楊小麗，徐　偉，張新葉，楊希濮 ，房　磊，劉　鈞

(中海石油研究總院，北京 100028)

Albert湖盆中-高滲儲(chǔ)層非均質(zhì)性分析

楊小麗，徐偉，張新葉，楊希濮 ，房磊，劉鈞

(中海石油研究總院，北京 100028)

摘要：烏干達(dá)Albert湖盆南區(qū)K油田為中-高滲類型儲(chǔ)層，非均質(zhì)性較強(qiáng)。主要運(yùn)用37 m巖心及280樣次的薄片、粒度、掃描電鏡、X-衍射、壓汞、以及物性等化驗(yàn)分析結(jié)果，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行層內(nèi)、層間及微觀儲(chǔ)層非均質(zhì)性分析并研究其控制因素。研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層滲透率變異系數(shù)為0.83～1.81，非均質(zhì)性強(qiáng)，黏土及多種碳酸鹽成巖方式的差異和沉積顆粒粒級(jí)變化是儲(chǔ)層非均質(zhì)主要影響因素。據(jù)此，將K油田Zone1A、Zone1B及Zone1C層巖石類型主要?jiǎng)澐譃榇?中粒顆粒包殼式泥質(zhì)膠結(jié)砂巖、細(xì)-中粒碳酸鹽質(zhì)孔隙式膠結(jié)砂巖及中-粗粒顆粒包殼式和孔隙式泥質(zhì)膠結(jié)砂巖。

關(guān)鍵詞：烏干達(dá)Albert湖盆；中-高滲儲(chǔ)層；分層系；儲(chǔ)層非均質(zhì)性；

1油田地質(zhì)概況

Albert湖盆位于東非裂谷西支北端，跨越烏干達(dá)和剛果境內(nèi)，為典型的地塹結(jié)構(gòu)。地塹以變質(zhì)巖基底為主，上覆充填了從中新世至全新世裂谷碎屑巖地層[1-2]。K油田位于烏干達(dá)Albert湖盆南區(qū)(圖1)，發(fā)現(xiàn)于2006年，為受斷層控制的砂巖層狀油氣藏，地質(zhì)特征復(fù)雜，非均質(zhì)性較強(qiáng)。目前共鉆探5口井，其中K-3A井為系統(tǒng)取心井，并進(jìn)行相應(yīng)的巖心薄片、粒度、掃描電鏡、X-衍射、壓汞、常規(guī)物性等地質(zhì)實(shí)驗(yàn)分析，為儲(chǔ)層層內(nèi)、層間及微觀非均質(zhì)性分析奠定了可靠的基礎(chǔ)。

圖1　Albert盆地區(qū)域概況及K油田位置

2儲(chǔ)層基本特征

K油田主要發(fā)育基底、上中新統(tǒng)、上新統(tǒng)和更新統(tǒng)地層，主要儲(chǔ)層是上新統(tǒng)下段Zone1油組，由上至下可細(xì)分為三個(gè)亞油組，分別為Zone1A，Zone1B及Zone1C。儲(chǔ)層埋深較淺，為2 180～2 550 mTVDLL(湖面下垂深)，沉積相為濱淺湖沉積環(huán)境的扇三角洲沉積，發(fā)育扇三角洲前緣，以正粒序?yàn)橹鞯乃路至骱拥郎盀橹饕獌?chǔ)層。油田儲(chǔ)層厚度主要為2～10 m。K-3A井劃分為6個(gè)主要儲(chǔ)層砂體，共取心7次(圖2)。

3層內(nèi)層間物性、非均質(zhì)性特征及評(píng)價(jià)

