張鳳偉

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059)

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①南海鶯歌海盆地儲層巖石特殊物性參數(shù)特征分析

張鳳偉

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059)

摘要：鶯歌海盆地位于海南島西側(cè)的鶯歌海海域，是南海的主要盆地，其勘探潛力巨大，其生產(chǎn)難度也極具挑戰(zhàn)性.本文通過對鶯歌海盆地儲層常規(guī)物性統(tǒng)計和地層條件下物性的統(tǒng)計，分析儲層常規(guī)物性參數(shù)和地層條件下物性參數(shù)的影響因素，研究不同壓力溫度條件下孔隙度和滲透率的變化規(guī)律，分析巖石的縱橫波速度的影響因素，以及巖石的縱橫波速度在不同溫度和壓力條件下的變化規(guī)律.

關(guān)鍵詞：鶯歌海盆地；地層條件；儲層物性；巖石聲學(xué)性質(zhì)

隨著世界能源需求不斷加大，海洋石油勘探發(fā)展迅猛，各個國家都想盡快地對海洋石油進(jìn)行勘探開發(fā)，如何盡快勘探開發(fā)海洋石油是現(xiàn)今石油行業(yè)的重要問題之一.[1]鶯歌海盆地由于其獨特的高溫超壓環(huán)境，致使它的儲層成巖演化過程有其與眾不同的特點，除沉積作用以及后期的壓實作用、自生礦物的形成作用和溶解作用的影響外，較高的地溫梯度使得孔隙度衰減很快，并且超壓對儲層物性也有直接的和通過影響成巖作用所施加的間接的影響.

圍繞實際的孔滲特征，展開資料分析，數(shù)據(jù)處理和室內(nèi)研究等工作，首先鶯歌海地區(qū)屬高溫高壓地層；[2]其次明確了鶯歌海地區(qū)儲層常規(guī)物性參數(shù)的影響因素及變化規(guī)律，巖石的孔隙度、滲透率均會隨著地層深度的增加會減小；同時對鶯歌海盆地地層條件下儲層的物性參數(shù)隨溫度、壓力的變化規(guī)律進(jìn)行了分析、比較和對比；最后研究了本地區(qū)巖石縱橫波速度在不同有效壓力和溫度下的變化規(guī)律.

1區(qū)域地質(zhì)背景和地層特征

鶯歌海盆地在海南島西側(cè)的鶯歌海海域，由于受北西向和近南北向斷裂控制，總體形態(tài)呈NNW向延伸的不規(guī)則菱形結(jié)構(gòu)，面積12萬平方公里，為南海北部大陸架西區(qū)發(fā)育的新生代轉(zhuǎn)換—伸展型含油氣盆地.第三系沉積厚度為15-17公里，其中上第三系沉積厚度為8000-10000米，是典型的快速沉降、沉積的高溫高壓型盆地.[3]以鶯歌海盆地東北部的一號斷裂和西南部的紅河斷裂為界，盆地共有中央坳陷帶、河內(nèi)坳陷帶、鶯東斜坡帶和鶯西斜坡帶四個二級構(gòu)造帶(圖1).

目前鉆遇前第三系基底的鉆井主要集中在鶯東斜坡帶，基底主要由前第三系的花崗巖、變質(zhì)巖、凝灰質(zhì).盆地主要沉積第三系和第四系地層，由下向上依次為始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)的崖城組和陵水組，中新統(tǒng)三亞組、梅山組和黃流組，上新統(tǒng)的鶯歌海組以及第四系樂東組地層.

據(jù)鶯歌海盆地實測地層溫度數(shù)據(jù)主要集中在東方區(qū)和樂東區(qū)，且分布不均勻.地層溫度隨埋深增加而升高，東方區(qū)和樂東區(qū)淺層地層溫度較高，出現(xiàn)高溫異常，鶯東斜坡帶溫度相對較低.鶯歌海盆地異常高壓的形成主要與盆地的快速沉降特點有關(guān)，前人對盆地地層壓力的成因和分布做過大量的研究工作，[4]認(rèn)為區(qū)域性的超壓頂面埋深在3000米左右，向盆地西部及邊緣深度逐漸增加.

圖1　鶯歌海盆地位置圖(據(jù)陳希仁，1999)

2.1儲層巖石物性參數(shù)的測定

目前測定孔隙度方法主要有兩種：飽和煤油法、氣體法.[5]飽和煤油法適用于外表不規(guī)則的樣品，測量樣品在不同環(huán)境下的重量和樣品飽和流體的重量后，利用阿基米德浮力原理可得樣品孔隙度.氣體法的原理是氣體的等溫膨脹，用氦氣和氮氣測定，測量精度相對較高.實驗室用氣體法對滲透率進(jìn)行測量，基于達(dá)西定律，儲油巖的孔道較氣體分子大，吸附在顆粒表面，因此用空氣或者氮氣測定的滲透率就更接近巖石的絕對滲透率.

