Стабильность флюидопроницаемости вулканогенных коллекторов при деформации

А.Б. Гасанов; Э.Ю. Аббасов; Д.Н. Мамедова

doi:10.46698/VNC.2025.42.83.001

А.Б. Гасанов Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, Азербайджан, Республика Азербайджан, AZ1010, г. Баку, пр. Азадлыг, 20; Институт нефти и газа Министерства науки и образования Азербайджанской Республики, Республика Азербайджан, AZ1000, г. Баку, ул. Ф. Амирова, 9
Э.Ю. Аббасов Научно-исследовательский институт геотехнологических проблем нефти, газа и химии, Республика Азербайджан, AZ1010, г. Баку, ул. 8 Ноября, 113
Д.Н. Мамедова Институт геологии и геофизики Министерства науки и образования Азербайджанской Республики, Республика Азербайджан, AZ1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, 119

DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2025.42.83.001

Ключевые слова: трудноизвлекаемые запасы, вулканогенно-осадочные коллекторы, деформация, фильтрационно-емкостные свойства

Резюме

Актуальность выполненных исследований обусловлена тем, что в ряде случаев особенность разработки месторождений трудноизвлекаемых запасов (ТрИЗ) связана с тем, что углеводородное сырье здесь приурочено к нетрадиционным – карбонатным коллекторам и вулканитовым отложениям. Данная группа коллекторов отличается от традиционных, терригенных (песчаных) коллекторов значительным содержанием вулканического материала, что изменяет фильтрационно-емкостные свойства нефтесодержащих коллекторов. Основной целью данного исследования является обобщение данных о механических свойствах вулканических пород, потенциальных коллекторов нефти и газа, с выявлением условий стабильности пористости и фильтрационных свойств углеводородсодержащих вулканических коллекторов при разработке месторождений. Методы исследования. Большая часть фактического материала о деформации карбонатных коллекторов и вулканитов получена на уникальном экспериментальном устройстве в Страсбургском университете (Франция Institut Terre & Environnement de Strasbourg (ITES)). В этом устройстве обеспечиваются всестороннее гидростатическое давление, с одновременной трехосной деформацией. Максимальное всестороннее и поровое давления составляют 200 МПа, а осевая нагрузка достигает 400 МПа. Результаты работы. В результате обобщения и сопоставления экспериментальных данных следует, что по показателю прочности на сжатие (Ucs) все изученные вулканиты (туфы) характеризуются средними значениями 29,6 МПа, что по классификации Дира и Миллера соответствует «слабопрочным» средам (Ucs≥55,0‒27,5 МПа). Однако из выделенных групп, игнимбритовые туфы, со средними значениями Ucs=11,18 МПа, относятся к «очень слабопрочным» средам (по классификации Дира и Миллера). Средние значения предела прочности при изгибе (Fts) у испытанных туфов составляют 3,87 МПа, хотя в группе игнимбритовых туфов этот показатель ниже и равен 2,19 МПа. По показателям ударной вязкости (Dn), индекса сосредоточенной нагрузки (Is) и твердости (HB), группа игнимбритовых туфов также имеет самые низкие значения равные 3,15 МПа, 1,80 МПа и 4,58 кг/ мм², при средних значениях по всем исследованным туфам равным 7,36 МПа, 2,42 МПа и 16,44 кг/мм² соответственно. Вместе с тем, в группе игнимбритовых туфов наблюдались достаточно высокие показатели стойкости к абразивному износу (Bsa=117,15 см³/50 см²), при среднем значении по всем туфам 72,57 см³/50 см².

Литература

Вольфман Ю.М. Динамика изменений напряженно-деформированного состояния земной коры Черноморской впадины в моделях сейсмогенеза. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. № 2. – С. 40–54. DOI: 10.46698/VNC.2023.83.75.004.

Даидбекова Э.А., Сафаров Г.И. Особенности формирования залежей нефти в эффузивных породах месторождения Мурадханлы. // Геология нефти и газа. – 1979. – № 9. – С. 56–57.

Попков В.И., Попков И.В. О сохранении поровых коллекторов в нижней части разреза нефтегазоносных отложений триаса Скифско-Туранской платформы. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. № 2. – С. 106 – 117. DOI: 10.46698/VNC.2023.10.85.009

Справочник по нефтяным и газовым месторождениям зарубежных стран. Кн.1, 2. / Редактор И.В. Высоцкий. – М.: Недра, 1976. – 600 с.

Тасман С.Е. Связь нефтегазопроявлений с изверженными породами в Турции. В кн.: XX Международный геол. конгресс. Материалы по геологии нефти. Страны Европы и Турция. – М.: Гостоптехиздат, 1959. – С. 24–25.

Теймен А. Прогнозирование основных механических параметров туфов по результатам испытаний. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2018. – № 5. – С. 18–32. DOI: 10.15372/FTPRPI20180503.

Черненко К.И., Саидова К.М., Еремина Н.В., Шатохин Н.Е. Выделение зон повышенной трещиноватости нефтекумского природного резервуара Восточно-Безводненского месторождения с использованием программного продукта «тНавигатор». // Геология и геофизика Юга России. – 2025. – Т. 15. № 2. – С. 206–218. DOI: 10.46698/VNC.2025.97.91.001.

