Березовская свита
Калабин А.А., Чертина К.Н.,
Нассонова Н.В., Девятка Н.П.


ООО «Тюменский нефтяной научный центр»
В настоящее время ПАО «НК «Роснефть» реализует целевой инновационный проект по разработке технологий изучения
и освоения нетрадиционного газового объекта в отложениях березовской свиты на территории Западной Сибири. Отложения целевого пласта НБ1, с которым связаны основные перспективы, представлены порово-трещинным типом коллектора. Данная статья направлена на демонстрацию встреченных в процессе изучения генетических типов трещин, их свойств
и параметров для использования данной информации при изучении аналогичных резервуаров.
Методика исследований основывалась на разномасштабном подходе при изучении трещин: от макроописания на керне до изучения минерального состава трещинного пространства методами РФА, РЭМ и в шлифах, изготовленных через выявленные на керне трещины.

Верхнемеловые отложения березовской свиты стратиграфически приурочены к коньяк-сантон-кампанскому интервалу верхнего мела и подразделяются на 2 подсвиты: нижнюю и верхнюю.

По результатам оценки ресурсного потенциала основным перспективным объектом является
пласт НБ1, относящийся к нижнеберезовской подсвите. Эффективная мощность пласта составляет в среднем около 10 м. Осадки нижнеберезовской подсвиты представляют собой глинисто-кремнистые и кремневые разности прибрежно-морского и морского генезиса.

Пласт представлен опоками и опоковидными глинами. Особенностью этих пород является активное поглощение воды при контакте с растворами. Коллектор характеризуется высокой пористостью и очень низкой проницаемостью (Кп = 31 %, Кпр = 0,5 мД), это обусловлено малым размером пор 1–4 мкм. Пустотное пространство породы представлено микропорами глин, более крупными порами аморфного и микрокристаллического кремнезема, развитыми по биокластам,
и естественными трещинами.

Возможность получения промышленных дебитов газа, при таких свойствах, обеспечивается благодаря наличию естественной трещиноватости, которая широко развита ввиду специфических упруго-прочностных свойств (хрупкость варьирует в диапазоне 0,46–0,9, при среднем значении
— 0,74) и тектонического развития территории вплоть до четвертичного времени. В связи с характерной для пласта хрупкостью данные породы практически не способны к пластичным деформациям и при упругом воздействии на них неизбежно происходит растрескивание.

В рамках работ, проведенных на керновом материале, выполнены специальные лабораторные исследования трещиноватости, включающие в себя детальное изучение пород в петрографических шлифах и в растровом электронном микроскопе (РЭМ). Отбор образцов для исследований проводился в предварительно намеченных точках на участках с выявленной трещиноватостью.

В настоящее время существуют различные классификации трещин [1]: размерные, геометрические, генетические и специальные. Все они характеризуют трещины с различных точек зрения и поэтому не исключают, а дополняют друг друга.

Керновый анализ позволил выделить два масштаба трещин — это микротрещины и макротрещины, а детальное изучение этих трещин с использованием микроскопических методов (шлиф и РЭМ) разделить их по генетическим признакам и степени заполнения [1]:

тектонические трещины кливажа и разломной тектоники, открытые и частично заполненные вторичными минералами (минерализованные);

  • тектонические, полностью заполненные вмещающей породой;
  • литогенетические открытые, закрытые;
  • итогенетические открытые, расширенные за счет действия тектоники.

Тектонические трещины
Среди тектонических трещин принято различать трещины, образовавшиеся при формировании складок (соскладчатые), и трещины, связанные с образованием тектонических разрывов (приразрывные) [2].

Выделенный генетический тип трещин — кливаж, относящийся к соскладчатым, — показывает связь литологии и тектонических условий. Под кливажом понимают способность горных пород делиться по параллельным или почти параллельным поверхностям на тонкие пластинки. В общем ходе деформации место образования кливажа соответствует последней стадии развития, характеризующейся потерей прочности перед разрывом [3].

