостью обладают нижеперечисленные породы. Мергель глинистый (Кп = 12,3 %), глина известковистая ( Кп = 14,7 %), мергель глинистый (Кп = 11,5 %), известняк (Кп = 15,6 %), известняк (Кп = 16,4 %), известняк глинистый (Кп = 12,3%), известняк (Кп = 14,9%), глина известковистая (Кп = 8,4 %), глина (Кп = 10,7%), известняк глинистый (Кп = 12,6 %), доломит известковистый (Кп = 13,1%).
Проницаемость-это способность горной породы пропускать сквозь себя жидкость или газ. Величину проницаемости выражают через коэффициент пронициемости. Единицей проницаемости в СИ принят 1*10-12м2, который соответствует 0,981 Д (дарси) – внесистемной единице, применяемой в промышленности. Проницаемость 1*10-12м2 соответствует расходу жидкости (Q) 1 м3/с при фильтрации её через пористый образец горной породы длиной ( L ) 1м, площадью поперечного сечения ( F ) 1 м2 при вязкости жидкости ( ? ) 0,001 Па*с и перепаде давления (?p ) 0,1013 Мпа.
Согласнолинейному закону фильтрации Дарси, проницаемость породы выражается в следующем виде:
Кпр = Q* ?*L/?p*F
Различают абсолютную, эффектиную и относительную проницаемость.
Абсолютная проницаемость - это проницаемость горной породы (или какого-либо другого пористого тела) применительно к однородному флюиду, не вступающему с ней во взаимодействие.
Эффективная проницаемость – это проницаемость горной породы или вообще пористого тела для данного жидкого (или газообразного) флюида при наличии в поровом пространстве газов (или жидкостей).
Относительная проницаемость – это отношение эффективной проницаемости к абсолютной, она вычисляется арифметически.
Вследствие анизотропии физических свойств горных пород и ориентированного расположения трещин проницаемость в пласте горных пород по разным направлениям может существенно различаться. Обычно в слоистых породах проницаемоть по наслоению выше, чем в направлении перпендикулярном к наслоению. В трещиноватой породе по направлению трещин проницаемость может быть очень высокой, а в перпендикулярных направлениях может практически осутствовать. Диапазон колебаний численных значениий абсолютной проницаемости очень велик от 5-10*10-11 м2 до 1*10-17 м2 и менее.
Проницаемость в разрезе скважины была изучена в двух направлениях – по напластованию и вкрест напластования. Численно эти значения практически одинаковы во всех породах (исключение составляет известняк глинистый, в котором Кпр по наслоению равен 8*10-15, а перпендикулярно наслоению Кпр равен 109*10-15). В разрезе проницаемостью обладают известняк – образец № 6 (Кпр = 832*10-15), известняк – образец № 7 (Кпр = 1003*10-15), доломит – образец № 9 (Кпр = 38*10-15), известняк глинистый – образец № 10 (Кпр =22 * 10-15), известняк – образец № 11 (Кпр = 109*10-15), известняк глинистый – образец № 16 (Кпр = 109*10-15), доломит известковистый – образец № 17 (Кпр = 138*10-15), доломит – образец № 18 (Кпр = 56*10-15).
Таким образом в изученном разрезе пористостью обладают все породы, а проницаемостью только некоторые. Причём проницаемость вдоль и поперёк наслоения практически одинакова, что говорит об однородном строении породы. По сочетанию рассмотренных коллекторских свойств можно выделить следующие пласты-коллекторы:
Пласт представлен известняком (образец № 6), в котором Кп = 15,6, а Кпр = 832*10-15. Коллектор, возможно, порового типа. Мощность пласта равна 16 м.
Пласт представлен известняком (образец № 7), в котором Кп=16,4, а Кпр = 1003*10-15. Коллектор, возможно, порового типа с внутриформенным видом порового пространства. Мощность пласта равна 31 м
Пласт представлен доломитом (образец № 9), в котором Кп = 5,8, а Кпр = 38-45*10-15. Коллектор, возможно, порового типа с межзеновым видом порового пространства. Мощность пласта равна 16 м.
Пласт представлен известняком глинистым (образец № 10), в котором Кп = 12,3, а Кпр = 17-22*10-15. Коллектор, возможно, смешанного типа. Мощность его составляет 24м.
Пласт представлен известняком (образец № 11), в котором Кп = 14,9, а Кпр = 109-123*10-15. Тип коллектора, скорее всего, смешанный. Мощность пласта равна 18 м.
Пласт представлен известняком глинистым (образец № 16), в котором Кп =19,3, а Кпр параллельно наслоению равен 8*10-15м2 и перпендикулярно наслоению равен 109*10-15м2. Коллектор, вероятно, трещиноватого типа. Мощность пласта равна 11 м.
