Характеристика основных типов природных резервуаров
Природные резервуары - понятийная категория, которая определяет естественные природные системы и позволяет разрабатывать геологические модели для изучения влияния строения осадочных толщ на распределение в них залежей нефти и газа в ловушках различных генетических и морфологических типов. Анализ условий формирования ПР, их классификация и типизация с учетом генетических и морфологических признаков представляет не только теоретический, но и, прежде всего, практический интерес. Термин впервые ввел В. Вильсон в 1934 году, который понимал под природным резервуаром естественное вместилище для нефти, газа и воды И.О. Брод (1951) определил ПР как горную породу, в которой может происходить циркуляция подвижных веществ (флюидов) в недрах. А. Леворсен (1967) представлял ПР как часть породы, содержащей залежь нефти и газа, т.е. по существу прировнял это понятие к понятию собственно залежи нефти и газа. В современном понимании природный резервуар - это часть нефтегазоносного комплекса (НГК), представляющая собой систему горных пород в пределах зоны профиля седиментации элементарного циклита (или нескольких соседних в разрезе циклитов), в которых могут реализоваться условия миграции и аккумуляции углеводородов (УВ). Он характеризуется следующими показателями: - типом коллектора; - соотношением коллектора с непроницаемыми (флюидоупорными) породами; - емкостью; - формой и условиями залегания; - гидродинамическими условиями и пластовой энергией. Следовательно, ПР состоит из двух основных элементов: коллектора и ограничивающих его пород-флюидоупоров (экранов). Верхний флюидоупор, ограничивающий движение флюидов вверх, принято называть покрышкой. В классификации ПР, предложенной Н.А. Еременко (1988), использованы следующие понятия: - класс; - генетический тип; - порядок; - распространенность; - морфологический тип. Класс природного резервуара устанавливается по литологическому составу слагающих его коллекторов и перекрывающего флюидоупора: терригенный, терригенно-карбонатный, карбонатно-терригенный, карбонатно-эвапоритовый, вулканогенно-осадочный, осадочно-вулканогенный и др. При определении класса в первой части указывается литологический состав пласта-коллектора, во второй - покрышки. Так название «терригенно-карбонатный» означает, что ПР сложен терригенными коллекторами и карбонатной покрышкой; «терригенный» - что и пласт-коллектор и покрышка представлены терригенными породами. Основные характеристики ПР - емкостные и фильтрационные свойства и их изменчивость по разрезу и по площади определяются генезисом пород, образующих природный резервуар, то есть генетическим типом ПР. На основе изучения генезиса отложений осуществляется прогнозирование и поиски ловушек. Природные резервуары могут быть моно- и полифациальными. Во втором случае, например, шельфовые пески могут сменяться баровыми или дельтовыми, а последние - аллювиальными образованиями, которые в совокупности формируют единую гидродинамическую систему. Монофациальные ПР в большинстве случаев имеют локальное распространение; региональные же резервуары почти всегда полифациальны. По характеру взаимоотношения между элементами, образующими резервуар, определяют порядок ПР - простой (совершенный и несовершенный) и сложный. Использование этих понятий вызвано тем, что между пластами-коллекторами нередко залегают пачки-проводники, т.е. между коллекторами отсутствуют флюидоупоры. В этих случаях пласты могут иметь единый водонефтяной или газоводяной контакты и между ними имеется гидродинамическая связь. Простой совершенный ПР - это пласт-коллектор с перекрывающими и подстилающими флюидоупорами. Простой несовершенный ПР - часть простого совершенного и представляет собой сочетание пласта-коллектора с нижним или верхним флюидоупорами. Сложный ПР - совокупность нескольких пластов-коллекторов и флюидоупоров. При этом флюидоупоры и сверху и снизу должны быть едиными для всех пластов-коллекторов. Очень важная характеристика ПР - площадь его распространения. От нее в значительной мере зависят объем УВ и концентрация их в ловушках разных генетических и морфологических типов. В зависимости от распространенности природные резервуары могут быть региональными, зональными или локальными. Региональные ПР пространственно занимают более 50% площади седиментационного бассейна. Зональные ПР охватывают один или ряд тектонических элементов I порядка. Локальные ПР занимают часть площади тектонического элемента II порядка, либо территорию в пределах группы структур. Локальные и зональные совершенные ПР пространственно могут переходить в несовершенные в зависимости от фациальной изменчивости покрышки. Локально развитые ПР не могут образовывать крупные месторождения. Все гигантские месторождения связаны со сложными резервуарами, имеющими широкое распространение по площади. Выявление морфологического типа ПР позволяет установить границы распространения резервуара, определить и спрогнозировать участки, наиболее благоприятные для формирования ловушек. Выделяются три морфологических типа: - линзовидный; - рукавообразный; - плащевидный. Линзовидный тип обычен при локальном развитии резервуара; плащевидный характерен для регионального или зонального распространения, а рукавообразный наиболее част при зональном развитии ПР. Последний тип связан с зонами распространения аллювиальных отложений или отложений течений либо с локальным развитием отложений мелких русел, рек, баров и т.