姚軍朋, 孫小艷, 吳迎彰, 繆定云, 張虔, 邢軍

(中國石油集團(tuán)測井有限公司, 陜西 西安 710077)

0 引 言

中國中西部盆地發(fā)育大量低滲透率致密含氣砂巖[1]。吐哈盆地致密砂巖儲層埋藏較深,與常規(guī)砂巖儲層相比具有自身的特殊性,儲層巖性分選極不均勻、物性極差,具有特低孔隙度、特低滲透率特點(diǎn)。儲層孔隙流體對電性響應(yīng)的貢獻(xiàn)極其微弱,常常被儲層巖性與物性的影響所淹沒,導(dǎo)致儲層四性關(guān)系復(fù)雜,儲層流體識別、評價(jià)氣層及流體分布規(guī)律困難。高產(chǎn)氣層控制因素復(fù)雜多樣,相似物性條件下產(chǎn)液能力差異大,致密砂巖氣層縱橫向分布規(guī)律變化大、連片性差,使得單井控制儲量和可采儲量小且供氣范圍小,加之致密砂巖氣藏開采技術(shù)不成熟,導(dǎo)致產(chǎn)量低而且遞減快,大部分處于低產(chǎn)低效狀態(tài)[2]。這些問題制約了吐哈盆地致密砂巖氣的勘探開發(fā)步伐,亟需開展含氣儲層控制因素和測井識別研究,明確氣層分布規(guī)律和各類儲層特征,解決影響生產(chǎn)的實(shí)際問題,為實(shí)現(xiàn)油田優(yōu)質(zhì)高效勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 致密砂巖儲層基本特征

1.1 儲層巖性特征

研究區(qū)儲層埋深一般在3 000～4 100 m,巖石類型以巖屑砂巖和長石巖屑砂巖為主,巖石成分成熟度相對較低。巖性主要為粗砂巖和細(xì)砂巖,分選系數(shù)中等偏下,碎屑顆粒一般呈圓-次棱角狀,磨圓程度中等-差,結(jié)構(gòu)成熟度總體較低。巖石顆粒之間的接觸關(guān)系主要為點(diǎn)-線接觸和線-線接觸,壓嵌現(xiàn)象明顯,說明整體壓實(shí)作用強(qiáng)烈。填隙物以黏土雜基和方解石為主。

1.2 儲層物性特征

根據(jù)該區(qū)108塊巖心常規(guī)物性分析資料,研究區(qū)地層孔隙度集中分布在0.3%～9.8%,平均4.68%;滲透率集中分布在(0.005～11.123)×10-3μm2,平均0.324×10-3μm2。屬典型的特低孔隙度、特低滲透率致密砂巖儲層。

1.3 儲層孔喉特征

根據(jù)薄片鑒定資料,巖石儲集空間類型主要為粒內(nèi)溶孔,占72%;少量殘余粒間孔(占19.2%),局部見微裂縫發(fā)育(占8.8%)。儲層非均質(zhì)性強(qiáng),孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,毛細(xì)管壓力曲線表明孔喉半徑小,排驅(qū)壓力大,僅個(gè)別樣品具有好的孔滲條件。區(qū)間孔喉分布呈單峰偏細(xì)喉特征,孔喉半徑小于0.1 μm的孔喉占60%以上,其余主要分布在0.1～0.6 μm。電鏡掃描資料顯示儲層孔喉小且顆粒表面分布有伊蒙混層,見明顯的黏土搭橋,也是滲透性變差的主要影響原因之一。

2 致密砂巖氣含氣控制因素研究

致密砂巖氣受沉積作用、成巖作用、構(gòu)造作用和儲層性質(zhì)等因素影響[3],儲層含氣性表現(xiàn)出特有的異常性,搞清儲層含氣控制因素[4],可為勘探目標(biāo)優(yōu)選、提高單井產(chǎn)能和氣水層識別提供依據(jù)。

2.1 含氣層構(gòu)造位置分析

從吐哈盆地目的層孔隙演化特征看,研究區(qū)致密砂巖氣成藏關(guān)鍵時(shí)期之前,水西溝群砂巖儲層已經(jīng)致密,臺北凹陷主體領(lǐng)域形成“先成型”氣藏[5-6]。結(jié)合儲層薄片資料及物性變化,含氣儲層先形成致密層,后期受到構(gòu)造改造作用,地層劇烈抬升,在構(gòu)造高部和斜坡帶儲層裂縫、微裂縫發(fā)育;另一方面又受到溶蝕改造作用,這些位置儲層溶蝕孔隙發(fā)育,物性相對較好,油氣依靠斷層、裂縫進(jìn)一步向構(gòu)造有利部位聚集,有選擇性地富集在微裂縫、溶蝕孔發(fā)育的儲層中,靠近斷層帶的構(gòu)造高部位成為高含氣儲層的最佳區(qū)帶(見圖1)。

