齊婷婷, 蘇波, 廖茂杰

(中國石油集團(tuán)測(cè)井有限公司塔里木分公司, 新疆 庫爾勒 841000)

0 引 言

塔中11號(hào)構(gòu)造位于塔里木盆地中央隆起塔中低凸起西端[1]。該構(gòu)造發(fā)育于加里東早期,主要形成于晚加里東-早海西期,基本定型于晚海西期,后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響很小[2-3]。盆地內(nèi)志留系具有廣泛的瀝青砂巖分布[4],根據(jù)試油、測(cè)井等資料分析發(fā)現(xiàn)瀝青砂巖主要分布在塔中11井區(qū)柯坪塔格組上三亞段,上一亞段分布著正常黏度原油,上三亞段砂巖以巖屑砂巖為主,其次為石英砂巖。膠結(jié)物以鐵方解石、方解石為主,個(gè)別井見鐵白云石。這套儲(chǔ)層具有分布廣泛、成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度較高、成巖作用強(qiáng)的特征[5-6]。

本文以塔中11井區(qū)為例,通過洗油洗鹽洗瀝青實(shí)驗(yàn),研究了瀝青的類型和分布形式規(guī)律,及其對(duì)儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)和電性的影響,以及不同孔隙結(jié)構(gòu)巖性的T2值的變化,并在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)建瀝青砂層的孔隙度模型,定量計(jì)算油膠質(zhì)瀝青的含量,為瀝青砂層儲(chǔ)層的解釋評(píng)價(jià)提供了孔隙度模型、油膠質(zhì)瀝青含量模型,為瀝青砂巖儲(chǔ)層的解釋評(píng)價(jià)打下了基礎(chǔ)。

圖1 洗油鹽前后及洗瀝青前后核磁共振T2譜

1 瀝青對(duì)儲(chǔ)層特征的影響

1.1 瀝青類型及分布規(guī)律

結(jié)合前人研究成果及熒光薄片資料分析,塔中志留系瀝青[7]主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物及粒間孔中,并以油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青及瀝青質(zhì)瀝青3種形式分布在其中,其中油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青為稠油(油膠質(zhì)瀝青),瀝青質(zhì)瀝青為不可動(dòng)干瀝青[8]。由于瀝青的類型不同,其在單偏光下呈現(xiàn)的顏色亦不同,油質(zhì)瀝青主要分布于顆粒之間的孔隙中,在單偏光下呈現(xiàn)出棕黃色光澤,未固結(jié),為均質(zhì)體,正交偏光下應(yīng)為全消光。隨著氧化程度的加深,膠質(zhì)瀝青在單偏光下為深棕色。也可以通過熒光下瀝青的顏色對(duì)瀝青進(jìn)行分類,輕質(zhì)油為淡綠色,油質(zhì)瀝青為棕黃色,膠質(zhì)瀝青有棕色或深棕色光澤[9-10]。隨著氧化程度的加深,瀝青質(zhì)瀝青則為黑色或者深棕色。干瀝青甚至還有收縮縫,主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物中。由于瀝青質(zhì)瀝青在單偏光下為黑色,與黃鐵礦很難區(qū)分,故可通過鏡下反光來完全區(qū)分出黃鐵礦與瀝青。

1.2 瀝青對(duì)儲(chǔ)層四性的影響

由于油、鹽、瀝青的溶解性質(zhì)不同,本文實(shí)驗(yàn)采用四氯化碳、苯-甲醇溶劑洗油洗鹽,然后采用氯仿、甲苯溶劑洗瀝青。洗油對(duì)油膠質(zhì)瀝青(稠油)效果很好,洗瀝青對(duì)分布在粒間孔中干瀝青有明顯效果,對(duì)分布在孔隙表面及碎屑、膠結(jié)物中的瀝青效果不太明顯。地面條件下瀝青樣品(稠油)的T2譜相對(duì)集中,T2峰值主要集中在1 ms左右[見圖1(a)],干瀝青核磁共振T2譜較油質(zhì)瀝青更靠前且幅度值低,且呈多峰形態(tài)特征[見圖1(b)],油膠質(zhì)瀝青(稠油)對(duì)核磁共振貢獻(xiàn)高于干瀝青。

