李紅南 (中國(guó)石油大學(xué) (華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580)

封猛,胡廣文 (中石油西部鉆探分公司試油公司,新疆 克拉瑪依 834000)

李雪彬 (中石油新疆油田分公司勘探公司,新疆 克拉瑪依 834000)

萬(wàn)雪蓉 (中國(guó)石油大學(xué) (華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580)

張野 (中石油新疆油田分公司勘探公司,新疆 克拉瑪依 834000)

低孔-低滲礫巖儲(chǔ)層量化評(píng)價(jià)方法研究

李紅南 (中國(guó)石油大學(xué) (華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580)

封猛,胡廣文 (中石油西部鉆探分公司試油公司,新疆 克拉瑪依 834000)

李雪彬 (中石油新疆油田分公司勘探公司,新疆 克拉瑪依 834000)

萬(wàn)雪蓉 (中國(guó)石油大學(xué) (華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島 266580)

張野 (中石油新疆油田分公司勘探公司,新疆 克拉瑪依 834000)

瑪北斜坡區(qū)三疊系百口泉組(T1b)發(fā)育低孔-低滲礫巖儲(chǔ)層,開(kāi)發(fā)難度較大。為尋找高產(chǎn)層位,為油田后期開(kāi)發(fā)部署提供可靠依據(jù),針對(duì)T1b儲(chǔ)層開(kāi)展了量化評(píng)價(jià)研究。以動(dòng)、靜態(tài)資料相結(jié)合,多參數(shù)綜合分析為思路,參考試油資料,優(yōu)選出沉積微相、巖心平均滲透率與流動(dòng)帶指數(shù)的乘積、核磁孔隙度與厚度的乘積、τ2譜峰數(shù)、壓力恢復(fù)速率及其曲線形態(tài)、含油級(jí)別、地層電阻率等作為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)。確定各指標(biāo)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),利用模糊綜合評(píng)判法將T1b儲(chǔ)層劃分為4類(lèi)。經(jīng)驗(yàn)證,儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際試油結(jié)論基本符合,應(yīng)用效果好。

低孔-低滲;礫巖儲(chǔ)層;瑪北斜坡區(qū);百口泉組;量化評(píng)價(jià)

隨著油氣工藝技術(shù)的快速發(fā)展和勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷深入,低孔-低滲油氣藏的儲(chǔ)量和產(chǎn)量逐年增大,是目前新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)和油田上產(chǎn)的主體。在低孔-低滲油氣藏勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中,準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層,篩選出相對(duì)優(yōu)質(zhì)層位,對(duì)提高試油成功率、制定油田開(kāi)發(fā)規(guī)劃具有重要意義。然而,低孔-低滲儲(chǔ)層通常具有孔滲關(guān)系較差、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性較強(qiáng)、流體流動(dòng)表現(xiàn)為 “非達(dá)西流”等特點(diǎn),傳統(tǒng)的以孔隙度、滲透率為主要評(píng)價(jià)參數(shù)的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法已不再適應(yīng)該類(lèi)儲(chǔ)層[1,2]。目前,已有學(xué)者提出了連通因子、喉道半徑、可動(dòng)流體比率、啟動(dòng)壓力梯度以及有效驅(qū)動(dòng)因子等表征低孔-低滲儲(chǔ)層的新參數(shù),并通過(guò)構(gòu)建綜合分類(lèi)系數(shù)或采用模糊綜合評(píng)判、聚類(lèi)分析等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行儲(chǔ)層量化評(píng)價(jià)工作[3～5]。但上述方法往往僅針對(duì)某一具體區(qū)塊開(kāi)展,并不適用于該次研究的低孔-低滲礫巖儲(chǔ)層,因此,需要建立新的儲(chǔ)層量化評(píng)價(jià)方案。筆者以多參數(shù)綜合分析為研究思路,將流動(dòng)帶指數(shù)、核磁孔隙度及橫向弛豫時(shí)間τ2譜峰數(shù)與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)參數(shù)、沉積微相、試井動(dòng)態(tài)資料、含油氣性等相結(jié)合,探討了低孔-低滲礫巖儲(chǔ)層的綜合分類(lèi)評(píng)價(jià)方法,為尋找優(yōu)質(zhì)低孔-低滲儲(chǔ)層提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

