Геологические и геофизические особенности осадочных бассейнов

Осадочные бассейны, в которых обнаружено подавляющее большинство коллекторов нефти, образованы в результате отложения речных осадков. Пески осаждаются близ морского побережья, илы — на более удаленных от берега участках дна, а глины — в глубоководных морских районах. Первоначально осадки мягки и характеризуются значительным содержанием воды. По мере накопления осадков из нижних слоев за счет их уплотнения вода выжимается. На небольших глубинах уплотнение оказывает прямо противоположное действие — керны и буровой шлам, поступающие на поверхность, могут довольно легко диспергироваться на отдельные зерна. Такие осадки называют нелитифицированными. На больших глубинах осадки постепенно становятся литифицированными в результате уплотнения и диагенеза. (Под диагенезом понимаются минералогические и химические изменения, которые происходят вследствие воздействия подземных температур и давлений, а также электрохимического воздействия окружающей среды). В конце концов зерна цементируются друг с другом благодаря заполнению пустот минералами из силикатных и известковистых пластовых вод с образованием песчаников, отвердевших глинистых сланцев и аргиллитов. Если в результате этих процессов осадки окажутся полностью литифицированными, образовавшиеся горные породы невозможно диспергировать никаким другим способом, кроме прямого механического воздействия, например размалывания. Породы, состоящие главным образом из песков и илов, называют песчанистыми, а породы, в которые преимущественно входят глины и смеси глин и илов, называют глинистыми. Быстрое отложение осадков характерно для геосинклинальных условий, т. е. районов, где происходит медленное погружение земной поверхности (в настоящее время это отмечается в районе северного побережья Мексиканского залива). В результате проявления в земной коре тектонических сил поверхность может циклически подниматься и опускаться. Поэтому одни старые осадочные бассейны могут оказаться над уровнем моря, а другие перекрываться или переслаиваться осадками иных типов, такими как карбонаты, сульфаты и каменная соль которые отлагаются в результате испарения насыщенных растворов в лагунах и внутренних водоемах.

Градиент горного давления

Осадочная порода, находящаяся на определенной глубине, должна выдерживать вес формаций, залегающих над ней. Общее напряжение S, создаваемое перекрывающими породами (твердые вещества и вода), называется геостатическим (либо литостатическим) или горным давлением и определяется по уравнению

S = ρв,                                  

где ρв — объемная плотность осадочных пород; g—ускорение свободного падения; Н — глубина.

Значение ρв  обычно принимается 2,3 г/см3, поэтому градиент геостатического давления S/H = 22,6 кПа/м. Однако в осадочных бассейнах, образовавшихся сравнительно недавно, объемная плотность пород у поверхности мала и увеличивается с глубиной. На рис. 12 показана зависимость среднего градиента горного давления от глубины для северного побережья Мексиканского залива.

Геостатическое давление

Находящаяся на некоторой глубине порода должна выдерживать вес вышележащих пород и пластовых флюидов. Общее напряжение, создаваемое перекрывающими породами, называется геостатическим (либо литостатическим) или давлением горных пород (Р0) и рассчитывается по уравнению:

Р0 = ρВ x TVD,

где ρВ – объемная плотность осадочных отложений; TVD – глубина по вертикали

Геостатическое давление (Pо) равно общему давлению, возникающему под действием веса осадочных отложений (Ps) плюс давление, оказываемое весом пластовых флюидов (Pf), которое должны выдерживаться пластом или P0 = PS + Pf.

 

Рис.12 Распределение градиента горного давления с глубиной для всех нормально уплотненных горных пород в районе северного побережья Мексиканского залива

Геостатическое давление (Pо) равно общему давлению, возникающему под действием веса осадочных отложений (Ps) плюс давление, оказываемое весом пластовых флюидов (Pf), которое должны выдерживаться пластом или P0 = PS + Pf.

Принимая английскую систему мер, геостатическое давление рассчитывается по следующему уравнению: P0 (фунты/кв.дюйм) = 0,052 x ρB (фунты/галлон) x TVD (футы), где переводной коэффициент 0,052 — это 12 дюймов/фут ÷ 231 куб.дюйм/галлон.

Взаимозависимость давления/ глубины обычно выражается в понятии «градиента». Это величина представляет собой частное давления и глубины. Градиент геостатического давления (POG) рассчитывается следующим образом: POG (фунты/кв.дюйм /фут) = 0,052 x ρB (фунты/галлон)/

 Поскольку объемная плотность пород при их уплотнении варьируется, в зависимости от их расположения и глубины залегания, за объемную плотность обычно принимается 144 фунта/куб.фут (19,25 фунта/галлон или уд.вес 2,3), отсюда градиент геостатического давления или горного давления — 1 фунт/кв.дюйм/фут (0,23 кг/см2 /м). Наиболее точную величину объемной плотности породы можно получить из плотностной диаграммы. Эти диаграммы не всегда доступны для получения данного вида информации, однако градиенты можно и рассчитать. Средний градиент геостатического давления, представленный в виде кривой относительно глубины Мексиканского залива, близок к 0,83 фунта/кв.дюйм / фут (~16 фунтов/галлон) у поверхности и к 1,0 фунту/кв.дюйм /фут (~ 20 фунтов/галлон) на глубине около 20000 футов (6096 м). Если градиент пластового давления неизвестен, принято считать, что он равен 1,0 фунту/кв.дюйм/фут, или следует использовать значение, рассчитанное для близлежащего участка.

Дата: 2019-02-02, просмотров: 234.