(1) 瀝青砂巖的巖性特征。塔中11井區(qū)柯坪塔格組上三亞段砂巖以巖屑砂巖為主,其次為石英砂巖。巖屑砂巖的巖屑含量18%～42%,平均31.5%,巖屑成分主要為變質(zhì)巖塊及巖漿巖塊,石英含量56%～74%,平均63.8%,長(zhǎng)石含量1%～10%,平均4.5%。石英砂巖的石英含量75%～91%,平均79.4%,以單石英為主,次生加大常見-普遍;巖屑含量9%～24%,平均18.3%;長(zhǎng)石含量0～7%,平均2.3%。砂巖顆粒分選好,磨圓度為次棱角—次圓狀。

膠結(jié)物以鐵方解石、方解石為主,個(gè)別井見鐵白云石。膠結(jié)物含量分布不均,鐵方解石最高可達(dá)21%。含少量硅質(zhì),一般不大于1%,但較普遍,均以石英次生加大形式出現(xiàn)。雜基以泥質(zhì)、高嶺土為主。膠結(jié)類型以孔隙式為主,少量薄膜-孔隙式。另外,在柯坪塔格組下亞段都有多層瀝青砂巖,瀝青作為填隙物充填于孔隙中。

(2) 瀝青對(duì)儲(chǔ)層物性的影響。通過對(duì)巖樣進(jìn)行洗油洗鹽、洗瀝青實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),洗油洗鹽后孔隙度有整體增大的趨勢(shì),最大增加4.8%,平均增加2.2%;洗瀝青后孔隙度也略有增加,最大增加1.2%,平均增加0.3%。綜合分析認(rèn)為,干瀝青、稠油含量與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,孔隙空間中稠油含量高于干瀝青含量(見圖2)。

(3) 瀝青對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響。通過對(duì)比分析洗瀝青前后壓汞曲線變化特征,分析瀝青對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響(見圖3)。塔中×3、×4號(hào)樣品洗瀝青前最大孔喉半徑為0.833 μm,平均孔喉半徑為0.145 μm;洗瀝青后孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)整體都有增大的趨勢(shì),最大孔喉半徑為1.459 μm,平均孔喉半徑為0.244 μm,主要是因?yàn)楦蔀r青主要分布在大孔喉中,洗瀝青后大孔喉部分孔隙結(jié)構(gòu)變好,反映在壓汞曲線上為排驅(qū)壓力變小,最大進(jìn)汞飽和度增加,大孔喉占比增加。

(4) 物性與電性的關(guān)系。通過不同物性巖樣的核磁共振、壓汞、巖電配套實(shí)驗(yàn)的分析(見圖4),研究?jī)?chǔ)層電阻率與物性、孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系。隨著核磁共振、壓汞曲線指示巖樣的物性變差,其對(duì)應(yīng)的巖石導(dǎo)電能力逐漸變差,電阻率增大系數(shù)增加;同時(shí), 孔隙度越小電阻率越大。總之,巖石導(dǎo)電能力隨物性、孔隙結(jié)構(gòu)變差而降低,因此針對(duì)不同物性、孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層需要分類評(píng)價(jià)。

圖3 洗瀝青前后壓汞核磁共振配套實(shí)驗(yàn)

圖4 物性與巖電關(guān)系交會(huì)圖*非法定計(jì)量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

圖6 不同離心力下核磁共振實(shí)驗(yàn)

