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        合水地區(qū)長(zhǎng)8超低滲儲(chǔ)層滲透率控制因素及表征

        2014-12-13 05:26:58馬彥風(fēng)何順利王建國(guó)
        測(cè)井技術(shù) 2014年5期
        關(guān)鍵詞:碳酸鹽鄂爾多斯物性

        馬彥風(fēng),何順利,王建國(guó)

        (1.勝利油田魯明油氣勘探開發(fā)有限公司,山東 東營(yíng)257000;2.中國(guó)石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249)

        0 引 言

        在低滲透率儲(chǔ)層中,沉積環(huán)境及成巖作用類型復(fù)雜多樣,使儲(chǔ)集空間類型多樣,孔喉配置關(guān)系復(fù)雜,對(duì)于含灰質(zhì)較重的儲(chǔ)層,碳酸鹽含量的增加通常會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,隨著碳酸鹽含量的進(jìn)一步增加儲(chǔ)層物性變差[1],非均質(zhì)性較強(qiáng)。物性對(duì)油藏含油性的控制作用極強(qiáng),從而導(dǎo)致油層評(píng)價(jià)的難度大。滲透率參數(shù)是油層評(píng)價(jià)中至關(guān)重要且又極難求準(zhǔn)的參數(shù)。本文以鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組超低滲透率儲(chǔ)層為例,提出考慮碳酸鹽含量的測(cè)井解釋模型,利用地質(zhì)—測(cè)井相結(jié)合的方法,從儲(chǔ)層物性控制因素出發(fā),建立考慮物性控制因素的滲透率解釋模型,準(zhǔn)確求取儲(chǔ)層真實(shí)滲透率,為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油層奠定基礎(chǔ)。

        1 研究區(qū)物性特征

        鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組地層具有烴源巖發(fā)育、生儲(chǔ)蓋組合配套、勘探領(lǐng)域廣、潛力大的特點(diǎn)[2]。上里塬-合水地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部的隴東高原,勘探面積約3000km2,屬辮狀河三角洲前緣亞相沉積,水下分流河道流向北北東,水下分流河道間微相為波浪作用帶,沉積構(gòu)造以浪成波痕層理為特征。長(zhǎng)8油層組(分為長(zhǎng)81和長(zhǎng)82油層)是盆地西南部延長(zhǎng)組的主力油層組,也是三角洲前緣亞相最發(fā)育的油層組[3]。合水地區(qū)平均孔隙度10.89%,平均滲透率0.504×10-3μm2,根據(jù)李道品[4]提出的儲(chǔ)層分類方法,滲透率小于1×10-3μm2,研究區(qū)屬于典型的超低滲透率儲(chǔ)層。

        1.1 巖性特征

        研究區(qū)長(zhǎng)8油層組砂巖碎屑組分類型[5-6]以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主,其中石英和長(zhǎng)石含量近似相等;砂巖粒級(jí)以細(xì)-中粒、極細(xì)-細(xì)粒為主;碎屑多呈中等分選,次棱狀磨圓度。砂巖填隙物特點(diǎn):①填隙物以成巖期間生成的成巖礦物為主,其中以綠泥石、方解石最發(fā)育;②同類填隙物在不同地層砂巖中的平均含量和分布頻率(包含某種填隙物的薄片個(gè)數(shù)/總薄片個(gè)數(shù))變化不大;③大部分填隙物的平均含量與分布頻率高低匹配(除上述綠泥石、方解石呈高平均含量、高分布頻率之外,高嶺石、鐵白云石和長(zhǎng)石質(zhì)均呈低平均含量、低分布頻率),但部分平均含量中等的填隙物,其分布頻率高低不等。

        1.2 物性特征

        儲(chǔ)集空間類型多樣,孔隙類型[7]有剩余粒間孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔、晶間孔、粒間溶孔和微裂縫,其中以剩余粒間孔、長(zhǎng)石溶孔為主??缀斫M合特征以中孔-中—微喉型為主,大孔-中—微喉型及小孔-中—微喉型為次。

        碎屑顆粒接觸方式[8]以線狀為主,線-凹凸、點(diǎn)-線狀次之,個(gè)別凹凸?fàn)?。膠結(jié)類型有孔隙、加大、薄膜及它們的復(fù)合類型,其中以孔隙膠結(jié)最為多見。

        孔隙類型的分布和孔隙的膠結(jié)類型是孔隙度、滲透率等宏觀參數(shù)的微觀特征。研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層特殊的孔隙類型和膠結(jié)方式導(dǎo)致其物性特征表現(xiàn)為低孔隙度-超低滲透率[9]。