Эзирбаев Т.Б., Гацаева С.С-А., Абдулшахидова Х.А. Анализ зависимости пористости нижнемеловых коллекторов Терско-Сунженской нефтегазоносной области от петрофизических параметров. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. № 2. – С. 194–206. DOI:10.46698/VNC.2024.29.28.015.

Acosta M., Violay M. Mechanical and hydraulic transport properties of transverse isotropic Gneiss deformed under deep reservoir stress and pressure conditions. // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2020. – Vol. 130. Art. No. 104235.

Al-Rbeawi S., Jalal F. Fluid flux throughout matrix-fracture interface: Discretizing hydraulic fractures for coupling matrix Darcy flow and fractures non-Darcy flow. // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2019. – Vol. 73. Art. No. 103061. DOI: 10.1016/j.jngse.2019.103061.

Ball J.L., Taron J., Reid M.E., Hurwitz S., Finn C., Bedrosian P. Combining multiphase groundwater flow and slope stability models to assess stratovolcano flank collapse in the Cascade Range. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 2018. – Vol. 123. Issue 4. – pp. 2787–2805. DOI: 10.1002/2017jb015156.

Bourbie T., Zinszner B. Hydraulic and acoustic properties as a function of porosity in Fontainebleau sandstone. // Journal of Geophysical Research. – 1985. – Vol. 90(B13). pp. 11524– 11532. DOI: 10.1029/jb090ib13p11524.

Carlino S., Piochi M., Tramelli A., Mormone A., Montanaro C., Scheu B., Klaus M. Fieldscale permeability and temperature of volcanic crust from borehole data: CampiFlegrei, southern Italy. // Journal of Volcanology and Geothermal Research. – 2018. – Vol. 357. – pp. 276–286. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2018.05.003.

Day S.J. Hydrothermal pore fluid pressure and the stability of porous, permeable volcanoes. // Geological Society, London, Special Publications. – 1996. – Vol. 110(1). – pp. 77–93. DOI: 10.1144/gsl.sp.1996.110.01.06.

Deere D.U., Miller R.P. Engineering classification and index properties for intact rock. Illinois: Univ at Urbana Dept of Civil Engineering, 1966. – 327 p.

Ehrenberg S.N. The etiology of carbonate porosity AAPG. // American Association of Petroleum Geologists. – 2022. – Vol. 106. No. 12. – pp. 2351–2386. DOI: 10.1306/08082221065.

Ehrenberg S.N., Nadeau P.H. Sandstone vs. carbonate petroleum reservoirs: A global perspective on porosity-depth and porositypermeability relationships. // AAPG Bulletin. – 2005. – Vol. 89. Issue 4. – pp. 435–445DOI: 10.1306/11230404071.

Farquharson J.I., Heap M.J., Baud P. Strain-induced permeability increase in volcanic rock. // Geophysical Research Letters. – 2016. – Vol. 43(22). – pp. 11–603. DOI: 10.1002/2016gl071540.

Hasanov A.B., Isfandiyarov O.A., Mehraliyeva N.H., Abbasov T.S. Stability conditions of oil-saturated reservoirs porosity with deep overlaying. // ANAS Transactions, Earth Sciences. – 2022. – Vol. 2. – pp. 46–53. DOI: 10.33677/ggianas20220200081.

Heap M.J., Bayramov K., Meyer G.G., Violay M.E.S. et al. Compaction and permeability evolution of tuffs from Krafla volcano (Iceland). // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 2024. – Vol. 129. Issue 8. Art. No. e2024JB029067. DOI: 10.1029/2024JB029067.

Heap M.J., Meyer G.G., Noel C., Wadsworth F.B., Baud P., Violay M.E. The permeability of porous volcanic rock through the brittle-ductile transition. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 2022. – Vol. 127. Issue 6. Art. No. e2022JB024600. DOI: 10.1029/2022jb024600.

Hurwitz S., Kipp K.L., Ingebritsen S.E., Reid M.E. Groundwater flow, heat transport, and water table position within volcanic edifices: Implications for volcanic processes in the Cascade Range. // Journal of Geophysical Research. – 2003. – Vol. 108(B12). Issue 2557. DOI: 10.1029/2003jb002565.

Meng F., Baud P., Ge H., Wong T.-F. The effect of stress on limestone permeability and effective stress behavior of damaged samples. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 2019. – Vol. 124. Issue 1. – pp. 376–399. DOI: 10.1029/2018jb016526.

Qalkin S.V., Savitskiy Y.V., Osovetski B.M., Kazimov K.P., Qurbanov V.S., Hasanov A.B., Abbasova Q.Q., Kazimov R.R. Detailed study of hydraulic fracturing of Kashiro-Vereyrocks by electron microscopy. // ANAS Transactions, Earth Sciences. – 2022. – Vol. 1. – pp. 17–27. DOI: 10.33677/ggianas20220100069.

Reid M.E. Massive collapse of volcano edifices triggered by hydrothermal pressurization. // Geology. – 2004. – Vol. 32. Issue 5. – pp. 373–376. DOI: 10.1130/g20300.1.

Sliaupa S.A.U.L.I.U.S., Lozovskis S., Lazauskiene J., Sliaupiene R. Petrophysical and mechanical properties of the lower Silurian perspective oil/gas shales of Lithuania. // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2020. – Vol. 79. Art. No. 103336.