1 Природные резервуары, их типизация и характеристика

Природные резервуары (ПР) – 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 природных резервуаров, их классификация и типизация с учетом генетических и морфологических признаков представляет не только теоретический, но и, прежде всего, практический интерес.

Природные резервуары являются сложными иерархическими системами, в которых происходят физические и химические взаимодействия между породами и флюидами, а также между разными флюидами. Природный резервуар состоит из элементов с разными литолого-физическими свойствами и содержат флюиды разного фазового состояния. Соотношения этих элементов во времени меняются. В результате изменения свойств флюидоупоров, разделяющих пласты-коллекторы, за счет нескольких элементарных резервуаров могут возникать более сложные резервуары. Все это требует соответствующей методики при изучении природных резервуаров и практическом использовании его результатов.

Природный резервуар – это природная емкость для нефти, газа и воды. Он характеризуется следующими показателями:

- типом коллектора

- соотношением коллектора с непроницаемыми (флюидоупорными) породами

- емкостью

- формой и условиями залегания

- гидродинамическими условиями и пластовой энергией.

Частью природного резервуара, в которой может образоваться и сохраниться залежь нефти и газа, является ловушка. В частном случае, когда природный резервуар ограничен литологически со всех сторон, его параметры могут совпадать с параметрами ловушки, т.е. весь резервуар может быть представлен одной ловушкой.

Закономерности размещения ловушек и особенности их строения в значительной мере определяются строением природного резервуара.

Особенности же строения и свойства природного резервуара определяются составом и строением слагающих его пород и их соотношениями. Эти свойства и соотношения обусловлены генезисом природных резервуаров – происхождением отдельных типов осадков, периодичностью осадконакопления, характером вторичных преобразований.

Только на генетической основе возможно прогнозирование резервуаров в целом и отдельных его элементов.

2 Классификация природных резервуаров

В классификации природных резервуаров, 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

- пелитоидный

- вулканогенный

- вулканогенно-осадочный

- осадочно-вулканогенный

При определении класса в первой части указывается литологический состав пласта-коллектора, во второй - покрышки. Так название "терригенно-карбонатный" означает, что природный резервуар сложен теригенными коллекторами и карбонатной покрышкой; "терригенный" – что и пласт-коллектор и покрышка представлены терригенными породами.

Основные характеристики природного резервуара – емкостные и фильтрационные свойства и их изменчивость по разрезу и по площади определяются генезисом пород, образующих природный резервуар, то есть генетическим типом природных резервуаров. 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.

Фациальная изменчивость отражается на физических свойствах различных частей единого резервуара, на процессах миграции и аккумуляции УВ; они обуславливают многообразие генетических и морфологических типов ловушек в пределах резервуара.

В этой связи иногда выделяются субрезервуары. Они характеризуются определенными физическими свойствами, а также их распределением по разрезу, отличающимся от других частей того же резервуара при генетическом единстве с резервуаром, которому принадлежат эти субрезервуары.

Монофациальные ПР в большинстве случаев имеют локальное распространение; региональные же резервуары почти всегда полифациальны, что и дает основание выделять в их пределах субрезервуары.

3 Простой совершенный природный резервуар

По характеру взаимоотношения между элементами, образующими резервуар, определяют порядок природных резервуаров – 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 природный резервуар – это пласт-коллектор с перекрывающими и подстилающими флюидоупорами (покрышка + коллектор + покрышка) или пласт-коллектор при различных сочетаниях флюидоупоров и промежуточных пачек (покрышка + промежуточная пачка + коллектор + покрышка или покрышка + коллектор + промежуточная пачка + покрышка).

Простой несовершенный природный резервуар – часть простого совершенного и представляет собой пласт-коллектор с перекрывающей и/или подстилающей промежуточными пачками либо сочетание пласта-коллектора с нижним или верхним флюидоупорами: промежуточная пачка + коллектор; коллектор + промежуточная пачка; промежуточная пачка + коллектор + промежуточная толща; покрышка + коллектор либо коллектор + покрышка.

Сложный природный резервуар – совокупность нескольких пластов-коллекторов при различных сочетаниях флюидоупоров и промежуточных пачек. При этом флюидоупоры и сверху и снизу должны быть едиными для всех пластов-коллекторов

Очень важная характеристика природных резервуаров – 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 локальными, зональными или региональными.

Локальные и зональные совершенные природные резервуары пространственно могут переходить в несовершенные в зависимости от фациальной изменчивости покрышки.

Локально развитые природные резервуары не могут образовывать крупные месторождения. Все гигантские месторождения связаны со сложными резервуарами, имеющими широкое распространение по площади.

Выявление морфологического типа природных резервуаров позволяет установить границы распространения резервуара, определить и спрогнозировать участки, наиболее благоприятные для формирования ловушек.