        儲(chǔ)層孔隙度集中分布在3%~15%之間,2個(gè)層之間略有差別,長(zhǎng)81的孔隙度在7%~10%之間的分布頻率最高,長(zhǎng)82的孔隙度在10%~15%區(qū)間的分布頻率最高(見圖1)。滲透率在0.3×10-3μm2之下的比例均在50%以上,0.3×10-3μm2以上部分滲透率,長(zhǎng)81所占的比例要明顯高于長(zhǎng)82,1×10-3μm2以上的比例在10%~15%之間(見圖2)。

        圖1 各層孔隙度分布直方圖

        圖2 各層滲透率分布直方圖

        2 超低滲透率儲(chǔ)層滲透率控制因素分析

        從破壞和改善2個(gè)角度分析,超低滲儲(chǔ)層滲透率的破壞因素[10]主要有壓實(shí)作用和碳酸鹽膠結(jié)作用;改善因素主要為綠泥石膠結(jié)作用、溶蝕作用。

        研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖顆粒多呈定向排列、塑性巖屑變形現(xiàn)象非常普遍,顆粒間多以線狀、線-凹凸?fàn)罘绞浇佑|,可見研究區(qū)儲(chǔ)層的壓實(shí)作用非常強(qiáng)。

        碳酸鹽膠結(jié)物在長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要呈粒間膠結(jié)物、交代物或次生孔隙內(nèi)充填物的形式出現(xiàn)。常見微晶狀、晶粒狀或連晶狀產(chǎn)出(見圖3),成分以方解石膠結(jié)為主,偶見鐵白云石膠結(jié),其分布頻率很高。鑄體薄片鏡下觀察以及掃描電鏡觀察均未發(fā)現(xiàn)明顯的方解石的溶蝕現(xiàn)象。

        由于該區(qū)碳酸鹽的溶蝕程度較弱,往往形成低孔隙度、低滲透率的致密儲(chǔ)集層[5];在碳酸鹽強(qiáng)烈膠結(jié)地區(qū),儲(chǔ)層物性很差,碳酸鹽含量與巖石滲透率呈較明顯的負(fù)相關(guān)性(見圖4),由此說明碳酸鹽膠結(jié)是超低滲儲(chǔ)層形成的一個(gè)主要原因。

        圖3 較早期的鐵方解石呈嵌晶狀充填大部分孔隙(莊166井1859.8m×100,單偏光)

        圖4 滲透率與碳酸鹽膠結(jié)物含量關(guān)系

        綠泥石是研究區(qū)最主要的自生黏土礦物之一,分布頻率很高,研究區(qū)綠泥石膜最厚可達(dá)10~20μm,主要以孔隙襯邊方式產(chǎn)出[11]。綠泥石膜膠結(jié)后,阻礙了其他膠結(jié)作用的產(chǎn)生。綠泥石膜還有一定的抗壓實(shí)作用[12]。在宏觀上表現(xiàn)為綠泥石膜對(duì)滲透率有一定的保存作用。

        從分布頻率看,溶蝕作用比較發(fā)育,主要表現(xiàn)為長(zhǎng)石、巖屑的溶蝕作用,它是儲(chǔ)層次生孔隙形成的主要因素;從溶蝕孔面孔率所占比例看,溶蝕作用的強(qiáng)度均很小,不足以形成足夠多的次生孔隙;從定性角度看,溶蝕作用對(duì)滲透率有一定的改善作用[13];從定量角度看,溶蝕作用對(duì)滲透率改善的量很小,不足以成為影響滲透率的主要因素。

        3 滲透率控制因素表征及解釋模型的建立

        通過填隙物含量統(tǒng)計(jì)(見表1)可見,研究區(qū)碳酸鹽和以碳酸鹽為主的膠結(jié)物含量最高(超過90%),是儲(chǔ)層物性的一個(gè)極其重要的影響因素[14]。從圖4中可見,滲透率(K)與碳酸鹽含量(VCAL)總體上成反比關(guān)系,碳酸鹽含量越大,巖石滲透率越低。因此,在表征儲(chǔ)層物性的時(shí)候要考慮碳酸鹽含量的影響。

        表1 填隙物含量統(tǒng)計(jì)表

        儲(chǔ)層滲透率最常用的表征方法就是通過巖心刻度測(cè)井建立滲透率測(cè)井解釋模型,利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算地層的滲透率。而滲透率并不能直接從測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得到,利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)直接能得到的數(shù)據(jù)有巖石密度、巖石孔隙度等。因此,建立模型的過程中,首先建立滲透率與碳酸鹽含量的關(guān)系,然后找出與碳酸鹽含量相關(guān)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),得到計(jì)算滲透率的參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)考慮碳酸鹽含量的物性表征。

