The Potential Applications of Electron Microscopy in Studying the Lithological Characteristics of Oil-Bearing Sandstones

Boris M. Osovetsky, Konstantin P. Kazymov, Sergei V. Galkin

Author details

Boris M. Osovetsky
Perm State National Research University, Perm, Russian Federation
Konstantin P. Kazymov
Perm State National Research University, Perm, Russian Federation
Sergei V. Galkin
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

https://doi.org/10.15593/2712-8008/2024.4.1

The purpose of the research is to apply a technique for studying of the void space in potentially oil-bearing reservoirs using electron microscopy. Microscopic studies of characteristic areas of the core surface are carried out with an assessment of the void space microstructure, the characteristics of the fragmentary framework grains and filler, and the microstructure of the cementing substance. The surface of the samples is scanned at different magnifications, and microprobe analysis is carried out to diagnose the grains of the detrital framework, filler, cementing and newly formed substances. The relationship between the filtration and capacitance properties of reservoirs and the characteristics of the granulometric composition, void space, composition and structure of cement has been studied. A number of groups have been identified in the Solikamsk Depression reservoirs, for which a regular relationship between productivity and the features of granulometric composition, void space, composition and structure of cement has been established. The first group of reservoirs is characterized by good sorting and dense packing of quartz detrital framework grains, a small amount of filler particles and cementing substance represented by kaolinite with "book-like structure" type. Reservoirs with reduced permeability are characterized by an increased proportion of cementing substance, poor grain sorting due to the presence of a significant amount of filler particles in the detrital framework. A characteristic feature of such a reservoir is a less perfect microstructure of kaolinite of the "book-like structure" type. For the studied siltstones, an mixed-grained granulometric composition, no grain sorting by size, unstructured kaolinite cement with no "book-like structure" type have been established.

Keywords

oil and gas fieldselectron microscopyoil sandstonesporositypermeabilitylithology

Возможности применения метода электронной микроскопии при изучении литологических особенностей нефтеносных песчаников

Целью исследований является применение методики изучения пустотного пространства потенциально нефтеносных продуктивных пластов методом электронной микроскопии. Проведены микроскопические исследования характерных участков поверхности керна с оценкой микроструктуры пустотного пространства, особенностей зерен обломочного каркаса и заполнителя, микроструктуры цементирующего вещества. Выполнено сканирование поверхности образцов при разных увеличениях, микрозондовый анализ с целью диагностики зерен обломочного каркаса, заполнителя, цементирующего и новообразованного вещества. Изучена связь фильтрационно-емкостных свойств коллекторов с особенностями гранулометрического состава, пустотного пространства, состава и структуры цемента. В составе коллекторов Соликамской впадины выделены группы, для которых установлена закономерная связь продуктивности с особенностями гранулометрического состава, пустотного пространства, состава и структуры цемента. Первая группа коллекторов характеризуется хорошей сортировкой и плотной упаковкой зерен кварцевого обломочного каркаса, небольшим количеством частиц заполнителя и цементирующего вещества, представленного каолинитом со структурой типа «книжный домик». Коллекторы с пониженной проницаемостью характеризуются повышенной долей цементирующего вещества, слабой сортировкой зерен за счет присутствия значительного количества частиц заполнителя в обломочном каркасе. Характерным признаком такого коллектора является менее совершенная микроструктура каолинита типа «книжный домик». Для исследованных алевролитов установлен разнозернистый гранулометрический состав, отсутствие сортировки зерен по крупности, неструктурированный каолинитовый цемент с отсутствием структур типа «книжный домик».

