Влияние условий седиментации
на продуктивность пород-коллекторов казанских отложений
Хазиев Р.Р., Мударисова Р.А., Волков Ю.В., Анисимова Л.З.
ИПЭН АН РТ
Казанский федеральный университет
Тенденция нарастающих объемов добычи нефти в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции требует наращивания минерально-сырьевой базы путем открытия новых месторождений или ввода в разработку трудноизвлекаемых (нетрадиционных) запасов углеводородов. В Республике Татарстан нетрадиционными являются природные битумы (ПБ) или сверхвязкие нефти (СВН) казанского яруса, которые в настоящее время не вовлечены в разработку. Месторождения СВН в отложениях казанского яруса обычно представляют собой совокупность залежей, приуроченных к преимущественно карбонатным коллекторам, представляющих сложный коллектор в плане выработки запасов. Одним из таких месторождений является Горское месторождение СВН, расположенное на восточном борту Мелекесской впадины,
на границе Республики Татарстан и Самарской области. В работе проведен литолого-фациальный анализ казанских отложений по данным кернового материала. Выделены наиболее перспективные участки выработки запасов по данным литологического описания кернового материала и опробования продуктивных пластов.
на границе Республики Татарстан и Самарской области. В работе проведен литолого-фациальный анализ казанских отложений по данным кернового материала. Выделены наиболее перспективные участки выработки запасов по данным литологического описания кернового материала и опробования продуктивных пластов.
Введение
Палеоклиматические условия седиментации осадочных отложений напрямую определяют формирование как пород-коллекторов, природных резервуаров тяжелых нефтей и природных битумов, так и пород-покрышек, запечатывающих залежь и препятствующих их разрушению.
На территории Республики Татарстан (РТ) разведанные и поставленные на баланс запасы сверхвязких нефтей (СВН) сосредоточены: в терригенных отложениях уфимского яруса; в карбонатных отложениях казанского и частично сакмарского ярусов.
Следует отметить, что более половины всех числящихся на балансе запасов нефти сосредоточены в карбонатных резервуарах пермской системы [1]; и не исключено, что в будущем может быть поставлена задача вовлечения в разработку залежей СВН, сосредоточенных в карбонатном коллекторе.
Однако выработка запасов нефтей из карбонатных коллекторов несколько отличается от разработки терригенных коллекторов; основные сложности связаны с изменчивостью структуры пустотного пространства карбонатного коллектора в латеральном и вертикальном направлении, что в свою очередь создает сложности при выборе места успешного заложения новых скважин или бурения боковых стволов в вертикальных скважинах.
Вышеописанные факты определяют карбонатный тип резервуара как приоритетный для фундаментальных исследований.
Исходным материалом для исследований послужили табличные данные послойного описания кернового материала скважин, вскрывших казанские отложения в пределах Горского месторождения СВН (данные взяты из электронной базы «битум-банк» кафедры геологии нефти
и газа им. А.А. Трофимука, КФУ).
На территории Республики Татарстан (РТ) разведанные и поставленные на баланс запасы сверхвязких нефтей (СВН) сосредоточены: в терригенных отложениях уфимского яруса; в карбонатных отложениях казанского и частично сакмарского ярусов.
Следует отметить, что более половины всех числящихся на балансе запасов нефти сосредоточены в карбонатных резервуарах пермской системы [1]; и не исключено, что в будущем может быть поставлена задача вовлечения в разработку залежей СВН, сосредоточенных в карбонатном коллекторе.
Однако выработка запасов нефтей из карбонатных коллекторов несколько отличается от разработки терригенных коллекторов; основные сложности связаны с изменчивостью структуры пустотного пространства карбонатного коллектора в латеральном и вертикальном направлении, что в свою очередь создает сложности при выборе места успешного заложения новых скважин или бурения боковых стволов в вертикальных скважинах.
Вышеописанные факты определяют карбонатный тип резервуара как приоритетный для фундаментальных исследований.
Исходным материалом для исследований послужили табличные данные послойного описания кернового материала скважин, вскрывших казанские отложения в пределах Горского месторождения СВН (данные взяты из электронной базы «битум-банк» кафедры геологии нефти
и газа им. А.А. Трофимука, КФУ).
Теоретическая часть
Изучаемое месторождение в тектоническом плане расположено в пределах Мелекесской впадины, где основной продуктивный горизонт — отложения казанского яруса (рис. 1); территориально эта область приурочена к южной части РТ.