瑪北斜坡區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏夏斷裂帶與瑪湖凹陷的接合處。該區(qū)三疊系從下到上依次劃分為百口泉組(T1b)、克拉瑪依組(T2k)、白堿灘組(T3b),其中T1b為該次研究的目的層段。T1b從下到上又可劃分為百一段(T1b1)、百二段(T1b2)和百三段(T1b3)[6,7]。沉積相研究表明,T1b主要發(fā)育扇三角洲沉積體系,物源主要來(lái)自北東方向的夏子街地區(qū)。巖石類(lèi)型包括砂礫巖、砂質(zhì)礫巖、巖屑砂巖及 (含礫)不等粒巖屑砂巖等。巖石碎屑顆粒間以線接觸為主,壓嵌型膠結(jié),磨圓度為次圓、次棱-次圓狀,分選差,巖石的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低。儲(chǔ)層物性較差,平均孔隙度低于10%,滲透率一般在1mD以下,且二者相關(guān)性較差,屬于低孔-低滲儲(chǔ)層。粒間孔隙是研究區(qū)T1b儲(chǔ)層最主要的儲(chǔ)集空間,占總孔隙的一半以上,主要為剩余粒間孔,此外,還發(fā)育溶蝕孔隙和微裂縫。根據(jù)毛細(xì)管壓力曲線資料,儲(chǔ)層排驅(qū)壓力較大,壓汞曲線類(lèi)型為偏右上方的中細(xì)歪度型,且樣品最大進(jìn)汞飽和度一般小于50%,表明T1b儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較差。根據(jù)瑪北斜坡區(qū)T1b儲(chǔ)層產(chǎn)能分布狀況,將產(chǎn)能劃分為4個(gè)級(jí)別,對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層也劃分為4類(lèi):Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層(產(chǎn)能≥8m3/d)、Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層(產(chǎn)能介于8～5m3/d)、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層(產(chǎn)能介于5～3m3/d)、Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層(產(chǎn)能≤3m3/d)。

2 儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 沉積微相及層位

據(jù)研究區(qū)內(nèi)43個(gè)井層的試油結(jié)果統(tǒng)計(jì),T1b不同層位儲(chǔ)層的含油性差異較大:T1b2的17個(gè)試油井層中獲油層12個(gè),所占比例明顯高于其他2個(gè)層位;T1b3的14個(gè)試油井層中油層所占比例僅為14.3%,干層和含油水層所占比例卻達(dá)到了71.4%;T1b1中油層、干層和含油水層所占的比例均介于T1b2和T1b3之間 (見(jiàn)圖1)。區(qū)內(nèi)沉積微相研究資料顯示,這種差異性與不同層位發(fā)育不同的沉積相帶有關(guān)。T1b2主要發(fā)育扇三角洲前緣砂體,規(guī)模大,物性好,故有利儲(chǔ)層分布最廣;T1b3主要發(fā)育扇間(含礫)泥巖沉積和前扇三角洲細(xì)粒沉積,儲(chǔ)層物性整體上較差,多為干層和含油水層;T1b1以扇三角洲平原沉積為主,儲(chǔ)層物性介于T1b2和T1b3之間。而在產(chǎn)能方面,扇三角洲前緣亞相水層和油層的平均產(chǎn)量也高于扇三角洲平原亞相、前扇三角洲亞相水層和油層的平均產(chǎn)量。綜上所述,沉積相帶控制著儲(chǔ)層的分布和質(zhì)量,區(qū)內(nèi)T1b2扇三角洲前緣砂體形成的儲(chǔ)層規(guī)模大、質(zhì)量好,往往是勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)帶。

2.2 儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)參數(shù)

2.2.1 室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)參數(shù)

通過(guò)分析研究區(qū)T1b儲(chǔ)層巖心孔隙度與滲透率之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩者相關(guān)性較差,即使是孔隙度相同時(shí),滲透率的變化范圍也較大,故應(yīng)用孔隙度或滲透率單一參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層物性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法不適用于目的層段。而流動(dòng)帶指數(shù) (Ifz)是孔隙度、滲透率組合形成的一個(gè)宏觀參數(shù),它由Kozeny-Carmon方程導(dǎo)出,其表達(dá)式為[8]:

圖1 不同層段試油結(jié)果對(duì)比圖

式中:K為滲透率,D;φe為有效孔隙度, 1;Fs為形狀因子;τ為孔隙彎曲度;Sgv為單位體積顆粒的比表面,μm-1。即便是針對(duì)低孔-低滲儲(chǔ)層,Ifz也能很好地反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的品質(zhì),其值越大,說(shuō)明儲(chǔ)層孔喉配置關(guān)系越好。

