Литолого-седиментологические исследования керна

Результаты литологических исследований керна и седиментологические интерпретаций используются при построении петрофизической модели пласта, уточнения стратиграфической корреляции межскважинного пространства, при создании концептуальной седиментологической модели месторождения. Комплекс литологических исследований начинается с краткого литологического описания полноразмерного керна, которое далее уточняется по результатам инструментальных видов анализов.

Одним из таких видов исследований является изучение петрофизических шлифов в проходящем или отраженном свете под поляризующим микроскопом. Современные микроскопы — это оптико-цифровые системы, позволяющие изучать шлифы как через окуляр, так и выводить и анализировать получаемое изображение на монитор компьютера. Для исследований поровых коллекторов обычно изготавливаются петрографические шлифы стандартного (2,5*3,0 см); изучение неоднородных (трещиноватых, кавернозных и иных) горных пород требует изучения шлифов увеличенного (до 5*10 см) размера. Для визуализации пустотного пространства и фиксации в нем диагенетических минералов выполняется насыщение заготовок шлифов окрашенной эпоксидной композицией. В результате анализа шлифа определяется минералогический состав горной породы, распределение зерен по размеру, выполняется оценка видимой пористости, характера контактов минеральных зерен; уточняется наличие, характер и последовательность диагенетических преобразований.

Микрофотография мелкозернистого кварцевого известковистого песчаника (николи скрещены)

Более точный анализ минерального состава горных пород осуществляется с использованием рентгеновского дифрактометра, позволяющего определить наличие и содержание минералов по размерам их кристаллических решеток. Применение такого вида анализа особенно важно при изучении глинистых минералов, отдельные кристаллы которых из-за малых размеров обычно неразличимы в оптическом микроскопе. Важность определения глин обусловлена возможным наличием в их составе набухающих минералов, легко впитывающих пресную воду и увеличивающих свой объем. Такое набухание может привести к полной потере проницаемости призабойной зоны.

Рентгеновский дифрактометр RIGAKU IV Ultima

Гранулометрические исследования проб керна предназначены для уточнения названия горных пород и создания петрофизической модели резервуара. В последнее десятилетие широко применяется оперативная и точная технология рассеивания лазерного луча в водной суспензии раздробленной пробы, позволяющая получать весьма детальный (более 40 фракций для песчаных горных пород) спектр гранулометрического состава с характеристикой вплоть до самых тонких глин (0,02 мкм) в течение получаса.

Результаты гранулометрического анализа методом рассеивания лазерного луча

Для изучения микротрещиноватости применяется метод капиллярной дефектоскопии (метод проф. ВНИИГНИ К.И. Багринцевой), включающий пропитку кубических образцов флюоресцирующим в ультрафиолетовом освещении жидким составом. Поверхности подготовленного кубика фотографируются в ультрафиолетовом освещении и компонуются в «развертку». Такой метод визуализации трещиноватого пространства позволяет количественно охарактеризовать микротрещиноватость (в терминах удельной плотности трещин и др.).

Пример визуализации фильтрационных элементов трещиновато-кавернозного коллектора (www.vniigni.ru)

Общий перечень литологических видов исследований расширяется в соответствии с развитием науки и технологий исследований. В числе специальных видов анализов – электронная микроскопия (сканирующая и в отраженных электронах), электронная микроскопия с микрозондом, электронная микроскопия фокусированным пучком ионов, различные разновидности элементного анализа пробы, микро- и нанотомография и др. Признавая несомненную ценность получаемых при применении этих передовых видов исследований результатов, следует помнить также и о том, что глубина проникновения внутрь материи обратно пропорциональна объемам изучаемого материала.

Седиментологическая интерпретация (фациальный анализ, литолого-фациальный анализ) представляет собой восстановление условий и обстановок осадконакопления. Необходимость седиментологических реконструкций в нефтегазовой индустрии обусловлена применением методов геологического фациально-ориентированного 3D моделирования продуктивных пластов. Для пространственного моделирования геометрии и свойств пласта требуется знание условий его формирования – образовывались ли продуктивные отложения в условиях глубокого моря, шельфа или переходных от контента к морю остановок; иметь представление о направлении простирания береговых линий и сноса обломочного материала и т.д. Результатом седиментологической интерпретации является пространственная седиментологическая модель месторождения, в которой прослеживается чередование осадочных фаций в разрезе и по простиранию. Такая модель – наряду с результатами петрофизических исследований керна, результатами количественной интерпретации каротажей ГИС и структурными картами – является основой для создания качественной цифровой геологической 3D модели месторождения.

Пример концептуальной седиментологической модели Крапивинского нефтяного месторождения (Парначев и др., 2011)