Диагенез и эпигенез в терригенных породах

Наиболее распространенными аутигенными минералами стадии диа-генеза являются сульфиды (пирит, марказит), окислы и гидроокислы (опал, халцедон, кварц, гидроокислы железа, марганца), сульфаты, барит, целе-стин, карбонаты, магнезит, фосфаты, силикаты (каолинит, гидрослюды, монтмориллонит, лептохлориты). Они образуют мельчайшие зерна, мелко-зернистые агрегаты, оолиты, конкреции. Выделению их из раствора спо-собствует смена кислотно-щелочного режима (РН), окислительно-восстановительного потенциала (ЕН) среды и степень концентрации в ней составных компонентов.

Вода диссоциируется на ионы Н⁺ и ОН^-. При преобладании ионов Н⁺ над ОН^- вода кислая, при преобладании ОН^- вода щелочная. Содержание

ионов водорода в дистиллированной воде при температуре 20°С составля-ет 1·10^-7г-ион/л, РН=7, среда нейтральная. При повышенных содержаниях ионов водорода РН<7, среда становится кислой, при пониженных содер-жаниях ионов водорода РН>7, среда щелочная. Окислительно-восстановительный потенциал – ЕН определяется по содержанию в воде свободного кислорода, замеривается с помощью потенциометра, измеряет-ся в милливольтах (мВ). При ЕН=0 вода нейтральная. При положительных значениях ЕН - вода окислительная (ЕН от 0 до +300мВ), при отрицатель-ных – восстановительная (ЕН от 0 до – 500мВ).

Г.И. Теодорович (1947) разделил осадочные обстановки на шесть классов по значению ЕН и на шесть классов по значению РH.

7. Сильно щелочные обстановки (РH>9). Образуются магнезит, доломит.

8. Щелочные обстановки (РH 7,8-9)

Моря и озера. СаСО3 устойчив. Отлагаются известняки, мергели, из-вестковые глины, алевролиты, песчаники.

В Слабо щелочные обстановки (РH от 7,2 до 8,0)

Моря, лагуны, озера. СаСО3 присутствует, но как правило неустой-чив, замещается фосфатом кальция, доломитом, сульфатом кальция, кремнеземом, анкеритом.

10. Нейтральная обстановка (РH=6,6-7,2)

Моря, застойные воды, озера. СаСО3 не может накапливаться. Обра-зуются кремнистые осадки, лептохлориты, сидериты, глауконит, фосфори-ты, бокситы, гидроокислы железа.

2. Слабокислые обстановки (РH от 5,0-5,5 до 6,6)

Озера, реки. Образуются кремнистый цемент обломочных пород, гидрогетит и галлаузит, железомарганцевые конкреции.

К Кислые обстановки (РH от 2,1 до 3,0-5,0)

Болота, некоторые озера и реки. Осаждаются сульфиды железа, возмож-но присутствие СuS, Сu2S, характерны глауконит, каолинитовые глины.

4) Сильно восстановительная обстановка (сульфидная зона). Поверх-ность с ЕН=0 значительно выше поверхности осадка.

5) Восстановительная обстановка (зона сульфидов и карбонатов Fe). EН=0 значительно выше поверхности осадка.

6) Слабо восстановительная обстановка (зона сидерита и вывианита). EН=0 на поверхности осадка.

7) Нейтральная обстановка (зона лептохлоритов и керчинитов). EН=0 несколько ниже поверхности осадка.

8) Слабо окисленная обстановка (зона глауконита и оксикерчинита). EН=0 значительно ниже поверхности осадка.

9) Окислительная обстановка (зона окислов и гидроокислов железа).

Окислительные условия характерны для континентальных, мелко-водно- и прибрежно-морских водоемов. В осадке свободно циркулирует

вода, богатая кислородом, окисляет органическое вещество, металлы, серу.