Кливаж, выделенный в керне рассматриваемого объекта, — это трещиноватость, связанная с процессами сжатия и растяжения пород при формировании складок. В пределах исследуемого участка кливаж представлен в основном трещинами отрыва и связан преимущественно с пластом НБ1 (рис. 1), что обусловлено особенностями его упруго-прочностных свойств.
Рис. 1. Тектоническая трещина отрыва, отнесенная к генетическому типу «кливаж»
На рисунке 1 отображена трещина кливажа. В шлифе макротрещина сообщается с системой микротрещин. В околотрещинном пространстве наблюдается вторичная минерализация (пирит) и участки интенсивного выщелачивания. Трещины данного типа раскрыты от волосовидных
(менее 0,1 мм) до 0,5–0,6 мм в расширениях.

В породах пласта НБ1 выделяются 2 системы трещин кливажа: первая — закрытые трещины, направленные веерообразно; вторая — открытые вертикальные трещины, секущие первую систему.

В шлифах трещины кливажа идентифицировались по следующим признакам:

  • трещины расположены преимущественно перпендикулярно слоистости, реже под наклоном, подчеркивая системность;
  • орфология трещин преимущественно одинакова на всем ее протяжении;
  • инерализация трещин выдержана по составу.

Тектонические (приразрывные) оперяющие — возникающие при смещении вдоль поверхности основного разлома, формируются путем роста, сгущения и слияния существовавших ранее мелких оперяющих трещин. Для оперяющих трещин характерно развитие группами, внутри которых густота трещин повышена, а трещины расположены кулисообразно [4].

В керновом материале преимущественно были зафиксированы приразломные трещины скалывания (рис. 2).

Рис. 2. Тектоническая трещина со смещением вдоль плоскости
Отнесение трещин к приразломным (скалывания) по керновому материалу проводилось по следующему ряду признаков:

  • наличие зеркал скольжения;
  • резкая смена литологического состава пород по разные стороны от трещины;
  • трещины крутые;
  • по трещине фиксируется видимое смещение слоев породы;
  • трещины короткие, редко протяженные;
  • иногда обрамляются оперяющими трещинами;
  • трещины образуют выдержанную систему;
  • трещины зачастую располагаются через равные интервалы.

В шлифах приразломные трещины (скалывания) идентифицировались по следующим признакам:

  • крайне малая ширина (раскрытость) трещин;
  • наличие глинок трения;
  • смещение структурных элементов породы вдоль трещины друг относительно друга.

В петрографическом шлифе тектоническая трещина, выявленная на этапе макро-описания керна, заполнена глинистым веществом (рис. 2). В перегибе отмечается относительное раскрытие и заполнение продуктами интенсивного разрушения вмещающих пород. Ниже и выше, относительно трещины, породы различаются составом и строением. Для зоны смещения характерна ориентировка чешуек глинистых минералов по направлению сдвига.
Литогенетические трещины
Образуются в процессе уплотнения осадка и уменьшения его объема. Трещины повторяют и подчеркивают текстуру породы, прослеживаются вдоль многочисленных слойков уплотнения. Отмечаются в шлифах, изготовленных параллельно и перпендикулярно наслоению. В шлифах, изготовленных параллельно наслоению, выделяется значительно меньшее их количество. Это говорит о том, что трещины данного типа располагаются по отношению к слоистости по-разному: косо, параллельно, либо имеют изогнутые сложной формы поверхности, но преимущественно ориентированы субпараллельно поверхности наслоения и находятся в условиях максимального вертикального стресса.

