В неокомском нефтегазоносном комплексе Среднеобской нефтегазоносной области (НГО), как и в целом в Западной Сибири, сконцентрированы крупные запасы нефти [3]. Для Дружного месторождения, расположенного в северо-восточной части Сургутского нефтегазоносного района, меловые отложения пластов БС10-БС11 (сортымская свита) также являются основными продуктивными горизонтами. В то же время, анализ геолого-технологических характеристик Дружного месторождения показывает исключительную сложность его строения. Большое число залежей, различных по размеру и внутреннему строению, вариации мощностей, коллекторских свойств пород обусловливают необходимость выявления закономерностей изменения литологических и петрофизических характеристик продуктивных пластов для прогноза распространения зон улучшенных коллекторов.
Стратиграфия и нефтегазоносность меловых отложений Дружного месторождения
Отложения сортымской свиты, согласно перекрывающей баженовскую, по стратиграфическому объему соответствуют куломзинскому, тоарскому и аганскому горизонтам [5]. В составе свиты выделяются три толщи и одна пачка (чеускинская).
Толща 1 (подачимовская) залегает в подошве свиты. Представлена переслаиванием небитуминозных и слабобитуминозных глин. Мощность толщи в пределах сургутского района составляет 3-10 м.
Толща 3, также имеющая сложное строение, представлена чередованием песчаников и алевролитов с аргиллитами и аргиллитоподобными глинами, серыми, линзовидно-слоистыми, вверху — слюдистыми с подводнооползневыми дислокациями. К этой толще приурочены промышленно-нефтеносные горизонть; БС10-БС11, а также БС12- Над пластом БС-11 залегает савуйская пачка глин (аналог покачевской), а над! пластом БС10 — чеускинская. Oбщая мощность сортымской свиты может достигать 240-500 м.
Породы горизонтов БС1О-БС11 характеризуются сложным фациальным строением и изменчивостью коллекторских свойств. Пласты изолированы друг от друга непроницаемыми покрышками, на территории месторождения в пределах каждого пласта выделяется несколько залежей.
Пласт БС0-10 наименее значимый по геологическим запасам нефти самый верхний продуктивный пласт в разрезе Дружного месторождения. На рассматриваемой площади он распространен повсеместно.
Пласт БС2-10 достаточно выдержан по площади. В северо-западной, западной и юго-восточной частях месторождения в пласте выделяются обширные зоны глинизации, здесь же отмечается уменьшение эффективных толщин. К характерным особенностям строения относится резкое изменение эффективных толщин пласта в восточной части месторождения. В пределах площади Дружного месторождения в пласте выделяется пять залежей, при этом более 90 % площади приходится на Центральную залежь, приуроченную к Дружному поднятию III порядка. Залежь вытянута в северо-западном направлении; по типу — пластовая, сводовая, в северной части литологически экранированная.
Пласт БС1-11 присутствует повсеместно на всей площади месторождения, в ряде скважин он заглинизирован, зоны неколлекторов прослеживаются мозаично, без каких-либо видимых закономерностей. Некоторое увеличение эффективных толщин наблюдается на севере месторождения и в его южной части, что вызвано опесчаниванием пласта от центральной части структуры к его периферии. Наиболее крупная из залежей — Центральная. По типу залежь пластовая, сводовая, вытянута в северо-западном направлении.
Пласт БС2-11 имеет выдержанную мощность на всей рассматриваемой территории. Отмечается опесчанивание пласта вверх по разрезу. Увеличение эффективных толщин происходит преимущественно в северном направление. Область значений толщин меньше средних расположена в центральной части месторождения в виде полосы субширотного простирания. В пределах продуктивного пласта БС2-11, выделяется три залежи, наибольшую площадь занимает Центральная. По типу залежь пластовая, сводовая, вытянута в северо-северо-западном направлении.
Литологическая характеристика пластов
Пласт БС0-10 неоднороден по составу, в верхней его части залегают алевролиты от темно-серых до светло-серых, мелко-крупнозернистые, глинистые, участками слабо-карбонатистые, со слоеватыми, волнистыми, взмученными текстурами, иногда нарушенными ходами илоедов. Ниже по разрезу отмечается неравномерное переслаивание аргиллитов темно-серых, алевритистых-алевритовых, с горизонтально-слоеватыми, участками взмученными текстурами, и алевролитов серых, от крупно-мелкозернистых до крупнозернистых, песчаных. В алевролитах преобладают горизонтально- и волнисто-слоеватые текстуры. В основании пласта присутствуют песчаники серые, мелкозернистые, алевритовые с пологоволнистой слое-ватой текстурой, переслаивающиеся с алевролитами и аргиллитами.
