Значение осадочной дифференциации в формировании нефтегазоносных толщ и коллекторских свойств пород

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

 

  

 

 

 

 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Доклад  по литологии на тему: «Значение осадочной дифференциации в формировании нефтегазоносных толщ и коллекторских свойств пород».

 

 

 

 

                Выполнил:

Панков С.В.

Проверила:

Тен Т.Г.

 

г. Томск 2012

Содержание

1. Введение
2. Осадочная дифференциация
3. Коллектор
4. Факторы образования пород коллекторов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Осадочная дифференциация является основным фактором, оказывающим большое влияние на формирование нефтегазоносных толщ и коллекторских свойств пород. Коллекторские свойства породы формируются в процессе осадконакопления.

 

Осадочная дифференциация.

В процессе переноса и осаждения  осадочного материала происходит его  разделение по размеру, плотности, химическому  составу и химическому сродству.   

Сущность осадочной дифференциации заключается в том, что под  влиянием механических, химических, биологических  и физико-химических процессов происходит рассортировка осадочного материала  или избирательное выделение  в твердую фазу растворенных и  газообразных веществ с последующим  переходом отделившихся однородных продуктов в осадок.

Механическая дифференциация

Механическая дифференциация происходит в процессе транспортировки  и осаждения обломков минералов, горных пород, скелетных остатков организмов и отмерших остатков растений в зависимости  от их размера, формы и плотности.

Химическая дифференциация

Химическая дифференциация — совокупность геохимических процессов, происходящих в гидросфере, приводящих к избирательному переходу растворенных веществ в твердую фазу в зависимости от изменения температуры, давления и др.

Биогенная дифференциация

Биогенная дифференциация проявляется  при осаждении растворенных и  газообразных веществ благодаря жизнедеятельности организмов, строящих из них свои скелеты или накапливающих их в мягких тканях

Физико-химическая дифференциация

Физико-химическая дифференциация проявляется при осаждении коллоидного  материала в результате укрупнения частиц при коагуляции коллоидных растворов, происходящей при смешении растворов  с неодинаково заряженными частицами, повышении концентрации частиц, а  также под влиянием радиоактивного излучения, изменения свойств среды и других причин.

 

 

Коллектор

Коллектор углеводородов  — горная порода, содержащая пустоты (поры, каверны или системы трещин) и способная вмещать и фильтровать  флюиды (нефть, газ, воду). Подавляющее  большинство пород-коллекторов имеют  осадочное происхождение. Коллекторами нефти и газа являются как терригенные (пески, алевриты, песчаники, алевролиты, некоторые глинистые породы) так и хемогенные и биохемогенные (известняки, мел, доломиты), а также смешанные породы.Факторы влияющие на формирование коллекторов

Факторы образования пород коллекторов

Литологические факторы в формировании коллекторских свойств горных пород являются определяющими. Образование пустотного пространства в коллекторах тесно связано с генезисом самих пород и происходит на разных этапах литогенеза - в седиментогенезе, диагенеза, эпигенезе.

В седиментогенезе осуществляется заложение первичной, седиментационной пористости, обусловленной условиями и процессом осадконакопления и первичной структурой осадка как следствия условий седиментации. 
На стадии диагенеза и эпигенеза образование полезной емкости определяется диагенетическими и эпигенетическими преобразованиями, происходящими соответственно в осадке и породе и приводящие к образованию вторичной пористости.

Тектонические факторы. Условия осадконакопления теснейшим образом связаны с тектоническим развитием бассейна осадконакопления. В отложениях, накапливающихся на мелководье или на повышенных участках морского дна пористость обычно значительно выше, чем в карбонатных осадках, отлагавшихся в более глубоководных условиях. Кроме того, с повышением рельефа морского дна часто связаны биогермные постройки (биогерма - известковый нарост на дне водоема, образованный прикрепленными организмами), обладающие высокой изначальной пористостью.

В дальнейшем при погружении пород происходит уменьшение первичной  пористости в основном за счет уплотнения и цементации пород. При медленном  погружении уплотнение происходит равномерно, и уже на глубинах 2,5-3 км первичная  пористость достигает своей минимальной  величины.

Если же погружение пород  происходит быстро (некомпенсированное прогибание), то последние остаются недоуплотненными, и при прочих благоприятных условиях в них на больших глубинах может сохраниться достаточно высокая первичная пористость. 
Таким образом, одним из основных тектонических факторов, влияющих на формирование и сохранность первичной пористости, является направленность и интенсивность колебательных движений.

Гидрогеохимические факторы. Пористость и проницаемость коллекторов может изменяться под воздействием химически активных подземных вод. Наибольшее значение имеют процессы доломитизации, сульфатизации, кальцитизации, окремнения. Указанные процессы с позиций гидрохимии сводятся к реакциям осаждения из растворов твердой фазы или ее растворения. Эти реакции влияют на вещественный состав пород, меняют объем их скелета и пустотного пространства и приводят к изменению объема и химического состава подземных вод. 
Причиной подобных процессов является отклонение системы «вода - порода» от состояния физико-химического равновесия, когда пропитывающий породу водный раствор оказывается пересыщен каким-либо компонентом или наоборот, способным растворить некоторые из присутствующих в породе минералов. Нарушение равновесия является следствием гидрогеологических процессов - перемещений вод из одного литологического объекта в другой, смешений вод разного состава, изменение температуры растворов и тд.