Пласт представлен доломитом известковистым (образец № 17), в котором Кп = 13,1, а Кпр =138-196*10-15м2. Коллектор, вероятно смешанного типа. Мощность пласта составляет 14 м.
Пласт представлен доломитом (образец № 18), в котором Кп = 8,7, а Кпр = 56-94*10-15м2.. Коллектор, скорее всего, смешанного типа. Мощность пласта равна 13 м.
4.Анализ коллекторских свойств.
Большое влияние на коллекторские свойства оказывают литологический состав породы, глубина залегания и этап, на котором происходило формирование пустот (при образовании осадка, при диагенезе, катагенезе, гипергенезе).
В этой главе я попытаюся выявить зависимости коллекторских свойств породы (пористости и проницаемости) от её литологического состава
На графике № 1 и графике № 2показаны зависимости Кп и Кпр от содержания CaMg (Co3) 2 в породе. В целом можно сказать, что при увеличении доломитовой составляющей пористость в породе увеличивается. Наибольшие значения Кп имеет при вторичной доломитизации известняка. Теоретически было
График
№ 1 График № 2
показано, что при доломитизации должно происходить уменьшение объёма занятого доломитом, по отношению к объёму, занятому кальцитом на 12,2 %; на эту виличину и должен теоретически возрастать объём пустотного пространства. Фактически соотношение пористости и степени доломитности для разных районов и различных отложений зависят от структурно-генетического типа первичной породы, времени и химизма процессов доломитообразования. Первичные доломиты, как правило однорадные и имеют микро- и тонкозернистую структуру, и характеризуются низкими значениями пористости и проницаемости. Диагенетическая доломитизация также практически не изменяет коллекторские свойства, т.к. диагенетическое уплотнение ликвидирует дефицит объёма и увеличение пористости не происходит. Увеличение пустотного пространства происходит только при катагенетической метасоматической доломитизации. Таким образом устанавливается влияние на коллекторские свойства не просто доломитности (абсолютного содержания доломита), а именно доломитизации – наложенного процесса, причём наибольшее значение катагенетическая метасоматическая доломитизация.
На графике № 3 показана зависимость Кп от содержания ангидрита. Таким образом, коллекторские свойства пласта уменьшаются при увеличении сульфатной составляющей. График зависимость Кпр от содержания ангидрита имеет аналогичное строение. Пласты ангидрита в разрезе могут являться хорошими флюидоупорами (покрышками).
График № 3
На графике № 4 и на графике № 5 показана зависимость Кп и Кпр от глинистой составляющей. Глинистые породы в практике поисковЮ, разведи и разработки нефтяных и газовых месторождений известны в основном как флюидоупоры. Вследствие значительных вариаций литологического состава и строения глинистые породы выделяются довольно широким спектором коллекторских свойств. Обычно коллекторы относятся к
График № 4
сложному порово-трещинному типу. Открытая пористость пород в разрезе равна 1- 12 %, а проницаемость отсутствует.
На умеренных и больших глубинах (? 3 км) глинистые породы могут быть коллекторами. Их пористость в значительной части первична, а проницаемость почти всегда вторична. Она обязана литологической и тектонической трещеноватости, сформировавшейся после того, как породы достаточно уплотнилися.
Мы видим, что при увеличении содержания глины в породе, проницаемость её уменьшается, а пористость увеличивается.
График № 5
На графиках № 6 и № 7 показаны зависимости Кп и Кпр от содержания в породе CaCO3. В целом, видно, что при увеличении содержания CaCO3 в породе, её коллекторские свойства улучшаются. При этом очень важное значение имеет этап, при котором формировалось пустотное пространство и генезис породы. Так, при осаждении тонкозернистого карбонатного материала формируются породы высокопористые (порядка 70-80 %) и относительно равномернопористые. При формировании карбонатных осадков, состоящих из форменных элементов, в них образуются внутрискелетные и межформенные пустоты.
График № 6
График
№ 7
Очень важное значение для изучения коллекторских свойств породы имеет глубина её залегания.
Известно, что по мере увеличения глубины залегания осадочных горгых пород их строение и физические свойства (в том числе и коллекторские) изменяются. Удалось установить общую закономерность, которая заключается в том, что по мере увеличения глубины залегания пород их пористость и проницаемость постепенно понижаются, а плотность и хрупкость возрастают.
Список используемой литературы.
Литология. Б.К.Прошляков, В.Г.Кузнецов.
Литология
и литолого-фациальный анализ. Б.К.Прошляков,В.Г.Кузнецов
3. Общая геология. В.С.Мильничук, М.С.Арабаджи.
4. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Литология”.
Б.К.Прошляков.