Особенности засолонения продуктивных отложений углеводородов юга Восточно-Сибирской платформы

Полный текст

Введение Вопрос освоения месторождений углеводородов, расположенных на территории Восточной Сибири, уже несколько десятилетий достаточно остро стоит перед нефтегазодобывающей отраслью. Начало функционирования трубопроводного транспорта Восточная Сибирь - Тихий океан (ВСТО) значительно повышает актуальность реализации данного процесса. Объектом исследования стали юряхский, ботуобинский, хамакинский, талахский, преображенский и осинский терригенные и карбонатные продуктивные горизонты на территории Непско-Ботуобинской антеклизы. Одной из главных проблем освоения месторождений, приуроченных к данным горизонтам, являются сложно построенные коллекторы продуктивных отложений [1; 2]. Большое влияние на эффективность подготовки к разработке залежей нефти и газа оказали постседиментационное преобразования пород, возраст которых датируется как вендская эратема - кембрийская система [3; 4]. За время своего существования на данные отложения оказали воздействие такие процессы, как гравитационное уплотнение, вторичное минералообразование, выщелачивание, трещинообразование и заполнение поваренной солью пустотного пространства. Последнему фактору в предлагаемой работе уделяется особенное внимание [5-8]. Значительный вклад в исследование постседиментационных процессов внесли Г.Г. Шемин, Н.В. Мельников [5; 8]. Учеными в разные временные отрезки были рассмотрены и изучены структурно-тектоническое, литологическое строение, а также вопросы по геохимии и нефтегазоносности территории. Однако реализованные проекты по изученности территории ввиду сложности горно-геологического строения и недостаточности полных исследований современными методами носят преимущественно региональный характер, что дает только общее представление о строении территории и перспективах нефтегазоносности. Уделялось недостаточное внимание изучению коллекторских свойств и функциональных неоднородностей, при этом проведенные геофизические исследования скважин и кернового материала носят локальный характер для залежей исключительно внутри участков месторождений. Цель исследования - изучить результаты развития процессов эпигенетического засолонения пустотного пространства пород, которые необходимы для проведения поисково-разведочных работ и оценки ресурсов перспективных объектов. Для достижения цели решались следующие задачи: исследование соотношений фильтрационно-емкостных свойств и интенсивности эпигенетического засолонения для выявления фильтрационных неоднородностей; определение интенсивности заполнения галитом пустотного пространства (что дает понимание о потенциальных барьерах для миграции флюидов); оценка ухудшения емкостных свойств в результате осаждения галита при определенных методах разработки продуктивных интервалов. 1. Материалы и методы В исследовании применялся комплексный анализ геолого-геофизических данных, которые послужили основой для применения статистических методов с целью выявления явных и функциональных неоднородностей фильтрационно-емкостных свойств продуктивных отложений. Материалом для изучения послужили данные литолого-петрофизических исследований керна, на основе которых был произведен статистический анализ засолоненных пород. Метод исследования носит эмпирический характер, поэтому построены соотношения между фильтрационно-емкостными свойствами и содержанием галита в палеопустотном пространстве для продуктивных горизонтов. Изучены шесть продуктивных горизонтов на основе литолого-петрофизических результатов исследований и результатов интерпретации ГИС по 34 скважинам. Обобщены результаты определений (по керну) пористости и проницаемости - 496 и 387 образцов соотвественно. 2. Результаты и обсуждение Рассматривалась не эвапоритовая толща кембрийской системы, перекрывающая продуктивные отложения и выполняющая роль региональной покрышки [9-11], а характер заполнения вторичными кристаллами галита палеопустотного пространства. Рис. 1. Соотношение фильтрационно-емкостных свойств и интенсивности эпигенетического засолонения терригенных пород Непско-Ботуобинской антеклизы Figure 1. Correlation of reservoir properties and intensity of epigenetic salinization of terrigenous rocks of the Nepsko-Botuobinskaya anteclise Данный факт обуславливает необходимость учета ряда факторов. Во-первых, происходит локальное ухудшение коллекторских свойств продуктивных отложений, что формирует фильтрационные неоднородности, способствующие осложнению фронта вытеснения углеводородов в ходе разработки залежей. В целом прослеживается существенное ухудшение коллекторских свойств в результате данных преобразований (рис. 1). Наиболее четко, что представляется логичным, это прослеживается при сопоставлении интенсивности проявления данных преобразований и пористости продуктивных отложений. Увеличение содержания вторичного галита в пустотном палеопространстве сопровождается уменьшением пористости [12-17]. Несколько сложнее данная зависимость проявляется при рассмотрении особенностей соотношений вторичного галита и проницаемости. Здесь значительное влияние оказали процессы трещинообразования. Именно по этой причине фиксируются хорошие фильтрационные свойства пород, характеризующиеся существенным их засолонением. Более того, интенсивность данного процесса может быть существенной (рис. 2), что в ряде случаев определяет полное заполнение солью пустотного пространства, создающее благоприятные условия для образования локальных литологических барьеров, а следовательно, и ловушек неантиклинального типа. В качестве примера, иллюстрирующего данное положение, выступает северная граница