        基于上述方法,首先建立巖石孔隙度與滲透率的關(guān)系式以及碳酸鹽含量與滲透率的關(guān)系式。研究表明,在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中滲透率與孔隙度成正比關(guān)系;當(dāng)碳酸鹽含量小于10%時(shí),滲透率與碳酸鹽含量相關(guān)性差;當(dāng)碳酸鹽含量大于10%時(shí),滲透率與碳酸鹽含量成反比(見圖4)。因此將孔隙度與碳酸鹽含量的比值(φ/VCAL)作為變量,研究其與滲透率的關(guān)系(見圖5)。通過人工擬合曲線方法[15]得到巖石滲透率(K)與(φ/VCAL)之間的函數(shù)關(guān)系

        式中,φ表示孔隙度,%;VCAL表示碳酸鹽含量,%。擬合曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)434個(gè),相關(guān)系數(shù)R值為0.664,擬合程度較高,因此,式(1)可以作為K與(φ/VCAL)的函數(shù)關(guān)系式。

        圖5 巖石滲透率與孔隙度和碳酸鹽含量之比關(guān)系圖

        通過人工擬合巖心分析數(shù)據(jù)得到碳酸鹽含量與巖石密度的關(guān)系(見圖6)。從圖6中可以看出當(dāng)巖石密度小于2.49g/cm3時(shí),碳酸鹽含量與巖石密度呈指數(shù)關(guān)系,且變化幅度不大;當(dāng)巖石密度大于2.49 g/cm3時(shí),碳酸鹽含量與巖石密度呈直線關(guān)系,且變化幅度大。

        當(dāng)巖石密度小于2.49g/cm3時(shí)

        當(dāng)巖石密度大于2.49g/cm3時(shí)

        式中,VCAL表示碳酸鹽含量,%;ρ表示巖石的密度,g/cm3。式(2)得到的相關(guān)系數(shù)R=0.411,式(3)得到的相關(guān)系數(shù)R=0.665。

        圖6 碳酸鹽含量與巖石密度關(guān)系圖

        4 考慮碳酸鹽含量的滲透率解釋模型應(yīng)用

        以上述方法得到的測(cè)井解釋模型計(jì)算的滲透率與巖心分析滲透率作對(duì)比驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。選取研究區(qū)1口井(西103井)作為驗(yàn)證井(見圖7),圖7中對(duì)應(yīng)的滲透率道,藍(lán)色線條表示用測(cè)井解釋模型計(jì)算的未考慮碳酸鹽含量的滲透率曲線,粉色線條表示用測(cè)井解釋模型計(jì)算的考慮碳酸鹽含量的滲透率曲線,綠色線條表示巖心分析得到的滲透率曲線。從圖7中可見,在2123~2124m井段,測(cè)井響應(yīng)特征:電阻率值較高,聲波時(shí)差表現(xiàn)為明顯的低值,密度曲線表現(xiàn)為明顯的高值,可以判斷為碳酸鹽膠結(jié)物的影響,因此將其解釋為干層;此外,巖心分析滲透率在該處呈現(xiàn)明顯的低值,考慮碳酸鹽含量模型解釋的滲透率曲線值較接近巖心分析滲透率,而未考慮碳酸鹽含量模型解釋的滲透率曲線值偏高,與巖心分析滲透率明顯不符??紤]碳酸鹽含量的儲(chǔ)層滲透率解釋結(jié)果可以準(zhǔn)確表征地層真實(shí)滲透率,為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

        圖7 西103井測(cè)井解釋結(jié)果與巖心分析結(jié)果對(duì)比圖

        5 結(jié) 論

        (1)影響研究區(qū)超低滲儲(chǔ)層滲透率的地質(zhì)因素:碳酸鹽膠結(jié)物含量最高,碳酸鹽和以碳酸鹽為主的膠結(jié)物樣品在該區(qū)超過90%,溶蝕作用比較發(fā)育,主要表現(xiàn)為長(zhǎng)石、巖屑的溶蝕作用,碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕程度較弱,對(duì)研究區(qū)滲透率影響最大。

        (2)根據(jù)鄂爾多斯盆地合水地區(qū)實(shí)際資料,建立了考慮碳酸鹽含量的滲透率測(cè)井解釋模型,實(shí)現(xiàn)了超低滲透率儲(chǔ)層主控因素的表征。

        (3)利用巖心刻度測(cè)井的方法發(fā)現(xiàn),考慮碳酸鹽含量的解釋模型得到的滲透率與巖心分析數(shù)據(jù)吻合度高,較好地解決了準(zhǔn)確求取灰質(zhì)含量高的低滲儲(chǔ)層滲透率的難題,對(duì)油田開發(fā)有一定的指導(dǎo)意義。

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