通過分析目的層Zone1油組儲(chǔ)層物性孔滲對(duì)應(yīng)關(guān)系及物性分布規(guī)律，定量計(jì)算不同層沉積微相儲(chǔ)層砂體物性特征、滲透率的變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)及級(jí)差，用以評(píng)價(jià)儲(chǔ)層各層層內(nèi)非均質(zhì)性，達(dá)到評(píng)價(jià)層間非均質(zhì)程度的目的。層內(nèi)非均質(zhì)性是直接控制和影響單砂體儲(chǔ)層內(nèi)注入劑波及體積的關(guān)鍵地質(zhì)因素。研究層間非均質(zhì)性是劃分開發(fā)層系、決定開采工藝的依據(jù)，也是注水開發(fā)過程中層間干擾和水驅(qū)差異的重要原因[3-4]。

圖2　K油田K-3A井下上新統(tǒng)油組、亞油組及沉積相劃分

Albert盆地南部K油田的巖心分析孔隙度為7.8%～32.1%，主要分布于20%～30%，平均值為24.6%；滲透率為(0.3～22 349.0)×10-3μm2,主要分布于(100～2 000)×10-3μm2,平均1 553.4×10-3μm2,屬中-高孔滲類儲(chǔ)層，但是部分具有低孔滲特點(diǎn)，滲透率跨度極大，孔滲對(duì)應(yīng)關(guān)系較差，對(duì)應(yīng)系數(shù)為0.670(圖3)。而且Zone1油組的 3個(gè)亞油組物性也存在一定差異性(表1)。

圖3　K油田孔隙度與滲透率關(guān)系(K-3A巖心分析)

首先，對(duì)各層砂體數(shù)據(jù)進(jìn)行層內(nèi)非均質(zhì)分析，滲透率在縱向上分別呈現(xiàn)復(fù)合韻律和隨機(jī)韻律，呈現(xiàn)較強(qiáng)非均質(zhì)特點(diǎn)[5](圖2)。各項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)也表明(表1)研究區(qū)儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重(據(jù)陸相儲(chǔ)層非均質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))，滲透率變異系數(shù)為0.83～1.81，突進(jìn)系數(shù)1.98～8.35，級(jí)差107.32～12 416.11。Zone1B層非均質(zhì)程度相對(duì)最強(qiáng)，變異系數(shù)高達(dá)1.81；Zone1A次之，變異系數(shù)1.75；Zone1C層變異系數(shù)平均0.9，相對(duì)非均質(zhì)較弱。

綜合層間物性和滲透率非均質(zhì)性分析結(jié)果，Zone1B層物性最差，非均質(zhì)性也最強(qiáng)；Zone1A層物性相對(duì)最好，但非均質(zhì)性較強(qiáng)；Zone1C層物性較好，非均質(zhì)程度相對(duì)較弱。

4分層微觀非均質(zhì)性分析與評(píng)價(jià)

籠統(tǒng)的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及單一的相建模不能合理表征儲(chǔ)層非均質(zhì)性特點(diǎn)，應(yīng)在全面考慮層內(nèi)層間非均質(zhì)性的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮沉積成巖特征，進(jìn)行微觀非均質(zhì)性及影響因素分析。

微觀非均質(zhì)性是評(píng)價(jià)油層水驅(qū)效果和研究剩余油分布的基礎(chǔ)，一般情況下，孔隙非均質(zhì)性越強(qiáng)，驅(qū)油效率越低。因此，在油田開發(fā)前期階段應(yīng)合理評(píng)價(jià)儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性[4]。

表1　K油田儲(chǔ)層層內(nèi)及層間非均質(zhì)性評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)比(K-3A井巖心分析數(shù)據(jù))