Ключевые слова

месторождения нефти и газаэлектронная микроскопиянефтеносные песчаникипористостьпроницаемостьлитология

Bibliography

1.Sitdikova L.M., Izotov V.G. Geodinamicheskie usloviia formirovaniia destruktsiionnykh rezervuvarov [Geodynamic conditions for the formation of destructive reservoirs]. Georesursy, 2003, no. 4, pp. 17-22. Scholar
2.Sitdikova L.M. Mekhanizm formirovaniia pustotno-porovogo prostranstva netraditsionnykh kollektorov glubokikh gorizontov fundamenta Tatarskogo svoda [The mechanism of formation of void-pore space of unconventional collectors of deep horizons of the basement of the Tatar arch]. Georesursy, 2006, no. 1 (16), pp. 18-21. Scholar
3.Ryzhov A.E., Perunova T.A., Orlov D.M. Osobennosti stroeniia pustotnogo prostranstva porod-kollektorov botuobinskogo gorizonta Chaiandinskogo mestorozhdeniia [Features of the structure of the void space of reservoir rocks of the Botuobinsky horizon of the Chayandinskoye field]. Vestn gazovoi nauki, 2011, no. 4, pp. 182-174. Scholar
4.Vil'kovskaia I.Iu., Serdiuk Z.Ia., Zubareva L.I. et al. O postsedimentatsionnykh izmeneniiakh v porodakh iursko-neokomskikh plastov, ikh vliianii na kollektorskie svoistva i nefteotdachu [On post-sedimentary changes in rocks of Jurassic-Neocomian formations, their influence on reservoir properties and oil recovery]. Osadochnye basseiny, Sedimentatsionnye i postsedimentatsionnye protsessy v geologicheskoi istorii, 2013, vol. I, pp. 163-167. Scholar
5.Kuz'min V.A. Rezultaty issledovaniia mikrostroeniia terrigennykh porod-kollektorov nefti i gaza metodami rastrovoi elektronnoi mikroskopii [Results of study of microstructure of terrigenic rocks-collectors of oil and gas by scanning electron microscopy methods]. Poverkhnost', rentgenovski, sinkhrotronnye i neitronnye issledovaniia, 2020, no. 6, pp. 106-112. DOI: 10.31857/S1028096020060114 Scholar
6.Varushkin S.V. Ispol'zovanie dannykh o gazonosnosti solenosnoi tolshchi Solikamskoi depressii dlia prognozirovaniia neftegazonosnosti podsolevykh oltzoheni [Using data on the gas capability of the salt section of the Solikamsk Depression for the forecasting of petroleum possibility of subsalt sequences]. Neftegazovaiia geologiia. Teoriia i praktika, 2020, vol. 15, no. 2, pp. 9-10. DOI: 10.17353/2070-5379/21.2020 Scholar
7.Volkova A.S., Krivoshchekov S.N. Vybor prioritetnykh napravlenii razvitiia resursnoi bazy uglevodorodov solikamskoi depressii s primeneniem veroiatnostno-statisticheskikh metodov [Selection of hydrocarbon resource base priorities of Solikamskaya depression using probabilistic and statistical methods]. Vestnik Permskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universitai. Geologiia, geoinformatsionnye sistemy, gorno-neftianoe dete, 2010, vol. 9, no. 5, pp. 23-30. Scholar
8.Shcherbakov A.A., Khizhniak G.P., Galkin V.I. Otsenka effektivnosti meropriiatii po intensifikatsii dobychii nefti (na primere mestorozhdenii Solikamskoi depressii) [Effectiveness evaluation of oil production stimulation measures (on the example of the Solikamsk depression fields)]. Geologiia, geofizika i razrabotka neftianykh i gazovykh mestorozhdenii, 2019, no. 2, pp. 70-73. DOI: 10.30713/2413-5011-2019-2-70-73 Scholar
9.Tolkachev G.M., Kozlov A.S. Tekhnologii i opty stroite'stva skvazhin dlia resheniia zadach kompleksnogo osvoeniia kalinnykh i neftianykh mestorozhdenii [Technologies and experience in well construction for solving problems of integrated development of potash and oil deposits]. Gornoe oborudovanie i elektromekhanika, 2011, no. 12, pp. 29-32. Scholar
10.Kozlov A.S., Pastukhov A.M., Kozlov N.V. Ob ispol'zovanii magnezial'nykh tsementov pri stroite'stve neftianykh i gazovykh skvazhin [On the use of magnesia cements for the construction of oil and gas wells]. Neft: Gaz. Novatsii, 2021, no. 8 (248), pp. 85-88. Scholar
11.Tolkachev G.M., Kozlov A.S., Shilov A.M., Anisimova A.V. Perspektivy ispol'zovaniia magnezial'nykh tamponazhnykh materialov pri osvoeniii nedr podzemnymi gornymi vyrabotkami [Prospects of use of the magnesium plugging materials for resources development by mine workings]. Vestnik Kyrgyzsko-Rossiiskogo Slavianskogo universiteta, 2016, vol. 16, no. 1, pp. 187-189. Scholar
12.Poplygin V.V., Galkin S.V. Prognoziia ekspress-otsenka pokazatelei razrabotki neftianykh zalezhei [Forecast quick evaluation of the indices of the development of the oil deposits]. Neftianoe khoziaistvo, 2011, no. 3, pp. 112-115. Scholar
13.Gladkikh E.A. Primenenie mnogomernykh modelei dlia otsenki koeffitsienta vyteniia nefti na primere vizeiskikh produktivnykh oltzoheni Solikamskoi depressii [Application of multidimensional models for the evaluation of oil displacement efficiency in the Visean productive sediments of the Solikamsk depression]. Neftianoe khoziaistvo, 2018, no. 4, pp. 58-61. DOI: 10.24887/0028-2448-2018-04-58-61 Scholar
14.Gladkikh E.A., Khizhniak G.P., Galkin V.I. Vliianie fl'itratsionno-emkostnykh svoistv ob'ektov razrabotki na velichiniu koeffitsienta vyteneniia nefti v razlichnykh geologo- fizicheskikh usloviakh [Influence of filtration capacitive properties of development objects on the value of oil displacement efficiency in various geological and physical conditions]. Izvestiia Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 2018, vol. 329, no. 7, pp.77-85. Scholar
15.Belhouchet H., Benzaguata M. Reservoir compartmentalization and fluid property determination using a modular dynamic tester (MDT): case study of an Algerian oil field. Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration, 2021. DOI: 10.1007/s41207-020216-5 Scholar
16.Martyushev D.A., Yurikov A. Evaluation of opening of fractures in the Logovskoye carbonate reservoir. Petroleum Research, 2021, vol. 6 (2), pp. 137-143. DOI: 10.1016/j.pths.2020.11.002 Scholar
17.Tiurina G.V. Primenenie modul'nogo dinamicheskogo ispytealiata plastov na karazhnom kabele dlia utochneniia fl'itratsionnykh kharakteristik produktivnykh plastov Magovskogo neftegazokondensantnogo mestorozhdeniia [Application of a Modular Dynamic Formation Tester on a Wire Line to Refine the Filtration Characteristics of the Production Formations of the Magovsky Oil and Gas Condensate Field]. Nedropol'zovaniia, 2023, vol. 23, no. 1, pp. 25-31. DOI: 10.15593/2712-8008/2023.1.4 Scholar
18.Kalmykova G.A., Balushkina N.S. Model' neftenasyshchennosti porovogo prostranstva porod bazhenovskoi svity Zapadnoi Sibiri i ee ispol'zovanie dlia otsenki resursnogo potentsiala [Model of oil saturation of the pore space of the Bazhenov formation rocks of Western Siberia and its use for assessing the resource potential]. Moscow, GEOS, 2017, 247 p. Scholar
19.Iapaskurt O.V. Voprosy i problemy teorii vnutristratisfernykh protsessov formirovaniia i preobrazovaniia veshchestva osadochnykh porod – ikh epigenez [Questions and problems of the theory of intrastratospheric processes of formation and transformation of sedimentary rocks – their epigenesis]. Osadochnye basseiny, sedimentatsionnye i postsedimentatsionnye protsessy v geologicheskikh vtorii, 2013, vol. 3, pp. 337-340. Scholar
20.Timonina N.N. Usloviia formirovaniia kollektorov v nizhnetriasovykh otlozheniiakh Timano-Pechorskoi neftegazonosnoi provintsii [Conditions for the formation of reservoirs in the Lower Triassic deposits of the Timan-Pechora oil and gas province]. Osadochnye basseiny, sedimentatsionnye i postsedimentatsionnye protsessy v geologicheskoi istorii, 2013, vol. 3, pp. 206-209. Scholar
21.Shmyrina V.A., Morozov V.T., Saettaaleev Ia.Kh. Sedimentologicheskie i litogeneticheskie faktory, opredeliaiushchie kollektorskie svoistva terrigennykh porod [Sedimentological and lithogenetic factors determining reservoir properties of terrigenous rocks]. Osadochnye basseiny, sedimentatsionnye i postsedimentatsionnye protsessy v geologicheskoi istorii, 2013, vol. 3, pp. 303-305. Scholar
22.Eroshev-Shak V.A., Bogatyrev B.A. Razmernost' i forma mineralov semeistva kaolinita raznogo genezisa i vozrasta [Size and shape of minerals of the kaolinite family of different genesis and age]. Kontseptual'nye problemy litologicheskikh issledovanii v Rossii. Kazan, 2011, vol. 1, pp. 293-297. Scholar
23.Osovetskii B.M. Katageneticheskii kaolinit v terrigennykh kollektorakh [Katagenetic kaolinite in terrigenous reservoirs]. Problemy mineralogii, petrografii i metallogenii. Perm, Permskii universitet, 2020, vol. 23, pp. 129-139. Scholar

1.Ситдикова, Л.М. Геодинамические условия формирования деструкционных резервуаров / Л.М. Ситдикова, В.Г. Изотов // Георесурсы. – 2003. – № 4. – С. 17–22. Scholar
2.Ситдикова, Л.М. Механизм формирования пустотно-порового пространства нетрадиционных коллекторов глубоких горизонтов фундамента Татарского свода / Л.М. Ситдикова // Георесурсы. – 2006. – № 1(16). – С. 18–21. Scholar
3.Рыжов, А.Е. Особенности строения пустотного пространства пород-коллекторов ботубинского горизонта Чаяндинского месторождения / А.Е. Рыжов, Т.А. Перунова, Д.М. Орлов // Вести газовой науки. – 2011. – № 4. – С. 182-174. Scholar
4.О постследментационных изменениях в породах юрско-неокомских пластов, их влиянии на коллекторские свойства и нефтеотдачу / И.Ю. Вильковская, З.Я. Сердюк, Л.И. Зубарева [и др.] // Осадочные бассейны, седментационные и постследментационные процессы в геологической истории. – 2013. – Т. 1. Новосибирск. – С. 163–167. Scholar
5.Кузьмин, В.А. Результаты исследования микростроения терригенных пород-коллекторов нефти и газа методами растровой электронной микроскопии / В.А. Кузьмин // Поверхность, рентгеновский, синхротронные и нейтронные исследования. – 2020. – № 6. – С. 106–112. DOI: 10.31857/S1028096020060114 Scholar
6.Варушкин, С.В. Использование данных о газоносности соленосной толщи Соликамской депрессии для прогнозирования нефтегазоносности подсолневых отложений / С.В. Варушкин // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2020. – Т. 15, № 2. – С. 9–10. DOI: 10.17353/2070-5379/21 2020 Scholar
7.Волкова, А.С. Выбор приоритетных направлений развития ресурсной базы углеводородов соликамской депрессии с применением вероятностно-статистических методов / А.С. Волкова, С.Н. Кривощеков // Вестник Пермского государственного технического университета. Геология, геоинформационные системы, горно- нефтяное дело. – 2010. – Т. 9, № 5. – С. 23–30. Scholar
8.Щербаков, А.А. Оценка эффективности мероприятий по интенсификации добычи нефти (на примере месторождений Соликамской депрессии) / А.А. Щербаков, Г.П. Хижняк, В.И. Галкин // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2019. – № 2. – С. 70–73. DOI: 10.30713/2413-5011-2019-2-70-73 Scholar
9.Толкачев, Г.М. Технологии и опыт строительства скважин для решения задач комплексного освоения калийных и нефтяных месторождений / Г.М. Толкачев, А.С. Козлов // Горное оборудование и электромеханика. – 2011. – № 12. – С. 29–32. Scholar
10.Козлов, А.С. Об использовании магнезиальных цементов при строительстве нефтяных и газовых скважин / А.С. Козлов, А.М. Пастухов, Н.В. Козлов // Нефть. Газ. Новации. – 2021. – № 8 (248). – С. 85–88. Scholar
11.Перспективы использования магнезиальных тампонажных материалов при освоении недр подземными горными выработками / Г.М. Толкачев, А.С. Козлов, А.М. Шилов, А.В. Анисимова // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. – 2016. – Т. 16, № 1. – С. 187–189. Scholar
12.Попылин, В.В. Прогнозная экспресс-оценка показателей разработки нефтяных залежей / В.В. Попылин, С.В. Галкин // Нефтяное хозяйство. – 2011. – № 3. – С. 112–115. Scholar
13.Гладких, Е.А. Применение многомерных моделей для оценки коэффициента вытеснения нефти на примере визейских продуктивных отложений Соликамской депрессии / Е.А. Гладких // Нефтяное хозяйство. – 2018. – № 4. – С. 58–61. DOI: 10.24887/0028-2448-2018-04-58-61 Scholar
14.Гладких, Е.А., Хижняк Г.П., Галкин В.И. Влияние фильтрационно-емкостных свойств объектов разработки на величину коэффициента вытеснения нефти в различных геолого-физических условиях / Е.А. Гладких, Г.П. Хижняк, В.И. Галкин // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2018. – Т. 329, № 7. – С.77–85. Scholar
15.Belhouchet, H. Reservoir compartmentalization and fluid property determination using a modular dynamic tester (MDT): case study of an Algerian oil field / H. Belhouchet, M. Benzaguata // Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration. – 2021. – DOI: 10.1007/s41207-020-00216-5 Scholar
16.Martyushev, D.A. Evaluation of opening of fractures in the Logovskoye carbonate reservoir / D.A. Martyushev, A. Yurikov // Petroleum Research. – 2021. – Vol. 6 (2). – P.137–143. DOI: 10.1016/j.pdrs.2020.11.002 Scholar
17.Тюрина, Г.В. Применение модульного динамического испытателя пластов на каротажном кабеле для уточнения фильтрационных характеристик продуктивных пластов Маговского нефтегазоконденсатного месторождения / Г.В. Тюрина // Недропользование. – 2023. – Т.23, №1. – С. 25–31. DOI: 10.15593/2712-8008/2023.1.4 Scholar
18.Калмыкова, Г.А. Модель нефтенасыщенности порового пространства пород баженовской свиты Западной Сибири и ее использование для оценки ресурсного потенциала / Г.А. Калмыкова, Н.С. Балушкина. – М.: ГЕОС. – 2017. – 247 с. Scholar
19.Япаскурт, О.В. Вопросы и проблемы теории внутристратисферных процессов формирования и преобразования вещества осадочных пород – их эпигенез / О.В. Япаскурт // Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологических втори. – 2013. – Т.3. – С. 337–340. Scholar
20.Тимонина, Н.Н. Условия формирования коллекторов в нижнетриасовых отложениях Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции / Н.Н. Тимонина // Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории. – 2013. – Т.3. – С. 206–209. Scholar
21.Шмырина, В.А. Седиментологические и литогенетические факторы, определяющие коллекторские свойства терригенных пород / В.А. Шмырина, В.Т. Морозов, Я.Х. Саетталеев // Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории. – 2013. – Т.3. – С. 303–305. Scholar
22.Ерошев-Шак, В.А. Размерность и форма минералов семейства каолинита разного генезиса и возраста / В.А. Ерошев-Шак, Б.А. Богатырев // Концептуальные проблемы литологических исследований в России. Казань. – 2011. – Т.1. – С. 293–297. Scholar
23.Осовецкий, Б.М. Катагенетический каолинит в терригенных коллекторах / Б.М. Осовецкий // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. – Пермь: Пермь. ун-т. – 2020. – Т. 23. – С. 129–139. Scholar

Article information

Published: 31 October 2024
Issue date: 31 October 2024
Issue: Vol. 24, No. 4 (2024)