葛 成
(中石化東北油氣分公司,吉林 長春 130062)
XX 氣田試采井11 口,其中4 口井試采層位為火山巖,7 口井試采層位為碎屑巖,營城組火山巖平均單井累產(chǎn)氣286 萬m3,營城組碎屑巖平均單井累產(chǎn)氣169 萬m3,營城組火山巖試采情況略好于碎屑巖。氣井具有兩段式生產(chǎn)特征,產(chǎn)量初期遞減快,后期下降速度變緩,具有較長的低壓穩(wěn)產(chǎn)階段。氣井初期遞減率32%~40%,后期遞減變緩,具有3~4年低壓穩(wěn)產(chǎn)階段。氣井累產(chǎn)氣量與射開氣層厚度、儲(chǔ)能系數(shù)具有較好相關(guān)性,與孔隙度和含氣飽和度沒有相關(guān)性。XX 氣田主要井儲(chǔ)量動(dòng)用情況見表1。
表1 主要單井儲(chǔ)量動(dòng)用情況
影響氣田合理采氣速度的主要因素有以下幾個(gè)方面:
(1)火山巖儲(chǔ)層內(nèi)部微裂縫對油氣運(yùn)移的影響;
(2)火山噴發(fā)單元疊置關(guān)系;
(3)復(fù)雜的氣水關(guān)系對氣體運(yùn)移產(chǎn)生的控制作用;
(4)地層壓力對儲(chǔ)量動(dòng)用的影響。結(jié)合累積產(chǎn)氣與地質(zhì)儲(chǔ)量(容積法)的關(guān)系,從上述4 個(gè)因素分析其對火山巖氣藏儲(chǔ)量動(dòng)用的影響。
在火山巖油藏中,普遍發(fā)育各種類型裂縫并成為火山巖儲(chǔ)層的基本地質(zhì)特征及表征要素[1],同時(shí),裂縫不僅是一種儲(chǔ)集空間,更是非常高效的滲流通道。裂縫溝通了各類原、次生孔隙(孔、洞),儲(chǔ)層滲流能力大大增強(qiáng),成為火山巖油氣藏高產(chǎn)的主導(dǎo)因素之一。盡管在本區(qū)多期次裂縫往往為次生礦物不同程度的充填,但從油氣藏成藏和油氣富集規(guī)律角度研究表明,研究區(qū)裂縫對于火山巖儲(chǔ)層而言至關(guān)重要,裂縫的存在一方面從根本上制約了次生孔縫的形成和分布,另一方面大大改善了基質(zhì)的滲流能力。
火山通道相平面上位于火山機(jī)構(gòu)的中部,縱向上整體位于火山機(jī)構(gòu)的下部,可分為三種亞相:隱爆角礫巖亞相、次火山巖亞相以及火山頸亞相。富含揮發(fā)分巖漿入侵破碎巖石帶產(chǎn)生地下爆發(fā)作用,特征主要為碎裂結(jié)構(gòu),發(fā)育原生微裂隙,若熔漿流動(dòng)停滯并充填在火山通道,火山口塌陷充填物,特征巖性為熔巖和熔結(jié)角礫巖,構(gòu)造特征為環(huán)狀或放射狀,發(fā)育環(huán)狀和放射狀裂縫[2]。
圖1 XX180 井巖性綜合柱狀圖
XX180 井儲(chǔ)量動(dòng)用程度較好,主要由于其上部噴溢相和下部火山通道相形成了規(guī)模較大且效果明顯的孔滲配置關(guān)系,雖然板狀熔巖流上部發(fā)育氣孔、中部發(fā)育裂縫,但板狀熔巖流下部一般較為致密,不易油氣運(yùn)移至板狀熔巖流上部的儲(chǔ)集空間(由圖1),經(jīng)過巖心薄片觀察發(fā)現(xiàn)XX180 井板狀熔巖流裂縫較為發(fā)育,說明該井產(chǎn)量不受儲(chǔ)層下部致密層的滲透性的影響,同樣解釋了儲(chǔ)層中微裂縫的發(fā)育程度是儲(chǔ)量動(dòng)用的影響因素之一。