Согласно предыдущим исследованиям ученых-геологов, изучавших пермские отложения, в том числе и казанские [5, 7, 8, 9, 11], южный и юго-восточный район Татарстана представлен хемогенными карбонатно-сульфатными отложениями, формировавшимися в условиях лагун и мелководного морского бассейна. По рассмотренным авторами литолого-фациальным картам казанских отложений [2] и табличному описанию кернового материала на Горском месторождении эти данные подтверждаются.
Согласно предыдущим исследованиям ученых-геологов, изучавших пермские отложения, в том числе и казанские [5, 7, 8, 9, 11], южный и юго-восточный район Татарстана представлен хемогенными карбонатно-сульфатными отложениями, формировавшимися в условиях лагун и мелководного морского бассейна. По рассмотренным авторами литолого-фациальным картам казанских отложений [2] и табличному описанию кернового материала на Горском месторождении эти данные подтверждаются.
Рис. 1. Карта битумных месторождений южной и юго-восточной части РТ.
Масштаб 1:2 500 000 [6]
Масштаб 1:2 500 000 [6]
Анализ полученных результатов
По макроописанию отложения казанского яруса представлены трещиноватыми и порово-трещинными доломитами и известняками; в некоторых случаях тонким переслаиванием доломитов с гипсами. Описание кернового материала выполнено с высокой детальностью — в большинстве скважин выявлены фаунистические остатки, такие как пелециподы, брахиоподы, кораллы. В шлифах чаще всего встречаются мшанки (рис. 2) и переотложенные неидентифицированные фаунистические остатки (сходные с фораминиферами).
Рис. 2. Фотография шлифа образца
7931–72 в одном николе. Органогенный
известняк с остатками мшанок
7931–72 в одном николе. Органогенный
известняк с остатками мшанок
В таблице 1 приведены сравнительные условия обитания биоты в палеозойское время.
По данным таблицы 1, фаунистические остатки характерны для условий мелководного морского бассейна, что также согласуется с предыдущими исследованиями.
По данным таблицы 1, фаунистические остатки характерны для условий мелководного морского бассейна, что также согласуется с предыдущими исследованиями.
Табл. 1. Условия обитания организмов в палеозойское время [4]
Следующей задачей в настоящей работе было построение карты литотипов на месторождении. В таблице 2 показаны данные описания кернового материала по 16 скважинам. Здесь выделены
2 основных литотипа: карбонатный (I) и карбонатно-сульфатный (II).
2 основных литотипа: карбонатный (I) и карбонатно-сульфатный (II).
Табл. 2. Данные описания кернового материала казанских отложений
По изменчивости литотипов (I) и (II) построена литологическая карта Горского месторождения
(рис. 3).
(рис. 3).
Рис. 3. Карта смены литотипов Горского месторождения битумов.
Масштаб 1:50 000
1 — скважины, вскрывшие казанские отложения; 2 — скважины, давшие приток
флюидов из казанских отложений; 3 — зона карбонатов; 4 — зона переслаивания
карбонатов и сульфатов
Масштаб 1:50 000
1 — скважины, вскрывшие казанские отложения; 2 — скважины, давшие приток
флюидов из казанских отложений; 3 — зона карбонатов; 4 — зона переслаивания
карбонатов и сульфатов
При рассмотрении карты видно, что центральная, южная и северо-восточная части — область развития карбонатов; северная, юго-восточная и западная части характеризуются переслаиванием карбонатов и сульфатов. Учитывая данные таблицы 2, где карбонатно-сульфатные отложения представлены переслаиванием доломитов и гипсов (район скв. 100, 103, 131, 149), возможны 2 механизма формирования этих участков.
1. Зоны формирования данного литотипа представляли собой заливы и лагуны, формировавшиеся вдоль атолла. При рассмотрении карты изопахит камышлинских отложений (рис. 4) видно, что в центральной и северо-восточной части месторождения (область распространения литотипа (I)) наблюдаются большие толщины (от 10 до 18 м) по сравнению с областью распространения литотипа (II). По косвенным данным предположение о формировании атоллов в исследуемом районе подтверждается.
1. Зоны формирования данного литотипа представляли собой заливы и лагуны, формировавшиеся вдоль атолла. При рассмотрении карты изопахит камышлинских отложений (рис. 4) видно, что в центральной и северо-восточной части месторождения (область распространения литотипа (I)) наблюдаются большие толщины (от 10 до 18 м) по сравнению с областью распространения литотипа (II). По косвенным данным предположение о формировании атоллов в исследуемом районе подтверждается.
Рис. 4. Карта изопахит камышлинского
горизонта. Масштаб 1:100 000
горизонта. Масштаб 1:100 000
Аналогичная картина формирования лагунных отложений наблюдается и в современное время около Мальдивских островов, где коралловый остров либо архипелаг имеет вид сплошного или разорванного кольца, окружающего лагуну (рис. 5).
