宋子齊 王瑞飛 孫 穎 景 成 何羽飛 張 亮 程國(guó)建

(西安石油大學(xué)西部低滲-特低滲油田開(kāi)發(fā)與治理教育部工程研究中心 西安 710065)

基于成巖儲(chǔ)集相定量分類模式確定特低滲透相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層①
——以AS油田長(zhǎng)61特低滲透儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相定量評(píng)價(jià)為例

宋子齊 王瑞飛 孫 穎 景 成 何羽飛 張 亮 程國(guó)建

(西安石油大學(xué)西部低滲-特低滲油田開(kāi)發(fā)與治理教育部工程研究中心 西安 710065)

針對(duì)陜北斜坡中部特低滲透儲(chǔ)層受沉積環(huán)境、成巖作用及構(gòu)造等因素影響,成巖過(guò)程壓實(shí)和膠結(jié)作用強(qiáng)烈,儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能和滲流結(jié)構(gòu)差異大的特點(diǎn)。利用AS油田長(zhǎng)61特低滲透儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相定量分類模式圈定相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,分別進(jìn)行了區(qū)塊長(zhǎng)61砂巖的成巖作用和孔隙演化分析,建立了不同類別成巖儲(chǔ)集相定量分類模式與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。不同類型成巖儲(chǔ)集相成巖過(guò)程參數(shù)演化及其儲(chǔ)集、滲流特征明顯不同。Ⅰ、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相壓實(shí)孔隙損失率30.0%～38.1%;膠結(jié)孔隙損失率30.1%～36.0%;溶蝕次生孔隙度增加達(dá)9.7%,平均溶蝕增加孔隙度都在5.1%～ 6.5%。它們?cè)诘涂住⑻氐蜐B儲(chǔ)層成巖過(guò)程中壓實(shí)、膠結(jié)損失孔隙相對(duì)較少,溶蝕增加孔隙較多,成為定量評(píng)價(jià)該區(qū)長(zhǎng)61特低滲透相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”標(biāo)準(zhǔn)。

選用區(qū)塊各井長(zhǎng)61樣品物性分析及儲(chǔ)集空間鑒定結(jié)果,沿成巖過(guò)程進(jìn)行孔隙演化分析推演,得出區(qū)塊長(zhǎng)61各類井成巖階段孔隙演化參數(shù)。分別利用壓實(shí)損失孔隙度、膠結(jié)損失孔隙度、溶蝕增加孔隙度、孔隙度、滲透率及面孔率等特征性參數(shù),通過(guò)灰色理論集成,進(jìn)行被評(píng)價(jià)參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)的矩陣分析、標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)絕對(duì)差的極值加權(quán)組合放大及綜合歸一分析處理,綜合成巖過(guò)程中參數(shù)演化定量分析的多種信息,篩選出Ⅰ、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”。它們主要分布在酸源的湖盆中心下伏烴源巖(生油區(qū))附近,處于三角洲前緣多期水下分流河道疊置部位的有利儲(chǔ)集砂體中,成巖過(guò)程中壓實(shí)、膠結(jié)損失孔隙度較小,在其有機(jī)酸性水形成時(shí)期保留了較多原生孔隙,酸性水容易進(jìn)入并溶解其中易溶的碎屑顆粒及膠結(jié)物,次生濁沸石和長(zhǎng)石溶蝕孔隙發(fā)育,形成了該區(qū)長(zhǎng)61特低滲透儲(chǔ)層中含油有利區(qū)的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

通過(guò)上述篩選的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層確定出該區(qū)湖盆中心向南西方向含油有利區(qū)連片的規(guī)模和范圍,圈定出該區(qū)沉積作用、成巖作用、后期構(gòu)造作用及流體改造作用形成的有利成巖儲(chǔ)集成因單元,有效地反映出該區(qū)特低滲儲(chǔ)層中相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的地質(zhì)特點(diǎn),進(jìn)一步表征了該區(qū)特低滲透儲(chǔ)層含油有利區(qū)的分布規(guī)律、延伸方向及非均質(zhì)性特征。從而,提高了該區(qū)儲(chǔ)層沉積、成巖特征及其含油有利區(qū)分布的認(rèn)識(shí),為特低滲透油田增儲(chǔ)上產(chǎn)提供了有利目標(biāo)和井區(qū)。

成巖儲(chǔ)集相分類 定量分類模式 特低滲透儲(chǔ)層 成巖過(guò)程 孔隙度演化 次生孔隙度 相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層

AS油田長(zhǎng)61儲(chǔ)層總體上處于湖泊三角洲前緣亞相水下分流河道及其前緣末端和前三角洲-淺湖等相帶中,這些相帶中沉積物分選性差,壓實(shí)作用和膠結(jié)作用強(qiáng)烈,在成巖早期就形成低孔、低滲儲(chǔ)層[1～4]。

