Структурно-текстурные особенности и коллекторские свойства карбонатных пород турнейских отложений Бавлинского нефтяного месторождения

Ахметшина Элина Ренатовна

студент 5 курса, кафедра геологии нефти и газа КФУ, г. Казань

Е-mail: elina.akhmetshina@gmail.com

Нургалиева Нурия Гавазовна

научный руководитель, д-р геол.-минерал. наук, доцент КФУ, г. Казань

ВВЕДЕНИЕ

Истощение нефтяных запасов терригенного девона в Республике Татарстан обусловливает необходимость вовлекать в разработку залежи углеводородов, локализованные в карбонатных отложениях каменноугольного возраста. Из них наиболее значимым по количеству установленных месторождений нефти являются карбонатные отложения турнейского яруса. Однако извлечение нефти из карбонатных пород-коллекторов по технологиям нефтедобычи из терригенных отложений вызывает определенные трудности. В связи с этим актуальным становится изучение строения и особенностей формирования емкостного пространства известняков турнейского возраста.

Основной целью работы является изучение структурно-текстурных особенностей карбонатных пород турнейского яруса Бавлинского нефтяного месторождения.

ХАРАКТЕРИСТИКА БАВЛИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Бавлинское нефтяное месторождение расположено на территории Бавлинского района Республики Татарстан. Бавлинское месторождение является одним из крупнейших и длительное время эксплуатируемых в Республике Татарстан. Поэтому, в настоящее время Бавлинский район характеризуется высокоразвитой нефтяной промышленностью. В карбонатных отложениях турнейского яруса, залегающего на глубине 1240 м, открыты залежи нефти, приуроченные к кровельной части яруса — преимущественно кизеловский горизонт и на отдельных повышенных частях структур — черепецкий горизонт [1, c. 37].

В разрезе карбонатов верхнетурнейского подъяруса выделяются два четких зональных интервала, к которым приурочены эффективные проницаемые прослои — интервалы в верхней и срединной частях кизеловского (пласт ВС) и нижней части  кизеловского и кровле черепецкого горизонтов (пласт НС). Названия пластов ВС и НС сложились исторически, как нефтенасыщенные пласты (по результатам опробования) соответственно высокого и низкого электрических сопротивлений. В верхнетурнейских отложениях юго-востока Татарстана выделено четыре основных типа известняков: комковатые, сгустково-детритовые, шламово-детритовые и форамениферо-сгустковые, кальцитизированные. Пятый тип карбонатов — известняки доломитизированные и доломиты.

СТРУКТУРНО-ТЕКСТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНАТНЫХ ПОРОД ТУРНЕЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

В карбонатных породах-коллекторах по различным оценкам сосредоточено от 38—48 % до 50—60 % запасов углеводородов. Среди карбонатных пород-коллекторов карбона наибольшими запасами обладают отложения турнейского яруса, что, прежде всего, объясняется широким развитием в них органогенных известняков и наличием перекрывающих их терригенных пород визейского яруса с высокими флюидоупорными свойствами, играющих роль покрышки для нефтяных залежей [2, c. 52].

В связи с этим актуальным становится изучение строения и особенностей формирования емкостного пространства известняков турнейского возраста.

Объектом исследования является керновый материал, отобранный из продуктивного интервала скважин № 3003, № 4868, № 4847 (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3) юго-западной части Бавлинского месторождения. 

Рис.1 Разрез скважины № 4868

Рис.2 Разрез скважины № 4847

Рис.3 Разрез скважины №3003

С отобранными образцами керна были проделаны следующие виды работ:

1.  Описание шлифов образцов керна;

2.  Исследование ФЕС по данным керна и геофизики;

3.  Электронная микроскопия образцов;

4.  Распределение образцов по классификации Р. Данхема;

5.  Определение геометрии пустотного пространства.

В лабораторных условиях были  получены следующие параметры ФЕС, которые представлены в Таблице 1.

Таблица 1.

Результаты исследований образцов керна Бавлинской площади

В настоящей работе было проведено исследование структурно-генетических типов карбонатных пород по коллекции образцов, представленных в Таблице 1. При выделении этих типов были использованы классификационные подходы Данхема и Морозова, позволяющие более полно раскрыть генетический аспект строения матрицы и пустотного пространства карбонатных пород [2, c. 74].

По данным описания керна и исследования пород в шлифах было установлено, что кизеловский горизонт сложен практически полностью биокластовыми зооморфными, преимущественно фораминиферовыми, реже фитоморфными известняками. Поровое пространство контролируется процессами выщелачивания и кальцитизации. Первый фактор положительно влияет на емкостные свойства, а последний отрицательно. Цемент известняков базальный и поровый, по типу цемент выполнения, по структуре —- микротонкозернистый (0,01—0,1 мм).

