柳妮，吳叢文，嚴(yán)世幫，于景維，李莉

(1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)，新疆克拉瑪依834000；2.中石油新疆油田分公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000；3.中石油長(zhǎng)城鉆探工程公司，北京10000)

0 引言

油田少井開發(fā)的目的是使油田以最少的投入來(lái)獲取最大的開發(fā)效益，同時(shí)達(dá)到較高的采收率.因此產(chǎn)能的好壞是對(duì)油田進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的重要技術(shù)指標(biāo)，各個(gè)油田都把產(chǎn)能的好壞作為油田效益的重要評(píng)估指數(shù).

準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組儲(chǔ)層的實(shí)測(cè)平均孔隙度為14.98%，滲透率的平均值為26.08mD，具有中孔中低滲的儲(chǔ)層特征.研究區(qū)油井的自然產(chǎn)能一般，部分需要經(jīng)過壓裂處理后才能正式生產(chǎn)；另外油井含水上升較快是由于研究區(qū)油層滲流阻力較大.對(duì)于阜東斜坡區(qū)油井在開發(fā)生產(chǎn)過程中產(chǎn)能差異較大的問題，本文通過巖心、測(cè)井和地震等宏觀資料，結(jié)合鑄體薄片、掃描電鏡及毛細(xì)管壓力等微觀測(cè)試手段進(jìn)行詳細(xì)分析.

1 地質(zhì)概況

阜東斜坡區(qū)位于阜康凹陷東部，為一單斜緩坡構(gòu)造單元，整體面積大約800平方公里（圖1）.中侏羅統(tǒng)頭屯河組由于在2012年發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油氣流而受到普遍的關(guān)注，前人從層序、沉積、儲(chǔ)層以及地震方面對(duì)頭屯河組進(jìn)行多角度研究[1?7]，取得良好效果.頭屯河組自下而上劃分為頭一段、頭二段和頭三段.沉積環(huán)境主要為辮狀河三角洲[1]，儲(chǔ)集砂體主要為辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂體，河道遷移范圍大，砂體不連續(xù)，有利于巖性油氣藏的形成.

圖1 研究區(qū)位置和阜東構(gòu)造綱要示意圖

研究區(qū)頭屯河組巖石類型和物質(zhì)組分總體較復(fù)雜，砂巖中石英平均含量為18.63%，長(zhǎng)石平均含量為21.51%，巖屑平均含量為51.97%，以火山巖（凝灰?guī)r）為主.按劉寶珺的砂巖分類，巖石類型以細(xì)粒巖屑砂巖為主（圖2A、B）.砂巖顆粒磨圓度以次棱角狀為主，分選性中等-好.巖石顆粒接觸緊密，以線-點(diǎn)-線接觸為主.巖石膠結(jié)類型主要為壓嵌和孔隙-壓嵌式，膠結(jié)物主要為灰質(zhì)和硅質(zhì).泥質(zhì)填隙物以伊蒙混層為主，其次是高嶺石，伊利石和綠泥石（圖2C）.

圖2 研究區(qū)頭屯河組儲(chǔ)層巖石學(xué)基本特征

2 阜東斜坡區(qū)油井產(chǎn)能特征

2.1 總體產(chǎn)量偏低

研究區(qū)頭屯河組油藏自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，前后所投入的勘探、評(píng)價(jià)以及開發(fā)井約70余口，單井產(chǎn)量一般在0～10 t/d，平均產(chǎn)能在2 t/d以上的不足10%.但部分井的產(chǎn)量較高，如F052井頭屯河組油層平均產(chǎn)油量在9 t/d以上，并且產(chǎn)量隨著增產(chǎn)措施的實(shí)行有增加的趨勢(shì)；再如F5井頭屯河組產(chǎn)油量總的達(dá)到了30 t/d以上.