залежи Тымпучиканского месторождения, приуроченной к талахскому горизонту. Керн из рассматриваемого стратиграфического диапазона, поднятого в скважине 254-1 представлен песчано-алевролитовыми отложениями, поры которых полностью залечены кристаллами галита. Рис. 2. Гистограмма засолоненности палеопустот продуктивных пород Непско-Ботуобинской антеклизы Figure 2. Histogram of salinity of productive rocks paleovoids of the Nepsko-Botuobinskaya anteclise Присутствие в продуктивных породах эпигенетического галита оказывает определенное влияние на характер разработки залежей углеводородов. В случае закачки в пласт воды при поддержании пластового давления, что для данной территории является актуальным, будет происходить растворение каменной соли, которое, в свою очередь, определит увеличение температуры. С одной стороны, это приведет к улучшению упругих свойств пласта, с другой - будет способствовать выпадению в осадок кристаллов карбонатных минералов, которые характеризуются ретроградной растворимостью (растворимость уменьшается по мере прогрева раствора). Это, безусловно, негативно повлияет на коллекторские свойства нефтегазоносных пластов. Также данное положение следует учитывать при осуществлении процессов гидроразрыва в карбонатных нефтегазоносных горизонтах. Присутствие воды в закачиваемых растворах приведет к растворению эпигенетической соли и осаждению карбонатных минералов на стенках пустот. Наиболее вероятно, что последствием этого явление станет частичная или полная изоляция от системы вновь образованных с помощью данного способа воздействия на пласт трещин [12; 15]. Также возможны осложнения строения коллекторов при проведении соляно-кислотной обработки призабойной зоны. Присутствие в поровых водах дополнительного количества ионов хлора увеличит произведение растворимости хлора и натрия, определив тем самым нарушение равновесия раствора и последующее техногенное осаждение кристаллов галита в пустотном пространстве, ухудшая фильтрационно-емкостные свойства целевых отложений. Анализ материалов исследований керна [12] позволяет проследить общую тенденцию снижения интенсивности развития данных преобразований вниз по разрезу (таблица). Это можно рассматривать в качестве косвенного подтверждения существования тенденции проникновения рассолов поваренной соли из верхних слоев. Возможно, это происходило во время накопления хемогенных отложений в кембрийский период, когда существовал палеобассейн, воды которого имели аномально высокую соленость. В данном случае заслуживает внимания приуроченность зон с повышенным содержанием эпигенетического галита к дизъюнктивным нарушениям [18-20]. По всей видимости, в местах их развития в ряде случаев формировались системы трещин, по которым могли перемещаться соответствующие рассолы. Данное положение может быть использовано при проведении поисковых работ с целью выявления неантиклинальных ловушек углеводородов. Также его необходимо учитывать при составлении проектной документации разработки залежей нефти и газа. В первую очередь при оптимизации процессов поддержания пластового давления. Оценка сокращения пористости пород в результате эпигенетического осаждения галита в палеопустотном пространстве месторождений Непско-Ботуобинской антеклизы Горизонт Абсолютное уменьшение пористости за счет вторичного осаждения галита, д. ед. Относительное уменьшение пористости за счет вторичного осаждения галита, % Минимальное Максимальное Среднее Минимальное Максимальное Среднее Осинский 0,002 0,225 0,054 2,6 96,7 54,3 Юряхский 0,004 0,267 0,08 9,9 99,3 68,7 Преображенский 0,004 0,039 0,014 3,4 97,3 24,0 Хамакинский 0,009 0,16 0,030 0,18 87,4 35.3 Ботуобинский 0,003 0,019 0,012 0,18 89,1 17,3 Талахский 0,001 0,174 0,011 0,3 67,1 14,4 Assessment of the reduction of rocks porosity as a result of epigenetic deposition of halite in the paleovoid space of the deposits of the Nepsko-Botuobinskaya anteclise Horizon Absolute reduction of porosity due to secondary precipitation of halite, d. q. Relative reduction of porosity due to secondary precipitation of halite, % Min Max Median Min Max Median Osinskii 0,002 0,225 0,054 2,6 96,7 54,3 Yuryakhskii 0,004 0,267 0,08 9,9 99,3 68,7 Preobrazhenskii 0,004 0,039 0,014 3,4 97,3 24,0 Khamakinskii 0,009 0,16 0,030 0,18 87,4 35.3 Botuobinskii 0,003 0,019 0,012 0,18 89,1 17,3 Talakhskii 0,001 0,174 0,011 0,3 67,1 14,4 Заключение Засолонение пород-коллекторов имеет эпигенетический характер. Породы, имеющие высокие фильтрационно-емкостные свойства, наиболее заполнены NaCl; также отмечается приуроченность зон галитизации к вертикальным трещинам в породах. Наблюдается тенденция снижения содержания галита вниз по разрезу в связи с миграцией из вышезалегающих сульфатно-галогенно-карбонатных толщ. Галитизация пустотного пространства имеет отрицательное влияние на коллекторские свойства пород и продуктивность скважин. Вероятны осложнения при методах разработки: закачивание в пласт воды, соляно-кислотная обработка призабойной зоны.

Об авторах

Павел Николаевич Страхов

Российский университет дружбы народов

Email: pavel.n.strakhov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9990-4514

доктор геолого-минералогических наук, профессор департамента недропользования и нефтегазового дела, Инженерная академия

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Анастасия Сергеевна Пономаренко

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: anast.ponomarencko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9641-8166

аспирант, департамент недропользования и нефтегазового дела, Инженерная академия

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Список литературы