張占女 陳建波 呂坐彬 楊洪偉 潘玲黎 程奇
(中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300452)
在裂縫性油藏中,地下流體主要是在裂縫及其交織成的裂縫網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行。裂縫研究在該類油藏開發(fā)生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用[1-5]。目前裂縫識(shí)別、描述的方法有很多,但由于資料的限制,大多方法較為單一,且各種資料間通常還存在一定的矛盾,難以對(duì)裂縫特征進(jìn)行客觀的表征。尤其是巖心分析與成像測井對(duì)裂縫發(fā)育密度描述的差異,必須首先找出產(chǎn)生差異的原因,然后進(jìn)行合理的校正,才能比較客觀地定量化表征裂縫發(fā)育程度,有效指導(dǎo)油田的開發(fā)與生產(chǎn)。
錦州南油田位于渤海遼東灣海域(圖1),構(gòu)造上處于遼西低凸起中北段,西部邊界為遼西1號(hào)斷層,東南呈緩坡向凹陷過渡。東西兩側(cè)分別為遼中凹陷中洼和遼西凹陷中洼。太古宇變質(zhì)巖潛山油藏主要位于構(gòu)造的東高帶,上面披覆古近系沙三段泥巖,屬儲(chǔ)集層具有似層狀特點(diǎn)的地貌潛山,構(gòu)造帶頂部風(fēng)化嚴(yán)重,裂縫及溶蝕孔洞發(fā)育。潛山基巖巖性為一套太古宇混合巖化的花崗片麻巖,按照長石礦物的種類及其相對(duì)含量可將其再細(xì)分為斜長片麻巖和二長片麻巖。花崗片麻巖中石英、斜長石含量占40% ~70%,暗色礦物含量低于30%。前二者均屬脆性粒狀礦物,在構(gòu)造應(yīng)力下易產(chǎn)生裂縫,而暗色礦物為相對(duì)韌性礦物,不易產(chǎn)生裂縫。總體而言,花崗片麻巖有利于形成裂縫儲(chǔ)層。受區(qū)域構(gòu)造作用為主,同時(shí)受變質(zhì)作用、物理風(fēng)化作用、化學(xué)淋濾及礦物充填作用等多種因素的交替影響,研究區(qū)不同區(qū)域的變質(zhì)巖儲(chǔ)層特征差異明顯,油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重。
圖1 錦州南油田區(qū)域構(gòu)造位置圖
目前,錦州南潛山油藏已鉆井21口,其中探井7 口(JZ25-1S-1、2、5、7、8 井分布于東高帶,JZ25-1S-3、4D井分布于西高帶),開發(fā)井14口。
裂縫發(fā)育密度定量預(yù)測是裂縫性儲(chǔ)層研究的核心,裂縫發(fā)育密度是描述裂縫發(fā)育程度的參數(shù),一般由相對(duì)比值給定,常用的有線密度、面密度和體密度,其定義如下:
(1)線密度:垂直于裂縫方向的單位長度內(nèi)裂縫條數(shù),也稱裂縫密度或裂縫頻度。
(2)面密度:裂縫累計(jì)長度與基質(zhì)總面積的比值。
(3)體密度:裂縫總表面積與基質(zhì)總體積的比值。
在統(tǒng)計(jì)巖心及野外露頭的裂縫發(fā)育程度、成像測井裂縫解釋時(shí),一般采用裂縫線密度來描述宏觀裂縫的發(fā)育程度;在巖心薄片觀察時(shí)通常采用裂縫面密度或體密度來描述在薄片下才能觀察到的微裂縫的發(fā)育程度。
錦州南太古宇潛山的JZ25-1S-2井和JZ25-1S-5井進(jìn)行了鉆井取心[6],由于太古宇潛山基巖破碎嚴(yán)重,鉆井取心收獲率低,取心較為系統(tǒng)的JZ25-1S-2井收獲率僅為23%,所以宏觀裂縫特征代表的是儲(chǔ)集層質(zhì)量相對(duì)較差的層段。根據(jù)巖心觀察和描述,本區(qū)太古宇變質(zhì)巖儲(chǔ)集層宏觀裂縫具有以下特征:(1)宏觀裂縫發(fā)育非均質(zhì)性較強(qiáng),裂縫線密度為4~160條/m,以50~150條/m為主;(2)裂縫平均間距一般為0.9~2.8 cm;裂縫傾角為15°~80°,其中以 45°~60°高角度斜交縫為主;(3)發(fā)育2組以上裂縫,儲(chǔ)集層段裂縫總體呈網(wǎng)狀分布,鏡下觀察裂縫多呈樹枝狀或網(wǎng)狀,擴(kuò)溶現(xiàn)象比較普遍,將周邊溶蝕孔隙連通起來,形成有效滲流通道。