и такой среде железо выделяется в форме гематита – Fe2O3 и лимонита 2Fe2O3·3H2O, осадки окрашиваются в бурые оранжевые и желтые цвета. Восстановительные условия характерны для замкнутых, полузамкнутых морских, лагунных, озерных водоемов и заболоченных низменных равнин.

и такой среде возникает дефицит кислорода, избыток сероводорода и ор-ганического углерода, железо выделяется в форме пирита, сидерита, осад-ки окрашиваются в черные, серые цвета с голубыми и зелеными оттенка-ми. Такие цвета обусловлены наличием рассеянного обугленного органи-ческого вещества и двухвалентных соединений железа.

кислой среде (РH<7) образуется каолинит, в нейтральной и слабо окисленной - опал, глауконит, фосфаты, шамозит, гидрослюды, в слабоще-лочной (РH>7) - карбонаты, монтмориллонит. В окислительной среде об-разуются все окисные соединения, в переходной - глауконит, шамозит, фосфаты, в умеренно-восстановительной - сидерит, родохрозит, в резко восстановительной - сульфиды железа, марганца, свинца, цинка. По мере увеличения глубины залегания РН подземных вод возрастает, ЕН падает. В зоне застойных вод на больших глубинах среда щелочная, восстанови-тельная. Конкреции большей частью первоначально представляли собой сгустки коллоидного вещества, чаще образуются в глинистых, карбонат-ных и кремнистых осадках. Размеры их колеблются в широких пределах - от 0,1мм до нескольких метров. В разрезах осадочных толщ встречаются в виде отдельных включений или в виде скоплений, образующих пластооб-разные тела.

Основными факторами эпигенетических (катагенетических) преоб-разований в горных породах являются температура и давление. Под дей-ствием горного давления (веса вышележащих пород), которое возрастает с глубиной, продолжается уплотнение горных пород и сокращение объема пор. Наиболее интенсивно такие процессы происходят в плохо отсортиро-ванных породах: глинистый цемент выжимается из мест соприкосновения зерен в поровое пространство. Под высоким давлением происходит внед-рение зерен друг в друга с образованием стилолитовых швов, коррозия, растворение, регенерация, образование новых минералов, замещение од-них минералов другими. Глинистые минералы цементирующего вещества первоначально представлены монтморилло-нитами, каолинитом, смешан-но-слойными минералами, гидрослюдой. На стадии метагенеза (глубинно-го катагенеза) на глубинах свыше 2000м минералы группы монтморилло-нита и смешанно-слойных исчезают, а на глубинах свыше 3000м исчезает и каолинит: они преобразовываются в гидрослюды и хлориты. Щелочная среда, высокие температуры и давления, господствующие на этих глуби-нах, способствуют растворению большинства породообразующих минера-лов, в том числе и кварца. За счет растворения темноцветных минералов (пироксены, амфиболы, биотит) и кальциевых плагиоклазов подземные

воды все более обогащаются железом, марганцем, кальцием, магнием. Об-разуются сульфатные, хлоридно-сульфатные и хлоридные высокоминера-лизованные воды и рассолы. Происходит альбитизация и серицитизация плагиоклазов. Возникают новые минералы: хлориты, эпидоты, цеолиты, доломит, сидерит, пирит и др. Пористость обломочных пород сокращается до 3-5%. Первичные их структуры преобразовываются, образуются кон-формные, регенерационные, стилолитовые структуры, а глинистые породы приобретают четко выраженную ориентированную структуру и переходят

и аргиллиты. Из всех вторичных минералов в наибольшем количестве об-разуются кварц и кальцит. Аутигенный (новообразованный) кальцит выде-ляется из пластовых вод при температурах выше 60-70^оС, на глубинах бо-лее 1500м, заполняет поры и трещины. Вторичный кварц образуется также

и зонах повышенных температур и давлений, на глубинах свыше 2000м, отлагается на поверхностях песчаных зерен, образуя регенерационные ка-емки и пленки. В итоге поровое пространство сокращается, качество кол-лектора ухудшается, коллектор преобразуется в неколлектор. Гидрослюди-зация монтмориллонита происходит на стадии мезокатагенеза на глубинах более 2000-2500м. Процесс сопровождается превращением разбухающих глинистых минералов в неразбухающие, образованием вторичной пори-стости. Выделяющаяся при этом связанная вода переходит в поровое про-странство.

