Карбонатные коллекторы углеводородов

1. Карбонатные коллекторы углеводородов

2. Карбонатные породы

Породы, более чем на 50% сложенные
карбонатными минералами – солями
угольной кислоты.
Наиболее распространены породы
сложенные кальцитом и доломитом. Это
известняки и доломиты.
Группу «малых карбонатов» образуют
породы сложенные сидеритом, магнезитом,
родохрозитом.

3. Структурно-генетическая классификация карбонатных пород Р. Данхема (1962) и др.

4. Ингредиенты карбонатов:

А. Форменные элементы
Б. Цемент

5. Форменные элементы

По размеру:
алевро-псаммитовые – менее 2 мм
рудитовые (псефитовые) – более 2 мм
По происхождению и составу:
1. аллохемы
2. экстракласты
3. остатки организмов в прижизненном
положении

6. 1. Аллохемы – карбонатные агрегаты, испытавшие транспортировку. Это:

• интракласты
• пеллеты
• ооиды
• биокласты

7. Интракласты – фрагменты, образовавшиеся при эрозии осадка на прилегающей части морского дна.

Скопления слабо окатанных зерен известняка песчаной
размерности образуют калькаренит.

8. Пеллеты (копролиты) - элипсоидальные зерна, образованные полихетами, гастроподами, ракообразными.

9. Ооиды – округлые образования, состоящие из ядра окруженного карбонатным веществом с концентрической или радиальной текстурой.

10. Биокласты – обломки скелетов морской фауны.

11. 2. Экстракласты - обломки экзотических минералов и пород (кварц, вулканическое стекло, полевые шпаты).

12. 3. Остатки организмов в прижизненном положении –водоросли, строматопоры, мшанки, криноидеи, кораллы.

3. Остатки
организмов в
прижизненном
положении –
водоросли,
строматопоры,
мшанки,
криноидеи,
кораллы.

13. Цемент: 1. микритовый,   2. спаритовый.

Цемент:
1. микритовый,
2. спаритовый.

14. 1. Микритовый цемент – микрокристаллический карбонат (литифицированный известковай ил).

15. 2. Спаритовый цемент – яснокристаллический прозрачный карбонат, имеющий постседиментационное происхождение.

16. Структурные типы карбонатных пород

17. Мадстоун – микрит с незначительным содержанием мелких (менее 2 мм) форменных элементов

18.

Вакстоун – микрит с
достаточно многочисленными (до 50 %)
форменными элементами
размером менее 2 мм

19. Структурные типы карбонатных пород

20.

Пакстоун – состоит из
форменных элементов
размером менее 2 мм и
микритового цемента.

21.

Грейнстоун – состоит из
форменных элементов
размером менее 2 мм и
спаритового цемента.

22. Структурные типы карбонатных пород

23. Флаутстоун – состоит из форменных элементов в т.ч. рудитовой (более 2 мм) размерности и микритового цемента.

24. Рудстоун – состоит из форменных элементов в т.ч. рудитовой (более 2 мм) размерности и спаритового цемента.

25. Структурные типы карбонатных пород

26. Байндстоун – первичные компоненты, связанные пластинчатыми организмами, остатки которых могут составлять не более 15 %.

Мшанковый байндстоун

27. Бафлстоун – промежутки между стеблевидными организмами заполняет карбонатный материал любой структуры.

Водорослевый бафлстоун

28. Фреймстоун – массивные организмы образуют каркас, а промежутки заполняет карбонатный материал любой структуры.

Атолл
Мшанковый
фреймстоун

29. Название породы образуют путем сочетания характеристик форменных элементов, состава и структуры, например: остракодовый

известковый мадстоун,
ооидный доломитовый пакстоун,
брахиоподовый известковый рудстоун,
коралловый известковый фреймстоун.

30. Карбонатные породы, первичные структуры которых не могут быть установлены, подразделяют по размеру, морфологии и

взаимоотношению спаритовых
элементов.

31. Структурная типизация карбонатных пород ( В.Г. Кузнецов, 2012)

32. Структуры

Биоморфные (остатки
организмов в прижизненном
положении)
Биогермные (зоо- и
фитобиогермные)
Ветвис
-тые
Пластин
-чатые
Цельнораковинные
Обволакивающие
Зернистые
Кристаллические
(граноморфные)
(кристалломорфные)
Скелетные
Не
скелетные
(форменные)
Равнокристаллические
Резнокристаллические
Обломочные
(кластоморфные)
По размеру и
частично
окатанности
карбонатных
обломков

33. Биоморфные структуры

Цельнораковинные
Биогермные (зоо- и фитобиогермные)
Ветвистые
Пластинчатые
Обволакивающие
Известняки (доломиты)
Коралловые,
мшанковые,
палеоаплезиновые;
полибиогермные,
полифитовые
Палеоаплезиновые
Строматолитовые
Ракушечники:
фораминиферовые,
устричные, гастроподовые

34. Зернистые (граноморфные) структуры

Скелетные
Не скелетные
(форменные)
Известняки (доломиты)
Органогеннообломочные
(детритовые): состоят из
определимых обломков
размером более 0,1 мм
Шламовые: состоят из
неопределимых обломков
размером менее 0,1 мм
Оолитовые, комковатые,
сгустковые, пеллетовые,
желваковые

35. Кристаллические (кристалломорфные) структуры

Равнокристаллические
Резнокристаллические
Известняки (доломиты)
Пелитоморфные (менее 0,005 мм)
Микрокристаллические (0,05 – 0,005 мм)
Тонкокристаллические (0,05 – 0,1 мм)
Мелкокристаллические (0,1 – 0,25 мм)
Среднекристаллические (0,25 – 0,5 мм)
Крупнокристаллические (0,5 – 1 мм)
Грубокристаллические (1 – 2 мм)
Кигантокристаллические (более 2 мм)
Разнокристаллические, в том числе
порфировидные