根據(jù)成像測井識(shí)別的裂縫,對(duì)單井裂縫密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,各井之間以及同一口井不同深度裂縫密度有較大不同??傮w來看,錦州南太古宇潛山有效裂縫密度以0.5~3.5條/m為主,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖心分析獲得的裂縫密度。綜合分析認(rèn)為,成像測井計(jì)算的裂縫密度明顯偏小。
統(tǒng)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)各單井的裂縫密度在縱向上變化較大,往往出現(xiàn)幾個(gè)高峰值,如JZ25-1S-1井,在1 865—1 886 m段平均裂縫密度僅為1條/m,但有4個(gè)明顯的峰值區(qū)裂縫密度較大,1 800—1 805 m段裂縫密度平均值為4.6條/m;1 808—1 812 m段裂縫密度平均值為4.2條/m;1 820—1 831 m段裂縫密度平均值為3.9條/m;1 840—1 850 m段裂縫密度平均值為3.6條/m。因此裂縫密度統(tǒng)計(jì)對(duì)于確定重點(diǎn)開發(fā)層段至關(guān)重要。
裂縫密度是描述裂縫儲(chǔ)層有效性的關(guān)鍵參數(shù)。然而,因裂縫過于發(fā)育形成的破碎帶在成像測井資料上顯示為連續(xù)的低阻帶,無法準(zhǔn)確得到真實(shí)的裂縫密度。相反,在相對(duì)致密層段上形成的裂縫卻清晰可見(圖2)。這樣往往會(huì)造成破碎帶計(jì)算的裂縫密度反而低于相對(duì)致密段,給研究人員造成困擾。為此,特別提出了“等效裂縫密度”的概念,即:以JZ25-1S-1井為關(guān)鍵井,用潛山致密段的成像測井裂縫密度與常規(guī)測井電阻率或孔隙度建立關(guān)系,再根據(jù)潛山其他井段(包括評(píng)價(jià)井和開發(fā)井)的電阻率或孔隙度值推算出相應(yīng)的等效裂縫密度,用來進(jìn)行裂縫儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)及井點(diǎn)裂縫發(fā)育程度定量描述(圖3)。
圖2 A31井測井圖
圖3 JZ25-1S-1井等效裂縫密度計(jì)算結(jié)果
由于錦州南太古宇變質(zhì)巖潛山儲(chǔ)層裂縫主要為構(gòu)造縫,裂縫發(fā)育帶既是高滲帶也是高孔帶,儲(chǔ)層的特征是高孔、高滲、相對(duì)低電阻;非儲(chǔ)層(致密段)的特征是低孔、低滲、相對(duì)高電阻。而裂縫性變質(zhì)巖潛山儲(chǔ)層滲透率又很難準(zhǔn)確求取,只能通過油藏的動(dòng)態(tài)特征反映儲(chǔ)層滲透率的相對(duì)高低。裂縫發(fā)育密度與裂縫儲(chǔ)層的總孔隙度成正相關(guān)關(guān)系,裂縫發(fā)育密度越大,儲(chǔ)層總孔隙度也越大,反之亦然;裂縫發(fā)育密度與裂縫儲(chǔ)層的電阻率成負(fù)相關(guān)關(guān)系,裂縫發(fā)育密度越大,儲(chǔ)層電阻率越低,反之亦然。在裂縫密度計(jì)算的過程中,將致密段計(jì)算的裂縫密度與致密段總孔隙度或電阻率建立關(guān)系,并將該關(guān)系推廣到全井段,計(jì)算方法如下:
基于孔隙度計(jì)算的等效裂縫密度:
式中:FVDCtight—致密段裂縫密度,條/m;Portight—致密段測井解釋孔隙度,%;Por— 測井解釋孔隙度,%。
基于電阻率計(jì)算的等效裂縫密度:
式中:Rttight— 致密段電阻率,Ω·m;Rt— 深電阻率測井值,Ω·m。
兩種方法計(jì)算的結(jié)果相近,而且在A31井致密段處與成像解釋裂縫密度基本吻合。該等效裂縫密度計(jì)算方法成功地應(yīng)用于錦州南油田的開發(fā)隨鉆過程中,并取得了非常好的應(yīng)用效果。
錦州南油田太古宇變質(zhì)巖裂縫儲(chǔ)層巖性復(fù)雜,受構(gòu)造應(yīng)力作用,斷裂發(fā)育,不同巖相裂縫發(fā)育程度不同,儲(chǔ)層在縱向和橫向上具有非均質(zhì)強(qiáng)的特點(diǎn)[7-8]。在對(duì)該太古界潛山油藏構(gòu)造、巖性、裂縫等精細(xì)描述的基礎(chǔ)上,利用裂縫儲(chǔ)層定量表征軟件建立了油藏的等效裂縫密度三維模型、裂縫空間展布三維模型,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該變質(zhì)巖潛山裂縫性儲(chǔ)層裂縫的三維定量化表征。