鏡下薄片鑒定表明,該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層主要為一套灰綠色中-細(xì)粒巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖,長(zhǎng)石含量50.24%,石英含量20.29%,云母含量7.28%,碎屑總量88.48%。其中巖屑含量約為9.67%,以火成巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑為主,其次為沉積巖巖屑。沉積巖巖屑主要為泥巖和粉砂巖巖屑,火成巖巖屑主要為噴發(fā)巖和隱晶巖巖屑,變質(zhì)巖巖屑主要為石英巖和千枚巖、片巖、板巖巖屑。該區(qū)儲(chǔ)層具有高長(zhǎng)石低石英特點(diǎn),儲(chǔ)層中變質(zhì)巖柔性巖屑組分較高,易于受壓變形和膠結(jié)充填,巖性變致密,儲(chǔ)集性能較差。

該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層填隙物占11.52%,主要為黏土礦物、碳酸鹽膠結(jié)物和濁沸石礦物,其中綠泥石含量4.52%,濁沸石含量2.97%,方解石、硅質(zhì)、長(zhǎng)石質(zhì)、水云母、混層黏土含量相對(duì)較小。綠泥石和濁沸石都是該區(qū)長(zhǎng)61低孔、特低滲儲(chǔ)層重要的填隙物類型,它們對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層成巖過(guò)程參數(shù)演化起著至關(guān)重要的作用。

綠泥石按產(chǎn)狀可分為薄膜狀綠泥石和充填狀綠泥石。薄膜狀綠泥石在長(zhǎng)61儲(chǔ)層最發(fā)育,它們?cè)诔蓭r作用中一定程度上起到了阻止石英等礦物的次生加大而擴(kuò)大有效儲(chǔ)集空間的建設(shè)性作用;充填狀綠泥石則對(duì)儲(chǔ)層的孔喉主要起堵塞、充填的破壞性作用。

濁沸石是一種含水的架狀結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽礦物,在埋藏酸性介質(zhì)條件下,濁沸石在成巖作用中溶解形成的次生孔隙成為該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層十分重要的有效儲(chǔ)集空間;而濁沸石的破壞性成巖作用則表現(xiàn)在呈片狀連晶或斑狀連晶大量充填孔隙,甚至交代長(zhǎng)石和長(zhǎng)石質(zhì)巖屑。

通過(guò)在陜北斜坡沿25區(qū)塊、莊40區(qū)塊砂巖成巖作用和孔隙演化分析[4],長(zhǎng)6砂巖目前均處于中成巖B期,具有相似的成巖演化階段,但孔隙度的演化明顯不同。其沿25塊濁沸石溶蝕孔隙為有利儲(chǔ)集空間,莊40塊長(zhǎng)石、巖屑溶孔為有利儲(chǔ)集空間。在成巖壓實(shí)過(guò)程中,沿25塊孔隙損失率40.33%,莊40塊孔隙損失率55.45%;膠結(jié)過(guò)程孔隙損失率:沿25塊46.86%,莊40塊36.51%;后期溶蝕過(guò)程中,沿25塊次生溶孔占55.75%,莊40塊次生溶孔占73.51%。因此,不同區(qū)塊及其不同類型成巖儲(chǔ)集相帶,其成巖過(guò)程中孔隙度參數(shù)演化和滲流特征不同,溶蝕過(guò)程產(chǎn)生次生溶孔的差異較大[4～6]。為此,研究該區(qū)成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析,基于成巖儲(chǔ)集相分類確定特低滲透優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,有利于提高特低滲透儲(chǔ)層沉積、成巖特征及分布規(guī)律和非均質(zhì)性分布的認(rèn)識(shí)。

1 成巖作用及其孔隙演化分析

1.1 壓實(shí)、壓溶作用

砂巖薄片鏡下可見(jiàn)雜基和柔性組分的強(qiáng)烈變形。顆粒之間緊密鑲嵌,部分顆粒呈線接觸、凹凸接觸,造成顆粒的定向和半定向排列。壓溶作用造成早期石英次生加大,一方面使粒間孔隙空間減小;另一方面,早期石英的次生加大膠結(jié)又妨礙了再壓實(shí)作用的進(jìn)行。

壓實(shí)后砂巖剩余粒間孔隙度主要用于評(píng)價(jià)壓實(shí)作用對(duì)原生粒間孔的破壞程度。壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(φ2)可根據(jù)膠結(jié)物含量、粒間孔、溶蝕孔的面孔率與物性分析孔隙度的關(guān)系求得。這里需要說(shuō)明的是對(duì)于現(xiàn)今孔隙中的膠結(jié)物溶孔,其形成過(guò)程是先形成膠結(jié)物,后期溶蝕是對(duì)膠結(jié)物的溶蝕。膠結(jié)物溶孔所占有的空間是砂巖壓實(shí)后剩余粒間孔的一部分[4～6]。

式中,膠結(jié)物含量為樣品巖礦分析的膠結(jié)物百分含量(%);物性分析孔隙度為樣品進(jìn)行物性分析所得到的孔隙度值(%)。

壓實(shí)損失孔隙度=φ1-φ2

壓實(shí)孔隙度損失率=(φ1-φ2)/φ1

1.2 膠結(jié)、交代作用

區(qū)塊長(zhǎng)61段儲(chǔ)層常見(jiàn)的膠結(jié)物有碳酸鹽、黏土礦物、石英、長(zhǎng)石自生加大和濁沸石膠結(jié)物[6～10]。