2.2 油區(qū)非均質(zhì)性較強(qiáng)

頭屯河組儲(chǔ)層有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，從表1可看出，研究區(qū)內(nèi)的高產(chǎn)和低產(chǎn)井分布規(guī)律并不明顯，同時(shí)其產(chǎn)量差異相對(duì)較大.即使是相鄰井之間的產(chǎn)量也存在較大變化.研究區(qū)阜東F5井和F9井井底位移不超過100 m，不論是沉積相平面圖、鉆井射孔以及高分辨層序都表明兩口井底部為同一套砂體，均屬于辮狀河三角洲前緣水道砂體.前者錄井解釋為干層，而后者解釋為油層，試油結(jié)果與預(yù)測(cè)保持一致.

表1 研究區(qū)部分油氣井產(chǎn)能對(duì)比

2.3 開采方式不同

阜東斜坡侏羅系巖性勘探中一直都有油井投入生產(chǎn)，增產(chǎn)措施（壓裂、酸化等）和生產(chǎn)油的方式（撈油、抽油等）不盡相同，這些因素所得到的效果也不一樣，有些井壓裂后的產(chǎn)能反而降低，這為產(chǎn)能的評(píng)價(jià)以及開采手段的選取帶來(lái)很多阻礙.

3 產(chǎn)能的影響因素

針對(duì)研究區(qū)油井產(chǎn)能特征，多種資料分析認(rèn)為影響研究區(qū)油井產(chǎn)能的因素主要包括儲(chǔ)層所處的沉積微相、平面非均質(zhì)性、儲(chǔ)層的微觀特征、敏感性以及斷裂造成的產(chǎn)能差異性.

3.1 沉積微相影響產(chǎn)能

儲(chǔ)集層孔隙度、滲透率及含油氣飽和度是估算儲(chǔ)量、劃分開發(fā)層系和制定布井方案的直接依據(jù)[8].

阜東斜坡區(qū)油井大部分處于辮狀河三角洲前緣環(huán)境，其微相包括水下分流河道、分流間灣、水下決口河道、水下天然堤和河口壩等.對(duì)研究區(qū)20余口井核磁共振曲線成果解釋圖進(jìn)行匯總，將所解釋的油層與相應(yīng)沉積微相進(jìn)行交匯，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)能總體較好的井基本分布于水下分流河道微相，反映出沉積微相的展布控制了高產(chǎn)油井的位置[9,10].

3.2 非均質(zhì)性對(duì)產(chǎn)能的影響

砂體非均質(zhì)性直接關(guān)系到油氣儲(chǔ)層在空間上的分布，影響到產(chǎn)能的變化[11].對(duì)于研究區(qū)而言，主要的影響因素在于砂體連通性和孔滲在平面上的變化.

砂體的連通性主要受到構(gòu)造以及沉積的影響.研究區(qū)構(gòu)造作用相對(duì)穩(wěn)定，因此砂體的連通性主要是受沉積的控制作用，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為砂體密度[11].研究區(qū)頭屯河組砂體密度要小于30%，大部分砂體以孤立形式存在.研究發(fā)現(xiàn)連通性好的砂體產(chǎn)能總體要好于連通性差的砂體的產(chǎn)能.

砂體內(nèi)孔滲在平面上的變化依靠非均質(zhì)性系數(shù)K的平面等值線圖來(lái)反映（圖3）.以頭屯河組二段來(lái)表示，受多物源的影響，研究區(qū)非均質(zhì)系數(shù)由北東向南西是逐漸增強(qiáng)的，高產(chǎn)能的井基本分布在非均質(zhì)系數(shù)較小區(qū)域，規(guī)律性較明顯.

3.3 儲(chǔ)集碎屑成分及結(jié)構(gòu)特征對(duì)于產(chǎn)能的影響

3.3.1 碎屑礦物對(duì)產(chǎn)能的影響

巖石礦物中石英是最穩(wěn)定的，一般情況下，碎屑石英對(duì)儲(chǔ)層起到保護(hù)原生孔隙等有利作用[11?14]，但粉砂級(jí)以下的石英在堿性條件下，會(huì)同斜長(zhǎng)石以及鉀長(zhǎng)石所溶解并運(yùn)移的K+、Na+結(jié)合可形成硅酸鹽與硅凝膠體沉積[15]，這些沉積物會(huì)粘附巖石表面之上，造成儲(chǔ)層物性變差，降低產(chǎn)能.研究區(qū)中斜長(zhǎng)石含量大于30%，鉀長(zhǎng)石的含量大于10%，同時(shí)粉砂巖所占含量?jī)H次于細(xì)砂巖，因此在一定區(qū)域內(nèi)會(huì)造成膠體堵塞孔隙，對(duì)產(chǎn)能保持不利.