2.2鶯歌海盆地儲層常規(guī)物性特征

2.2.1樂東區(qū)儲層常規(guī)物性特征

對樂東區(qū)樂東組一段至三段以及鶯歌海組一段常規(guī)物性進(jìn)行統(tǒng)計，了解各段的孔隙度和滲透率水平，樂東組一段孔隙度平均水平在34%左右，滲透率平均水平在68毫達(dá)西左右，深度增加，樂東組二段、三段和鶯歌海一段孔隙度不斷下降，下降幅度均在4%左右，孔隙度最大的是樂東組一段，孔隙度最差的是鶯歌海一段，由此可見，深度增加，孔隙度下降，而滲透率隨深度下降影響不是很大，四組中，鶯歌海組一段的滲透率最好，其余三組的滲透率相差不大.

2.2.2東方區(qū)儲層常規(guī)物性特征

同樣我們可以知道東方區(qū)黃流組和鶯歌海組孔隙度和滲透率的大小，可以發(fā)現(xiàn)東方區(qū)黃流組孔滲較差，孔隙度在15%左右，滲透率在20毫達(dá)西左右，而鶯歌海組滲透率較好，孔隙度均在20%以上，滲透率平均值在24毫達(dá)西，東方區(qū)鶯歌海組儲層物性好于東方區(qū)黃流組.對比樂東區(qū)的鶯歌海組的常規(guī)物性，了解到樂東區(qū)鶯歌海組的儲層物性明顯好于東方區(qū)鶯歌海組.

2.3鶯歌海盆地儲層物性變化規(guī)律

2.3.1儲層物性隨有效壓力變化規(guī)律

取巖樣來自樂東區(qū)樂東組一段，井號：LD8-1-3，巖樣位于井深440.20m，常壓下的孔隙度為38.19%，滲透率為61md.實驗室下，有效壓力從0.10Mpa增加到17.24Mpa，孔隙度從38.19%降到32.22%，下降了5.79%，作圖(圖2)得知巖樣的孔隙度隨有效上覆壓力的增加而遞減，同樣滲透率在上覆壓力的變化下從61md降到5.20md，下降了55.80md，從圖中(圖3)分析可以得知滲透率隨有效上覆壓力的增加而對數(shù)遞減.

同樣的方法，我們對研究區(qū)鶯歌海盆地樂東區(qū)樂東組二段、樂東組三段、鶯歌海組一段，以及東方區(qū)鶯歌海組與黃流組的樣品進(jìn)行試驗，測定它們的孔隙度和滲透率隨有效上覆壓力增大的變化，統(tǒng)計變化數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)：樣品孔隙度和滲透率均會隨有效上覆壓力的增大而下降，孔隙度的下降幅度較小，下降百分比基本在10%-20%，孔隙度的下降規(guī)律不一，線性、二次、對數(shù)和指數(shù)下降均出現(xiàn)過；滲透率的下降幅度較大，下降百分比大部分在80%以上，滲透率的下降符合對數(shù)或指數(shù)遞減；對比同地區(qū)不同地層的巖樣物性變化，隨著上覆壓力的變化，物性參數(shù)變化具有相同的函數(shù)變化關(guān)系.

圖2　LD8-1-3井樣品F2-1孔隙度與有效上覆壓力關(guān)系

圖3　LD8-1-3井樣品F2-1滲透率與有效上覆壓力關(guān)系

2.3.2溫度對儲層巖石滲透率的影響

對來自研究區(qū)不同地層的巖樣分類，選出用于分析研究的6個樣品，實驗室下測定樣品滲透率隨溫度升高的變化，統(tǒng)計樣品實驗數(shù)據(jù)，實驗發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，滲透率隨之下降，溫度從室溫升高到150度，不同地層下降不同，6個樣品中下降幅度相差較小，樣品中最大下降幅度在37%，最小下降程度是27%，其與樣品下降均在30%左右，下降幅度大小與巖石物性有關(guān).

3鶯歌海盆地巖石縱橫波速度

巖石的聲學(xué)性質(zhì)可以幫助我們更好的了解巖石的孔隙參數(shù)，通過測定波速我們了解巖石的孔隙發(fā)育情況.[6]巖石的縱橫波速度主要影響因素有上覆壓力和溫度，縱橫波速度隨有效壓力的增大而增大，隨溫度的增大而減小.除有效壓力和溫度對波速有影響外，泥質(zhì)含量也是影響波速的重要因素.不同巖石的縱橫波速度隨溫度和有效壓力的變化規(guī)律不同，實驗室縱橫波速度變化規(guī)律與實際地層縱橫波速度變化規(guī)律也是有差異的.

3.1縱橫波速度隨有效壓力變化

典型巖樣來自于東方區(qū)鶯歌海組二段，DF1-1-1井，樣品位于實際井深2320m處，巖性為泥質(zhì)極細(xì)砂質(zhì)粉砂巖.干燥巖樣在恒定溫度22℃，改變壓差Pd，測試巖樣的縱橫波速度Vp、Vs，如圖(圖4)可以分析得出：溫度恒定，縱橫波速度隨著壓差的增大而增大，壓差從5MPa增加到55MPa，Vp從3.59km/s增加到3.84km/s，增加了0.25 km/s，增幅為7%；Vs從1.85km/s增加到2.14km/s，增加了0.29，增幅為15.70%.