圖1 研究區(qū)致密砂巖含氣儲層分布示意圖

2.2 含氣儲層巖性特征

以試氣試采資料為依據(jù),對研究區(qū)78個(gè)射孔層段的巖性與產(chǎn)能關(guān)系統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果顯示,高產(chǎn)氣層(產(chǎn)氣量Q≥10 000 m3/d)的儲層巖性主要為粗砂巖,干層和低產(chǎn)氣層(Q<1 000 m3/d)的儲層砂巖主要為細(xì)砂巖(見圖2)。高產(chǎn)氣層中粗砂巖儲層所占比例高達(dá)78.1%,干層或低產(chǎn)氣層中細(xì)砂巖儲層所占比例達(dá)74.1%,中產(chǎn)層(1 000 m3/d≤Q<10 000 m3/d)中粗砂巖和細(xì)砂巖所占比例相當(dāng)。結(jié)合儲層“四性”關(guān)系可知,儲層巖性對含氣性有重要影響,含氣儲層主要分布在粗砂巖儲層中,尤其是高含氣儲層;細(xì)砂巖儲層含氣性差,一半以上的儲層為干層或低產(chǎn)層。

圖2 致密砂巖氣藏儲層巖性與產(chǎn)量關(guān)系

2.3 含氣儲層物性評價(jià)

觀察和分析巖心薄片,研究區(qū)致密砂巖內(nèi)粒間孔少見,多以粒內(nèi)溶蝕孔隙為主,與原生沉積砂巖相比孔隙度顯著降低。顆粒之間主要以線接觸和縫合線接觸為主,點(diǎn)接觸較少,后期的石英次生加大比較嚴(yán)重,導(dǎo)致了原有孔喉半徑降低,滲流能力下降。

仍然約在荷花小區(qū)見面。此時(shí)，已經(jīng)是春暖花開的季節(jié)，一樹樹紅絨花在風(fēng)中顫抖，陽光好像一層碎金，程頤站在一棵合歡樹下，淡藍(lán)襯衣，雙手斜插在口袋里。

含氣砂巖有效孔隙度在4.21%～9.82%,平均5.5%,滲透率在(0.057～11.123)×10-3μm2,平均0.413×10-3μm2。少量裂縫性含氣儲層巖心分析孔隙度在8.8%～10%,滲透率在(1.0～10.0)×10-3μm2,滲透率大于10.0×10-3μm2的均有裂縫發(fā)育。從物性與含氣性關(guān)系來看,含氣儲層孔隙度大于4.21%,滲透率大于0.077×10-3μm2(見圖3)。

圖3 致密砂巖氣藏儲層物性特征

儲集巖毛細(xì)管壓力實(shí)驗(yàn)表明,儲層孔喉為極細(xì)歪度、極細(xì)喉道、分選差的特征。孔喉半徑2.76～3.595 μm,平均3.082 μm,排驅(qū)壓力0.245～1.177 MPa,平均0.667 MPa,中值壓力為22.1～156 MPa,平均68.5 MPa,中值半徑0.020 4～0.199 3,平均0.029,分選系數(shù)平均2.02,歪度1.65 °。從毛細(xì)管壓力和試氣試采資料來看,含氣儲層與干層的儲集巖毛細(xì)管壓力參數(shù)無明顯差異。

2.4 儲層裂縫對含氣性的影響

致密砂巖儲層裂縫成因主要是構(gòu)造應(yīng)力作用,裂縫常具有明顯的組系方向性,按照裂縫發(fā)育方向,研究區(qū)裂縫主要分為3類,即高角度裂縫、低角度裂縫、網(wǎng)狀裂縫。

研究區(qū)屬于造山帶前強(qiáng)烈擠壓型背斜,在這種強(qiáng)烈擠壓環(huán)境容易發(fā)生裂縫和斷層,可以帶來3個(gè)方面重要影響:①提高了儲層的滲流能力,加強(qiáng)了儲層溝通能力;②溝通儲層與烴源巖;③可引入流體,增強(qiáng)儲層溶蝕作用。

綜合分析,研究區(qū)為一個(gè)緊閉型背斜,受強(qiáng)烈擠壓作用,構(gòu)造微短軸翼部主要處于強(qiáng)擠壓應(yīng)力狀態(tài),裂縫不發(fā)育,粒間孔消失,粒內(nèi)溶蝕不發(fā)育,孔喉半徑下降,排烴壓力顯著增高,越向翼部儲層物性越差,排烴壓力越高,含氣儲層不發(fā)育。背斜核部由于走向裂縫等發(fā)育,溶蝕孔相對發(fā)育,上部烴源巖通過裂縫供給,儲集到溶蝕孔發(fā)育粗砂巖儲層中,形成高產(chǎn)含氣儲層。

