Особенности распределения и генезиса аномально высоких пластовых давлений (АВПД) на структурах восточного борта Южно-Каспийской впадины

•.''-’К'-':
Министерство природных реСЗфСОВ Российской Федерации.
Российская Академия Наук Всероссийский нефтяной научно - исследовательский Геологоразведочный Институт (ВНИГРИ )
На правах рукописи
Ёганьянц Рудольф Тигранович
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ГЕНЕЗИСА АНОМАЛЬНО ВЫСОКИХ ПЛАСТОВЫХ ДАВЛЕНИЙ (АВПД) НА СТРУКТУРАХ ВОСТОЧНОГО БОРТА ЮЖНО-КАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ
Специальность 04.00.17. Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого - минералогических наук.
Научные руководители: доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАЕН
В.И.Славин кандидат геолого-минералогических наук
МХ.Булач
\
.V .X . '..Ч її
Санкт - Петербург 1999 г.
Оглавление
Введение............................................................. .......
1. Состояние изученности проблемы АВПД........................................
1. К Гипотеэа “геостатического уплотнения”....................................
12 Вертикально-миграционная гипотеза..........................................
2. Методические вопросы анализа закономерностей в распределении АВПД..........
2.1. Факторы, способствующие формированию представлений о незакономерном распределении АВПД ......................................................................................
22 Модель наиболее вероятного распределения АВПД..............................
2.3. Методика анализа и установления закономерностей в распределении АВПД.....
3. Исследование закономерностей в распределение АВПД ...........................................................................
3.1. Закономерности распределения АВПД на структурах восточного борта Южно-Каспийской впадины..................................................................................
3.2. Примеры распределения ALBПД на месторождениях Севера России..............
4. Общие черты и особенности распределения АВПД...............................
4.1. Литолого-сгратиграфические условия, определяющие характер распределения и генезис АВПД...........................................................................................
4.2. Влияние тектоники и поля проницаемости на распределение АВПД.............
5. Способы оперативного исследования скважин в процессе бурения в пластах
с АВПД.....................................................................
Заключение........................................................ ;.....
Список использованной литературы..............................................
районе Луизианы (США) У.Х.Фертль [77] приводит величину скорости погружения
1,2 км за 1 млн.лет, т.е. в 12 раз больше принятой А.Е.Гуревичем величины.
Что касается величины проницаемости глин, то У.Х.Фертль приводит возможный диапазон ее изменения 1(И - 10*10 мкм2. А по данным Ж.П.Муше и А.Митчелла [61] нижняя граница величины проницаемости может составлять 1011 мкм2. По данным И.Д.Зхуса и В.В.Бахтина (1979) непроницаемость глин обычно обеспечивается даже незначительным количеством набухающих минералов. Наилучшими экранирующими свойствами отличаются монтмориллонитовые глины, частицы которых наиболее высокодисперсны и обладают максимальной набухаемостью. Они приводят образец глины (использованный в исследованиях их экранирующих свойств) с проницаемостью 3,0-10 ю мкм2. При проницаемости 1011 мкм2 и скорости погружения осадков 1000м за 1 млн.лет расчетные величины избыточных поровых давлений в глинах по формулам А.Е.Гуревича [24] будут существенными.Анализ условий сохранения АВГ1Д, выполненный позже В.М. Добрыниным и В. А. Серебряковым (1989), показал, что при теоретически возможной минимальной проницаемости глин по воде 0,5x109 мкм2 для геологических условий типичных, например, для Западно-Кубанской впадины, при отсутствии притока жидкости в пласт АВПД может сохраниться не более 10 млн. лет.
Результаты расчета изменения давления в коллекторах, куда отжимается вода из глин убедительно показывают, что если коллектор не запечатан, то предполагать возможность возникновения в них аномальных давлений нет оснований. Но этот пример показывает, что возраст АВПД в коллекторах исчисляется с момента их запечатывания.
Пример расчета времени сохранения АВПД в песчаной линзе, залегающей внутри глинистой толщи, убедительно показывает кратковременность и экстремальных величин АВПД, если они не поддерживаются постоянно.
Отметим, что несмотря на результаты расчетов, А.Е.Гуревич все же признает возможность формирования АВПД за счет гравитационного уплотнения глин . “Для возникновения и существования АВПД этого типа необходимы большая мощность (1-Зкм) глинистых пород, отсутствие выдержанных по площади пород коллекторов, большая скорость осадконакопления и пластичность глин” [24стр.89]. Укажем, также, что в более поздней работе [26] А.Е.Гуревич признавал, что в вопросе формирования АВПД “роль уплотнения глинистых пород может быть значима только для кайнозойских пород большой мощности” (стр.27).
Большая (до 1000м и более) мощность глинистых толщ является необходимым условием формирования АВПД сингенетического типа и по данным других
исследователей. В частности, Б.Л.Александров в работах [1,3] приводит графические зависимости статистической связи максимального градиента поровых давлений в глинистых толщах от суммарной мощности этих толщ. Как по данным месторождения Усинское, так в целом для Терско-Сунженской зоны, градиенты поровых давлений (расчетные величины) возрастают с увеличением суммарной мощности рассматриваемых толщ. При мощности глин до 500м величина Ка« не превышает 1,4, а при мощности 2000...3000м - приближается к градиенту горного давления. Такая связь по мнению Б.Л.Александрова подтверждает сингенетическую природу АВПД в глинистых толщах.
Необходимость учета диагенетических преобразований осадка является важнейшим аспектом рассматриваемой проблемы. Те изменения осадка, которые происходят в процессе его диагенеза, влияют на изменение его пористости и влагоемкости, а также пластичности, что может уменьшать реакцию скелета осадочной породы на возрастающее горное давление вышележащих пород. Диагенез глин способствует сдвигу процесса фильтрационной консолидации в сторону равновесного процесса.
В связи с тем, что сингенетическое АВПД является результатом действия горного давления, то естественно, что абсолютные величины ПД не могут превышать величину действующего горного давления. Однако существование сверхгеостатических пластовых или поровых давлений вовсе не является фактором, отрицающим возможность сингенетического АВПД. Это говорит лишь о том, что в рассматриваемых конкретных условиях причиной АВПД могут быть и другие факторы, действующие совместно с сингенетическим механизмом.
Более важным, с нашей точки зрения, является замечание по вопросу темпов роста градиентов Г1Д. Действительно, в условиях частого чередования песчаных и глинистых пород, примерно с одинаковыми мощностями отдельных пластов, слагающих зону АВПД, точнее зону переходного давления, с одинаковыми условиями отжатия воды из глин в коллекторы, кривая роста ПД с глубиной должна быть параллельна линии горного давления. В общем случае распределение давлений по разрезу скважины должно отражать соотношение мощностей коллекторов и глин. Резкий рост АВПД и Кан в зоне переходного давления маловероятен при сингенетическом механизме его формирования. При таком тренде градиентов “по крайней мере, в переходной зоне давление флюида не зависит от геостатического давления” [51]. А.Е.Гуревич (1987) высказывается по этому вопросу более определенно. Он считает, что резкий рост градиентов давления в переходной зоне