д. По соотношению коллектора с ограничивающими его плохо проницаемыми породами выделяются три основных типа ПР: пластовые, массивные и литологические ограниченные со всех сторон (таблица 1). Пластовый ПР состоит из сравнительно однородного пласта-коллектора, ограниченного на значительной площади в кровле и подошве плохо проницаемыми породами. В таком ПР мощность коллектора более или менее выдерживается на большой территории. При общем сохранении пластового характера на тех или иных локальных участках или на границе распространения коллектора может наблюдаться существенное изменение мощностей и даже полное выклинивание коллектора. Таблица 1 – Классификация природных резервуаров (по И.О. Броду)
Коллектор в пластовых ПР обычно литологически выдержан, но может иметь и более сложное строение. В пластовом ПР существует единая гидродинамическая система. Основным видом движения жидкостей и газов является боковое движение по пласту. Пластовые ПР характерны для терригенных отложений: песчаник – коллектор, глина (аргиллит) – покрышка. Массивный ПР представляет собой мощную толщу проницаемых пород, перекрытую сверху и ограниченную с боков плохо проницаемыми породами. Коллекторы, слагающие массивные резервуары, бывают литологически однородными или неоднородными. Однородные массивные резервуары могут быть представлены карбонатными, метаморфическими или изверженными породами. Пористость и проницаемость таких коллекторов обусловлена наличием в них каверн и трещин. Зоны пористости и проницаемости в массивных ПР не имеют строгой стратиграфической приуроченности. Часто в теле массива наблюдаются зоны с хорошими емкостными показателями, пересекающие стратиграфические поверхности. В массивных ПР боковое перемещение жидкости и газа ограничено проницаемыми зонами и в ряде случаев не может происходить на большие расстояния. Характерны для карбонатно-терригенных (в т.ч. рифогенных) отложений: известняк (доломит) – коллектор, глина (аргиллит) – покрышка. ПР, литологически ограниченные со всех сторон - это резервуары всех видов, в которых насыщающие их газообразные и жидкие УВ окружены со всех сторон практически непроницаемыми породами. Движение жидкостей и газов в них ограничено размерами самого резервуара. Характерно возникновение аномально высоких пластовых давлений (АВПД). Характерны для терригенных отложений: песчаник – коллектор, глина (аргиллит) – покрышка и для галогенно-сульфатно-карбонатных образований: известняк (доломит) – коллектор, соль, гипс – покрышка. С пространственным соотношением пластов и изолирующих толщ связаны представления о трехслойном природном резервуаре. Его модель была предложена еще в 1968 г. Б.Ф. Филипповым, позднее развита В.Д. Ильиным. В Тимано-Печорской провинции трехслойные ПР и связанные с ними проблемы при оценке перспектив нефтегазоносности впервые рассмотрены Б.Я. Вассерманом, В.И. Богацким, позднее В.Вл. Меннером (1989), З.В. Ларионовой (1990), В.И. Еременко (1996). Трехслойный ПР состоит из пласта коллектора, флюидоупора и разделяющей их промежуточной (рассеивающей) толщи (полупокрышки, «ложной» покрышки). В тех случаях, когда промежуточная толща имеет значительную мощность, превышающую амплитуду локальной структуры, условия формирования залежей неблагоприятны: когда кровля пласта коллектора на своде антиклинального поднятия залегает ниже кровли промежуточной толщи в седловине, структура не будет заполнена УВ. Рассеивающие толщи сложены, как правило, отложениями с низкими коллекторскими свойствами: слабопористыми карбонатными породами, алевролитами и песчаниками с карбонатным и сульфатным цементом, их глинистыми разностями, ангидритами и т.д.
Понятие «порода-коллектор»
Коллектор представляет собой геологическое тело различных формы, состава и происхождения, насыщенное водой и способное содержать в некоторой своей части промышленные объемы нефти и/или газа, сохранять их и отдавать при разработке. Это свойство коллектора обуславливается наличием в нем пористости, определяющий тот объем коллектора, который может быть наполнен флюидом, и проницаемости, обеспечивающей возможность движения флюидов при тех перепадах давления, которые возникают в пластовых условиях, и их гравитационное расслоение.
|