碳酸鹽膠結(jié)作用:主要是方解石、鐵方解石膠結(jié)充填。鏡下薄片觀察,方解石呈孔隙狀充填,形成時(shí)間與濁沸石同時(shí)或稍晚,鐵方解石析出比方解石及濁沸石晚,在水下分流河道頂部形成膠結(jié)交代致密層,其形成與濁沸石的大量溶蝕有關(guān)。

黏土礦物膠結(jié):從X-衍射分析可知,該區(qū)長(zhǎng)6段儲(chǔ)層黏土礦物種類主要有綠泥石、伊/蒙混層(混層比<10)、伊利石。其中綠泥石占黏土礦物總量的80.54%;其次為伊利石,平均含量為 14.43%。伊/蒙混層含量5.03%。另外,隨埋深的增加,綠泥石含量逐漸增加,伊/蒙混層礦物逐漸減小。

石英、長(zhǎng)石的次生加大:石英、長(zhǎng)石次生加大在區(qū)塊長(zhǎng)61段儲(chǔ)層中比較常見(jiàn)。石英、長(zhǎng)石加大后改變了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu),使喉道變成片狀、彎片狀或收縮狀,嚴(yán)重影響了地下流體的滲流,使儲(chǔ)層的滲透性變差。

濁沸石膠結(jié):濁沸石膠結(jié)物呈斑狀分布,充填在孔隙中。含量最高為17%。從膠結(jié)特征看,濁沸石的成因可能與鈣長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化及長(zhǎng)石的溶蝕有關(guān)。濁沸石被溶蝕形成濁沸石溶孔,使儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能得到改善。

交代作用和礦物的轉(zhuǎn)化:在電鏡下可見(jiàn)石英、長(zhǎng)石和濁沸石等顆粒被碳酸鹽及黏土礦物等交代,石英常被方解石交代,長(zhǎng)石被黏土礦物交代而向高嶺石轉(zhuǎn)化。

砂巖壓實(shí)、膠結(jié)、交代后的剩余粒間孔隙度(φ3)即為物性分析孔隙度中粒間孔隙所具有的孔隙度。

膠結(jié)、交代損失孔隙度=φ2-φ3

膠結(jié)、交代孔隙度損失率=(φ2-φ3)/φ1

1.3 溶蝕作用

砂巖薄片及掃描電鏡下可見(jiàn)碎屑顆粒(石英、長(zhǎng)石)、基質(zhì)、膠結(jié)物受到程度不等的溶蝕,形成次生溶孔。隨著有機(jī)質(zhì)的成熟,大量酸性水進(jìn)入儲(chǔ)層,導(dǎo)致濁沸石溶蝕形成濁沸石溶孔。正是由于強(qiáng)烈的溶蝕作用使砂巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,次生孔隙發(fā)育[10～13]。

次生孔隙度(φ4)是指總儲(chǔ)集空間中溶蝕孔所占據(jù)的那部分儲(chǔ)集空間。

2 成巖儲(chǔ)集相定量分析模式與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 建立成巖儲(chǔ)集相成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析模式

相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是指在普通低孔、低滲儲(chǔ)層中發(fā)育物性相對(duì)較好的有效儲(chǔ)層,相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層孔隙度、滲透率沒(méi)有一個(gè)固定范圍,它可以根據(jù)不同研究區(qū)儲(chǔ)層特征、產(chǎn)油氣狀況及成巖過(guò)程中參數(shù)演化確定。在該區(qū)特低滲長(zhǎng)61儲(chǔ)層中,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層一般指孔隙度大于12%、滲透率大于2 X 10-3μm2、且在成巖過(guò)程中具有使儲(chǔ)層物性相對(duì)較好的成巖演化參數(shù)的有效儲(chǔ)層。

在該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層來(lái)自北東方向同一物源體系內(nèi),優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層平面分布主要受三角洲前緣有利沉積微相帶控制。特別是多期高能分流河道疊置形成單滲砂層能量厚度很大的部位,儲(chǔ)層溶蝕作用強(qiáng),其巖性、物性都比較好。它們?cè)诔蓭r過(guò)程有機(jī)酸性水形成時(shí)期保留了較多原生孔隙,酸性水容易進(jìn)入并溶解其中易溶的碎屑顆粒和膠結(jié)物,產(chǎn)生大量次生溶蝕孔隙,形成相對(duì)優(yōu)質(zhì)的有效儲(chǔ)集層[13-16]。為此,筆者針對(duì)上述低孔、低滲儲(chǔ)層成巖過(guò)程孔隙演化分析和相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的沉積-成巖地質(zhì)因素,采用成巖過(guò)程參數(shù)演化綜合定量分析方法,在該區(qū)低孔、特低滲透長(zhǎng)61儲(chǔ)層中利用成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