Пласт БС1-10 крайне неоднороден по составу. Он сложен алевролитами серыми, темно-серыми, буроватыми разнозернистыми, в различной степени песчанистыми и карбонатистыми, иногда слюдистыми; песчаниками серыми, светлосерыми, буровато-серыми, бурыми, от мелкозернистых до средне-мелкозернистых, алевритистыми-алевритовыми, карбонатистыми-карбонатными, иногда слабоглинистыми; редко встречаются аргиллиты темно-серые, алевритовые; иногда наблюдается переслаивание алевролитов и песчаников. Структуры песчаников и алевролитов алевропсам-миторые, псаммоалевритовые и пелитоалевритовые. Текстуры массивные (более характерны для песчаников}, микрослоистые, слойчатые, горизонтально-слоеватые, косоволнистые, волнисто-слоистые, участками взмученные или биотурбированные. Отмечаются намывы углистого детрита и слюды, фрагменты толстостенных раковин пелеципод.
В исследованных отложениях пласта БС1-10 выделены песчаники, алевритовые песчаники, песчаные алевролиты, алевролиты и глинистые алевролиты (см. рис. 1). По минеральному составу обломочной части песчаники и алевролиты относятся к аркозовой (граувакковые аркозы) и граувакковой (кварцево-полевошпатовые и полевошпатово-кварцевые граувакки) группам (см. рис. 2). Наиболее распространены граувакковые аркозы. В изученных алевролитах обломочная часть составляет 55-80 %. Цемент кварцево-регенерационный, поро-вый, порово-пленочный, пленочный, пленочно-поровый, в неколлекторах преимущественно базальный, иногда пойкилитовый, распределен неравномерно. По составу цемент коллекторов преимущественно глинистый, карбонатно-глинистый, в неколлекторах — карбонатный. Глинистая составляющая представлена каолинитом, хлоритом, глинисто-гидрослюдистым материалом, карбонатная — кальцитом и сидеритом. По наблюдениям в растровом электронном микроскопе поровое пространство выполнено преимущественно каолинитовым цементом (рис. 3, А) и осложнено прерывистыми хлоритовыми пленками (см. рис. 3, А-Б). Также отмечается регенерация зерен кварца (см. рис. 3, В).
Пласт БС2-10 сложен песчаниками бурыми, буро-серыми, светло-серыми, мелко-среднезернистыми, алевритистыми, иногда слабо-карбонатистыми или глинистыми; алевролитами серыми (от светло-серых до темно-серых), бурыми, мелко-крупнозернистыми, песчанистыми — песчаными, участками карбонатными, глинистыми; переслаиванием песчаников и алевролитов. Структуры алевропсаммитовые (песчаинки), псаммоалевритовые (алевролиты). Текстуры массивные, микрослоистые, слоеватые, пологоволнисто-, горизонтально-слойчатые, иногда нарушенные взмучиванием и биотурбацией.
По данным гранулометрического анализа содержание песчаной фракции составляет 1,8-90,1 %, алевритовой — 9,9-75,9 %, пелитовой — 0-35 %. Медианный диаметр зерен 17,3-262,4 мкм. Сортировка хорошая, в алевролитах — до средней. Суммарная карбонатность равна 0,3-47,8 %. По результатам рентгеноструктурного анализа пелитовой фракции содержание каолинита составляет 14-88 %, хлорита — 6-45 %, гидрослюды - 6-66 %, смешанно-слойных — 0-6 %.
Согласно классификации Шепарда, изученные отложения пласта БС2-10 относятся к песчаникам, алевритовым песчаникам, песчаным алевролитам, алевролитам и глинистым алевролитам (см. рис. 1). По минеральному составу обломочной части (см. рис. 2) отложения характеризуются как граувакковые аркозы и кварцево-полевошпатовые граувакки.
Цемент кварцево-регенерационный, порово-пленочный, пленочно-поровый, поровый до базального (преимущественно в карбонатных разностях), в некоторых неколлекторах участками пойкилитовый. Количество цемента меняется от 1-2 до 30-48 %. По составу поровый цемент глинистый, карбонатно-глинистый, глинисто-карбонатный, карбонатный. Глинистая составляющая цемента представлена каолинитом, единично - глинисто-гидрослюдистым материалом и хлоритом, карбонатная — кальцитом. По наблюдениям в растровом электронном микроскопе поровое пространство выполнено каолинитовым цементом, крустификацион-ный чешуйчатый хлорит покрывает поверхность зерен, образуя сплошные пленки (см. рис. 3, Г).