4.1儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

微觀非均質(zhì)性主要受砂巖砂粒骨架、膠結(jié)物及孔隙喉道等分布及組構(gòu)的不均一性影響，儲(chǔ)層巖石學(xué)特征是進(jìn)行微觀非均質(zhì)性分析的基礎(chǔ)[6-7]。根據(jù)K-3A井薄片鑒定、掃描電鏡、X-衍射及黏土分析結(jié)果，K油田目的層砂巖類型主要為次長石砂巖、巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖。顆粒以中、粗為主、分選以中等-差為主，磨圓次棱-次圓。膠結(jié)物主要為結(jié)晶泥質(zhì)、碳酸鹽膠結(jié)物及少量不透明礦物?？紫额愋鸵栽ｉg孔隙為主，見少量次生溶孔，主要為長石等易溶顆粒溶蝕及少量膠結(jié)物微孔隙(圖4)，砂巖呈弱-中等壓實(shí)，顆粒呈點(diǎn)接觸-線接觸，可視面孔率為0.3%～13.7%。膠結(jié)物中結(jié)晶泥質(zhì)普遍存在，黏土礦物形成顆粒包殼，成分主要是蒙脫石、高嶺石、綠泥石和伊利石/云母，含量為5%～15%，局部出現(xiàn)碳酸鹽膠結(jié)物，但含量較高，為20%～38%(圖2)。綜合分析其沉積及成巖特征，發(fā)現(xiàn)Zone1A，Zone1B，Zone1C層微觀非均質(zhì)特征有一定差異。

4.2分層微觀非均質(zhì)特征

結(jié)合層間物性非均質(zhì)特點(diǎn)，針對(duì)各層特有的沉積與成巖特征，分析巖石顆粒骨架、泥質(zhì)及碳酸鹽膠結(jié)方式、孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)等，按層系分析歸納Zone1油組三個(gè)亞油組各自微觀非均質(zhì)特征及儲(chǔ)層類型[8-10]。

(1)Zone1A層： 碎屑顆粒以粗-中粒為主，粒度中值范圍為159.7～555.8 μm，平均357.2 μm，分選中-差；膠結(jié)物以黏土為主，含量較少，為2%～15%(圖2、圖4a)，平均7.5%，主要以顆粒包殼式充填，抑制了石英顆粒的次生加大，增加礦物顆?？箟簩?shí)強(qiáng)度，抑制壓溶作用，也在一定程度上抑制碳酸鹽膠結(jié)，促進(jìn)溶蝕作用[11-12]，孔隙較發(fā)育(圖4a)。另外有碳酸鹽菱鐵礦泥晶膠結(jié)充填孔隙，含量為35.3%，但僅局部出現(xiàn)(圖2)，對(duì)整體儲(chǔ)層孔隙喉道影響不大，但是使得儲(chǔ)層存在一定非均質(zhì)性。整體可分為兩類巖石類型：①粗-中粒顆粒包殼式泥質(zhì)膠結(jié)砂巖，孔隙較發(fā)育；②粗-中粒菱鐵礦質(zhì)孔隙式膠結(jié)砂巖，孔隙不發(fā)育；以①類為主。根據(jù)壓汞法毛管壓力分析結(jié)果，排驅(qū)壓力低(1.1 psi～4.7 psi)；中值壓力較低(5.0～57.3 psi)；最大連通孔喉半徑大(20.69～75.03 μm)，屬于Ia-b類型的很好-非常好儲(chǔ)層[13]。

(2)Zone1B層：碎屑顆粒以細(xì)-中砂巖為主，粒度中值為314.8～325.73 μm，平均320.3 μm，分選差-中；以高含量碳酸鹽膠結(jié)為主，碳酸鹽含量22.0%～38.3%(圖2、圖4b)，平均28.8%。碳酸鹽膠結(jié)物成分主要為方解石、白云石，孔隙充填式膠結(jié)，堵塞了孔隙喉道，使得儲(chǔ)層孔隙和連通性降低；也存在少部分的泥質(zhì)含量少、粒間孔隙發(fā)育的另一類巖石類型，這是物性較差且非均質(zhì)性強(qiáng)的重要原因。整體可分為兩類巖石類型：①細(xì)-中粒碳酸鹽質(zhì)(白云質(zhì)+鈣質(zhì))孔隙式膠結(jié)砂巖，孔隙不發(fā)育；②細(xì)-中粒少泥質(zhì)孔隙式膠結(jié)砂巖，孔隙發(fā)育；以第①類為主。根據(jù)壓汞法毛管壓力分析結(jié)果，排驅(qū)壓力較低(3.6～8.9 psi)，中值壓力較低(10.0～61.0 psi)，最大連通孔喉半徑較Zone1A及Zone1C層小(10.89～25.68 μm)，屬于Ib-c類型的好-很好儲(chǔ)層[13]。