Подход Данхема позволяет реализовать литолого-морфологический принцип, заключающийся в следующих позициях (Рис. 4):

1.  производится сортировка по количеству зёрен в породе (менее 10 %, более 10 %, более 20—30 %);

2.  производится сортировка по размерам зёрен (более или менее 2 мм);

3.  производится сортировка по типу цемента, его объему и по соотношению в породе между различными типами цемента (спарит, микрит);

4.  производится отбор по органическим остаткам в зависимости от морфологии организмов и их твёрдых скелетов, а также механизма связывания осадка [3, c. 121].

Рисунок 4. Классификация карбонатных пород по Данхему

В таблице 2 приводится характеристика образцов на основе применения подхода Данхема. Установлено преобладание пакстоунов (10 образцов).

Таблица 2.

Характеристика образцов на основе классификации Данхема

В параллельных николях                                   В скрещенных

Рисунок 5. Фото шлифа образца 1б, скважина номер 3003
ВАКСТОУН

В параллельных николях                                   В скрещенных

Рисунок 6. Фото шлифа образца 4б, скважины номер 3003
ПАКСТОУН

ФЕС пакстоунов выше, чем ФЕС вакстоунов (Таблица 3, 4)

Таблица 3

Коллекторские свойства образцов керна типа «Пакстоун»

Рисунок 7. Распределение ФЕС в пакстоунах. Голубым цветом показана пористость, фиолетовым цветом — проницаемость

Таблица 4.

Коллекторские свойства образцов керна типа «Пакстоун»

Рисунок 8. Распределение ФЕС в вакстоунах. Голубым цветом показана пористость, фиолетовым цветом — проницаемость

Также была сделана электронная микроскопия по 4 образцам скв. № 3003 образец 6б, 7б (Рис. 9) и № 4847, образец 27б, 68б (Рис. 10). Был выявлен кальцит и вторичная кальцитизация.

Скважина 3003, образец 6б                      Скважина 3003, образец 7б

Рисунок 9. Электронная микроскопия образцов скважины 3003

На данных рисунках мы наблюдаем створку раковины фораминифера, заполненную микритовым кальцитом.

Скважина 4847, образец 27б                  Скважина 4847, образец 68б

Рисунок 10. Электронная микроскопия образцов скважины 4847

На данном рисунке мы видим микритовый кальцит, отдельные крупные зерна кальцита образовывают друзы.

Для исследования мной использовался программный пакет eCognition, предоставленный компанией Trimble ИГиНГТ КФУ для учебной и учебно-исследовательской деятельности.

Пакет eCognition в значительной степени универсален. Он не специализируется на обработке шлифов, но, как будет показано ниже, способен обеспечить эффективный анализ изображений шлифов и распознавание микроструктуры образцов карбонатных пород. Среди пользователей программа зарекомендовала себя как весьма эффективный инструмент распознавания образов и обработки изображений (см. Рис. 11).

Рисунок 11. Микрофотография шлифа в поляризационном микроскопе

В начале производится сегментация изображения на основе яркости однородных участков. При этом были выбраны относительные размеры сегментов в несколько десятков пикселей (Рис. 12).

Рисунок 12. Сегментация фотоснимка шлифа в программе eCognition

На последнем этапе была подсчитана площадь класса пор и общая площадь снимка в пикселях. В результате деления первого на второе был получен коэффициент пористости (см. Таблица 5).

Далее подсчитана различные геометрические характеристики объектов пор, такие как отношение длины к ширине, эллиптичность и т. д. После этого все результаты экспортировались в шейп-файл, где все характеристики автоматически сохранялись в атрибутивной таблице.

Таблица 5.

Значения пористости, полученные лабораторным методом
и методом программы Definiens eCognition

Рисунок 13. Сравнение лабораторных данных с цифровыми. Голубым цветом показаны лабораторные данные, фиолетовым — цифровые

В ходе работы была изучена конфигурация пустотно-порового пространства карбонатных коллекторов:

По форме можно выделить поры:

•      Неправильной формы

•      Изометричные

•      Вытянутые

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.  Получены и проанализированы данные ФЕС и гранулометрии по 14 образцам, отобранным из турнейского яруса.

2.  Проанализированы шлифы. Выявлены два типа коллектора по классификации Данхема: пакстоун и вакстоун. Пакстоун характеризуется лучшими емкостными свойствами в отличие от вакстоуна.

3.  На 4 образцах произведены исследования методом электронной растровой микроскопии. Эти исследования подтвердили на наноуровне значимость эпигенетических процессов, влияющих на ФЕС.

4.  С помощью программы Definiens eCognition рассчитана пористость.

Список литературы:

1.Данилова Т.Е. «Основные нефтеносные горизонты палеозойских отложений Респуслики Татарстан»/ Козина Е.А., Морозов В.П. Казань: Плутон, 2007. — 151 с.

2.Морозов В.П. «Атлас пород основных нефтеносных горизонтов палеозоя Республики Татарстан» Карбонатные породы турнейского яруса, том II / Козина Е.А. Казань: ПФ Гарт. — 2007. — 200 с.

3.Япаскурт О.В. Литология: Учебник для студ. высш. учеб. заведений Москва: Академия, 2008. — 336 с.