圖3 頭二段非均質(zhì)性系數(shù)K等值線圖

3.3.2 碎屑顆粒結(jié)構(gòu)特征對(duì)產(chǎn)能影響

碎屑顆粒的形狀、分選性與磨圓度等結(jié)構(gòu)特征以及碎屑礦物的風(fēng)化與蝕變特征會(huì)影響喉道的寬窄與大小，因而直接影響儲(chǔ)集層中流體的流態(tài)和油氣采收率[16].

頭屯河組辮狀河三角洲砂體分選性為中-好，磨圓度較差，以次棱角狀為主，顆粒間的接觸方式以點(diǎn)-線接觸為主，膠結(jié)類型主要為壓嵌-孔隙型，總體可反映出研究區(qū)儲(chǔ)層砂體，吼道形狀較復(fù)雜，顆粒比表面積大，在壓裂過程中易對(duì)儲(chǔ)層的物性造成較大影響.

3.4 敏感性對(duì)產(chǎn)能的影響

幾乎所有井的油層都會(huì)受到不同程度的損害，油層必然導(dǎo)致產(chǎn)能損失及產(chǎn)量下降.儲(chǔ)層對(duì)于各種類型地層損害的敏感性程度，即為儲(chǔ)層敏感性[17].本區(qū)頭屯河組的敏感性主要為速敏、酸敏和水敏，其與特定粘土礦物的含量有密切關(guān)系.

3.4.1 速敏

出現(xiàn)速敏總體上有兩種原因：一個(gè)是流體的流動(dòng)狀態(tài).儲(chǔ)層中的流體流動(dòng)狀態(tài)一旦發(fā)生變化，地層中的微粒受其影響在經(jīng)歷一段距離運(yùn)移之后會(huì)在流體流動(dòng)影響較小的區(qū)域聚集，影響儲(chǔ)層的物性.另一個(gè)原因就是粘土礦物本身遇水膨脹影響儲(chǔ)層物性.將研究區(qū)的幾種主要粘土礦物的含量同水敏的損害率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)伊蒙混層的含量同速敏損害率成正相關(guān).伊利石同速敏損害率是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，因此伊蒙混層中造成速敏的主要因素歸結(jié)為蒙脫石.理論上解釋為蒙脫石是膨脹能力最強(qiáng)的粘土礦物，其遇水膨脹堵塞孔吼，使得儲(chǔ)層物性發(fā)生變化增加其對(duì)儲(chǔ)層的敏感性程度，降低產(chǎn)能.

3.4.2 酸敏

研究區(qū)樣品實(shí)驗(yàn)所用的是12%的HCl和3%的HF處理水，反向注入孔隙體積倍數(shù)為1.0左右.在33塊樣品中表現(xiàn)弱酸敏-中等偏弱酸敏占50%，中等偏強(qiáng)酸敏占30%，剩下20%為強(qiáng)酸敏.將酸敏損害率同各種粘土礦物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)隨綠泥石以及伊蒙混層含量的增加，酸敏的損害程度也持續(xù)增加.綠泥石本身是富鐵的粘土礦物，遇到儲(chǔ)層的酸化處理時(shí)會(huì)溶解析出鐵，最終形成氫氧化鐵的沉淀，降低儲(chǔ)層物性.伊蒙混層是成巖作用的產(chǎn)物，受沉積環(huán)境的影響較大，其遇酸會(huì)形成硅酸鹽類礦物[18]，當(dāng)殘余酸的PH值升高會(huì)逐步形成Al(OH)3沉淀，破壞儲(chǔ)層物性.同時(shí)，前人研究認(rèn)為多含有凝灰質(zhì)的層段膠結(jié)松散，酸液會(huì)使地層中的顆粒產(chǎn)生松動(dòng)并堵塞孔隙[19].本區(qū)巖石中70%～80%的巖屑是凝灰質(zhì)，巖石膠結(jié)疏松，也會(huì)造成一定程度的酸敏，最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)能的下降.

