Secondary calcite in carbonate reservoirs of oil fields: a method for its quantitative determination

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background: Carbonate rocks form subsalt hydrocarbon reservoirs in the Northwestern Margin Zone of the Pre-Caspian Basin. In this context, identifying and analyzing the causes of epigenetic alterations affecting the reservoir properties of carbonate formations is of particular importance, as these alterations influence the optimization of the hydrocarbon exploration and production. These factors underscore the scientific and practical relevance of the present study.

Aim: To identify the causes of alteration and to quantitatively assess the reservoir properties of carbonate formations affected by secondary epigenetic transformations.

Materials and methods: This study investigates subsalt carbonate reservoirs from oil and gas fields in the Northwestern Margin Zone of the Pre-Caspian Basin. The analysis involved both macroscopic and microscopic examination techniques, supported by a range of laboratory tools, including thermal analyzers, thermogravimetric instruments, and X-ray diffractometry. The method proposed in this paper relies on DTA data obtained during dynamic heating of dolomite, calcite and magnesite, focusing on their thermal decomposition behavior. Mineralogical and compositional control of the reservoir formations was carried out using X-ray phase analysis.

Results: A thermal analysis–based technique was developed to quantify secondary calcite in carbonate reservoir formations from subsalt oil and gas fields in the Northwestern Margin Zone of the Pre-Caspian petroleum province. Thermal parameters associated with epigenetic transformations of the dolomite–calcite assemblage was established using representative carbonate samples. These transformations are characterized by the infilling of pore spaces with secondary minerals, leading to reduced porosity and permeability in the affected reservoirs.

Conclusion: Accounting for the structural properties of sedimentary rocks described in this study can significantly improve the quality of hydrocarbon exploration. The proposed method provides detailed information on the mineral composition of the reservoir, their filtration-capacity characteristics of carbonate minerals, the crystallinity of their components, lattice properties, and the physical behavior of magnesium, calcium, and other trace elements. Secondary calcite formed through epigenetic alteration of the host rocks has a negative impact on the porosity and permeability of the reservoirs.

Sobre autores

V. Korobkin

Kazakh-British Technical University

Email: korobkin_vv@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-1562-759X

PhD, professor

Cazaquistão, Almaty

Zh. Tulemissova

Kazakh-British Technical University

Autor responsável pela correspondência
Email: ztulemissova@gmail.com
ORCID ID: 0000-0003-1803-4535

PhD, Associate Professor

Cazaquistão, Almaty

I. Samatov

Kazakh-British Technical University

Email: samatov.40@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-5912-2091

Cand. Sc. (Geology & Mineralogy)