該次研究將Ifz與巖心平均滲透率 (Kc)的乘積作為目的層段物性評(píng)價(jià)參數(shù)之一。利用研究區(qū)10口井的巖心分析資料及試油結(jié)果,構(gòu)建Kc×Ifz與產(chǎn)能的相關(guān)性,據(jù)此將Kc×Ifz劃分為4類(lèi),分別為Ⅰ類(lèi):Kc×Ifz＞220μm3;Ⅱ類(lèi):Kc×Ifz介于220～70μm3之間;Ⅲ類(lèi):Kc×Ifz介于70～25μm3之間;Ⅳ類(lèi):Kc×Ifz＜25μm3(見(jiàn)圖2)。

2.2.2 核磁測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)

核磁測(cè)井測(cè)量的巖石孔隙內(nèi)氫核的τ2僅取決于儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)與流體性質(zhì),不受巖石骨架的影響,故核磁孔隙度比常規(guī)測(cè)井解釋的孔隙度要準(zhǔn)確,更接近于巖石的真實(shí)孔隙度,能更好地反映巖石的儲(chǔ)集空間大小[9]。τ2還與孔隙直徑相對(duì)應(yīng),在τ2分布譜中,短τ2譜對(duì)應(yīng)的峰是由黏土和毛細(xì)管微孔隙中的束縛流體形成的,長(zhǎng)τ2譜對(duì)應(yīng)的峰是由滲流大孔隙中的可動(dòng)流體形成的,故通過(guò)選擇合理的τ2截止值,可有效區(qū)分儲(chǔ)集層中的可動(dòng)流體和束縛流體,進(jìn)而確定儲(chǔ)層滲透率[10]。因此,核磁共振測(cè)井技術(shù)在低孔-低滲儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)中有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)研究區(qū)T1b已試油井段的核磁測(cè)井資料,并參考目的層段的巖性特征,將儲(chǔ)層τ2截止值定為30ms。分析各井段核磁測(cè)井τ2分布譜上30～300ms和300～3000ms這2個(gè)區(qū)間的τ2譜形態(tài),將峰面積大于30%作為條件分別統(tǒng)計(jì),再將2個(gè)統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)相加得到大于30ms的τ2譜峰數(shù),其值越大,表明儲(chǔ)集空間中可動(dòng)流體的體積越大 (見(jiàn)圖3)。此外,還利用核磁測(cè)井資料計(jì)算了相應(yīng)井段的核磁有效孔隙度及滲透率。分析各參數(shù)與產(chǎn)能之間的關(guān)系,最終選定與產(chǎn)能相關(guān)性最好的2個(gè)參數(shù)——核磁孔隙度與射孔厚度的乘積 (φNMR×h)、大于30ms的τ2譜峰數(shù)作為目的層段的核磁測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù),并依據(jù)產(chǎn)能將二者共同劃分為4類(lèi),分別為Ⅰ類(lèi):φNMR×h＞68cm,τ2譜峰數(shù)大于15;Ⅱ類(lèi):φNMR×h介于68～48cm之間,τ2譜峰數(shù)介于15～11之間;Ⅲ類(lèi):φNMR×h介于48～30cm之間,τ2譜峰數(shù)介于11～7之間;Ⅳ類(lèi):φNMR×h＜30cm,τ2譜峰數(shù)小于7。

圖2 產(chǎn)能與Kc×Ifz關(guān)系圖

圖3 核磁測(cè)井τ2分布譜形態(tài)特征圖

2.3 試井動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)

據(jù)T1b儲(chǔ)層壓力恢復(fù)試井資料分析,最終壓力恢復(fù)速率能直接反映供給速度及地層能量狀況,值越大,表明油井中長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)能力越強(qiáng);10h壓力恢復(fù)速率可反映近井地帶儲(chǔ)層能量供給,值越大,表明油井初期產(chǎn)能越高,壓裂效果越明顯。壓力恢復(fù)速率曲線形態(tài)也與產(chǎn)能相關(guān),產(chǎn)能低的層段,最終壓力恢復(fù)速率曲線和10h壓力恢復(fù)速率曲線為直線或近于直線型;產(chǎn)能高的層段,恢復(fù)速率曲線彎曲度大。以X94井為例,該井在壓裂改造前產(chǎn)能很低,最終壓力恢復(fù)速率曲線及10h壓力恢復(fù)速率曲線近于直線型;而在進(jìn)行壓裂增產(chǎn)措施后,產(chǎn)能顯著提高,壓力恢復(fù)速率明顯增大,最終壓力恢復(fù)速率曲線也變?yōu)樯贤剐?(見(jiàn)表1)。綜上所述,最終壓力恢復(fù)速率和10h壓力恢復(fù)速率及其曲線形態(tài)能很好地反映目的層段的產(chǎn)能狀況,故將其作為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