3 致密砂巖氣層分類評價(jià)及應(yīng)用

3.1 含氣儲層識別方法

在淡水泥漿條件下,泥漿濾液對深淺側(cè)向電阻率的侵入特征明顯,在氣層處或干層處通常表現(xiàn)出低侵特征,在水層處表現(xiàn)高侵特征。雙側(cè)向測井在致密砂巖氣儲層中仍表現(xiàn)出這種規(guī)律性,但差異幅度較小。因此,利用深側(cè)向電阻率(RLLd)和淺側(cè)向電阻率(RLLs)構(gòu)造侵入系數(shù)δ=(RLLd-RLLd)/RLLd對水層進(jìn)行識別。

當(dāng)?shù)貙又写嬖谔烊粴鈺r(shí),聲波時(shí)差測井有周波跳躍現(xiàn)象,密度測井值有減小特征,中子孔隙度測井有挖掘效應(yīng)?；谌紫抖葴y井對含氣儲層的測井響應(yīng)特征,構(gòu)建含氣因子ξ對氣層進(jìn)行識別

(1)

式中,ζ為含氣因子;φa、φd、φn分別為聲波測井孔隙度、密度測井孔隙度、中子測井孔隙度。

依據(jù)試氣試采資料,建立含氣因子與侵入系數(shù)交會圖,進(jìn)行致密砂巖氣層、水層和干層識別,取得了良好的效果(見圖4)。

圖4 致密氣含氣因子與侵入系數(shù)流體識別圖版

圖5 研究區(qū)L202井組合測井綜合解釋成果圖

3.2 致密氣儲層分類

通過致密砂巖氣層含氣控制因素分析和測井響應(yīng)特征的研究,結(jié)合儲層流體識別結(jié)果,優(yōu)選最能反映致密砂巖氣層的評價(jià)參數(shù)[7-8]。在試氣試采資料標(biāo)定下建立致密砂巖氣層的分類標(biāo)準(zhǔn)(見表1),對致密砂巖氣層進(jìn)行分類評價(jià)。

3.3 生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例

圖5為研究區(qū)致密砂巖氣藏L202井組合測井綜合解釋成果圖。該井位于靠近斷層帶的構(gòu)造高部位,構(gòu)造具有有利含氣位置。27號層(3 346～3 355 m井段)錄井巖性為細(xì)砂巖,聲波時(shí)差測井值206 μs/m,測井計(jì)算孔隙度4.4%、滲透率為0.125 mD,傾角測井顯示儲層中部電導(dǎo)率有異常,裂縫檢測成果圖表明裂縫較發(fā)育,流體識別結(jié)果為差氣層,儲層分類評價(jià)結(jié)果為Ⅱ類儲層。28號層(3 363.5～3 381 m井段)錄井巖性為粗砂巖,聲波時(shí)差測井值225 μs/m,測井計(jì)算孔隙度6.5%、滲透率為0.484 mD,傾角測井顯示電導(dǎo)率異常較大,裂縫檢測成果圖表明裂縫發(fā)育,流體識別結(jié)果為氣層,儲層分類評價(jià)結(jié)果為Ⅰ類儲層。根據(jù)上述綜合評價(jià)結(jié)果,研究決定對28號層進(jìn)行試采,射孔后采取酸化措施進(jìn)行儲層改造,9 d后產(chǎn)氣12 000 m3/d,試采結(jié)果驗(yàn)證了儲層綜合評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

*非法定計(jì)量單位,1 mD=9.87×10-4μm2,下同

4 結(jié) 論

(1) 構(gòu)造位置是形成高含氣層的首要條件,對改造含氣致密層的物性具有建設(shè)性作用,控制差裂縫的發(fā)育程度。靠近斷層帶的構(gòu)造高部位成為高含氣儲層的最佳區(qū)帶。

(2) 高含氣層的形成對巖性具有一定的選擇性,對研究區(qū)粗砂巖易形成高產(chǎn)氣層,細(xì)砂巖含氣性變差。物性提供了高含氣層的物質(zhì)場所,同時(shí)受到構(gòu)造位置和巖性的影響。

(3) 研究區(qū)在強(qiáng)烈擠壓作用下容易產(chǎn)生裂縫和斷層,裂縫發(fā)育一方面增強(qiáng)了儲層的溶蝕作用,并溝通儲層與鄰近的烴源巖,另一方面提高儲層的滲流能力,是致密砂巖氣層能夠獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

(4) 致密砂巖氣與常規(guī)砂巖氣相比,巖性、物性和流體在測井響應(yīng)上的特征變得微弱和復(fù)雜,搞清研究對象的主要控制因素,對流體識別和儲層分類仍然能夠做到有的放矢。

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