Поэтому грубообломочные породы, как правило, не являются коллекторами нефти или газа.

Чем однороднее частицы по величине, тем выше пористость пород. Для характеристики этого свойства чаще всего используют коэффициент отсортированности. Он представляет собой отношение максимального размера диаметра зерен, составляющих 75% фракции породы, к максимальному размеру диаметра зерна, завершающего первую четверть (25%) фракции породы. В идеально отсортированной породе он равен единице. Условно принято считать хорошей отсортированностью зерен, когда коэффициент отсортированности менее 2,5, средней – 2,5-4,5 и плохой – более 4,5.

 

3. Цементирующая часть и состав цемента

От количества цемента зависит структура порового пространства, а вместе с этим величина пористости, проницаемости, плотности, степень уплотнения. Содержание цемента определяет тип цементации породы.

1. Базальный тип цемента встречается в породах при содержании цемента свыше 40-45%.

2. Поровый тип – при 20-35%.

3. Сгустковый – при менее 20%.

4. Пленочный и контактный типы – при менее 15%.

Широкие пределы колебания количества цемента при одинаковых типах цементации объясняются различием структурно-текстурных признаков пород. Минимальное количество цемента для данного типа цементации требуется при плохой отсортированности обломочной части породы и плотнейшей ромбоэдрической укладке зерен.

При базальном и поровом типе цемента межзерновое пространство заполнено цементом, и поэтому межзерновая пористость очень низка или даже отсутствует.

При других типах цемента межзерновая пористость имеется, а ее величина зависит от количества цемента. В ряде районов между общей пористостью и содержанием цемента в обломочных породах наблюдается обратная зависимость, а сумма объемов пористости и цемента – величина почти постоянная.

Так, в нижнемеловых терригенных породах Прикаспийской впадины сумма объемов цемента и пор на глубине 1-2 км составляет 33-41%, в юрских на этой же глубине она понижается до 23-31%.

Существенное влияние цемент оказывает и на проницаемость терригенных пород. Чем больше цемента в породе (при прочих равных условиях), тем более извилисты поровые каналы, мельче поры и хуже проницаемость.

Характер распределения цементирующего материала в обломочных породах также отражается на проницаемости. В случае одинакового количества цемента в породе при его равномерном распределении проницаемость оказывается ниже, чем при сгустковом, когда сохраняется часть крупных пор.

Цемент в обломочных породах представлен:

1) глинистыми минералами;

2) железистыми образованиями;

3) карбонатами;

4) кремнистыми веществами (в том числе в результате переотложения SiО2 – окремнения);

5) сульфатами;

6) фосфатами и др.

 

4. Механическое уплотнение

Степень уплотнения возрастает с глубиной, понижая коллекторские свойства пород. Пористость и проницаемость терригенных пород разного литологического состава с увеличением глубины снижается неодинаково. Быстрее всего это происходит у пелитовых пород, а у песчаников и алевролитов – более резко в случае повышенного содержания глинистого материала.

 

5. Вторичное минералообразование

Наибольшее влияние оказывают вторичные образования аутигенного кварца и кальцита, которые образуются в больших количествах.

Развитие процессов вторичного минералообразования при диагенезе и катагенезе связано с поступлением в пористые породы все новых порций погребенных вод из глин по мере уплотнения последних. Огромное количество отжатой воды из глин со всеми разнообразными солями почти полностью переходит в выше- и нижележащие пористые породы.

Вторичное минералообразование зависит от двух факторов:

1) минерального состава глин, который влияет на отдачу воды (при прочих равных условиях каолинитовые и гидрослюдистые глины отдают воду быстрее, чем монтмориллонитовые);

2) соотношения глин и песков в разрезе.

Характер осаждающихся из растворов минералов определяется химическим составом и концентрацией солей в иловых, а затем в пластовых водах. Общая минерализация вод увеличивается с глубиной. Если у поверхности она равна сотням миллиграммов или нескольким граммам на литр, то на глубине около 2 км и более в некоторых водоносных горизонтах минерализация может достигать 150-200 г/л и более.

Фактически на глубине формируются уже рассолы, которые могут существовать только при повышенных температурах и давлениях. В результате их снижения, благодаря движению вод, в осадок начинают выпадать труднорастворимые соединения. Прежде всего, идет выпадение кальцита, который переходит в состав цемента при температурах около 65-70 °С. В результате мы наблюдаем следы замещения глинистых минералов и даже зерен кварца, которые разъедаются карбонатным цементом.

Тем самым порода оказывается в подзоне карбонатизации. В связи с потерей ионов СОз в подзоне карбонатизации в пластовых водах начинают преобладать сульфат-ионы.

Дальнейшее повышение их концентрации приводит к выпадению сульфатов, которые тоже входят в цемент. Здесь же высокую активность приобретает кремнезем, часто замещающий другие минералы. Аутигенный кварц в обломочных породах образует главным образом каемки регенерации. В зависимости от геохимической и термобарической обстановок верхняя граница появления регенерированных зерен кварца располагается на разных глубинах. Породы, в которых регенерационный кварц полностью занял межзерновое пространство, не являются коллекторами.

 

6. Растворение неустойчивых минералов

В песчаниках и алевролитах наиболее распространенные неустойчивые минералы кальцит и ангидрит, слагающие цементирующую часть породы.

Растворению кальцита способствует углекислота, образующаяся в результате разложения органического вещества, восстановления гидроокислов железа и растворения карбонатов.

В благоприятных геологических условиях кальцитовый цемент растворяется и выносится из породы.

Например, из мезозойских песчаных и алевритовых пород Прикаспийской впадины при погружении до 2,0-2,5 км выносится до 60% растворимой в 6%-ной НСL части, состоящей преимущественно из кальцита.

Вследствие выноса кальцита пористость терригенных пород к глубине 2000-2500 м (когда цемент в основном кальцитовый и отсутствует глина) может возрасти до 20-25%.

Образование новых и растворение имеющихся минералов в значительной степени зависит от состава флюидов. В случае заполнения коллектора нефтью его начальные свойства консервируются. Поэтому дебиты нефтяных скважин во много раз выше, чем водяных. Это следствие снижения коллекторских свойств в зонах водяных скважин за счет минеральных новообразований. В зонах нефтяных скважин минеральные новообразования отсутствуют.

В зоне ВНК чаще всего происходит окисление нефти с образованием углекислоты, которая способствует растворению кальцита и доломита, что улучшает коллекторские свойства пород. Наряду с этим в зоне контакта часто имеют место минеральные образования (регенерация зерен кварца, выделения халцедона, кальцита и т. д.). Они происходят в результате удаления углекислоты из системы в газовую шапку или в атмосферу и возникающего за счет этого пресыщения пластовой воды отдельными компонентами.

 

7. Текстура

Текстура терригенных пород формируется в стадию седиментогенеза и изменяется при диагенезе и катагенезе. Наряду с другими факторами она отражается на величине коллекторских параметров и часто предопределяет их анизотропию. Массивные песчаные и алевритовые породы проницаемы почти одинаково во всех направлениях. В них образуются идеально круглые конкреционные стяжения. Тонко- и микрослоистые породы анизотропны.

В направлении, перпендикулярном к напластованию, проницаемость может быть ниже в десятки раз. Это затрудняет вертикальную миграцию флюидов, но не влияет существенно на латеральную.

В косослоистых песчаниках влияние на проницаемость еще более сложное. Вторичные текстуры, возникшие в стадии катагенеза или гипергенеза, как правило, улучшают коллекторские свойства пород. Текстуры, образовавшиеся в результате окварцевания или кальцитизации пород отрицательно отражаются на коллекторских свойствах.