Рис. 5. Лагуны внутри атоллов в Индийском
океане
океане
2. Согласно данным [2], в казанское время происходили периодические колебания уровня морского бассейна с осушением морского бассейна седиментации. В таких условиях не исключено формирование эрозионно-карстовых воронок, которые в случае трансгрессивного цикла заполнялись морскими водами и представляли собой отдельные соленые озера или, возможно, лагуны и заливы с неактивным или слабоактивным водообменом (рис. 6).В таких условиях при хемогенном осаждении осадков не исключено образование отдельных слоев эвапоритов (гипс, ангидрит) наряду с карбонатами.
Рис. 6. Схема формирования карстовых озер в раннеказанское время [2]
Как показали данные макроописания кернового материала (табл. 2), литотипы (I) и (II) представлены порово-трещинным и трещинным типом коллектора на всей территории месторождения; в большинстве случаев наблюдается пятнисто-полосчатая и сплошная интенсивная пропитка битумной нефтью.
В пяти скважинах из шести опробованных на месторождении при испытании продуктивных казанских отложений были получены притоки битумной нефти. Как показали результаты полученных притоков из отложений казанского яруса (табл. 3), наибольшие дебиты (0,5–0,75 м3/сут) получены из скважин, находящихся в зоне литотипа (I) — пористых и трещиноватых доломитов; в зоне карбонатно-сульфатного литотипа (II) получены притоки в разы меньше (в основном — непромышленные).
В пяти скважинах из шести опробованных на месторождении при испытании продуктивных казанских отложений были получены притоки битумной нефти. Как показали результаты полученных притоков из отложений казанского яруса (табл. 3), наибольшие дебиты (0,5–0,75 м3/сут) получены из скважин, находящихся в зоне литотипа (I) — пористых и трещиноватых доломитов; в зоне карбонатно-сульфатного литотипа (II) получены притоки в разы меньше (в основном — непромышленные).
Рис. 6. Схема формирования карстовых озер в раннеказанское время [2]
Очевидно, низкие притоки нефти, полученные в скважинах, находящихся в зоне (II), связаны с прослоями непроницаемых пород (гипсы, ангидриты), создающих препятствие фильтрации флюидов в поровом пространстве пород-коллекторов. В разрезе скв. 99 (табл. 2) отмечаются загипсованные доломиты; следовательно, ухудшенные показатели разработки в зоне литотипа (II) связаны также с вторичными процессами, происходящими в карбонатных коллекторах — зарастание пустотного пространства вторичным гипсом [10].
Вышеописанное явление изложено в работе [12], где в отложениях верхнесакмарского подъяруса породы представлены карбонатными коллекторами, где ярко проявляются процессы вторичного зарастания гипсом и формирования «потенциальной» зоны отсутствия коллектора.
Вышеописанное явление изложено в работе [12], где в отложениях верхнесакмарского подъяруса породы представлены карбонатными коллекторами, где ярко проявляются процессы вторичного зарастания гипсом и формирования «потенциальной» зоны отсутствия коллектора.
ИТОГИ
В ходе работы установлено:
- казанские отложения представлены поровым и порово-трещинным коллектором с обилием фаунистических остатков, характерных для мелководных морских бассейнов;
- породы-коллекторы представлены двумя основными литотипами, сменяющимися в северной, западной и юго-восточной частях месторождения;
- промышленные притоки получены из коллекторов, представленных карбонатным литотипом.
ВЫВОДЫ
В карбонатном коллекторе, как правило, пустотное пространство формируется путем выщелачивания и растворения матрицы породы [3]; однако в ходе изменения палеоклимата и периодического осушения бассейна седиментации вместе с карбонатами могут отлагаться и эвапориты, которые не подвержены (или мало подвержены) процессам растворения. По полученным в настоящей работе данным, карты распространения литотипов можно использовать как инструмент при выборе приоритетных участков для заложения новых скважин в неоднородных карбонатных коллекторах, где встречаются непроницаемые или слабопроницаемые прослои.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вафин Р.Ф., Николаев А.Г., Валеева Р.Д. Породы-коллекторы сверхвязких нефтей уфимского комплекса Больше-Каменского месторождения и их свойства // Ученые записки Казанского государственного университета. Естественные науки. Т. 152. № 1. 2010. С. 215–225.
2. Буров Б.В., Есаулова Н.К., Губарева В.С. Геология Татарстана: Стратиграфия и тектоника. М.: ГЕОС, 2003. 402 с.
3. Гиматудинов Ш.К., Шировский А.И. Физика нефтяного и газового пласта.