圖4　縱橫波速度隨壓差變化

表1巖樣縱橫波速度隨壓差變化(壓差從5MPA到55MPA)

井號層位深度(m)常規(guī)波速Vp常規(guī)波速Vs縱波增幅(%)橫波增幅(%)LT19-1-1Y21767.802.941.8126.1820.67DF1-1-Z1Y22104.003.382.1523.3614.36LD20-1-1AY23262.203.592.2719.6715.23LT35-1-1M21432.503.942.5415.0411.78LT1-1-2H22012.005.663.5129.8023.07LT33-1-1H23486.004.312.7626.9527.09DF1-1-1H12540.063.312.0813.169.26

縱橫波速度隨壓差的增大而增大，然而不同的地區(qū)不同地層巖石縱橫波速度隨壓差的增加幅度有差異(表1)，較高增加幅度可以達(dá)到近30%，較低增幅在9%左右，同時可以看到，縱波隨壓差的增幅均大于橫波隨壓差的增幅.

3.2縱橫波速度隨溫度變化

典型巖樣來自于東方區(qū)鶯歌海組二段，DF1-1-1井，樣品位于實際井深2320m處，巖性為泥質(zhì)極細(xì)砂質(zhì)粉砂巖.在恒定壓差Pd=10MPa，改變溫度T，測試巖樣的縱橫波速度Vp、Vs，如圖(圖5)可以分析得出：壓差恒定，縱橫波速度隨著溫度的增大而減小，溫度從22℃增加到150℃，Vp從3.10km/s降到到2.97km/s，降低了0.13 km/s，降幅為4.20%；Vs從1.73km/s降到1.65km/s，降低了0.08，增降幅為4.60%.

圖5　縱橫波速度隨溫度變化

井號層位深度(m)常規(guī)波速Vp常規(guī)波速Vs縱波增幅(%)橫波增幅(%)LT19-1-1Y21767.802.941.811.81.4DF1-1-Z1Y22104.003.382.151.61.5LD20-1-1AY23262.203.592.271.91.2LT35-1-1M21432.503.942.541.11.3LT1-1-2H22012.005.663.511.71.8LT33-1-1H23486.004.312.762.11.9DF1-1-1H12540.063.312.082.31.7DF1-1-11H12716.003.912.582.11.8

統(tǒng)計其他樣品的實驗數(shù)據(jù)(表2)，可以發(fā)現(xiàn)，縱橫波速度隨溫度的升高而降低，且下降幅度均不高，下降幅度均在1.5%左右，不同地區(qū)不同地層下降幅度有較小差異.

4結(jié)論

本文在完成大量工作的基礎(chǔ)上，圍繞所需解決的問題進(jìn)行研究、分析和總結(jié)，得出如下主要結(jié)論.

4.1研究區(qū)樂東區(qū)樂東組儲層物性較好，孔隙度在30%左右，滲透率均在70md左右，東方區(qū)鶯歌海組和黃流組儲層物性相對較差.相互比較之下，東方區(qū)鶯歌海組與樂東區(qū)的鶯歌海組的常規(guī)物性差別較大，樂東區(qū)鶯歌海組的儲層物性較好.

4.2樣品孔隙度和滲透率均會隨有效上覆壓力的增大而下降，相比孔隙度，滲透率的下降幅度較大，下降百分比大部分在80%以上，滲透率的下降符合對數(shù)或指數(shù)遞減；溫度升高，巖石滲透率下降，不同地層下降不同，下降程度與巖石物性有關(guān)，統(tǒng)計得知，溫度升高至150℃，鶯歌海組、黃流組和陵水組巖樣滲透率下降在30%左右.

4.3縱橫波速度隨壓差的增大而增大，研究巖樣的波速在圍壓增至55MPa時波速增幅在20%左右；縱橫波速度隨溫度的升高而降低，且下降幅度均不高，研究巖樣降低幅度在2%左右，壓力對于波速的影響更為明顯；相同溫度下，壓差變化對于干燥巖樣和飽和地層水巖樣的波速影響不一致，但相差不大.

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[責(zé)任編輯范藻]

Analysis of Characteristics of Special Physical Parameters of Yinggehai Basin Reservoir Rock in South China Sea

ZHANG Fengwei

Abstract:Yinggehai basin is in the west of Yinggehai waters in Hainan Island.It is the main basin of Hainan Island.Its exploration potential is huge but product difficulty is also a huge challenge.Based on the Yinggehai Basin Reservoir conventional statistical properties and formation conditions of the physical parameters of the statistical,we analysis the conventional physical parameters of reservoir formation conditions and physical parameters influencing factors.And we also find out different pressure and temperature conditions of porosity and permeability variation,different formations for different regions of the reservoir properties and comparative statistics.

Key words:Yinggehai basin; formation condition; reservoir physical properties; acoustic properties of rock.

收稿日期：①2015-11-10

作者簡介：張鳳偉(1989—)，男，甘肅靜寧人.碩士研究生，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究.

中圖分類號：TE33

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-5248(2016)02-0033-04