噴發(fā)單元是中基性火山巖地層的最基本的組成單元,其內(nèi)部分帶性控制儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能和有效儲(chǔ)層的分布位置,流動(dòng)單元作為火山熔巖地層的最基本單元,其結(jié)構(gòu)構(gòu)造、原生孔隙和裂縫分布以及蝕變作用,在流動(dòng)單元內(nèi)部具有規(guī)律性。一般情況下,可將一次噴發(fā)單元的熔巖流縱向上劃分為3 個(gè)帶:上部氣孔帶、中部致密帶(微裂縫較為發(fā)育)、下部氣孔帶(氣孔較?。3]。主要區(qū)別在于氣孔含量、大小和形態(tài)差異。上部氣孔帶通常占熔巖流總厚度的50%,向下氣孔直徑增大、數(shù)量減少,直到其底部氣孔達(dá)到最大;中部致密帶無氣孔或見有極少量的大氣孔,有時(shí)發(fā)育節(jié)理縫;下部氣孔帶發(fā)育較小,與熔巖流總厚度關(guān)系不大,當(dāng)下伏為冷、濕地表時(shí)其厚度相對較大,向上氣孔直徑增大、數(shù)量減少,至其頂部孔徑達(dá)到最大。綜上所述,盡管熔巖流的形成過程復(fù)雜多變,氣孔形成機(jī)理決定其固結(jié)成巖后所具有的分帶特征仍占據(jù)主導(dǎo)地位(圖2)。
圖2 野外剖面及流動(dòng)單元地質(zhì)模式圖
對于鉆井玄武巖而言,受限于取心資料的獲取數(shù)量和地球物理資料的分辨率,薄層流動(dòng)單元識別難度大,橫向追蹤時(shí)需要以流動(dòng)單元組合為單位進(jìn)行,流動(dòng)單元之間間隔時(shí)間短,通常位于下部的流動(dòng)單元尚未完全固結(jié)即被后續(xù)流動(dòng)單元覆蓋,然后作為一個(gè)整體最終冷凝固結(jié)[4],因而兩者之間通常不會(huì)形成明顯的間斷面。單個(gè)或多個(gè)流動(dòng)單元構(gòu)成噴發(fā)單元,噴發(fā)單元與特定的火山作用階段相對應(yīng)。不同噴發(fā)單元之間具有相對較長的間歇期,形成一定厚度的間斷界面,并可據(jù)此劃分不同的噴發(fā)單元。
XX187 井儲(chǔ)量動(dòng)用程度較好,主要該井鉆遇到火山機(jī)構(gòu)近源相,且多熔巖流噴發(fā)疊置,原生孔隙發(fā)育帶、流動(dòng)單元的分帶性決定了氣孔、裂縫和蝕變作用的縱向分布,進(jìn)而控制了中基性火山熔巖縱向儲(chǔ)滲性能變化,單一的板狀熔巖流即使厚度很大,但其內(nèi)部氣孔總是不及由多個(gè)薄層熔巖流動(dòng)單元疊置形成的復(fù)合熔巖流(圖3)。此外,巖漿脫氣程度要隨相對火山口距離增加而遞增,其結(jié)果導(dǎo)致氣孔含量降低、氣孔帶厚度減小,這也是基于火山機(jī)構(gòu)近源相儲(chǔ)層好于遠(yuǎn)源相的主要原因。不僅如此,其噴發(fā)單元頂部在較大尺度范圍內(nèi)發(fā)育噴發(fā)不整合界面,構(gòu)成流體大范圍橫向運(yùn)移的有利通道,從而增加儲(chǔ)量的開采程度。
圖3 XX187 井巖性綜合柱狀圖
在相同的采氣速度下,不同滲透率儲(chǔ)層的水侵速度與水侵量的差異較大,對于滲透性好的地層來說,邊、底水水侵速度快,而且極易形成“水鎖”,進(jìn)而導(dǎo)致氣井水淹停產(chǎn),最終影響開采程度,特別對于裂縫和高滲透條帶的邊、底水氣藏,水侵對生產(chǎn)效果的影響更加顯著[5];對于滲透性較差的儲(chǔ)層來說,水侵速度要慢得多,對水驅(qū)氣有較好的推進(jìn)作用,可以較好地提高氣藏的采收程度。