Литологические и палеогеографические  предпосылки формирования в осадочном  чехле пород-коллекторов и пород-флюидоупоров. 
 Емкостно-фильтрационные свойства горных пород в значительной мере определяются литолого-фациальными условиями осадконакопления.

Среди отложений морского генезиса породы-коллекторы имеют максимальное развитие в прибрежных и мелководно-шельфовых образованиях. В прибрежных зонах, на глубинах моря до 30 м, охватывающих при пологом рельефе обширные площади, вследствие перемещения береговой линии во времени в результате развития трансгрессий и регрессий терригенные породы-коллекторы образуют выклинивающиеся вверх по восстанию пласты, слагают расположенные параллельно берегу валы и гряды высотой до нескольких метров, баровые тела, береговые дюны, пляжевые образования.

Прибрежная зона шельфа максимально  подвержена действию приливов и отливов  и имеет большую гидродинамическую  активность вод. В результате происходит постоянное взмучивание осадков, сортировка их по размеру, шлифовка поверхностей обломочных зерен. Среди прибрежных отложений наиболее широко распространены песчаники с незначительной примесью глинистых частиц, окатанными зернами  и характерной разнонаправленной  косой слоистостью. Карбонатные отложения в этой зоне широко представлены оолитовыми, органогенными, органогенно-обломочными и обломочными разностями. 
В связи с этим именно прибрежные фации чрезвычайно благоприятны для обнаружения мощных относительно выдержанных терригенных, терригенно-карбонатных и карбонатных коллекторов с высокими ФЕС. 
Наибольший интерес среди аккумулятивных тел прибрежных фаций представляют бары.

Органогенные, органогенно-обломочные и обломочные карбонатные породы прибрежной и мелководной зон  характеризуются высокой седиментационной пористостью. Это объясняется тем, что в осадках с повышенным содержанием ОВ выделяется большое количество углекислого газа, способствующего развитию процессов растворения известняков. Именно в этой зоне формируются каверново-поровые типы коллекторов с высокими емкостно-фильтрационными свойствами.

Прибрежные отложения, как  правило, не содержат непроницаемых  пород регионального и зонального распространения. Подчиненное развитие глинистых пород в этой зоне, высокое  содержание в них песчаной и алевритовой  примеси приводят к формированию в последующем лишь локальных  покрышек, способных контролировать небольшие по запасам залежи.

Породы-флюидоупоры более высокого качества следует искать в перекрывающих отложениях, представленных трансгрессивными сериями более глубоководных частей морских бассейнов

Фации мелководных частей шельфа образуются на глубинах моря от 30 до 100 м. Здесь еще продолжает сохраняться значительная гидродинамическая активность вод. Эта зона густо заселена разнообразным бентосом, высшими и одноклеточными водорослями, рифообразующими кораллами. Здесь формируются различные типы терригенных, терригенно-карбонатных и хемогенных осадков.

Образованиями мелководных  фаций, представляющими большой  интерес для нефтяников, являются различные органогенные постройки, в первую очередь береговые и  краевые рифы. Мелководные морские  отложения служат местом накопления мощных, выдержанных по простиранию терригенных и карбонатных пород с большой долей коллекторов высокого класса. Примером выдержанных терригенных коллекторских толщ мелководного генезиса служат сеноманские песчаники севера Западно-сибирской привинции. Из глинистых отложений мелководно-морских фаций впоследствии формируются покрышки невысокого качества, зонального и локального распространения, что объясняется значительной примесью в глинах песчано-алевритового материала.

Для шельфовых отложений, образовавшихся на глубинах 100-200 м, характерно накопление осадков при слабой гидродинамической активности вод, без существенной смены обстановки на больших площадях. Среди органогенных пород развиты фораминиферовые известняки, диатомиты, опоки. Широко распространены хемогенные – карбонатные, кремнистые, фосфорит и глауконитсодержащие.

Среди умеренно-глубоководных  отложений породы-коллекторы встречаются  значительно реже. Аналогичные условия  накопления коллекторских толщ характерны и для глубоководных батиальных областей.

Умеренно-глубоководные и  глубоководные фации служат областями  развития региональных глинистых покрышек высокого качества. В этих частях морских  бассейнов формируются мощные глинистые  толщи, содержащие незначительную примесь  песчаного материала и выдержанные  на больших территориях.

Установлено, что больше всего  микронефти находится в горных породах, формировавшихся в восстановительной обстановке и содержащих сапропелевое вещество. Такие породы, обогащенные сапропелевым веществом, называются, возможно, нефтематеринскими. Это преимущественно глинистые и алеврито-глинистые породы. Образование собственно нефти и ее крупных скоплений возможно при значительном тектоническом прогибании земной коры, сопровождающемся накоплением новых мощных осадков, захороняющих прежние. В позднем катагенезе, когда нефтематеринские породы оказываются на глубинах 3 - 4 км, в условиях повышенных давлений и температур (80 - 150^o С) происходят выжимание и миграция углеводородов в хорошо проницаемые песчаные или трещиноватые горные породы, называемые коллекторами (лат. "коллектор" - собирающий). Такая миграция происходит до встречи с водонепроницаемыми породами, под которыми при благоприятных условиях накапливается нефть, формируются залежи.