По данным гранулометрического анализа в песчано-алеврито-вых породах пласта БС0-11, содержание песчаной фракции составляет 13,5-88,7 %, алевритовой — 12,3-76,6 %, пелитовой - 0-20,4 %. Медианный диаметр зерен 39,0-206,7 мкм. Сортировка в песчаниках хорошая, в алевролитах -от средней до хорошей. Суммарная карбонатность равна 3,4-31,2 %. По результатам рентгеноструктурного анализа пелитовой фракции содержание каолинита составляет 18-70 %, хлорита - 16-49 %, гидрослюды — 10-57 %, смешанно-слойных — 2-6 %.
Изученные отложения пласта БС0-11, по гранулометрическому составу (см. рис. 1) относятся к песчаникам, алевритовым песчаникам, песчаным алевролитам, алевролитам, глинистым алевролитам и алевритовым аргиллитам. Характерно, что аргиллиты и глинистые алевролиты распространены в зоне глинизации пласта. По минеральному составу обломочной части изученные в шлифах песчаники и алевролиты относятся к аркозовой (граувакковые аркозы) и граувакковой (кварцево-полевошпатовые граувакки) группам.
Цемент кварцево-регенерационный, пленочно-поровый, порово-пленочный, участками базальный. По составу цемент преимущественно глинистый, представлен каолинитом, хлоритом, гидрослюдой, иногда — карбонатно-глинистый.
В разрезе пласта БС1-11 преобладают алевролиты, песчаники распространены в меньшей мере, иногда отмечаются аргиллиты (серые алевритистые, темно-серые и черные, тонкоотмученные, с остатками корней растений) и единичные прослои угля. Как правило, наблюдаются переслаивание и чередование различных пород. Текстуры микрослоистые, обусловленные послойным распределением акцессорных минералов, ориентировкой удлиненных обломков, чешуек слюды и растительного детрита, линзовидно-волнистые, пологоволнистые, обусловленные неравномерным расположением глинистого материала; оползневые и взмучивания. Структуры алевропсаммитовые, псаммоалевритовые, пелитоалеври-товые.
По данным гранулометрического анализа содержание песчаной фракции составляет 1,3-88,5 %, алевритовой - 11,1-90,9 %, пелитовой — 0-39,1 %. Медианный диаметр зерен 14,5-181,5 мкм. Сортировка от хорошей до средней. Суммарная карбонатность равна 0,5-45,2 %. По результатам рентгеноструктурного анализа пелитовой фракции содержание каолинита составляет 9-96 %, хлорита— 1-54 %, гидрослюды — 2-62 %, смешанно-слойных — 1-6 %.
В исследованных отложениях пласта БС1-11 (по Шепарду) выделены песчаники, алевритовые песчаники, песчаные алевролиты, алевролиты и глинистые алевролиты (см. рис. 1). По минеральному составу обломочной части песчаники и алевролиты относятся к граувакковым аркозам, кварцево-полевошпато-вым и полевошпато-кварцевым грауваккам (см. рис. 2). Обломочная часть составляет 55-97 %.
Цемент кварцево-регенерационный, порово-пленочный, пленочно-поровый до базального, в карбонатных разностях иногда пойкилитовый. Количество порового цемента составляет 1-45 %. По составу цемент глинистый, карбонатно-глинистый, глинисто-карбонатный, в неколлекторах часто карбонатный. Глинистая составляющая цемента представлена каолинитом, глинисто-гидрослюдистым материалом и хлоритом, карбонатная — кальцитом. По наблюдениям в растровом электронном микроскопе поровое пространство сильно осложнено крустификационными хлоритовыми пленками, неравномерными скоплениями мелкотаблитчатых частиц каолинитового цемента, иногда регенерированным кварцем (см. рис. 3, Д) и аутигенным иллитом (см. рис. 3, Е).
Структуры в песчаниках — алевропсаммитовые, в алевролитах — псаммоалевритовые. Текстуры микрослоистые, слоеватые, косоволнистые, косослоистые, обусловленные ориентировкой удлиненных обломков, чешуек слюды и растительного детрита, слойчатые за счет слойков обогащения слюдой и акцессорными минералами.