2.4 含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo)

含油級(jí)別是巖心中含油多少的直觀標(biāo)志,一般情況下,含油級(jí)別高的儲(chǔ)層往往是油層,含油級(jí)別低的儲(chǔ)層往往是水層或干層[11]。但研究區(qū)T1b部分含油級(jí)別低的井段的試油結(jié)果并不符合上述規(guī)律,因此,不能將巖心含油級(jí)別當(dāng)成判別目的層段含油氣性的絕對(duì)指標(biāo)。該次研究綜合考慮了巖心含油級(jí)別、滴水試驗(yàn)結(jié)果及各巖心所在層段的電阻率這3項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。據(jù)區(qū)內(nèi)10口井的相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析 (見(jiàn)表2),巖心含油級(jí)別高,滴水不滲或緩滲的井段,地層電阻率均較高(＞30Ω·m),試油結(jié)果為產(chǎn)油,且產(chǎn)能較高;巖心含油級(jí)別低,滴水不滲或緩滲且地層電阻率較高(＞30Ω·m)的井段,試油結(jié)果為產(chǎn)油,但產(chǎn)能不高;巖心含油級(jí)別低,滴水緩滲或速滲的井段,地層電阻率較高(＞30Ω·m)時(shí),油水同出;當(dāng)電阻率較低(＜30Ω·m)時(shí),試油結(jié)果為產(chǎn)水。

表2 T1b儲(chǔ)層巖心含油級(jí)別評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表

3 儲(chǔ)層綜合分類(lèi)評(píng)價(jià)

對(duì)瑪北斜坡區(qū)T1b儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)采用了模糊綜合評(píng)判的方法[12,13]。將沉積微相及層位、物性參數(shù)、試井動(dòng)態(tài)指標(biāo)、含油氣性指標(biāo)作為評(píng)價(jià)的因素集,并根據(jù)分類(lèi)評(píng)價(jià)方案構(gòu)建了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。確定綜合評(píng)判矩陣,同時(shí)結(jié)合T1b儲(chǔ)層的地質(zhì)特征,劃分了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。最終根據(jù)以上確定的集合,通過(guò)模糊運(yùn)算得到儲(chǔ)層的綜合評(píng)價(jià)值。如表3所示。

表3 研究區(qū)T1b組儲(chǔ)層各評(píng)價(jià)指標(biāo)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

4 應(yīng)用效果

應(yīng)用上述方法對(duì)研究區(qū)12口井的T1b儲(chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并通過(guò)試油資料印證其準(zhǔn)確性,其中只有2口井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)錯(cuò)誤,其余10口井的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果均與試油結(jié)論相符合,正確率達(dá)83.33%(見(jiàn)表4),說(shuō)明該方法在目的層段應(yīng)用效果良好。

表4 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果與試油結(jié)論對(duì)比

5 結(jié)論

針對(duì)瑪北斜坡區(qū)百口泉組低孔-低滲礫巖儲(chǔ)層開(kāi)展了儲(chǔ)層量化評(píng)價(jià)工作。結(jié)合目的層段特征及實(shí)際資料,選取平均滲透率、流動(dòng)帶指數(shù)等宏觀參數(shù)與τ2譜峰數(shù)等表征微觀孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)作為儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)參數(shù),并考慮了沉積微相及層位等靜態(tài)地質(zhì)資料、壓力恢復(fù)速率等動(dòng)態(tài)試井指標(biāo)對(duì)產(chǎn)能的影響。確定各評(píng)價(jià)參數(shù)或指標(biāo)的分類(lèi)界限及標(biāo)準(zhǔn),利用模糊綜合評(píng)判思想,建立了百口泉組低孔-低滲礫巖儲(chǔ)層量化評(píng)價(jià)方案。驗(yàn)證表明,評(píng)價(jià)結(jié)果與試油結(jié)論符合率較高,說(shuō)明該方法在目的層段應(yīng)用效果良好,可為尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層提供有益的參考依據(jù)。

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TE133.2

A

1000-9752(2014)02-0040-05

2013-10-22

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05009-003)。

李紅南(1972-),女,1993年大學(xué)畢業(yè),博士,副教授,現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)及油藏描述研究工作。