2. Классификация и виды нефтесодержащих пород

2.1 Классификация коллекторов

В связи с тем, что емкость пустот пород может изменяться в ши­роких пределах, большое значение приобретает классификация коллекторов, которая по типу коллектора позволяла бы судить об относительных масштабах запасов нефти, газа и воды в залежах, о методах их оценки и о способах разработки. Один из возможных вариантов такой классификации коллекторов нефти и газа приведен в табл. 5. Особенность этой классификации состоит в том, что она приме­нима к коллекторам любого происхождения: к изверженным, оса­дочным и метаморфическим. Как видно из табл. 5, к трещиноватым относятся породы, у которых кавернозность равна нулю, а поры заполнены водой или отсутствуют. Иными словами, к трещиноватым относятся породы, в которых нефть и газ содержатся только в тре­щинах: граниты (например, на нефтяных месторождениях Холл — Гарни и Горхэм в США, на месторождении Ла-Паз в Западной Венесуэле), кварциты (в них отмечены скопления нефти, в частности на месторождениях Крафт-Пруса, Рингдольд и Гейнз в США), метаморфические сланцы (к ним приурочены запасы нефти на многих месторождениях Калифорнии в США ) и, наконец, карбонатные отложения в осадочном комплексе (верхнемеловые отложения многих нефтяных месторождений Северного Кавказа, сакмаро-артинские известняки, пермские отложения Приуралья).

Tаблица 5 - Классификация коллекторов нефти и газа

Коллектор	Критерий классификации
Тип	Порода
1	2
Трещинный Каверновый	Трещиноватая Кавернозная
Каверново-трещинный	Кавернозно-трещино­ватая
1	2
Трещинно-кавернвый	Трещиновато-кавер­нозная
Поровый	Пористая
Трещинно-поровый	Трещиновато-пори­стая
Порово-трещинный	Пористо-трещинова­тая
Порово-каверновый	Пористо-кавернозная
Каверново-поровый	Кавернозно-пористая
Каверново-трещинно-поровый	Кавернозно-трещино­вато-пористая
Порово-трещинно-Каверновый	Пористо-трещинова­то-кавернозная
Трещинно-порово-каверновый	Трещиновато-пори­сто-кавернозная