(5) 瀝青對(duì)儲(chǔ)層電性的影響。通過瀝青對(duì)儲(chǔ)層電性影響實(shí)驗(yàn)分析,儲(chǔ)層物性差的巖樣洗瀝青后其導(dǎo)電能力變好,隨著儲(chǔ)層物性條件變好,洗瀝青前后巖樣電阻率的差異逐漸降低。干瀝青主要導(dǎo)致中-低滲透率儲(chǔ)層電阻率升高,一般在孔隙度小于15%的情況下影響較大,而研究區(qū)儲(chǔ)層的孔隙度主要分布在8%～16%范圍內(nèi),因此,瀝青影響研究區(qū)流體識(shí)別及飽和度的計(jì)算。通過洗瀝青前后巖電參數(shù)變化規(guī)律分析,洗瀝青前后m值變化不大,干瀝青主要影響中-低物性儲(chǔ)層n值,洗瀝青后n值降低。當(dāng)Sw>65%時(shí),干瀝青對(duì)電阻率影響小,即干瀝青對(duì)塔中志留系水層識(shí)別及水層飽和度定量評(píng)價(jià)基本沒有影響(見圖5)。

圖5 物性與巖電關(guān)系交會(huì)圖

(6) 不同離心力核磁共振實(shí)驗(yàn)及T2截止值優(yōu)選。在不同離心力核磁共振實(shí)驗(yàn)下,隨著離心力的增加,核磁共振T2譜峰逐漸前移,孔隙度分量逐漸減小,巖樣由100%含水狀態(tài)逐漸趨近于束縛水狀態(tài)。高孔隙度滲透率儲(chǔ)層核磁共振實(shí)驗(yàn)離心力在1.7 MPa即可達(dá)到束縛水狀態(tài)(7 000 r),即含水飽和度隨著離心力的增加不發(fā)生變化,孔隙空間只存在束縛流體;但在低滲透率儲(chǔ)層核磁共振實(shí)驗(yàn)要達(dá)到束縛狀態(tài)離心力需4.4 MPa以上(11 000 r以上)[見圖6(a)、(b)];在實(shí)際核磁共振資料處理中建議采用變T2截止值[見圖6(c)],用于區(qū)分束縛流體和可動(dòng)流體,為后期重構(gòu)束縛流體T2譜打下基礎(chǔ),T2截止值優(yōu)選公式為

(1)

2 瀝青砂巖孔隙度模型及定量評(píng)價(jià)

2.1 瀝青砂巖的總孔隙度模型

常規(guī)的孔隙度模型只考慮了含水孔隙、含油氣孔隙,沒有考慮瀝青砂巖中具有開采價(jià)值的稠油(油膠質(zhì)瀝青)所占的孔隙空間,為此,本文提出了瀝青砂巖的總孔隙度模型。瀝青砂巖的總孔隙模型由孔隙干瀝青、孔隙可動(dòng)稠油瀝青、輕質(zhì)油氣及水組成,其中孔隙干瀝青可以由洗瀝青、薄片實(shí)驗(yàn)確定,孔隙可動(dòng)稠油瀝青可由洗油實(shí)驗(yàn)確定,有效孔隙度模型可以由測(cè)井密度—巖心孔隙度的關(guān)系得出。

瀝青砂巖的總孔隙度模型

φd+φo+φl+φw=φt

(2)

有效孔隙度模型

φo+φl+φw=φe

(3)

粒間孔瀝青含量

φo+φd=φd1

(4)

粒間孔干瀝青含量

(5)

粒間孔可動(dòng)油膠質(zhì)瀝青(稠油)含量

(6)

總瀝青含量

φt=-0.08GR-26.98DEN+81.49

(7)

式中,DEN為測(cè)井密度,g/cm3;φe為有效孔隙度,%;Rt為原狀地層電阻率,Ω·m;φd為粒間孔干瀝青含量,%;φd1為粒間孔瀝青含量,%;φo為粒間孔中可動(dòng)油膠質(zhì)瀝青(稠油)含量,%;φl為正常黏度原油(氣)的含量,%。粒間孔干瀝青含量模型和粒間孔可動(dòng)油膠質(zhì)瀝青含量通過多元回歸得出。

2.2 瀝青含量計(jì)算模型效果檢驗(yàn)