未固結(jié)砂巖初始孔隙度(φ1)(濕砂在地表?xiàng)l件下的分選系數(shù)與孔隙度的關(guān)系)[17,18]:

式中 S0-特拉斯克分選系數(shù)[Trask=(Q1/ Q2)1/2];

Q1-第一四分位數(shù),即相當(dāng)于25%處的粒徑大小;

Q2-第三四分位數(shù),即相當(dāng)于75%處的粒徑大小。

不同類型成巖儲(chǔ)集相帶,其成巖過(guò)程中孔隙度參數(shù)演化和滲流特征明顯不同,我們采用灰色理論篩選成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”的分類分析方法[19,20]。利用區(qū)塊代表性11口井的長(zhǎng)61樣品物性分析及儲(chǔ)集空間鑒定結(jié)果,進(jìn)行計(jì)算初始孔隙度34.9%,沿上述成巖過(guò)程進(jìn)行孔隙演化分析推演,劃分該區(qū)低孔、特低滲儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類,給出了儲(chǔ)層各成巖儲(chǔ)集相的各成巖階段孔隙度演化(這里取平均值)值(表1)。

表1 AS油田長(zhǎng)61儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相各成巖演化階段孔隙度演化指標(biāo)范圍Table1 Porosity evolution index lim itation of Chang 6 reservior diagenetic facies at different diagenetic stage in AS oilfield

Ⅰ類成巖儲(chǔ)集相以區(qū)塊塞6、王17-8、王23-9等井區(qū)為代表,儲(chǔ)層巖芯面孔率達(dá)8.9%,滲透率4.0 X10-3μm2。該類成巖儲(chǔ)集相帶以初始孔隙度34.9%算起,壓實(shí)過(guò)程損失了10.4%的孔隙度,壓實(shí)后剩余孔隙度為24.5%,壓實(shí)過(guò)程孔隙損失率為30.0%。以綠泥石、碳酸鹽及硅質(zhì)膠結(jié)造成12.5%的孔隙度損失,膠結(jié)過(guò)程孔隙度損失率36.0%。壓實(shí)、膠結(jié)后剩余12.0%的原生粒間孔隙度。后期溶蝕作用貢獻(xiàn)了6.5%的孔隙度。溶蝕后,含鐵碳酸鹽(鐵方解石、鐵白云石)膠結(jié)造成2.3%的孔隙度損失,含鐵碳酸鹽膠結(jié)孔隙度損失率6.6%。合算目前平均孔隙度16.0%。該類成巖儲(chǔ)集相主要分布多期疊置單砂層能量厚度很大的水下分流河道主體部位,處于臨近生油區(qū)和酸源的有利儲(chǔ)集相帶的中一細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖中,砂體中成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析給出的低壓實(shí)、低膠結(jié)和強(qiáng)溶蝕作用特征。特別是次生孔隙發(fā)育,溶蝕增加孔隙度可高達(dá)9.7%,具有較好的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流、儲(chǔ)集能力,成為該區(qū)特低滲儲(chǔ)層中篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的“甜點(diǎn)”。

Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相以區(qū)塊杏4-5、王16-22、侯24-12等井區(qū)為代表,儲(chǔ)層巖芯面孔率7.2%,滲透率3.1 X 10-3μm2。該類成巖儲(chǔ)集相以初始孔隙度34.9%算起,壓實(shí)過(guò)程損失了13.3%的孔隙度,壓實(shí)后剩余孔隙度為21.6%,壓實(shí)過(guò)程孔隙損失率為38.1%。以綠泥石、碳酸鹽及硅質(zhì)膠結(jié)造成10.5%的孔隙度損失,膠結(jié)過(guò)程孔隙損失率30.1%。壓實(shí)、膠結(jié)后剩余11.1%的原生粒間孔隙度。后期溶蝕作用貢獻(xiàn)了5.1%的孔隙度,加上后期含鐵碳酸鹽膠結(jié)又造成2.0%的孔隙度損失,含鐵碳酸鹽膠結(jié)孔隙度損失率5.7%,合計(jì)目前平均孔隙度14.1%。該類成巖儲(chǔ)集相主要分布在Ⅰ類成巖儲(chǔ)集相四周及其水下分流河道延伸單滲砂層連片的中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖中,砂體中成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析給出的相對(duì)較低壓實(shí)、較低膠結(jié)和較強(qiáng)溶蝕作用特征,反映儲(chǔ)層次生孔隙仍較為發(fā)育,具有相對(duì)較好的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流、儲(chǔ)集能力,它們也成為該區(qū)特低滲儲(chǔ)層篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的“甜點(diǎn)”。

