李 敏,唐鑫萍
(1.中國(guó)石油大港油田公司第五采油廠,天津 300280;2.中國(guó)石油大港油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津 300280)
油層在投入開(kāi)發(fā)后,可能被生產(chǎn)注入水或者油藏邊底水侵入,發(fā)生水淹作用,從而形成水淹層[1-2]。為保持地下油藏壓力的穩(wěn)定、保持采油井充足的產(chǎn)液量,油田在投產(chǎn)后,通常在采油井的周邊井進(jìn)行注水,形成注采井網(wǎng)[3-4]。這種“注水采油”的措施為油田補(bǔ)充地層能量、提高采油井產(chǎn)量發(fā)揮了重要作用[5-7]。但與注水措施伴生的水淹作用對(duì)原始油層有一定的改造作用,引起原始油層物性、電性、含油氣性等一系列特征的變化。因此,原始油層的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)不能準(zhǔn)確識(shí)別已經(jīng)被“改造后”的水淹層,需要對(duì)水淹層特征進(jìn)行系統(tǒng)的分析,明確其識(shí)別標(biāo)志。也正因如此,在油氣層評(píng)價(jià)過(guò)程中,容易漏過(guò)或者誤判該類油層。
隨著近年來(lái)各個(gè)油田的油氣資源開(kāi)發(fā)利用程度不斷提高,必須有效動(dòng)用剩余油氣資源才可形成產(chǎn)能接替,保持油田的穩(wěn)產(chǎn),而水淹層是剩余油氣資源中一個(gè)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。因此,明確水淹層特征是目前油田開(kāi)發(fā)工作需要解決的一個(gè)緊迫問(wèn)題。
港西油田為大港油田公司所管轄,位于天津市濱海新區(qū)南部。油田構(gòu)造位置處于黃驊坳陷北大港構(gòu)造帶西部,故名港西油田。其主要油氣產(chǎn)層為新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組。明化鎮(zhèn)組地層主要為曲流河相沉積,儲(chǔ)層類型主要為曲流河河道形成的砂巖、粉砂巖。該組油藏開(kāi)采于上世紀(jì)60年代,至今已有50余年,具有采油井含水率高、可采儲(chǔ)量采出程度高的特征,剩余油氣資源開(kāi)發(fā)動(dòng)用難度大[8-9]。與常規(guī)油層相比,水淹層開(kāi)發(fā)利用較晚,還有很大潛力,但針對(duì)性的研究較少,因此水淹層的研究成為了該區(qū)石油地質(zhì)攻關(guān)的重點(diǎn)內(nèi)容。本文從港西油田明化鎮(zhèn)水淹層的巖性特征、孔滲特征、測(cè)井曲線特征入手,開(kāi)展水淹層特征及分布規(guī)律分析。
明化鎮(zhèn)組儲(chǔ)層類型主要為細(xì)砂巖、粉砂巖,其次為粗砂巖,少數(shù)含礫不等粒砂巖,膠結(jié)物以泥質(zhì)為主,由于年代較新、且埋深較淺,壓實(shí)作用程度、膠結(jié)作用程度均較低,巖石較為疏松。其中水淹層巖性以細(xì)砂巖、中砂巖為主,具有分選好、結(jié)構(gòu)成熟度高的特征。該組砂體平面上多呈透鏡狀分布,分布范圍有限,厚度差異大,非均質(zhì)性較強(qiáng)。巖屑錄井資料分析表明,儲(chǔ)層油氣顯示以熒光-油跡為主。巖性和油氣顯示具有一定相關(guān)性,砂巖厚度較大時(shí)、油氣顯示較好,反之較差;泥質(zhì)含量較少時(shí)、油氣顯示較好,反之較差。
巖石礦物成分分析表明,水淹層砂巖平均膠結(jié)物含量為28.3%,其中泥質(zhì)膠結(jié)物占總膠結(jié)物含量比例的86.4%,鈣質(zhì)含量占比約8.1%。泥質(zhì)膠結(jié)物含量與埋深有關(guān),自上而下泥質(zhì)膠結(jié)物含量呈下降趨勢(shì)。泥質(zhì)膠結(jié)物內(nèi)部的黏土礦物分析表明,礦物類型有伊利石、高嶺石、綠泥石、伊蒙混層等,其中高嶺石呈“分散狀”充填在粒間孔隙中,伊利石呈“搭橋狀”在孔隙內(nèi)中形成“伊利石橋”,伊蒙混層、蒙脫石、綠泥石則在顆粒表面呈薄膜吸附狀分布。統(tǒng)計(jì)分析表明,黏土礦物以伊蒙混層、高嶺石為主,伊蒙混層平均占比為73.8%,高嶺石平均占比為14.3%。伊蒙混層中,蒙脫石的混層平均占比為81.2%。
巖石孔滲測(cè)試資料表明,明化鎮(zhèn)組砂巖儲(chǔ)層孔隙度介于9.2%~42.5%之間,平均孔隙度為33.2%;孔喉平均半徑7.56μm;滲透率變化范圍較大,總體介于10×10-3μm2~7500×10-3μm2之間,平均滲透率約500×10-3μm2,儲(chǔ)層物性具有中高孔、中高滲特征。
明化鎮(zhèn)組水淹層物性普遍較好,孔隙度一般大于30%、滲透率一般大于300×10-3μm2,具有高孔、高滲特征。分析表明,水淹層砂巖孔隙類型以原始粒間孔為主、次生孔較少發(fā)育;喉道類型主要為片狀、彎片狀、管束狀喉道。