圖7為塔中××1井瀝青砂巖瀝青含量計(jì)算效果。其中,瀝青含量道包含總瀝青含量、粒間孔瀝青、粒間孔可動(dòng)瀝青與巖心資料對(duì)比;孔隙空間道包含水、輕質(zhì)油氣、孔隙可動(dòng)瀝青、孔隙干瀝青在孔隙中所占的百分比;巖性剖面道在原有泥巖、砂巖、有效孔隙度的基礎(chǔ)上,精細(xì)計(jì)算了孔隙中干瀝青含量。從圖7可以看出,由測(cè)井資料計(jì)算出的總瀝青含量、粒間孔瀝青含量、粒間孔可動(dòng)瀝青含量與洗瀝青、薄片實(shí)驗(yàn)確定的瀝青含量對(duì)應(yīng)性好,孔隙空間剖面中計(jì)算出瀝青含量較多的層位與巖心描述一致。

圖7 塔中××1井瀝青含量計(jì)算效果*非法定計(jì)量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

3 結(jié) 論

(1) 在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)志留系瀝青主要分為油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青和瀝青質(zhì)瀝青3類,其中油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青為稠油,瀝青質(zhì)瀝青為干瀝青。瀝青主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物及粒間孔中,流動(dòng)性較強(qiáng)的油質(zhì)瀝青主要分布在粒間孔中,流動(dòng)性較差的瀝青質(zhì)瀝青主要分布在碎屑、雜基及膠結(jié)物中。

(2) 干瀝青、稠油含量與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,孔隙空間中稠油含量高于干瀝青;干瀝青主要分布在大孔喉中,洗瀝青后大孔喉部分孔隙結(jié)構(gòu)變好,反映在壓汞曲線上為排驅(qū)壓力變小,最大進(jìn)汞飽和度增加,大孔喉占比增加;巖石的導(dǎo)電能力隨物性、孔隙結(jié)構(gòu)變差逐漸降低;洗瀝青前后m值變化不大,干瀝青主要影響中-低物性儲(chǔ)層n值,洗瀝青后n值降低。

(3) 瀝青砂巖總孔隙度模型,充分考慮了稠油所占的孔隙空間,有利于區(qū)分出稠油與正常黏度原油,為后期的流體性質(zhì)識(shí)別打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1] 姜振學(xué), 龐雄奇, 王顯東, 等. 塔里木盆地志留系瀝青砂巖有效厚度的確定方法 [J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2006, 80(3): 418-423.

[2] 紀(jì)友亮, 張世奇, 李紅南, 等. 固態(tài)瀝青對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的影響 [J]. 石油勘探與開發(fā), 1995, 22(4): 87-90.

[3] 陳世加, 王明筏, 路俊剛, 等. 瀝青對(duì)儲(chǔ)層物性及油層產(chǎn)能的影響 [J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 32(2): 1-5.

[4] 陳世加, 范小軍, 路俊剛, 等. 瀝青對(duì)儲(chǔ)集層物性及油氣富集的影響 [J]. 石油勘探與開發(fā), 2010, 37(1): 70-76.

[5] 劉洛夫, 趙建章, 張水昌, 等. 塔里木盆地志留系沉積構(gòu)造及瀝青砂巖的特征 [J]. 石油學(xué)報(bào), 2001, 22(6): 11-17.

[6] 陳強(qiáng)路, 范明, 尤東華. 塔里木盆地志留系瀝青砂巖儲(chǔ)集性非常規(guī)評(píng)價(jià) [J]. 石油學(xué)報(bào), 2006, 27(1): 30-33.

[7] 郭建軍, 陳踐發(fā). 塔中志留系瀝青砂巖的地質(zhì)特征及研究進(jìn)展 [J]. 新疆石油地質(zhì), 2006, 27(2): 151-155.

[8] 李洪英, 郝英, 楊磊, 等. 鄂爾多斯盆地石油中瀝青的地球化學(xué)特征 [J]. 新疆石油地質(zhì), 2009, 30(3): 313-315.

[9] 賀訓(xùn)云, 姚根順, 賀曉蘇, 等. 桂中坳陷桂中1井瀝青成因及油氣成藏模式 [J]. 石油學(xué)報(bào), 2010, 31(3): 420-425.

[10] 李永平, 王勇, 孫玉善. 塔里木盆地中部地區(qū)志留系油藏兩期成藏特征 [J]. 地質(zhì)科學(xué), 2002, 37: 45-50.