Ⅲ類成巖儲(chǔ)集相以區(qū)塊塞190、侯22-13、侯20-19等井區(qū)為代表,儲(chǔ)層巖芯面孔率6.5%,滲透率2.0 X10-3μm2。該類成巖儲(chǔ)集相以初始孔隙度34.9%算起,壓實(shí)過(guò)程損失了14.8%的孔隙度,壓實(shí)過(guò)程孔隙損失率42.3%。以綠泥石、碳酸鹽及硅質(zhì)膠結(jié)造成11.1%的孔隙度損失,膠結(jié)過(guò)程孔隙損失率31.9%。后期溶蝕作用貢獻(xiàn)了4.3%的孔隙度,加之后期含鐵碳酸鹽膠結(jié)又造成1.3%的孔隙度損失,合計(jì)目前平均孔隙度12.0%。該類成巖儲(chǔ)集相主要分布在Ⅰ類、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相沿水下分流河道的延伸或河道前緣河口壩及其邊緣,砂體中成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析給出較高壓實(shí)、膠結(jié)和較弱溶蝕作用特征,反映儲(chǔ)層具有相對(duì)較差的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流、儲(chǔ)集能力。

Ⅳ類成巖儲(chǔ)集相以區(qū)塊侯8-24、王23-25等井區(qū)為代表,儲(chǔ)層巖芯面孔率 5.9%,滲透率0.6 X10-3μm2。該類成巖儲(chǔ)集相以初始孔隙度34.9%算起,壓實(shí)過(guò)程損失了16.0%的孔隙度,壓實(shí)過(guò)程孔隙損失率45.9%。以綠泥石、碳酸鹽及硅質(zhì)膠結(jié)造成11.7%的孔隙度損失,膠結(jié)過(guò)程孔隙度損失率33.3%。后期溶蝕作用貢獻(xiàn)了4.2%的孔隙度,加上后期含鐵碳酸鹽膠結(jié)又造成1.4%的孔隙度損失,合計(jì)目前平均孔隙度10.1%。該類成巖儲(chǔ)集相主要分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層周圍及其邊緣地帶,砂體中成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析給出了較高壓實(shí)、膠結(jié)和弱溶蝕作用特征,反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲流、儲(chǔ)集能力差。

圖1 成巖儲(chǔ)集相各成巖演化階段孔隙演化模式圖Fig.1 Porosity evolution of each diagenetic facies at different diagenetic stage

通過(guò)對(duì)該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層四類成巖儲(chǔ)集相孔隙度演化過(guò)程的反演,得出各類成巖儲(chǔ)集相各成巖階段孔隙度演化模式[19～21](圖1)。

從上述四類成巖儲(chǔ)集相成巖過(guò)程中孔隙演化過(guò)程反演的定量分析及其相應(yīng)圖1模式可以看出,該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是形成低孔、特低滲儲(chǔ)層的關(guān)鍵,Ⅰ、Ⅱ成巖儲(chǔ)集相成巖過(guò)程參數(shù)演化給出了相對(duì)較低壓實(shí)、膠結(jié)和較強(qiáng)的溶蝕作用特征,反映儲(chǔ)層具有明顯較好的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流、儲(chǔ)集特征,成為該區(qū)特低滲透儲(chǔ)層篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”。

2.2 成巖儲(chǔ)集相分類的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

利用上述各項(xiàng)單一參數(shù)值不能準(zhǔn)確表征儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相分類,例如壓實(shí)損失孔隙度大和溶蝕增加孔隙度小都有可能導(dǎo)致成巖儲(chǔ)集相變差。因此,利用灰色理論集成,綜合利用上述成巖過(guò)程各項(xiàng)參數(shù)對(duì)油田長(zhǎng)61儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[19～21],采用統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù)列為巖石成巖儲(chǔ)集相評(píng)價(jià)劃分指標(biāo):

式中,Xoi為統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù)列;i為1,2,…,n。

在計(jì)算上述各評(píng)價(jià)參數(shù)和劃分指標(biāo)后,根據(jù)該區(qū)長(zhǎng)61成巖儲(chǔ)集相分布特征及其“甜點(diǎn)”篩選分析方法,利用參數(shù)指標(biāo)準(zhǔn)確率與分辨率的組合分析對(duì)各項(xiàng)參數(shù)賦予不同權(quán)值。壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用在篩選“甜點(diǎn)”中起決定性作用,分別賦予較大權(quán)重,滲透率、孔隙度、面孔率是形成低滲透儲(chǔ)層根本原因,它決定著成巖作用的類型和強(qiáng)度,分別賦予相應(yīng)權(quán)重,并根據(jù)油田不同成巖儲(chǔ)集相反映出“敏感”程度進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析與調(diào)整,建立起研究區(qū)長(zhǎng)61特低滲透儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相及其“甜點(diǎn)”綜合評(píng)價(jià)的6類參數(shù)指標(biāo)及權(quán)值[20～22](表2)。

表2 AS油田長(zhǎng)61成巖儲(chǔ)集相及其“甜點(diǎn)”綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table2 Comprehensive evaluation indicator of Chang 61 reservoir diagenetic facies and“dessert”in AS oilfield