4  Морфологические типы природных резервуаров

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 природных резервуаров. 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 природных резервуаров: пластовые массивные и литологические ограниченные со всех сторон (Еременко Н. А.,1988).

Пластовый природный резервуар – это коллектор, ограниченный на значительной площади в кровле и подошве плохо проницаемыми породами.

В таком природном резервуаре 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 .

Коллектор в пластовых природных резервуарах обычно литологически выдержан, но может иметь и более сложное строение. В пластовом природном резервуаре существует единая гидродинамическая система. Наиболее характерным видом движения жидкостей и газов является боковое движение по пласту.

Массивный природный резервуар 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 природных резервуарах не имеют строгой стратиграфической приуроченности. Часто в теле массива наблюдаются зоны с хорошими емкостными показателями, пересекающие стратиграфические поверхности. Известны случаи связи массивных резервуаров с пластовыми.

В массивных природных резервуарах боковое перемещение жидкости и газа ограничено проницаемыми зонами и не может происходить на большие расстояния. Протяженность пути перемещения жидкостей и газов по вертикали соизмерима или даже больше расстояния перемещения флюидов по напластованию.

Резервуары, 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.

Выделение указанных типов природных резервуаров в значительной мере условно. Одна и та же порода в процессе литогенеза может менять свои свойства, превращаясь из коллектора в покрышку и наоборот. В зависимости от физико-химических свойств флюида и термобарической обстановки одна и та же прода может быть флюидоупорной для одного и коллектором – для другого флюида. Кроме того, возможны постепенные переходы резервуара одного типа в другой, что особенно характерно для карбонатных толщ.

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 повинции трехслойные природные резервуары и связанные с ними проблемы при оценке перспектив нефтегазоносности впервые рассмотрены Б. Я.Вассерманом, В. И. Богацким (Вассерман и др., 1977), позднее В. Вл. Меннером (1989), З. В. Ларионовой (1990), В.И.Еременко (1996), А.В.Мартыновым (1998).

5 Трехслойный природный резервуар

Трехслойный природный резервуар 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.

Очень современная схема типизации природных резервуаров предложена В. И. Еременко (1996). Она базируется на положениях системного анализа и понятиях "осадочно-породный циклит" и "нефтегазоносный комплекс" – как крупное геологическое тело, сформировавшееся в течение одного тектонического цикла развития бассейна седиментации, характеризующиеся трансгрессивно-регрессивным типом осадконакопления, обеспечивающим промышленные масштабы реализации процесса генерации, первичной миграции и аккумуляции углеводородов.

Эти понятия используются в событийном, историко-геологическом смысле и с этой точки зрения близки принятым нами понятиям "осадочных ритмов" и "секвенций" разного порядка.

Типизация природных резервуаров основана на анализе строения, архитектуры" резервуаров, характера напластования и соотношения их элементов. Эти свойства природных резервуаров определяются его генезисом, условиями формирования в разных палеогеоморфологических и фациальных областях бассейна.

Предложены три крупных фациально геоморфологических типа природных резервуаров:

- мелководношельфовые крупнопластовые: терригенно-карбонатные, сульфатно-карбонатные, карбонатные

- склоновые наклоннопластовые: терригенные, карбонатно-терригенные, рифогенные, терригенно-карбонатные

- депрессионные тонкопластовые: глинисто-карбонатные, кремнисто-битуминозно-карбонатные.

Как ясно из названий, первый тип природного резервуара связан с областями, где на протяжении всего этапа формирования осадочно-породного циклита существовали мелководношельфовые условия с практически горизонтальной первичной поверхностью осадконакопления; третий – с относительно глубоководными – депрессионными – областями также с условно горизонтальной поверхностью аккумуляции. В отличие от этих типов, второй характеризуется наклонным профилем осадконакопления и формированием осадочных клиньев, террас, т.е. клиноформ, как терригенных (например, дельты, толщи заполнения), так и карбонатных (рифы). Этими условиями и определяется характер строения природных резервуаров: крупнопластовый, тонкопластовый или наклоннопластовый (клиноформный).

Но поскольку на протяжении этапа формирования того или иного осадочно-породного циклита (ритма или секвенции) происходило перемещение фациально-геоморфологических областей в пространстве, то внутри циклитов (ритмов, секвенций) сформировались зоны, где природный резервуары имеют более сложное строение и для которых характерно пространственное сочетание охарактеризованных типов резервуаров. Это вызвало необходимость использования понятия одно-двух- и трехслойности резервуаров.

В. И. Еременко охватывает пять типов резервуаров:

-однослойные крупнопластовые

-двухслойные наклоннопластовые + крупнопластовые

-трехслойные тонкопластовые + наклоннопластовые + крупнопластовые

-двуслойные тонкопластовые + наклоннопластовые

-однослойные тонкопластовые