М.: Недра, 1982. 311 с.
4. Ежова А.В. Литология. Томск: Томский политехнический университет, 2009.
336 с.
5. Игнатьев В.И. Татарский ярус центральных и восточных областей Русской платформы. Стратиграфия. Казань: КГУ, 1962. Часть 1. 337 с.
6. Малофеев В.В. Геологическое обоснование повышения эффективности освоения месторождений сверхвязких нефтей и природных битумов Татарстана. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011. 24 с.
7. Миропольский Л.М. Топогеохимическое исследование пермских отложений в Татарии. М.: АН СССР, 1956. 264 с.
8. Тихвинская Е.И. Основы палеогеографии Востока Русской платформы в верхнепермское время. Доклады АН СССР, Том LXIV. 1949 г.
9. Троепольский В.И. Пермские битумы Татарии. Казань: КГУ, 1976. 223 с.
10.Сахибгареев Р.С. Вторичные изменения коллекторов в процессе формирования и разрушения нефтяных залежей. Ленинград: Недра, 1989. 258 с.
11.Сементовский Ю.В. Условия образования месторождений минерального сырья в позднепермскую эпоху на востоке Русской платформы. Казань: Таткнигоиздат, 1973. 256 с.
12. Хазиев Р.Р., Андреева Е.Е., Анисимова Л.З., Фахрутдинов И.Р., Баранова А.Г. Некоторые аспекты формирования залежей сверхвязких нефтей в отложениях сакмарского яруса на территории Республики Татарстан // Экспозиция Нефть Газ. 2020. № 6. С. 52–55.
2. Буров Б.В., Есаулова Н.К., Губарева В.С. Геология Татарстана: Стратиграфия и тектоника. М.: ГЕОС, 2003. 402 с.
3. Гиматудинов Ш.К., Шировский А.И. Физика нефтяного и газового пласта.
М.: Недра, 1982. 311 с.
4. Ежова А.В. Литология. Томск: Томский политехнический университет, 2009.
336 с.
5. Игнатьев В.И. Татарский ярус центральных и восточных областей Русской платформы. Стратиграфия. Казань: КГУ, 1962. Часть 1. 337 с.
6. Малофеев В.В. Геологическое обоснование повышения эффективности освоения месторождений сверхвязких нефтей и природных битумов Татарстана. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011. 24 с.
7. Миропольский Л.М. Топогеохимическое исследование пермских отложений в Татарии. М.: АН СССР, 1956. 264 с.
8. Тихвинская Е.И. Основы палеогеографии Востока Русской платформы в верхнепермское время. Доклады АН СССР, Том LXIV. 1949 г.
9. Троепольский В.И. Пермские битумы Татарии. Казань: КГУ, 1976. 223 с.
10.Сахибгареев Р.С. Вторичные изменения коллекторов в процессе формирования и разрушения нефтяных залежей. Ленинград: Недра, 1989. 258 с.
11.Сементовский Ю.В. Условия образования месторождений минерального сырья в позднепермскую эпоху на востоке Русской платформы. Казань: Таткнигоиздат, 1973. 256 с.
12. Хазиев Р.Р., Андреева Е.Е., Анисимова Л.З., Фахрутдинов И.Р., Баранова А.Г. Некоторые аспекты формирования залежей сверхвязких нефтей в отложениях сакмарского яруса на территории Республики Татарстан // Экспозиция Нефть Газ. 2020. № 6. С. 52–55.
Хазиев Р.Р., Мударисова Р.А., Волков Ю.В., Анисимова Л.З.
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань, Россия, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
radmir361@mail.ru
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань, Россия, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
radmir361@mail.ru
Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Теоретические: литолого-фациальные карты казанских отложений на территории Татарстана; концепция литолого-фациального анализа. Практические: табличные данные с детальным описанием кернового материала из поисковых скважин в пределах Горского месторождения, фотографии шлифов казанских отложений.
фациальный анализ, сверхвязкие нефти, карбонатный коллектор, фильтрационно-емкостные свойства, наложенный эпигенез
Хазиев Р.Р., Мударисова Р.А., Волков Ю.В., Анисимова Л.З. Влияние условий седиментации на продуктивность пород-коллекторов казанских отложений // Экспозиция Нефть Газ. 2021. № 3.
С. 17–21. DOI: 10.24412/2076-6785-2021-3-17-21
С. 17–21. DOI: 10.24412/2076-6785-2021-3-17-21
27.04.2021
УДК 551.3
DOI: 10.24412/2076-6785-2021-3-17-21
DOI: 10.24412/2076-6785-2021-3-17-21
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (8552) 92-38-33