表中Ⅰ、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相成巖過(guò)程壓實(shí)和膠結(jié)損失孔隙度相對(duì)較小,溶蝕作用增加孔隙度較大,其綜合效應(yīng)使儲(chǔ)層物性相對(duì)較好的成巖參數(shù)演變影響大,反映儲(chǔ)層具有相對(duì)較好的孔隙結(jié)構(gòu)及其孔隙度、滲透率指標(biāo),成為該區(qū)特低滲儲(chǔ)層篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”的標(biāo)準(zhǔn)。

3 成巖儲(chǔ)集相分類及“甜點(diǎn)”篩選的綜合評(píng)價(jià)方法

利用區(qū)塊100多口井長(zhǎng)61樣品物性分析及儲(chǔ)集空間鑒定結(jié)果,沿上述成巖過(guò)程進(jìn)行孔隙演化分析推演,得出區(qū)塊長(zhǎng)61各類井成巖階段孔隙演化參數(shù)。采用灰色理論成巖儲(chǔ)集相及其“甜點(diǎn)”綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,分別壓實(shí)損失孔隙度、膠結(jié)損失孔隙度、溶蝕增加孔隙度、滲透率、孔隙度和面孔率,進(jìn)行被評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的綜合分析處理。采用矩陣分析、標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)絕對(duì)差的極值加權(quán)組合放大技術(shù)[21,22],計(jì)算灰色多元加權(quán)系數(shù):

上述兩式 Pi(k)-數(shù)據(jù)Xo與Xi在k點(diǎn)(參數(shù))的灰色多元加權(quán)系數(shù);

從而可以得出灰色加權(quán)系數(shù)序列

由于系數(shù)較多,信息過(guò)于分散,不便于優(yōu)選,采用綜合歸一技術(shù),將各點(diǎn)(參數(shù))系數(shù)集中為一個(gè)值,其表達(dá)式:

式中 Pi即為灰色多元加權(quán)歸一系數(shù)的行矩陣。

最后,利用矩陣作數(shù)據(jù)列處理后,采用最大隸屬原則:

作為灰色綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)論,并根據(jù)數(shù)據(jù)列(行矩陣)的數(shù)據(jù)值,確定評(píng)價(jià)結(jié)論精度及可靠性。

從而,利用灰色理論集成和綜合上述低孔、低滲儲(chǔ)層成巖過(guò)程參數(shù)演化定量分析的多種信息,實(shí)現(xiàn)了對(duì)該區(qū)長(zhǎng)61特低滲儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相及其“甜點(diǎn)”的綜合評(píng)價(jià)和定量分析[21～23],確定和劃分出有效儲(chǔ)集層分布和特征。

4 基于成巖儲(chǔ)集相定量分類確定特低滲透相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層

從該區(qū)長(zhǎng)61灰色理論儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相及其“甜點(diǎn)”定量評(píng)價(jià)成果圖可以看出(圖2),Ⅰ類成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”分布在王窯區(qū)塊中部塞6-塞29井區(qū),侯市區(qū)塊中部的塞37、塞73井區(qū),以及杏河區(qū)塊西南部的杏13-010-塞173井區(qū)。該類長(zhǎng)61儲(chǔ)層處于單滲砂層能量厚度很大的水下分流河道中有利儲(chǔ)集砂體中,成巖過(guò)程中壓實(shí)和膠結(jié)損失孔隙度相對(duì)較小,儲(chǔ)層中保留著較高的殘余粒間孔隙。特別是次生孔隙發(fā)育,在臨近生油區(qū)和酸源的成巖相帶中,濁沸石和長(zhǎng)石溶蝕強(qiáng)烈且溶孔發(fā)育。其單滲砂層厚度大,物性好,但面積小,連續(xù)性差,多呈較小團(tuán)塊、豆莢狀分布在疊置河道中央、交匯、轉(zhuǎn)折和疊置河口壩處,含油狀況好,試油產(chǎn)量均大于10 t/d以上。

Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”在平面上分布面積增大,分布在Ⅰ類成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”四周及河道延伸區(qū)域,包括王窯區(qū)塊中部及其西南王窯、侯市連片區(qū)域,以及侯市區(qū)塊西南塞163-塞185井區(qū)一帶,杏河區(qū)塊則從北部塞113-塞100-鐮12井區(qū)沿西南方向主河道發(fā)育區(qū)延伸。成巖過(guò)程中壓實(shí)和膠結(jié)損失孔隙度較小,儲(chǔ)層中保留一定殘余粒間孔隙。因主要范圍臨近但離開(kāi)油源分布區(qū),成巖過(guò)程中濁沸石、長(zhǎng)石、碳酸鹽等充填礦物溶蝕不夠徹底,殘余一部分濁沸石。其成巖過(guò)程依然形成以殘余粒間孔、濁沸石、碳酸鹽溶孔為主,構(gòu)成了僅次于中部濁沸石強(qiáng)溶帶的又一類長(zhǎng)61優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。其單滲砂層厚度較大,物性較好,連續(xù)性也變好,多呈窄長(zhǎng)條帶、團(tuán)塊狀分布在疊置河道中央主體延伸部位和疊置河口壩處,試油產(chǎn)量均大于5 t/d以上。