(3)Zone1C層：碎屑顆粒以中-粗砂巖為主，粒度中值為400.6～600.5 μm，平均532.9 μm，分選差-中；膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，泥質(zhì)含量比Zone1A、Zone1B層較高，為1.7%～13.7%(圖2、圖4c)，平均9.3%；泥質(zhì)膠結(jié)為顆粒包殼式和孔隙充填式兩種方式，孔隙較發(fā)育，也存在碳酸鹽白云石和少量方解石膠結(jié)的巖石類型，僅局部存在，含量為6.0%～21.3%(圖2)。較高的泥質(zhì)同時(shí)有一定的碳酸鹽充填是物性相對(duì)較差和非均質(zhì)程度相對(duì)較弱的成巖因素?？煞譃閮煞N巖石類型：①中-粗粒顆粒包殼式和孔隙式泥質(zhì)膠結(jié)砂巖，孔隙較發(fā)育；②中-粗粒白云石質(zhì)孔隙式膠結(jié)砂巖，孔隙不發(fā)育；以第①類為主。根據(jù)壓汞法毛管壓力分析結(jié)果，其排驅(qū)壓力低(1.7～3.2 psi)，中值壓力低(4.4～40.5 psi)，最大連通孔喉半徑較大(30.19～56.72 μm)，屬于Ia-b類型的很好-非常好儲(chǔ)層[13]。

綜上所述，Zone1A，Zone1C儲(chǔ)層顆粒骨架粒級(jí)較粗，泥質(zhì)包殼和充填孔隙為主，物性較好，非均質(zhì)程度比Zone1B層弱，孔隙較發(fā)育；Zone1B層粒度偏細(xì)，主要以高含量碳酸鹽膠結(jié)為主，且有一定泥質(zhì)充填，導(dǎo)致物性相對(duì)差，非均質(zhì)性最強(qiáng)，孔隙相對(duì)不發(fā)育。

圖4　K油田Zone1油組砂巖粒度及膠結(jié)特征

5結(jié)論

(1)烏干達(dá)Albert湖盆K油田中-高孔滲(平均孔隙度24.6%，平均滲透率1 553.4×10-3μm2)砂巖儲(chǔ)層，非均質(zhì)性較強(qiáng)。

(2)儲(chǔ)層主要分為三類不同巖石類型。Zone1A，Zone1C顆粒粒級(jí)較粗，泥質(zhì)蒙脫石、高嶺石等包殼式充填為主，物性較好，非均質(zhì)程度比Zone1B層相對(duì)較弱，孔隙較發(fā)育，屬于Ia-b類型的很好-非常好儲(chǔ)層。Zone1B層粒度偏細(xì)，主要以高含量碳酸鹽白云石及方解石膠結(jié)為主，導(dǎo)致物性相對(duì)差及非均質(zhì)性最強(qiáng)，孔隙相對(duì)不發(fā)育，屬于Ib-c類型的好-很好儲(chǔ)層。

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編輯：趙川喜

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0084-04

收稿日期：2016-01-10

作者簡(jiǎn)介：楊小麗，高級(jí)工程師，1963年生，1987年畢業(yè)于西北大學(xué)巖石與礦物學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事海外油田開發(fā)地質(zhì)工作。

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“西非、亞太及南美典型油氣田開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究” (2011ZX05030-005)。

中圖分類號(hào)：TE112.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A