變質(zhì)巖儲(chǔ)層具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性,成藏條件復(fù)雜,儲(chǔ)層裂縫預(yù)測難度大。裂縫既是主要儲(chǔ)集空間,又是油氣的主要滲濾通道,充分了解和認(rèn)識(shí)裂縫成因、研究裂縫發(fā)育和分布規(guī)律對(duì)于合理高效開發(fā)油田至關(guān)重要。綜合運(yùn)用地震、鉆井、測井和測試動(dòng)態(tài)等資料,利用裂縫建模軟件,建立了表征裂縫儲(chǔ)層發(fā)育程度的裂縫等效密度三維定量地質(zhì)模型(圖4)。
圖4 錦州南潛山裂縫等效密度三維定量地質(zhì)模型
裂縫空間展布通過離散裂縫網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行定量描述,離散裂縫網(wǎng)絡(luò)的定量描述是在裂縫密度定量表征的基礎(chǔ)上,采用等效裂縫密度三維定量化表征的結(jié)果和地應(yīng)力場模擬得到的裂縫方位的分布趨勢作約束,對(duì)裂縫片的方位、幾何形態(tài)、分布進(jìn)行三維定量化描述。圖5為錦州南潛山等效裂縫密度數(shù)據(jù)體約束下生成的裂縫網(wǎng)絡(luò)三維分布模型。
圖5 錦州南潛山裂縫網(wǎng)絡(luò)三維分布模型
錦州南潛山基于等效裂縫密度的儲(chǔ)層裂縫定量化表征成果已成功地應(yīng)用于鉆前及隨鉆方案優(yōu)化中,取得了較好的效果,從而驗(yàn)證了等效裂縫密度計(jì)算方法的可靠性。鉆前根據(jù)新的地質(zhì)認(rèn)識(shí)對(duì)該潛山油藏地質(zhì)模型進(jìn)行了重建,將開發(fā)方案優(yōu)化為以水平井為主的開發(fā)方案。從2009年12月完鉆第一口開發(fā)井,截止到2013年6月,潛山共完鉆開發(fā)井14口,其中采油井9口,注水井5口。從實(shí)鉆情況來看,不管是地質(zhì)靜態(tài)上還是生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上,都取得了比較理想的開發(fā)效果。開發(fā)井儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到57.5%~91.0%,平均為81.9%;油井單井初期產(chǎn)能平均超過500 m3/d,2口油井初期產(chǎn)能超過1 000 m3/d,一口油井初期產(chǎn)能日產(chǎn)超過萬桶,成為渤海油田歷史上首口萬桶井。潛山油藏目前累產(chǎn)油217.68×104m3,含水率17.5%,動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量采油速度2.0%,動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度8.8%,開發(fā)效果優(yōu)于其他類似油田。
(1)用錦州南太古宇變質(zhì)巖潛山巖心分析裂縫密度基本能反映地下裂縫的發(fā)育情況。成像測井解釋的裂縫密度明顯偏小,首次提出了等效裂縫密度的概念,并通過致密層段裂縫密度與儲(chǔ)層總孔隙度或電阻率建立關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了對(duì)等效裂縫密度的標(biāo)定與計(jì)算。
(2)基于成像測井資料和常規(guī)測井資料解釋的等效裂縫密度,綜合運(yùn)用地震、鉆井、測井和測試動(dòng)態(tài)等資料,利用裂縫建模軟件,建立了表征儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度的等效裂縫密度三維定量地質(zhì)模型和裂縫空間展布三維模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)該變質(zhì)巖潛山裂縫性儲(chǔ)層裂縫的三維儲(chǔ)層定量化表征。
(3)錦州南潛山儲(chǔ)層裂縫定量化表征的成果已成功地應(yīng)用于油田開發(fā)生產(chǎn)中,并取得了較好的效果,從而驗(yàn)證了等效裂縫密度計(jì)算方法的可靠性。
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