Ⅲ類成巖儲(chǔ)集相則主要分布在侯市區(qū)塊中部及王窯、侯市區(qū)塊西南延伸的河道區(qū)域范圍內(nèi),部分分布在王窯區(qū)塊北東塞1、塞14、陜137井區(qū)以及中部塞170井區(qū)。它們一般處于分流河道或側(cè)翼延伸、河口壩及其邊緣,成巖過(guò)程中壓實(shí)和膠結(jié)損失孔隙度較大,主要范圍遠(yuǎn)離油源分布區(qū),濁沸石、碳酸鹽充填礦物溶蝕較差,殘留濁沸石較多,反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及其滲流和儲(chǔ)集特征總體較差。

Ⅳ類成巖儲(chǔ)集相則分布在該區(qū)長(zhǎng)61儲(chǔ)層四周。一般都處于主河道周圍及邊緣,以及該區(qū)北部漫堤砂泥巖和西南分流河道延伸前緣的席狀砂沉積區(qū),它們分布面積大,但反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及其滲流和儲(chǔ)集特征差。

圖中篩選出的Ⅰ、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”分布面積、發(fā)育規(guī)模和范圍相對(duì)較小,但它們具有相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流、儲(chǔ)集能力,集中地反映出該區(qū)特低滲透儲(chǔ)層中相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層及其含油有利區(qū)形成的地質(zhì)特點(diǎn)[23～25]。這些儲(chǔ)層的形成與中成巖早期有機(jī)酸性水的溶蝕作用密切相關(guān),它們主要分布在靠近湖盆中心的中期基準(zhǔn)面的中下部高能疊置分流河道形成單滲砂能量厚度大的主體部位。其酸性水主要來(lái)源于湖盆中心下伏的烴源巖,酸性水主要沿著有利的疊置型水下分流河道運(yùn)移。從而,在臨近生油區(qū)和酸源多期疊置水下分流河道有利儲(chǔ)集砂體中,成巖過(guò)程中壓實(shí)和膠結(jié)損失孔隙度較小(壓實(shí)損失孔隙度10.4%～13.3%,膠結(jié)損失孔隙度10.5%～ 12.5%),它們?cè)谟袡C(jī)酸性水形成時(shí)期保留了相對(duì)較高的殘余粒間孔隙,形成了酸性水運(yùn)移通道,酸性水容易進(jìn)入并溶解其中易溶的碎屑顆粒和膠結(jié)物,產(chǎn)生大量次生濁沸石、長(zhǎng)石溶蝕孔隙,溶蝕作用增加孔隙度可達(dá)9.7%,平均增加孔隙度5.1%～6.5%,形成了控制和圈定該區(qū)特低滲儲(chǔ)層含油有利區(qū)的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。這些優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層反映出湖盆中心向南西方向含油有利區(qū)連片的規(guī)模和范圍,而且勾畫出湖盆中心油藏與南西部油藏延伸趨勢(shì)、形態(tài)和特征。

圖2 AS油田長(zhǎng)61儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相定量評(píng)價(jià)及其“甜點(diǎn)”分布成果圖Fig.2 Quantitative evaluation and“dessert”distribution of Chang 61 reservoir in AS oilfield

5 結(jié)論

(1)成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”是多種地質(zhì)作用的綜合反映,是沉積作用、成巖作用、后期構(gòu)造作用和流體改造作用形成的有利成巖儲(chǔ)集成因單元,它們具有相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的滲流、儲(chǔ)集及含油氣能力,集中地反映出該區(qū)特低滲儲(chǔ)層中相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的地質(zhì)特點(diǎn)。利用成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”篩選特低滲儲(chǔ)層中的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,進(jìn)一步深化了低孔、特低滲儲(chǔ)層表征,提高了該區(qū)儲(chǔ)層沉積、成巖特征及其含油有利區(qū)分布的認(rèn)識(shí),為該區(qū)特低滲油田增儲(chǔ)上產(chǎn)提供有利目標(biāo)和井區(qū)。

(2)基于AS油田長(zhǎng)61特低滲透儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,分別進(jìn)行區(qū)塊長(zhǎng)61砂巖的成巖作用和孔隙演化分析,建立了區(qū)塊長(zhǎng)61儲(chǔ)層成巖儲(chǔ)集相綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。不同類型成巖儲(chǔ)集相成巖過(guò)程參數(shù)演化及其儲(chǔ)集、滲流特征明顯不同,Ⅰ、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相壓實(shí)損失孔隙度10.4%～ 13.3%,膠結(jié)損失孔隙度10.5%～12.5%,后期溶蝕次生孔隙度增加可達(dá)9.7%。成巖過(guò)程中壓實(shí)、膠結(jié)損失孔隙相對(duì)較少,溶蝕增加孔隙較多,形成了該區(qū)長(zhǎng)61特低滲透儲(chǔ)層篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的“甜點(diǎn)”。