Cazaquistão, Almaty

A. Chaklikov

Kazakh-British Technical University

Email: a96chaklikov@gmail.com
ORCID ID: 0000-0001-8316-6599

PhD

Cazaquistão, Almaty

Bibliografia

  1. Abilkhasimov KB. Type designs of the paleozoic complex sections of the East Edge of the Peri-Caspian Depression. Oil&Gas. 2021;1(121):6–24. doi: 10.37878/2708-0080/2021-1.01.
  2. Akchulakov U, Zholtaev G, Iskaziev KO, et al. Atlas neftegazonosnykh i perspektivnykh osadochnykh basseynov Respubliki Kazkahstan. Almaty: JSC NC “KazMunayGas”; 2015. 97 p. (In Russ).
  3. Bagrintseva К, Dmitrievsky A, Bochko R. Atlas of Carbonate Reservoir Rocks of the Oil and Gas Fields. Moscow: Nauka; 2003. 264 p.
  4. Daukeyeva SZ, Uzhkenova BS, Abdulina AA, et al., editors. Glubinnoe stroeniye i mineralnye resursy Kazakhstana: Neft’ i gaz. V. 3. Almaty: Informatsionno-analiticheskiy tsentr geologii i mineralnykh resursov Respubliki Kazakhstan; 2002. 248 p. (In Russ).
  5. Fortunatova NK, Varlamov AI, Kanev AS, et al. Structure and Assessment of the Oil Potential of Carbonaceous Carbonate-Siliceous Domanik Deposits in the Volga–Ural Oil and Gas Province. Russian Geology and Geophysics. 2021;62(8):929–946. doi: 10.2113/RGG20214351.
  6. Votsalevskiy ES, Bulekbayev ZY, Iskuzhiyev BA, et al. Oil&Gas Fields of Kazakhstan. Reference book. Issue 3. Almaty: K.I. Satpayev Institute of Geological Sciences; 2016. 409 p.
  7. Zholtaev GZ, Nikitina OI, Zhaimina VY, et al. Modernization of the Phanerozoic Stratigraphic Schemes of Kazakhstan Based on the International Chronostratigraphic Scale – 2016–2021. Almaty: “378” LPP; 2021. 139 p. (In Russ).
  8. Iskaziyev KO, Khafizov SF, Taninskaya NV. Conceptual sedimentological model of clastic-carbonate Frasnian section on Chinarevskoye field (Kazakhstan). Oil Industry. 2019;10:14–18. doi: 10.24887/0028-2448-2019-10-14-18.
  9. Coats AP, Redfern JP. Kinetic parameters of thermogravime data. Nature. 1964;201:68–69. doi: 10.1038/201068a0.
  10. Cvetkov AI, Valyashikhina YP, Piloyan GO. Differentsialnyy termicheskiy analiz karbonatnykh mineralov. Moscow: Nauka; 1964. 167 p. (In Russ).
  11. Ivanova VP, Kasatov BK, Krasavina TN, Rozinov YL. Termicheskiy analiz mineralov i gornykh porod. Leningrad: Nedra, Leningrad branch; 1974. 399 p. (In Russ).
  12. Putnis A, McConnell JDC. Principles of Mineral Behaviour. Oxford: Blackwell; 1980.
  13. Paulik J, Paulik F, Arnold M. Simultaneous TG, DTG, DTA and EGA technique for the determination of carbonate, sulphate, pyrite and organic material in minerals, soils and rocks. Journal of Thermal Analysis. 1982;25:327–340. doi: 10.1007/BF01912957.
  14. El Zokm G, Safaa A, Ghani A, et al. IR Spectroscopic Investigation, X-Ray Structural Characterization, Thermal Analysis Decomposition and Metal Content of Sediment Samples along Egyptian Mediterranean Coast. World Applied Sciences Journal. 2013;23(6):823–836. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.23.06.7480.
  15. Panna W, Wyszomirski P, Myszka R. Characteristics of the clayey-siliceous rock from the Dylągówka–Zapady deposit (Polish Flysch Carpathians) as a mineral raw material. Mineral Resources Management. 2014;30(2):85–102. doi: 10.2478/gospo-2014-0012.
  16. Kaljuvee T, Tonsuaadu K, Marve E, et al. Thermal Behavior of Estonian Graptolite–Argillite from Different Deposits. Processes. 2022;10(10):1986. doi: 10.3390/pr10101986.
  17. Xianzhe D, Nan L, Yuyuan W, Zhenping T. Systematical Study on the Influencing Factors of Synchronous Thermal Analyses of Samples-Taking the Chalcanthite as an Example. Frontiers in Chemistry. 2022;10:863083. doi: 10.3389/fchem.2022.863083.
  18. Samatov IB, Urumbaev BU. Termokhimicheskiye osobennosti kaltsit-dolomitovykh obrazovaniy (na primere Tsentralnogo Kazakhstana). Geology of Kazakhstan. The geological series. 1997;2:49–56. (In Russ).
  19. Patent RoK №8623 / 10 Nov 2023. Byul. № 2023/0359.2. Korobkin VV, Samatov IB, Tulemissova ZS, et al. Method of quantitative determining of secondary calcite. Available from: https://qazpatent.kz. (In Russ).
  20. Korobkin VV, Samatov IB, Tulemissova ZS. Izucheniye veshchestvennogo sostava porod kamennougol’no-permskogo razreza yugo-zapadnoy chasti Shu-Sarysuyskogo neftegazonosnogo basseyna. The impact of external fields on the seismic regime and monitoring of their manifestations: report summary. Int. Jubilee Scientific Conf. dedicated to the 40th anniversary of the RAS; 2018 July 3–7; Bishkek, Kyrgyzstan. P. 194–198. (In Russ).
  21. Tulemissova ZS, Buslov MM, Bekmukhametova ZA. Data of studying the content of organic matter in deposits of the stone-perm separation of the southwestern part of the Shu-Sarysu basin. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;319(1):171. doi: 10.1088/1755-1315/319/1/012020.
  22. Tulemissova ZS, Korobkin VV. Features of the Material Composition of the Main Oil and Gas Complex of the Shu-Sarysu Basin. International Journal of Engineering Research and Technology. 2020;13(5):1045–1056. doi: 10.37624/IJERT/13.5.2020.1045-1056.
  23. Tulemisova ZS, Korobkin VV, Samatov IB. Dannye izucheniya veshchestvennogo sostava perspektivnogo neftematerinskogo kompleksa porod mezozoy-kaynozoyskogo chehla Iliyskogo basseyna. The 4rd International scientific conference “Correlation of the altaides and uralides: deep structure of lithosphere, stratigraphy, magmatism, metamorphism, geodynamics and metallogeny”; 2018 Apr 2–6; Novosibirsk, Russia. P. 156–158. (In Russ).
  24. Tulemisova ZS, Korobkin VV, Buslov MM. Correlation of a Stratigraphic Section with the Estimation of Forecast Resources of Hydrocarbon Potential of Sedimentary Basins of South Kazakhstan (Shu-Sarysu, Ili and Pribalkhash). Herald of the Kazakh-British technical university. 2019;4(51):177–185. (In Russ).

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Figure 1. Famennian-Carboniferous carbonate reservoir rocks of the well core samples in the Lobodino-Teplov Uplift Zone, Northwestern Margin of the Pre-Caspian Basin

Baixar (297KB)
Metadados
3. Figure 2. Photomicrographs of thin sections. Epigenetic alterations in Famennian-Tournaisian carbonate rocks

Baixar (329KB)
Metadados
4. Figure 3. Example of graphical representation of thermal decomposition of sample 1 at 600–900°C of the magnesite-dolomite-calcite association

Baixar (111KB)
Metadados
5. Figure 4. Derivatograms of samples 1–4

Baixar (518KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Korobkin V.V., Tulemissova Z.S., Samatov I.B., Chaklikov A.Y., 2025

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial–SemDerivações 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».