В поле шлифа, изготовленного перпендикулярно наслоению, отражены (рис. 3) пологоволнистые, протяженные, ветвящиеся трещины, проходящие по контактам глинисто-гидрослюдистых слойков, ответвления образуют сеть. Трещины частично раскрытые, образованы на границах разностей различного минералогического состава, имеют перемычки.
Рис. 3. Литогенетическая трещиноватость. Параллельный оси керна срез. Опоки пласта НБ1 березовской свиты. Вид — без анализатора, увеличение 4 ×
Пласт НБ1 имеет свои уникальные особенности в части трещиноватости, они заключаются в наличии полностью заполненных вмещающей породой тектоно-литогенетических трещин, первично литогенетические трещины синерезиса (рис. 4, 5), с обновлением по плоскостям во время тектонических активизаций.
Рис. 4. Тектоно-литогенетические трещины синерезиса
Эти трещины пересекаются литогенетическими и тектоническими трещинами (рис. 5), что ставит их на первое место в ряду последовательности формирования от более ранних к более поздним. Тектоно-литогенетические трещины синерезиса повсеместно полностью заполнены вмещающей породой.
Рис. 5. Тектоно-литогенетические трещины синерезиса, полностью заполненные вмещающей породой, пересечены а - литогенетической и b - тектонической трещинами
ИТОГИ
Таким образом, в ходе выполненных исследований было установлено, что структура трещинного пространства пласта НБ1 имеет очень сложный характер. Развита микро- и макротрещиноватость, трещины делятся на тектонические и литогенетические. Тектонические в свою очередь подразделяются на трещины кливажа и оперяющие приразрывные. По степени заполнения пустотного пространства установлены преимущественно открытые (60 %) и минерализованные (40 %).
В виду малой протяженности, сообщаемости, раскрытости и затухающего характера литогенетические трещины, предположительно, не лучшим образом влияют на пропускную способность пород относительно вмещающих флюидов. Больший интерес вызывают тектонические трещины, ввиду своей протяженности и раскрытости, а также упорядоченной системности с точки зрения морфологии.
ВЫВОДЫ
Исходя из выявленных масштабов, разнообразия типов и разнонаправленного воздействия трещиноватости на фильтрационно-емкостные свойства пород, методика изучения отложений березовской свиты должна содержать целый набор инструментов различного масштаба, только в этом случае результаты исследований позволят понять модель резервуара и впоследствии стать качественной основой для выполнения прогноза зон повышенной продуктивности, которые для резервуара опоковидного пласта НБ1 связаны с улучшенными свойствами матрицы породы и наличием трещинной проницаемости за счет интенсивной природной трещиноватости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Максимов Е.М. Общая и структурная геология. Тюмень: ТюмГНГУ, 2014.
220 с.

2. Рекомендации по изучению трещинова-тости горных пород при инженерно-геологических изысканиях для строительства. М.: Стройиздат, 1974. 40 с.

3. Михайлов А.Е. Полевые методы изучения трещин в горных породах.
М.: Госгеолтехиздат, 1956. 132 с.

4. Рад М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1970. 164 с.
Калабин А.А., Чертина К.Н., Нассонова Н.В., Девятка Н.П.

ООО «Тюменский нефтяной научный центр», Тюмень, Россия

aakalabin@tnnc.rosneft.ru
Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Макроописание кернового материала, классификация трещин по генетическим признакам, определение параметров трещинного пространства, рентгенофлуоресцентный анализ, рентгеновский энергодисперсионный микроанализатор, стадиальный анализ.
березовская свита, кремнисто-глинистые отложения, нетрадиционный тип коллектора, макротрещиноватость, микротрещиноватость, тектонические трещины, кливаж, трещины приразломные, литогенетические трещины, синерезис, модель резервуара
Калабин А.А., Чертина К.Н., Нассонова Н.В., Девятка Н.П. Трещиноватость кремнисто-глинистых пород пласта НБ1 березовской свиты центральной части Западной Сибири // Экспозиция Нефть Газ. 2021. № 1. С.30–33. DOI: 10.24412/2076-6785-2021-1-30-33
08.02.2021
УДК 553.98.061.43
DOI: 10.24412/2076-6785-2021-1-30-33

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (8552) 92-38-33