К чисто кавернозным относятся породы, у которых трещиноватость равна нулю, а пористая часть матрицы полностью насыщена водой, т. е. в которых нефть или газ содержатся только в кавернах. Коллек­тора этого типа, по-видимому, ограничены в основном карбонатными породами, особенно с широко развитым карстом. По данным В. A. Bep — Вибе, к таким коллекторам относятся, например, миссисипские известняки в Канзасе, к которым приурочены запасы нефти на месторождениях Уэлч и Борнхолдт (США). Эти известняки отли­чаются сильной окремнелостью и высокой кавернозностью, которая образовалась в результате выщелачивания солей кальция. К коллекторам каверново-трещинного и к трещинно-кавернового типов относятся породы, в которых нефть и газ содержатся в трещи­нах и кавернах, а поры матрицы заполнены капиллярно-связанной водой. Коллекторы этих двух типов отличаются между собой тем, что в первом из них наибольшая часть извлекаемых запасов нефти или газа содержится в кавернах, а во втором — в трещинах. К ним могут относиться, по-видимому, многие карбонатные породы органо­генного и хемогенного происхождения. Например, к каверново-трещинного типа коллектору, по имеющимся данным, можно отнести межсолевые и подсолевые семилукско-петинские отложения верх­него девона Речицкого нефтяного месторождения БССР, а к трещинно-кавернового типа — некоторые горизонты меловых отложе­ний Северного Кавказа, а также осинский горизонт нижнего кембрия на Осинской и Атовской площадях Иркутского амфитеатра. К сожа­лению, кавернозность пород как возможная емкость для скоплений нефти и газа до сего времени почти не изучалась. Поэтому четкое разграничение некоторых коллекторов нефти и газа по их кавернозности из-за отсутствия необходимых данных представляет известные трудности. Далее из табл. 5 следует, что к пористым относятся породы, у которых коэффициенты кавернозности и трещиноватости равны нулю, а капиллярно-связанная вода занимает только часть объема пор. Однако опыт изучения горных пород показывает, что чисто пористых, как и чисто трещиноватых коллекторов в природе, строго говоря, не существует. Наряду с пористостью в них обычно имеется трещиноватость, а в карбонатных, как уже отмечалось, еще и кавер­нозность. Поэтому в рассматриваемой классификации деление кол­лекторов на типы основано на преобладании тех или иных признаков. Согласно этому к пористым относятся также породы, у которых суммарная емкость пор и содержащиеся в них извлекаемые запасы нефти или газа на один-два порядка больше суммарной емкости трещин и каверн, а соответственно и содержащихся в них запасов нефти и газа. Такого типа коллектора наиболее распространены прежде всего среди терригенных отложений. К трещинно-поровому и порово-трещинному типам коллекторов относятся породы, у которых извлекаемые запасы нефти или газа в порах и в трещинах соизмеримы. В первом из них извлекаемые запасы преобладают в трещинах, а во втором — в порах, хотя в обоих случаях емкость пор существенно больше емкости трещин. Харак­терная особенность этих коллекторов состоит в том, что если бы в них отсутствовали трещины, то приуроченные к ним нефтяные или газовые залежи не имели бы промышленного значения. Наиболее распространенный из них порово-трещинный тип коллекторов; к нему относятся, например, значительная часть ме — нилитовой толщи терригенных отложений на нефтяных месторожде­ниях Долина, Рыпне и Битково в Западной Украине карбо­натные отложения цехштейн верхней перми на месторождении Райн — кенхаген в ГДР и др. Примером трещинно-порового типа коллектора могут служить те же карбонатные отложения цехштейн верхней перми на нефтяном месторождении Деберн (ГДР). К порово-каверново-трещинному, каверново-порово-трещинному и трещинно-порово-каверновому типам коллекторов относятся породы, в которых извлекаемые запасы либо равноценны во всех видах пустот, либо превалируют в одном случае в порах, а в другом — в кавернах, в третьем — в трещинах. Этот тип кол­лектора может быть распространен только на карбонатные породы с развитой емкостью пустот первичного и вторичного проис­хождения. В порово-каверновом и каверново-поровом типах коллекторов нефть и газ содержатся как в порах, так и в кавернах. В одном случав их больше в порах, в другом — в кавернах. Из изложенного видно, что рекомендуемая классификация кол­лекторов не вытекает из литолого-петрографических и петрофизических свойств пород. В ее основе находится конечное геологическое состояние пород, обусловленное их происхождением и последующими изменениями, которыми определяются также и литолого-петрографические и петрофизические свойства пород. Из этого, однако, не следует, что конечное состояние коллекто­ров нефти и газа должно зависеть в такой же мере от литолого-петро­графических и петрофизических свойств пород. Лито лого-петрогра­фические и петрофизические свойства пород отображают только некоторую, далеко не полную, часть конечного состояния коллекто­ров. Поэтому классификация коллекторов, основанная на литоло — го-петрографической или петрофизической характеристике пород, не может дать наиболее полной характеристики их свойств и быть в этом смысле полноценной. Руководствуясь в основном теми ‘же соображениями, А. И. Кринари [156] пришел к правильному выводу, что многие классификации коллекторов, основанные на литолого-петрографических и петрофизических признаках, неудачны. Само существование большого числа классификаций коллекторов свидетельствует о неблагополучном состоянии этого вопроса. Напри­мер, П. Д. Джонс и В. А. Вер-Вибе рекомендуют класси­фицировать терригенные породы по гранулометрическому составу. При этом породы с размером частиц 1—0,5 мм П. Д. Джонс относит к грубозернистым, а В. А. Вер-Вибе к грубозернистым относит породы с размером частиц 2—2,5 мм; мелкозернистыми П. Д. Джонс называет породы с размером частиц 0,25—0,125, а В. А. Вер-Вибе — 0,25—0,06 мм и т. д. Г. И. Теодоровичемпредложена классификация пористых карбонатных коллекторов по размеру поровых каналов и их прони­цаемости. Примерно на том же принципе построены классификации терригенных коллекторов Ф. А. Требина и А. А. Ханина. Аналогичное положение существует в отношении-трещиноватых коллекторов. А. С. Храмушев разделяет трещиноватость на региональную и локальную, которые дополнительно подразделяет на секущую, пластовую и поверхностную. А. Е. Михайловым предложена генетическая классификация, согласно которой трещины делятся на тектонические и нетектонические. Нетектонические им подразделяются в свою очередь на первичные, искусственные, оползневые, на образованные в результате выветривания и расшире­ния пород, а тектонические — на кливажные и трещины разрыва. Е. М. Смеховым рекомендуется классификация трещиноватых коллекторов по фильтрационному признаку, при этом предпола­гаются в качестве основной емкостной характеристики их пористость и кавернозность. Изложенный здесь перечень классификаций коллекторов, ко­нечно, не исчерпывает всех рекомендаций в этой области. Он служит лишь некоторой иллюстрацией изложенных выше соображений. К тому же главное здесь — не многочисленность классификаций, а основа, на которой они создавались, и вытекающие из них практи­ческие выводы. В этом смысле обращает на себя внимание классификация А. А. Ханина, которая рекомендуется им как для песчаных, так и для карбонатных коллекторов. Согласно этой классификации коллекторы нефти и газа с пористостью меньше 5—12% и проницаемостью меньше 10 мД практически не продуктивны и могут представлять промыш­ленный интерес лишь при достаточной их мощности. Если следовать этому утверждению, то в ряде случаев и при достаточной мощности пласта легко прийти к выводу о промышленной непродуктивности коллектора, например, при проницаемости его меньше 1 мД. Однако в действительности это далеко не так. Известняки асмари в Иране имеют проницаемость 0,5 мД, а средний дебит скважин, эксплуати­рующих эти известняки, составляет несколько тысяч тонн нефти в сутки при очень малых депрессиях. Карбонатные отложения цехштейн верхней перми в Центральной и Западной Европе имеют мощность 15—20 м и проницаемость, как правило, меньше 1 мД. Несмотря на это, на нескольких десятках месторождений из них ведется промышленная добыча нефти. Менилитовая толща терригенных отложений палеогена в Запад­ной Украине имеет пористость меньше 12%, а проницаемость в ос­новном меньше 1 мД. Тем не менее из нее ведется промышлен­ная добыча нефти на ряде месторождений в течение многих десяти­летий. Надо заметить, что многие авторы классификаций, по-види­мому, предвидя возможность подобного рода ошибочных выводов, избегали в своих работах далеко идущие рекомендации. Более того, в одной из самых ранних работ в этой области, которой поль­зовался в своей классификации А. А. Ханин, Г. И. Теодорович справедливо указывал, что если в коллекторе имеются трещины, результаты определения проницаемости пласта по керну могут привести к неправильным выводам о его продуктивности. Речь в дан­ном случае, разумеется, идет не об отрицании важности литолого — петрографической и петрофизической характеристики пород, а о не­возможности использования многих классификаций, основанных на этой характеристике, для оценки промышленных запасов нефти и газа вследствие произвольного деления коллекторов на типы и ошибочности вытекающих из этого практических выводов. Это обстоятельство и побудило нас подойти к классификации коллекторов с иных позиций и в связи с этим остановиться здесь на общих представлениях о горных породах.