XX116 井營一上火山巖(2 505~2 520 井段)為流紋巖,其滲透率在0.1~2(10-3μm2)之間,可見其滲透率比較低,屬于低滲氣藏,不存在水侵速度過快,只存在水驅(qū)的推動(dòng)作用,而且從XX115 井與XX108 井對應(yīng)火山巖層位氣層解釋為含氣水層,證實(shí)了該斷塊為邊水氣藏,側(cè)向水對氣藏有一定的封閉性,更有利于該井氣的開采。
對于儲(chǔ)量動(dòng)用程度的影響還包含很多因素,如儲(chǔ)層中包含的非滲透性隔夾層段,XX108 井儲(chǔ)量動(dòng)用程度差的主要原因之一就是泥巖夾層或致密砂巖對油氣運(yùn)移的遮擋作用;對于火山巖氣藏,火山機(jī)構(gòu)也可以作為儲(chǔ)量動(dòng)用影響因素之一,火山口相、近源相的儲(chǔ)滲配置關(guān)系均好于遠(yuǎn)源相,遠(yuǎn)源相儲(chǔ)層之間多含有泥巖夾層,不利于油氣的運(yùn)移;火山巖晚期的成巖作用控制了儲(chǔ)層的物性分布以及天然氣的富集程度,晚期的成巖作用具有多樣性且有一定的時(shí)序性,基本上控制了儲(chǔ)層品質(zhì)的演化,如噴發(fā)期次界面受風(fēng)化淋濾等作用形成的風(fēng)化殼一般儲(chǔ)層品質(zhì)較好,如原生氣孔充填杏仁體(方解石等)則儲(chǔ)層品質(zhì)較差,杏仁體蝕變等又會(huì)影響到儲(chǔ)層品質(zhì)進(jìn)而決定著儲(chǔ)量動(dòng)用的難易程度。
儲(chǔ)量動(dòng)用程度的評價(jià)除了儲(chǔ)量開采的衡量標(biāo)準(zhǔn)外,地層的剩余壓力也可以評價(jià)儲(chǔ)量的動(dòng)用程度,如果地層剩余壓力維持在較高的水平,則說明地層能量未能得到很好的釋放,儲(chǔ)量難以得到有效動(dòng)用。儲(chǔ)量能否及時(shí)動(dòng)用不僅取決于火山巖氣藏的地質(zhì)條件,更依賴于開發(fā)技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)環(huán)境,合理的優(yōu)化開發(fā)有利區(qū),改進(jìn)有針對性的儲(chǔ)層改造技術(shù),有針對性的提高氣藏開采工藝水平。
從生產(chǎn)工藝方面分析,地層壓力是儲(chǔ)量動(dòng)用的主控因素,維持地層壓力緩慢下降可有效地氣藏產(chǎn)量。若地層壓力下降速度過快,則會(huì)使氣藏彈性產(chǎn)率降低;若地層剩余壓力維持在較高的水平,則說明地層能量未能得到很好的釋放,儲(chǔ)量難以得到有效動(dòng)用。就地質(zhì)條件等因素而言,水侵程度過高且水侵速度過快是儲(chǔ)量難動(dòng)用的主要原因:
①底水氣藏儲(chǔ)層高角度裂縫導(dǎo)致底水脊進(jìn),從而水侵速度過快,不利于氣藏開采;噴發(fā)熔巖流的多期疊置,儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性較強(qiáng),底水縱向水侵程度弱,則有利于氣藏的開采;
②邊水氣藏層間非均質(zhì)性弱,縱向裂縫發(fā)育,邊水側(cè)向封閉性等因素可提升氣藏動(dòng)用程度。