По данным гранулометрического анализа содержание песчаной фракции составляет 2,0-88,9 %, алевритовой — 11,1-88,5 %, пели-товой — 0-23,1 %. Медианный диаметр зерен 27,7-190,8 мкм. Сортировка от хорошей до средней. Суммарная карбонатность равна 1,3-49,4 %. По результатам рентге-ноструктурного анализа пелитовой фракции содержание каолинита составляет 18-84 %, хлорита — 7-62 %, гидрослюды — 0-51 %, смешан-но-слойных — 0-8 %. Доля обломочной части в песчаниках — 73-97 %, в алевролитах — 55-71 %.
Изученные отложения пласта БС2-11(см. рис. 1) относятся к песчаникам, алевритовым песчаникам, песчаным алевролитам, алевролитам и глинистым алевролитам. По минеральному составу обломочной части (см. рис. 2) отложения характеризуются как граувакковые аркозы и кварцево-полевошпатовые граувакки.
Цемент кварцево-регенерационный, порово-пленочный, пленочно-поровый, поровый до базального пойкилитового. Количество лорового цемента от 2-4 до 10-45 %. По составу цемент карбонатно-глинистый, глинисто-карбонатный, карбонатный. Глинистая составляющая цемента представлена каолинитом, глинисто-гидрослюдистым материалом и хлоритом, карбонатная — преимущественно кальцитом, редко сидеритом. По наблюдениям в растровом электронном микроскопе поровое пространство коллекторов выполнено неравномерными скоплениями мелкотаблитчатых частиц каолинитового цемента, крустификационный чешуйчатый хлорит покрывает поверхность зерен, образуя сплошные пленки.
Наиболее характерными вторичными процессами являются регенерация кварца, серицитизация полевых шпатов, пелитизация, гидратация биотита и карбонатизация. Карбонатизация пород, проявляющаяся во всех продуктивных пластах, значительно ухудшает их петрофизические характеристики.
Фильтрационно-емкостные свойства
Изменчивость фильтрационно-емкостных свойств пород в Западной Сибири изучалась многими исследователями [2]. Общепризнанным является факт снижения пористости и проницаемости вниз по разрезу. Однако значительный разброс данных параметров отмечается и для пород, расположенных на близких глубинах, что обусловлено в первую очередь их литологическим составом и фациальной принадлежностью. В данной статье представлен результат комплексного изучения пород-коллекторов продуктивных пластов БС0-10, БС1-10, БС2-10,БС0-11, БС1-11, БС2-11 Дружного месторождения для определения взаимосвязи между их литологическими и емкостными характеристиками.
Аналитические определения пористости, проницаемости и других свойств выполнены в ООО "КогалымНИПИнефть", литологическое изучение - ООО "КогалымНИ-ПИнефть" и ФГУП "ВСЕГЕИ".
Песчаники и алевролиты относятся к коллекторам с высокими, средними, пониженными, низкими, весьма низкими фильтрационно-емкостными свойствами (классы коллекторов от II до VI) и неколлекторам (табл. 1).
Снижение коллекторских свойств как в песчаниках, так и алевролитах связано с текстурными особенностями и увеличением суммарного содержания мелкоалевритовой и глинистой фракций. Алевролиты, в которых содержание песчаной фракции менее 10 %, являются неколлекторами. Практически для всех пластов наблюдается зависимость коллекторских свойств от количества и состава цементирующего материала. В коллекторах II класса цемент поровый или пленочно-поровый при содержании 1-4 %. При увеличении цемента до 30 % и более, что характерно для карбонатных разностей, происходит формирование неколлектора. Ухудшение фильтрационно-емкостных свойств также наблюдается при снижении доли каолинита и увеличении гидрослюдисто-хлоритового материала в глинистой фракции. Как правило, ухудшение коллекторских свойств сопровождается увеличением плотности пород от 1,96-2,10 (коллекторы II-III классов) до 2,68 г/см³ (неколлектор).
В целом по горизонтам БС10-БС11 среднее значение пористости меняется — 16,8-19,8 %, проницаемости - (61,1-104,7)⋅10(-3) мкм². Проницаемость горизонта БС11 хуже, чем БС10. Распределение Кп и Кпр по пластам имеет сложный характер (рис. 4, 5): на гистограммах распределения Кп отчетливо проявляется асимметрия, Кпр имеет бимодальное распределение. Максимальной пористостью (Кп ср — 19,8 %, мода - 24-26 %) обладают породы пласта БС0-10, но проницаемость этого пласта низкая (76,5⋅10(-3) мкм²). Высокие фильтрационно-емкостные свойства установлены для пласта БС1-10(Кп ср - 19,3 %, Кпр ср -102,6⋅10(-3) мкм²), несколько хуже — для пластов БС2-10 и БС1-11. Самые низкие пористость и проницаемость зафиксированы в пластах БС0-11 и БС2-11(Кп ср - 16,8 и 16,9%, Кпр ср - 61,1⋅10(-3) и 69,5⋅10(-3) мкм² соответственно). Коэффициент водоудерживающей способности (Квс), являющийся комплексным показателем качества коллекторов, меняется в широких пределах — от 15 до 99 %, среднее значение — от 39 (пласт БС1-10) до 58 %(пласт БС0-11).