3.4.3 水敏

研究區(qū)水敏指數(shù)在0.35～0.96之間，平均值為0.62，砂巖儲(chǔ)層的水敏傷害處于中等-極強(qiáng).通過粘土礦物的含量同水敏損害程度統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)水敏傷害率隨伊利石以及伊蒙混層的增長(zhǎng)而增加.高嶺石類礦物是1:1層型粘土礦物，因此其層間膨脹相對(duì)較弱，具有較弱的水敏.蒙脫石是2:1型粘土礦物中最典型的，此類礦物常常吸引溶液中的陽(yáng)離子，導(dǎo)致粘土礦物體積的膨脹[20,21].雖然伊利石并不具有很強(qiáng)的膨脹效應(yīng)[19]，但是其在吼道中形成毛發(fā)狀結(jié)晶而增加孔隙的復(fù)雜程度，遇水便易造成碎屑顆粒的流動(dòng)，堵塞吼道，使產(chǎn)能降低.

3.5 斷裂對(duì)產(chǎn)能的影響

斷裂的形成往往溝通了烴源巖和儲(chǔ)層，使油氣運(yùn)移獲得有效渠道；另一方面不管斷裂活動(dòng)與否，只要斷層附近泥含量較大，將裂隙填滿，可對(duì)油氣進(jìn)行封堵[20?23].

研究區(qū)阜東W井和J井頭屯河組二段的底部不超過50 m，不論是沉積相平面圖、鉆井射孔以及高分辨層序都表明兩口井底部為同一套砂體，均屬于辮狀河三角洲前緣水道砂體.測(cè)井解釋的儲(chǔ)層物性為平均有效孔隙度16.2%，平均滲透率為7.26mD；測(cè)井解釋的儲(chǔ)層物性為平均有效孔隙度15.9%，平均滲透率：9.37mD.但是測(cè)試結(jié)果顯示，W井氣測(cè)全烴0.17984%↑1.1755%，C1：0.1276%↑0.8337%，組分出至nC5；錄井解釋干層.J井氣測(cè)全烴由0.422 0%升至15.154 6%，C1由0.316 2%升至11.862 5%，組分出至C5，錄井解釋為油層.試油結(jié)果與測(cè)試分析一致，兩口井產(chǎn)能相差較為懸殊.

通過對(duì)兩口井的連井對(duì)比剖面，可看到W井附近的斷裂斷在頭一段的頂部地層（圖4），而J井的附近斷裂比較發(fā)育，直接斷穿或者是斷到頭屯河組二段地層中，因此為J井的油藏提供油氣運(yùn)移的通道，使得J井獲得高產(chǎn)；由于斷裂沒有斷穿頭二段地層，加上局部泥巖的封堵，使得阜東W井產(chǎn)能極低.

圖4 阜東斜坡區(qū)J井和W井連井地震剖面

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)頭屯河組產(chǎn)能具有總體偏低、油區(qū)非均質(zhì)性較強(qiáng)和開采方式不相同的特點(diǎn)；

（2）影響阜東斜坡區(qū)頭屯河組油井開發(fā)的主要因素有沉積微相、平面非均質(zhì)性、儲(chǔ)層的微觀特征、敏感性以及斷裂，因此開發(fā)過程中應(yīng)當(dāng)考慮這些因素.

高產(chǎn)井的分布同水下分流河道展布特征一致；同一水下分流河道微相砂體中，砂體厚度大、連通性好的產(chǎn)能一般較高；粒度較大、分選以及磨圓等結(jié)構(gòu)特征相對(duì)較好的砂體產(chǎn)能相對(duì)較高；斷裂附近泥巖含量多的井產(chǎn)能相對(duì)較高；粘土礦物含量較少，導(dǎo)致敏感性損害率較低的井產(chǎn)能相對(duì)較高.根據(jù)上述特征調(diào)整開發(fā)方案，改善儲(chǔ)層物性條件，提高總體油井的產(chǎn)能.對(duì)不同級(jí)別的儲(chǔ)量采用不同的開采策略，包括開發(fā)方式、布井方式、井型等方面的差異等，從而實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn).