張 彬, 張 剛, 李春生

(延長(zhǎng)油田股份有限公司定邊采油廠, 陜西 定邊 718699)

0 引 言

陸相致密油儲(chǔ)層具有縱向上多油層疊加、橫向上復(fù)合連片的特點(diǎn)[1-5]。致密砂巖儲(chǔ)層的縱向及平面非均質(zhì)性非常強(qiáng), 儲(chǔ)層特征及有效儲(chǔ)層下限評(píng)價(jià)是進(jìn)行建產(chǎn)有利區(qū)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵[6-9]。有效儲(chǔ)層下限是物源、孔隙特征、沉積環(huán)境、礦物組分及成巖作用等因素的綜合體現(xiàn), 可以為尋找有效儲(chǔ)層靶區(qū)提供科學(xué)指導(dǎo)[10-16]。前人關(guān)于有效儲(chǔ)層下限的研究方法主要包括實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)測(cè)試、測(cè)井解釋等[2-4]。實(shí)驗(yàn)方法主要包括物性、薄片、壓汞實(shí)驗(yàn)等, 利用儲(chǔ)層孔喉及物性下限來(lái)判斷儲(chǔ)層有效厚度下限; 生產(chǎn)測(cè)試方法利用動(dòng)態(tài)生產(chǎn)曲線及函數(shù)擬合來(lái)確定儲(chǔ)層有效厚度下限; 測(cè)井解釋方法則根據(jù)儲(chǔ)層“四性”關(guān)系來(lái)判斷儲(chǔ)層有效厚度下限。綜合多種方法進(jìn)行綜合判定才可以提高有效厚度下限的判定精度。

定邊油田樊學(xué)油區(qū)是定邊采油廠的一個(gè)重要產(chǎn)能建設(shè)區(qū)[1-2]。該地區(qū)具有地質(zhì)條件比較復(fù)雜、含油層系多、砂體縱橫向變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)、油藏天然能量不足、生產(chǎn)井產(chǎn)能低、含水上升快、穩(wěn)產(chǎn)困難等問題[2-3]。該地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8等發(fā)育多個(gè)含油層系[2-3]。其中, 定資4063井在長(zhǎng)4+5油層試油產(chǎn)量9.58 t/d, 顯示了長(zhǎng)4+5在本油區(qū)良好的勘探開發(fā)前景。但是, 目前該地區(qū)長(zhǎng)4+5油層組的勘探程度較低。

本文以定邊油田喬崾峴區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油層組為研究對(duì)象, 從地層對(duì)比及劃分基礎(chǔ)上, 對(duì)儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、物性特征及“四性”關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)描述。在此基礎(chǔ)上, 結(jié)合大量巖性、含油性、物性、測(cè)井及壓汞測(cè)試及解釋結(jié)果, 構(gòu)建了有效孔隙度解釋方法, 同時(shí), 厘定了長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的物性、巖性、含油性質(zhì)及有效厚度參數(shù)的下限標(biāo)準(zhǔn)。該研究對(duì)長(zhǎng)4+5有效儲(chǔ)層靶區(qū)預(yù)測(cè)具有重要參考價(jià)值。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

一般認(rèn)為, 陜北斜坡的構(gòu)造形態(tài)最終定形于早白堊世[14]。該地區(qū)的構(gòu)造形態(tài)為一平緩的西傾單斜, 地層的傾伏角通常小于1°, 平面上每千米的構(gòu)造起伏度為6～8 m。研究區(qū)(喬崾峴區(qū))位于陜北斜坡中西部 (圖1), 工區(qū)研究面積約106.6 km2。由于差異壓實(shí)作用, 形成了一系列軸向?yàn)楸睎|-南西方向的鼻狀構(gòu)造。長(zhǎng)4+5油層組以巖性圈閉為主。

圖1 樊學(xué)油區(qū)喬崾峴區(qū)地理位置Fig.1 Location of Qiaoyaoxian district in Fanxue oil region

定邊樊學(xué)喬崾峴區(qū)域所鉆遇的地層依次包括: 第四系， 下白堊統(tǒng)洛河組， 中、下侏羅統(tǒng)安定組、直羅組、延安組， 上三疊系延長(zhǎng)組(未穿)。三疊系延長(zhǎng)組是該區(qū)主要的勘探開發(fā)目的層系。油田主力生產(chǎn)層位為長(zhǎng)4+5和長(zhǎng)7油層組。本次研究的層位為延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油層組(圖2)。

圖2 研究區(qū)地層單元綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of stratigraphic units in study area

長(zhǎng)4+5沉積環(huán)境為以三角洲沉積為主的還原-弱還原環(huán)境。其測(cè)井曲線以正自然電位曲線、高自然伽馬曲線和鋸齒狀、高電阻率曲線為特征, 是三疊系延長(zhǎng)組劃分對(duì)比的區(qū)域性輔助標(biāo)志層。長(zhǎng)4+5厚71～116 m。

按照標(biāo)志層及沉積旋回將長(zhǎng)4+5油層組進(jìn)一步細(xì)分為長(zhǎng)4+51、長(zhǎng)4+52油層亞組。 K5標(biāo)志層位于長(zhǎng)4+52頂部, 該標(biāo)志層電性特征為高聲波時(shí)差、高自然伽馬、高自然電位、低電阻率及尖刀狀擴(kuò)徑, 一般會(huì)出現(xiàn)3～5個(gè)厚度小于1 m的尖峰或尖刀狀聲速、電阻曲線。

研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層的形成主要受三角洲前緣水下分流河道砂體控制,油藏主要受巖性尖滅和物性變差控制。長(zhǎng)4+5油藏的油層埋深2 042～2 434 m。

2 喬崾峴區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

喬崾峴區(qū)長(zhǎng)4+5砂巖主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖, 少量長(zhǎng)石巖屑砂巖(圖3)。長(zhǎng)4+5巖性整體表現(xiàn)為淺灰色細(xì)砂巖、深灰色泥巖互層, 夾有灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖, 區(qū)域分布較為穩(wěn)定, 巖性以細(xì)為主, 與上下相鄰的長(zhǎng)3、長(zhǎng)6較粗的巖性成較明顯的對(duì)比。長(zhǎng)4+5巖石顆粒的粒徑主要分布在0.1～0.25 mm, 最大顆粒的粒徑則在0.25～0.45 mm。巖石顏色主要呈灰、灰綠及灰白色。砂體具有薄層狀到中厚層狀的塊狀構(gòu)造, 裂縫相對(duì)不發(fā)育。砂巖中各成分含量均值分別為: 石英42.0%, 長(zhǎng)石34.2%, 巖屑7.9%(圖4a)。巖屑包括石英巖、千枚巖、片巖、噴發(fā)巖、燧石等。目的層砂巖的礦物成熟度相對(duì)較低, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)成熟度為好—中等, 分選中等—較好, 磨圓度中等。填隙物主要有硅質(zhì)、方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦、綠泥石、高嶺石、伊利石和伊/蒙間層礦物等(圖4b)。

圖3 長(zhǎng)4+5砂巖成分分類圖Fig.3 Composition classification of Chang 4+5 sandstone

圖4 長(zhǎng)4+5砂巖的礦物組成Fig.4 Mineral composition of Chang 4+5 sandstone

2.2 儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

長(zhǎng)4+5砂巖儲(chǔ)集層同時(shí)擁有原生孔隙和次生孔隙, 其中原生孔隙主要類型為殘余粒間孔, 次生孔隙主要類型為溶蝕孔(粒間溶孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔)及晶間孔。根據(jù)本區(qū)19口井92塊的巖心分析資料統(tǒng)計(jì), 長(zhǎng)4+5砂巖孔隙度最小值為0.09%, 最大值為19.4%, 平均8.7%, 主要分布在6%～17%, 其占總樣品數(shù)的95%(圖5a); 長(zhǎng)4+5砂巖滲透率分布在(0.02～8.9)×10-3μm2, 主要分布區(qū)間為(0.1～1.0)×10-3μm2, 這類樣品大約占92.3%(圖5b)。 而其中70.8%的樣品的孔隙度大于9%, 其均值為14.43%; 89.3%的樣品的滲透率大于0.1×10-3μm2, 均值為0.28×10-3μm2。觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn), 巖屑長(zhǎng)石砂巖的粒度越細(xì), 其物性越好, 相應(yīng)泥質(zhì)組分的充填程度越低。

圖5 長(zhǎng)4+5孔隙度(a)與滲透率(b)分布直方圖Fig.5 Histogram of porosity(a) and permeability(b)distribution of Chang 4+5

目的層致密砂巖中主要發(fā)育原生孔隙及次生孔隙, 原生孔隙主要為殘余粒間孔(圖6a), 其孔隙直徑一般為0.03～0.15 mm。而次生孔隙以溶蝕孔為主(圖6b), 還發(fā)育少量晶間微孔隙和微裂縫(圖6c)。

圖6 目的層(長(zhǎng)4+5)致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征顯微照片F(xiàn)ig.6 Micrographs of pore structure characteristics of Chang 4+5 tight sandstonea—定探4801井, 殘余粒間孔; b—定探4801井, 溶蝕粒間孔, 孔隙內(nèi)被綠泥石、石英充填; c—6222井, 微裂縫

2.3 儲(chǔ)層“四性”關(guān)系

油氣儲(chǔ)層“四性”關(guān)系主要指儲(chǔ)層砂體內(nèi)部巖性、物性、電性以及含油氣性之間的關(guān)聯(lián)[1]。該區(qū)非均質(zhì)性強(qiáng)、滲透率好的儲(chǔ)層段一般含油性較好。而且, 含油層的電性等曲線特征明顯, 油水層的特征一般容易識(shí)別。 深感應(yīng)電阻率值基本上反映了油層的含油情況[1，17], 受巖性的影響, 因此對(duì)于有深感應(yīng)電阻率測(cè)井曲線的井, 將中、深感應(yīng)電阻率兩條曲線結(jié)合起來(lái)可以更真實(shí)地反映油層情況。

依據(jù)儲(chǔ)層四性關(guān)系圖(圖7)及測(cè)井曲線, 首先識(shí)別出滲透層, 再在此基礎(chǔ)上分別識(shí)別出含油層、水層。本區(qū)目的層儲(chǔ)層砂體的測(cè)井響應(yīng)特征如下:

圖7 定40092-3井長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層四性關(guān)系解釋圖Fig.7 Logging interpretation results of four-property relationship of Chang 4+5 reservoir in Well Ding 40092-3

(1)自然伽馬曲線整體呈具有一定波動(dòng)的箱型。砂巖純度越高, 巖石顆粒越粗, 自然伽馬值越低; 泥質(zhì)含量越高, 顆粒越細(xì), 自然伽馬值越高。

(2)自然電位曲線呈偏向于低值區(qū)的箱型, 代表高滲透層。儲(chǔ)層滲透性越好, 自然電位測(cè)井曲線的異常幅度則會(huì)愈大。

(3)微梯度和微電位兩個(gè)電極曲線的幅度差反映了滲透層的質(zhì)量。微電位電阻率值高于微梯度電阻率, 即呈現(xiàn)為正異常； 且兩者之間的正差值相對(duì)較小, 反映出儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。

(4)本研究區(qū)大部分油層的聲波時(shí)差值處于230 μs/m左右, 較好的儲(chǔ)油層聲波時(shí)差值則介于237.0～276.7 μs/m。物性較好的儲(chǔ)層特征主要表現(xiàn)為: 電性上呈箱狀或鐘狀, 低的自然伽馬值, 低的自然電位數(shù)值, 及聲波時(shí)差值較低等。

(5)感應(yīng)曲線, 其表現(xiàn)為含油層的電阻率要明顯高于含水層。

(6)視電阻率反映含油性, 受巖性影響很大。4、2.5 m視電阻率值, 隨含油量增加而增大。

3 有效儲(chǔ)層特征參數(shù)下限評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 有效孔隙度計(jì)算

對(duì)研究區(qū)內(nèi)的14口井進(jìn)行取心和常規(guī)物性分析, 長(zhǎng)4+5油層組內(nèi)有129塊樣品的孔隙度分析數(shù)據(jù)。通過四性關(guān)系研究, 以巖心歸位及巖心測(cè)試孔隙度為基礎(chǔ), 根據(jù)現(xiàn)有測(cè)井系列所對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差曲線讀值與實(shí)測(cè)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 建立地層巖石孔隙度計(jì)算模型。

巖石孔隙度與聲波時(shí)差交會(huì)圖見圖8。經(jīng)回歸分析處理, 得到巖石孔隙度(φ)與聲波時(shí)差(Δt)之間的關(guān)系式

圖8 長(zhǎng)4+5孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系Fig.8 Relationship between porosity and acoustic wave time difference of Chang 4+5 reservoir

φ=0.118Δt-18.25。

(1)

計(jì)算得到的孔隙度與測(cè)試孔隙度之間的絕對(duì)誤差小于1.5%, 相對(duì)誤差在0.05%以內(nèi), 二者十分接近。

由此可見, 該孔隙度解釋圖符合本區(qū)的地質(zhì)特征。

3.2 巖性、含油性及物性下限標(biāo)準(zhǔn)

通過對(duì)四性關(guān)系的研究, 證實(shí)了儲(chǔ)油層的巖性、物性和含油性之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。一般而言, 含油較好的油層, 其具有巖性較粗、分選性和物性較好, 含油級(jí)別相對(duì)較高的特征。

(1)巖性標(biāo)準(zhǔn)。所研究目的層主要為細(xì)-極細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖及巖屑長(zhǎng)石砂巖。砂巖粒度細(xì), 主要是細(xì)砂巖。根據(jù)粒度分析資料、薄片資料及含油級(jí)別綜合統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn), 粉砂巖、泥質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖一般不含油, 部分粉砂巖中僅僅可觀察到油跡; 而細(xì)砂巖的含油性則為油斑及其以上級(jí)別。根據(jù)對(duì)本區(qū)已有壓裂試油測(cè)試的單井, 研究區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的工業(yè)油流井通常為細(xì)砂巖級(jí)。因此, 可以確定該區(qū)長(zhǎng)4+5工業(yè)油流層的巖性下限為細(xì)砂巖。

(2)含油性分析。觀察目的層中已經(jīng)獲得工業(yè)油流的層段可以看出, 巖心多為油跡級(jí)或者以上水平。因此確定本區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層的含油級(jí)別下限為油跡級(jí)。

(3)物性參數(shù)下限。通過對(duì)10口井長(zhǎng)4+5工業(yè)油流井油層段151塊巖心樣品的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 作出長(zhǎng)4+5層位的孔隙度、滲透率頻率分布圖, 并在圖上繪制出孔隙度與滲透率的累積頻率曲線和累積儲(chǔ)油能力丟失曲線(圖9)。

在長(zhǎng)4+5滲透率頻率分布圖上, 滲透率的下限值取為0.10×10-3μm2, 此時(shí)累積產(chǎn)油量損失3.31%, 累積頻率損失10.67%, 與該區(qū)取樣長(zhǎng)度基本一致, 即厚度損失為10.67%(圖9a)。從孔隙度-滲透率圖(圖10)可以看出, 當(dāng)滲透率下限為0.10×10-3μm2時(shí), 孔隙度為9%。 依據(jù)孔隙度頻率分布圖可知, 當(dāng)孔隙度下限為9%時(shí), 累積儲(chǔ)油能力損失2.48%, 累積頻率損失12.00%(圖9b)。因此, 當(dāng)巖石孔隙度的下限取9%時(shí), 巖石滲透率的下限即為0.10×10-3μm2, 儲(chǔ)層砂體的儲(chǔ)油能力及油層厚度的損失均較小, 該孔隙度和滲透率即可作為長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層砂體的物性下限值。

圖9 長(zhǎng)4+5物性參數(shù)的累積頻率曲線和累積儲(chǔ)油能力丟失曲線Fig.9 Cumulative frequency curve and cumulative oil storage capacity loss curve of petrophysical property parameters of Chang 4+5 reservoir

圖10 長(zhǎng)4+5孔隙度與滲透率交匯圖Fig.10 Relationship between porosity and permeability of Chang 4+5 reservoir

通過對(duì)研究區(qū)2口井13塊巖樣的長(zhǎng)4+5層位的壓汞資料分析可知, 當(dāng)滲透率小于0.2×10-3μm2時(shí), 排驅(qū)壓力和中值壓力迅速增加(圖11), 說(shuō)明滲透率小于0.10×10-3μm2時(shí),很難成為有效儲(chǔ)層, 因此確定長(zhǎng)4+5層滲透率下限為0.10×10-3μm2是合理的。

圖11 長(zhǎng)4+5壓汞參數(shù)與滲透率的關(guān)系Fig.11 Relationship between mercury intrusion parameters and permeability in Chang 4+5 reservoir

本文主要采用了基于物性資料及壓汞測(cè)試結(jié)果進(jìn)行物性下限的判定。這兩種方法的差異在于前者主要基于巖石孔隙連通性來(lái)判斷物性下限, 而后者主要依據(jù)孔隙吼道變化來(lái)判斷物性下限。綜合利用多種方法來(lái)判斷物性下限才能提高預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。

3.3 有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)單層測(cè)試結(jié)果和現(xiàn)有測(cè)井系列中與巖性、物性、含油性對(duì)應(yīng)較好的層段的關(guān)系圖(由聲波時(shí)差、視電阻率、測(cè)井解釋孔隙度和含水飽和度組成), 得出測(cè)井參數(shù)的下限值。

通過對(duì)58口井74個(gè)長(zhǎng)4+5層位試油或測(cè)井、取心等判識(shí)資料的處理, 繪制了精確度約為97.2%的深感應(yīng)電阻率與含水飽和度交會(huì)、孔隙度交會(huì)圖(圖12), 得出各種測(cè)井參數(shù)的下限值分別為: 孔隙度≥7.0%; 含水飽和度≤60%; 電阻率≥10.0 Ωm; 聲波時(shí)差≥220 μs/m。

圖12 長(zhǎng)4+5有效厚度電性標(biāo)準(zhǔn)圖Fig.12 Electrical standard for effective thickness of Chang 4+5 reservoir

3.4 討論

通過資料統(tǒng)計(jì), 作出單井長(zhǎng)4+5有效厚度與砂巖厚度的關(guān)系圖(圖13a)。其中, 樣品點(diǎn)數(shù)為153個(gè)。定邊油田砂巖厚度和有效厚度之間具有一定的關(guān)系, 即隨著砂巖厚度的增加, 有效厚度趨于增大。且由圖13b可以看出, 定邊油田有效厚度和儲(chǔ)層孔隙度之間也具有一定關(guān)系, 即隨著有效厚度的增加, 儲(chǔ)層孔隙度趨于變大。以上特征說(shuō)明, 長(zhǎng)4+5有效儲(chǔ)層厚度受累積砂巖厚度及孔隙度的綜合影響。當(dāng)儲(chǔ)層物性較好且砂體厚度較大, 才能分布有較好的油層, 這是巖性油藏的典型特征。

圖13 長(zhǎng)4+5有效厚度與砂巖厚度及孔隙度的關(guān)系Fig.13 Relationship between effective thickness and sandstone thickness and porosity of Chang 4+5

在有效儲(chǔ)層下限的判別及油層識(shí)別基礎(chǔ)上, 繪制了長(zhǎng)4+5油層的連井油藏剖面(圖14)?？煽闯? 油層主要分布在該小層的下部, 油、水分子的分異程度相對(duì)較差, 因而該油藏通常沒有典型的邊、底水。定40136-1井長(zhǎng)4+5底部發(fā)育多個(gè)薄油層,因而, 本文通過對(duì)有效儲(chǔ)層下限的識(shí)別, 實(shí)現(xiàn)了致密油藏分布的精細(xì)刻畫。對(duì)于單井縱向分布的多個(gè)薄油層, 可以合并開采, 這樣可以降低層間干擾并提高采出程度。

圖14 研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層的連井油藏剖面Fig.14 Cross-well reservoir profile of Chang 4+5 oil layer in the study area

4 結(jié) 論

(1)綜合利用鉆、錄井、實(shí)驗(yàn)及測(cè)井資料確定了定邊油田喬崾峴區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油層組有效儲(chǔ)層下限, 判別結(jié)果可靠。

(2)利用累積頻率曲線和累積儲(chǔ)油能力丟失曲線關(guān)系及壓汞資料確定了長(zhǎng)4+5工業(yè)油流層的巖性下限為細(xì)砂巖、含油級(jí)別下限為油跡級(jí)、滲透率下限為0.10×10-3μm2。

(3)依據(jù)深感應(yīng)電阻率、含水飽和度和孔隙度三者之間的交匯關(guān)系, 得出各種測(cè)井參數(shù)的下限值分別為孔隙度7.0%、含水飽和度60%、電阻率10.0 Ωm、聲波時(shí)差220 μs/m。

(4)定邊油田砂巖厚度和儲(chǔ)層孔隙度均與有效厚度呈正相關(guān)。即隨著砂巖厚度的增加, 有效厚度趨于增大, 儲(chǔ)層孔隙度也趨于變大。該研究實(shí)現(xiàn)了致密油藏分布的精細(xì)刻畫, 對(duì)類似油藏精細(xì)描述有借鑒意義。