Выводы

С увеличением возраста и глубины залегания коллекторские свой-ства терригенных пород понижаются за счет уплотнения пород, сокраще-ния объема пор и заполнения их вторичными минералами. Такая законо-мерность наблюдается во всех нефтегазоносных областях.

В том случае, если поровое пространство коллектора занято нефтью или газом, то процессы перекристаллизации цемента замедляются или прекращаются. Нефть консервирует поровое пространство коллектора. Эпигенетическое минералообразование продолжается за пределами зале-жи, особенно под ней в зоне ВНК, где происходит окисление нефти и це-ментация коллектора вторичным кварцем и кальцитом.

и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ФЛЮИДОУПОРОВ.

Пласты горных пород, практически не проницаемые для нефти, газа

В воды называются флюидоупорами (покрышками, экранами, барьерами). Они являются препятствиями на путях миграции флюидов в условиях зем-ных недр и способствуют образованию скоплений нефти и газа столько же, сколько и породы-коллекторы, ибо без пластов-покрышек нет ни природ-

ных резервуаров, ни ловушек. Роль их в образовании месторождений нефти стала ясна уже в 1865 году, когда Д.И.Менделеев высказал мысль о наличии под землей слоев пористых пород, пропитанных нефтью и всплы-вании нефти над водой. Тогда же по результатам бурения первых скважин на нефть утвердилась антиклинальная теория поисков нефтяных скопле-ний в недрах Земли. В учебнике "Учение о нефти" (1932) И.М.Губкин к непроницаемым породам отнес глины, мергели, соли, плотные известняки, но здесь же писал, что резкой границы между проницаемыми и непроница-емыми породами в природе не существует . Серьезное изучение пород - по-крышек началось позже, когда появились электронные микроскопы и ста-ло ясно, что качество покрышек существенно влияет на размеры и каче-ственный состав углеводородных скоплений. Наиболее полно эти пробле-мы рассмотрены в работах А.А. Ханина, М.К. Калинко и книге Г.Э. Прозо-ровича "Покрышки залежей нефти и газа" (1972).

Флюидоупоры - это геологические тела, они имеют бесчисленное множество классификационных (диагностических) признаков. При реше-нии вопросов нефтегазовой геологии наиболее важными являются следу-ющие их свойства:

22. морфологические признаки (площадь распространения, толщина);

23. горнопородный и минералогический состав;

24. степень однородности;

25. экранирующие свойства.

По площади распространения различаются флюидоупоры:

В региональные;

В субрегиональные;

В зональные;

В локальные.

Региональные и субрегиональные флюидоупоры (покрышки) имеют большие площади распространения (сотни тысяч квадратных километров). Толщина их меняется в широких пределах - от десятков до тысяч метров. Они образуются на трансгрессивной стадии седиментогенеза. В осадочном разрезе обычно присутствует несколько таких покрышек и делят его на не-сколько осадочных ( нефтегазоносных) комплексов и подкомплексов. Они отличаются высокой степенью однородности и хорошими экранирующими качествами. Под ними локализованы крупные залежи и запасы нефти и га-за. Зональные покрышки имеют меньшую площадь распространения - в пределах одного-двух сводов или куполов . Контролируют границу распро-странения скоплений нефти и газа на этой площади. Покрышки локального ранга в осадочных толщах широко распространены, но ввиду низкого ка-чества и незначительных размеров они мало способны для экранирования промышленных скоплений нефти и газа в течение длительного геологиче-ского времени.

По горнопородному составу различаются покрышки, состоящие из:

с эвапоритов - каменная соль, гипс, ангидриты;

с глинистых пород;

с карбонатных пород-мергели, микрозернистые плотные известняки;

с плотные породы магматического и метаморфического происхож-

дения.