Распределение коллекторов различных классов по территории имеет сложный характер. Зоны повышенной проницаемости в горизонте БС10 приурочены к юго-восточной части Центральной залежи, а в горизонте БС11 имеют локальное распространение и хаотичное расположение.
Геохимическая характеристика отложений
Результаты рентгено-спектрального анализа пород были использованы для расчета петрохимических модулей, индексов химического выветривания {табл. 2), фациальных индикаторов и построения ряда диаграмм. Степень химического выветривания материнских пород и зрелость поступавшего в область седиментации материала, которые оценивались по гидролизатному (ГМ), алюмокремниевому (AM) и натриевому (НМ) модулям, были незначительными и на всем этапе формирования пластов БС10-БС11 почти одинаковыми. В то же время наблюдается незначительное, но устойчивое уменьшение средних значений ГМ и AM и увеличение НМ вверх по разрезу (см. табл. 2), что свидетельствует о уменьшении зрелости формировавшихся осадков. На слабую измененность материала в областях палеоводосборов указывают также индекс химического выветривания, среднее значение которого для всех пластов около 50 [9, 11], и химический индекс выветривания [8]. Модуль общей нормативной щелочности позволяет отнести изученные породы к нормально- и повышенно-щелочным, а железный модуль — к нормально-железистым. Средние значения титанового модуля меняются в широких пределах - от 0,062 (пласт БС2-11) до 0,048 (пласт БС0-11) - и не могут быть интерпретированы однозначно. Вверх по разрезу наблюдается его уменьшение, при этом пониженное значение модуля в пласте БС0-11 вероятно, обусловлено повышенной глинистостью пород данного пласта.
Отношение Fe/Mn, являющееся индикатором положения осадков на фациальном профиле бассейна [4, 7], меняется от 3-13 до 70-97, причем в пределах каждого пласта происходит постепенное увеличение показателя вверх по разрезу, что соответствует переходу от глубоководных осадков к мелководным. Таким образом, каждый пласт представляет собой циклит, формировавшийся на регрессивном этапе, при обмелении и опреснении бассейна.
На основе использования диаграмм В.С.Ерофеева и Ю.Г.Це-ховского [1], а также Л.Саттнера и П.Датта [10] (рис. 6) установлено, что формирование пластов БС10-БС11 происходило в условиях климата, близкого к аридному.
Выводы
1.Коллекторами продуктивных пластов БС10-БС11 являются преимущественно песчаники мелкозернистые и алевролиты мелко-крупнозернистые. Породы имеют близкий вещественный состав и относятся к аркозовои и граувакковои группам.
2.Снижение коллекторских свойств связано с текстурными особенностями и увеличением суммарного содержания мелкоалевритовой и глинистой фракций. Алевролиты с содержанием песчаной фракции менее 10 % являются неколлекторами. На коллекторские свойства пород влияет количество и состав цементирующего материала — при его содержании 30 % и более происходит формирование неколлектора; также неблагоприятным фактором является снижение доли каолинита и увеличение гидрослюдисто-хлоритового материала в глинистой фракции. Карбонатиэация пород, проявляющаяся во всех продуктивных пластах, значительно ухудшает их петрофизические характеристики.
3.По фильтрационно-емкостным свойствам изученные породы являются коллекторами II-VI классов, из наиболее распространены коллекторы III-IV классов. В пластах БС0-10-БС0-11 коллекторы II класса отсутствуют. Наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами обладает пласт БС1-10, хотя в целом наблюдается уменьшение пористости вниз по разрезу, пласты БС1-11-БС2-11 имеют более высокий Кп, чем БС0-11,что, вероятно, обусловлено литолого-фациальными особенностями пласта БС0-11, в частности его повышенной глинистостью. Проницаемость пород горизонта БС10 выше, чем БС11.
4. Формирование продуктивных пластов БС10-БС11 происходило в морских обстановках, при постепенной смене глубоководных условий мелководными, преимущественно аридного климата. Степень химического выветривания отлагаемого материала была незначительна.
Авторы:М.В.Мордвинцев, С.В.Видик