明化鎮(zhèn)組巖石物性有兩個(gè)特點(diǎn),一是隨埋深的增大,物性呈變差趨勢(shì);二是隨泥質(zhì)含量的減少,物性呈變好趨勢(shì),即泥質(zhì)含量與物性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。從砂巖滲透率與泥質(zhì)含量關(guān)系分析中可見(jiàn),隨著泥質(zhì)含量的增加,滲透率值由高到低下降,且下降趨勢(shì)較明顯、下降幅度較大。可見(jiàn),本區(qū)儲(chǔ)層物性受泥質(zhì)含量的影響較大。
測(cè)井曲線特征可以反應(yīng)儲(chǔ)層巖性、物性、含油性等。港西油田的開(kāi)發(fā)實(shí)踐和測(cè)井研究表明,明化鎮(zhèn)組砂巖一般埋深較淺、巖性較細(xì)、地層水礦化度低,具有典型的淺層儲(chǔ)層特征。對(duì)于以細(xì)砂巖、中砂巖為主的水淹層儲(chǔ)層而言,自然電位曲線通常表現(xiàn)為較明顯的負(fù)異常,且隨著泥質(zhì)含量的增加,自然電位曲線負(fù)異常的幅度減?。坏聦?shí)上明化鎮(zhèn)組也有很多儲(chǔ)層自然電位曲線反映不明顯。自然伽馬曲線通常情況下可以很好地指示泥質(zhì)含量,但港西油田儲(chǔ)層局部存在一定含量的放射性礦物鈾,受其影響,儲(chǔ)層具有相應(yīng)的自然伽馬高異常值。因此港西油田明化鎮(zhèn)組儲(chǔ)層巖性的識(shí)別,單一用自然電位曲線、或自然伽馬曲線均存在缺陷,須二者結(jié)合起來(lái)使用。同時(shí),電阻率對(duì)于巖性變化也有較明顯的響應(yīng),一般而言,泥質(zhì)成分的電阻率為低值,砂巖骨架電阻率為高值,因此隨巖石泥質(zhì)含量的增加,電阻率值降低,因此可結(jié)合電阻率值進(jìn)行巖性的識(shí)別。
測(cè)井綜合評(píng)價(jià)表明,港西油田明化鎮(zhèn)組典型水淹層巖性測(cè)井響應(yīng)為:自然電位具有明顯異常值;井徑測(cè)井曲線值變大,這一特征與水淹作用引起的井眼崩落、井眼擴(kuò)徑有關(guān)。水淹層電阻率測(cè)井響應(yīng)為:電阻率曲線值明顯降低,部分電阻率曲線變形,鑒于水的電阻率明顯低于油,水淹作用引起電阻率降低的特征不難解釋。水淹層孔隙度測(cè)井響應(yīng)為:中子孔隙度測(cè)井(圖中簡(jiǎn)稱中子測(cè)井)曲線值增大,聲波時(shí)差測(cè)井曲線與密度測(cè)井曲線變化不明顯(圖1)。
圖1 港西油田X-6-6井水淹層測(cè)井曲線特征
另外,港西油田明化鎮(zhèn)組地質(zhì)錄井分析表明,水淹層錄井顯示的含油級(jí)別有一定程度的降低,在進(jìn)行綜合解釋時(shí),必須注意這一特征,防止漏過(guò)水淹層。
國(guó)內(nèi)外大量的地質(zhì)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明,水淹層并不代表全層無(wú)潛力,與之相反,明確水淹層的分布規(guī)律,對(duì)于預(yù)測(cè)剩余油分布具有重要意義。
港西油田20余口井的總結(jié)分析表明,平面上,水淹層主要分布在注采井網(wǎng)完善的井區(qū);新開(kāi)發(fā)的區(qū)塊或者注采井網(wǎng)不完善的區(qū)塊較少出現(xiàn);水淹層的剩余油氣,主要分布在注入水“水線”的主要方向。因此注采井網(wǎng)精細(xì)的注入水“水線”方向分析,對(duì)于明確水淹層分布規(guī)律,具有指導(dǎo)意義。
縱向上,港西油田明化鎮(zhèn)組水淹層主要分布在埋深小于1400m的井段,具有淺層水淹層的特征;在砂體內(nèi)部,水淹層常見(jiàn)于正韻律砂巖儲(chǔ)層的中下部;分析認(rèn)為,港西油田明化鎮(zhèn)組正韻律砂巖儲(chǔ)層體主要形成于河道沉積相,該類砂體的中下部的巖性往往具有分選好、結(jié)構(gòu)成熟度高的特點(diǎn),物性通常為高孔隙度、高滲透率。說(shuō)明物性好的高孔高滲儲(chǔ)層容易被水淹,形成水淹層。由此可見(jiàn),水淹層的分布與巖石學(xué)、沉積相等沉積要素有較大的關(guān)系。
綜合水淹層巖石學(xué)特征、孔滲特征、測(cè)井曲線特征研究,明確了港西油田明化鎮(zhèn)組水淹層的基本特征,研究取得了以下結(jié)果。
(1)水淹層巖性以細(xì)砂巖、中砂巖為主,具有分選好、結(jié)構(gòu)成熟度高的特征。物性普遍較好,孔隙度一般大于30%、滲透率一般大于300×10-3μm2,具有高孔、高滲的特征。
(2)典型水淹層錄井顯示的含油級(jí)別有一定程度的降低,測(cè)井響應(yīng)特征為:自然電位具有明顯異常值,井徑測(cè)井曲線值變大,電阻率曲線值明顯降低,中子孔隙度測(cè)井曲線值增大。
(3)平面上,水淹層主要分布在注采井網(wǎng)完善的井區(qū),且分布在注入水“水線”的主要方向;縱向上,主要分布在埋深小于1400m的井段,在砂體內(nèi)部常見(jiàn)于正韻律砂巖儲(chǔ)層的中下部。