36. Обломочные (кластоморфные) структуры

По размеру и частично окатанности карбонатных обломков
Известняки (доломиты)
Известняковые (доломитовые) брекчии, конгломераты, гравелиты, песчаники
(калькарениты), алевролиты

37. Вещественная классификация карбонатных пород

38. Вещественная классификация карбонатных пород

1 – известняк
2 – известняк доломитистый
3 – известняк доломитовый
4 – известняк глинистый
5 – известняк глинистый доломитистый
6 – известняк глинистый доломитовый
7 – доломит
8 – доломит известковистый
9 – доломит известковый
10 – доломит глинистый
11 – доломит глинистый известковистый
12 – доломит глинистый известковый
13 – глина
14 – глина известковистая
15 – глина доломитистая
16 – мергель глинистый
17 – мергель глинистый доломитистый
18 – мергель глинистый доломитовый
19 – мергель глинистый известковистый
доломитовый
20 – мергель
21 – мергель доломитистый
22 – домерит
13 – домерит известковистый

39. Базовая структурно-вещественная систематика осадочных пород

Состав
Структура
Экстракластовая
Силикатный
Пелитовая
Интракластовая
Кристаллоорганолитовая
Терригенные
породы
Кремниевый
Силициты
Железо,
марганцево-,
алюминиевооксидный
Fe, Mn, Al оксидные породы
Фосфатный
Фосфатные породы
Карбонатный
Соляной
Углеродный
Карбонатные породы
Галолиты
Каустобиолиты

40. Процессы образования пустотного пространства карбонатных отложений

41. 1. Образование пустотного пространства на стадии седиментогенеза 2. Постседиментационные процессы образования и преобразования

пустотного
пространства

42. 1. Образование пустотного пространства на стадии седиментогенеза

Тонкозернистый материал (микрит, мелкие органические
остатки) – высокая пористость (70-80%), очень маленькие
пустоты (сопоставимы с размером карбонатных частиц)
Форменные элементы – поры, биопустоты. Особенности
пустот определяют размер и сортированность форменных
элементов, особенности строения фрагментов скелетов.
Биогермы – внутрискелетные и межскелетные пустоты
изначально твердых накоплений.

43. 2. Постседиментационные процессы образования и преобразования пустотного пространства

- уплотнение и цементация
- перекристаллизация
- выщелачивание
- доломитизация
- кальцитизация и сульфатизация

44. Распределение запасов углеводородов в терригенных и карбонатных породах (Иванов, Лоджевская, 1981)

Терригенные
породы
Крупные
На глубинах
месторождения более 4 км
Карбонатные
породы
Крупные
На глубинах
месторождения более 4 км

45. Уплотнение и цементация

Сокращение пустотного пространства с глубиной в карбонатных породах
происходит медленнее, чем в терригенных за счет быстрой цементации.
Известняки с форменными элементами и
цементацией порового и контактового типов
Известняки микритовые с редкими
форменными элементами
Изменения открытой пористости известняков с глубиной (Безбородова, 1997)

46. Перекристаллизация

Обычно приводит к увеличению пустотного пространства
и улучшению коллекторских свойств.
Причины:
1. часть карбонатного материала, перешедшего в раствор,
выносится пластовыми водами,
2. новообразованные кристаллы, соприкасаясь вершинами
и ребрами, создают дополнительные пустоты,
3. между более крупными кристаллами образуются более
крупные пустоты и каналы.

47. Выщелачивание

растворение вещества и удаление растворенных
продуктов
Реакция карбонатного равновесия
pH
CaCO3 + H2O + CO2
Твердая фаза
Ca(HCO3)2
Раствор

48. Выщелачивание

Основные факторы:
1. наличие растворимых пород,
2. водопроницаемость пород,
3. движущиеся воды, обладающие растворяющей
способностью.
Особенности пустот выщелачивания:
1. разнообразные величина и форма,
2. сравнительно большие размеры сообщающихся
отверстий,
3. неравномерность распределения, определяющее
анизотропию коллекторских свойств
4. связь с литолого-фациальным составом пород, зонами
трещино- и стилолитообразования.

49. Доломитизация

Реакция Гайдингера
2CaCO3 + MgSO4 = CaMg(CO3) + CaSO4
Реакция Мариньяка
2CaCO3 + MgCl2 = CaMg(CO3) + CaCl2
Два моля кальцита плотностью 2,71 г/см3 занимают объем
73,8 см3, а один моль доломита плотностью 2,85 г/см3
занимает объем 64,8 см3. Сокращение объема – 12,2%.
Образуются пустоты контракции.

50. Доломитизация

Зависимость коэффициента
открытой пористости пород
Вуктыльского месторождения от
количества доломита
(Прошляков и др., 1987)
Диагенетическая
Катагенетическая

51. Доломитизация

«Первичная» седиментационно-диагенетическая
доломитизация не увеличивает пористости, т.к.
уплотнение ликвидирует дефицит объема.
Катагенетическая (метасоматическая) доломитизация при
наличии фильтрующихся пластовых вод в жесткой, не
поддающейся дальнейшему уплотнению, карбонатной
толще ведет к увеличению пустотного пространства.

52. Кальцитизация и сульфатизация

в диагенезе и катагенезе ведет к заполнению пустотного
пространства и снижает коллекторские свойства пород
В диагенезе арагонит переходит в кальцит. Результаты:
увеличение объема на 9 %, цементация породы.
В катагенезе кристаллы кальцита и гипса, образующиеся
за счет привноса вещества пластовыми водами, заполняют
пустоты.