Цементация обломочных пород-коллекторов
Некоторые песчаные коллекторы полностью или частично состоят из несвязанных, несцементированных песчаных зерен, которые временами в процессе эксплуатации скважин в большом количестве извлекаются вместе с нефтью. Однако в большинстве песчаных коллекторов обломочные зерна связаны между собой тем или иным цементирующим материалом, главным образом карбонатами, кремнеземом или глинистым материалом. Часть цементирующего вещества может быть первичной, отложенной вместе с песчаными зернами и затем в процессе диагенеза¹ перераспределенной химическим путем вокруг них и между ними. Песчаники, сцементированные сингенетичным кремнеземом, называются ортокварцитами в отличие от метакварцитов, или кварцитов метаморфического происхождения. Другая часть цемента может быть вторичным новообразованием, осажденным из водных растворов, которые проникли в осадочные породы после их отложения.
По мере увеличения относительного содержания цемента кластическая порода может постепенно переходить в хемогенную. Так, например, чистый кварцевый песчаник с возрастанием количества доломитового цемента может на протяжении нескольких миль или даже на еще более коротком расстоянии всего нескольких сотен футов преобразоваться сначала в доломитизированный песчаник, а затем и в песчаный доломит. Повышение содержания в породе кремнистого цемента может привести к переходу рыхлого песка в кварцитовый песчаник и, наконец, в песчаный кварцит.
Различные латеральные видоизменения одновозрастных эквивалентных осадочных пород связаны с понятием о фациях². Фации могут иметь локальное или региональное распространение. Различные литологические изменения называются литофациями, биологические ‑ биофациями. Наиболее значительные литофациальные изменения коллекторов наблюдаются при переходе проницаемых пород в менее проницаемые. Подобные явления имеют большое значение в связи с разработкой залежей нефти и газа, локализацией ловушек и региональным перемещением флюидов в коллекторах.
Обломочные известняки (иногда называемые еще калькаренитами) и доломиты состоят из зерен кальцита и доломита, подвергшихся, подобно зернам кварца, переносу и переотложению. Зерна обломочных карбонатов могут состоять из раковин, раковинного детритуса, обломков ракушняка и оолитов. Такие породы всегда более или менее сцементированы перекристаллизованным кальцитом, и в случае, если процесс цементации заходит далеко, они могут стать похожими на хемогенные известняки и доломиты. Однако на поверхностях выветрелых обломочных карбонатных пород часто можно наблюдать косую слоистость, а под микроскопом изредка различимы контуры обломочных зерен. Образованные таким путем карбонатные породы, очевидно, обладают значительной пористостью и потому являются хорошими коллекторами. Они, вероятно, слагают значительно большую часть коллекторов, чем это принято считать.
¹«Диагенез объединяет совокупность процессов, ведущих к литификации породы или преобразованию вновь отложившихся осадков в отвердевшую породу».
²В советской литературе термин «фация» понимается значительно шире.