(3)在特低滲透儲(chǔ)層中利用成巖儲(chǔ)集相篩選相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,實(shí)質(zhì)上是利用灰色理論成巖儲(chǔ)集相定量評(píng)價(jià)的分類原則和評(píng)價(jià)方法,分別壓實(shí)損失孔隙度、膠結(jié)損失孔隙度、溶蝕增加孔隙度及其低孔、低滲儲(chǔ)層滲透率、孔隙度、面孔率對(duì)成巖過(guò)程參數(shù)演化給出不同角度的定量評(píng)價(jià)。通過(guò)區(qū)塊各井長(zhǎng)61樣品的薄片計(jì)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行孔隙演化分析推演,篩選出Ⅰ、Ⅱ類成巖儲(chǔ)集相“甜點(diǎn)”。它們?cè)诔蓭r過(guò)程中壓實(shí)和膠結(jié)損失孔隙度較小,溶蝕作用增加孔隙度較多,形成了低孔、特低滲儲(chǔ)層中控制和圈定含油有利區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。這些優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層劃分出湖盆中心向南西方向含油有利區(qū)連片的規(guī)模和范圍,集中地反映出該區(qū)特低滲儲(chǔ)層含油有利區(qū)的分布規(guī)律、延伸方向及非均質(zhì)性特征。

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Based on the Quantitative Classification M ode of Diagenetic Reservoir Facies to Filter Relatively Excellent Quality:Taking the quantitative assessment of diagenetic facies of Chang 61reservoir of AS oilfield hyposmosis reservoirs for an example

SONG Zi-Qi WANG Rui-fei SUN Ying JING Cheng HE Yu-fei ZHANG Liang CHENG Guo-jian
(Engineering Research Cener of W estern Low&Ultra-low Permeability Oilfield Development&M anagement,M inistry of Education Xi'an 710065)

The reservoir in Shannbei structural slope is affected by the depositional environment,diagenesis and structural factor,so the compaction and cementation effects are intense in Shanbei slope center.In this paper relative high quality reservoirs of hyposmosis reservoir were filtered,in which diagenetic reservior faciesmode of quantitative classification of Chang 61reservoir in AS oilfield of extra-low permeability was used.With the work of sandstone diagenesis and porosity evolution analysis of Chang 61,different types of diagenetic reservoir faciesmodel of quantitative classification and comprehensive evaluation index system of diagenesis reservoir facieswas established.The evolution parameter of diagenesis in different diagenetic reservior facies and the characteristic of reservoir&flow are obviously not the same.The compaction porosity loss rate of I,IIdiagenetic reservior facies is 5.1%～6.6%;cement prosity loss rate is 30.1%～36.0%;dissolution of secondary porosity increased up to 9.7%with an average of increasing porosity of 5.1%～6.5%.t can be the standard of diagenetic reservior facies“dessert”because of less loss of pore compaction cementation and great increase of dissolution porosity.And these can be used to quantitatively evaluate reservior.

Diagenetic stage of pore evolution parameter of differentwells in Chang 61could get by the results'deduction of pore evolution analysis along diagenetic process,and the results come from thematerial analysis and the identification of pore space of different samples in Chang 61.hough the integration of gray theory of the following parameters,compaction loss porosity,cementation loss porosity,dissolution increased porosity,porosity,permeability and thin section porosity,thematrix analysis of evaluation parameters and evaluation indicator can be normalized,the absolute difference extreme of standard indicators could be weighted combination&lification and integrated analysis and processing.With the integration ofmultiple information in diagenesis,theⅠ,Ⅱtype diagenesis reservoir facies“dessert” was filtered.Theymainly distributed in the vicinity of generating rock of the centre of acidic lake basin,and were located in favorable reservoir sand in overlying location of the underwater distributary channel of delta front sub-facies, more primary porosity was remained in the formation of organic acidswater period in diagenetic process,diffluent clastic particles and cementingmaterialwere dissolved by acidic water,secondary laumontite and feldspar porewas generated.Thus,relative high-quality reservoirswhich controlled and blocked out favorable oil-bearing areas in extra-low permeability Chang 61reservoir were formed。

The scale and scope of favorable oil field with the direction from the center to the southwest in the lake area could be identified by the above mentioned high-quality reservoir.Using sedimentation,diagenesis,post-tectonic and the role of fluid transformation draw the scope of favorable diagenetic reservoir unit,the geological features of high-quality reservoir could be reflect,and with a further characterization of the distribution pattern,extend the direction and characteristics of non-homogeneous in this low permeability oil field.Thus,the awareness of reservoir sedimentation,diagenesis features and the distribution of favorable oil areawas raised,which is benefit to extra-low permeability oil field to reach a high output。

diagenesis reservoir facies classification;quantitative classification model;reservoir with extremely low permeability;diagenesis process;evolution of porosity;secondary porosity;relatively high quality reservoirs

宋子齊 男 1944年出生 教授 石油地質(zhì) E-mail:songziqi0827@126.om

TE122.2

A

1000-0550(2011)01-0088-09

①國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):40872087),中國(guó)石油天然氣股份有限公司“十二五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“致密氣藏測(cè)井采集處理與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)研究”資助。

2009-06-25;收修改稿日期:2009-11-25