隱蔽油氣藏中“四性關(guān)系”的復(fù)雜性及綜合評(píng)價(jià)方法

楊春梅, 孟召平 (中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院, 北京 100083)

劉衛(wèi)東 (中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083)

隱蔽油氣藏中“四性關(guān)系”的復(fù)雜性及綜合評(píng)價(jià)方法

楊春梅, 孟召平 (中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院, 北京 100083)

劉衛(wèi)東 (中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083)

以低幅度型隱蔽油藏及位于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍區(qū)的隱蔽油氣藏為研究對(duì)象，通過(guò)綜合分析其構(gòu)造演化特征、成藏動(dòng)力及儲(chǔ)層非均質(zhì)特征，研究了此類油藏中的油水分布規(guī)律及控制因素。并在此基礎(chǔ)上通過(guò)理論計(jì)算及建立地層壓力預(yù)測(cè)模型，提出了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)此類油藏的2種輔助方法：臨界油柱高度計(jì)算法和地層壓力預(yù)測(cè)法。

儲(chǔ)層；四性關(guān)系；非均質(zhì)；壓力異常；臨界油柱高度

隨著油田勘探開發(fā)進(jìn)程的不斷深入，復(fù)雜及隱蔽油藏展示出了良好的勘探前景[1～3]，由于其特殊的地質(zhì)背景，隱蔽油藏中構(gòu)造特征及儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)流體分布的控制作用強(qiáng)烈，油水分布極其復(fù)雜，“四性關(guān)系”即巖性、物性、含油性及電性之間的關(guān)系也表現(xiàn)出不同于常規(guī)油氣的復(fù)雜性，為此類油氣藏的開發(fā)及評(píng)價(jià)帶來(lái)嚴(yán)重困擾[4～6]。為此，筆者以低幅度型隱蔽油藏及位于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍區(qū)的隱蔽油氣藏為研究對(duì)象，通過(guò)綜合分析其構(gòu)造演化特征、成藏動(dòng)力及儲(chǔ)層非均質(zhì)特征，研究了此類油藏中的油水分布規(guī)律及控制因素。

1 隱蔽油氣藏中的“四性關(guān)系”

圖1 FX井儲(chǔ)層物性特征與含油性關(guān)系

一直以來(lái)，“四性”關(guān)系始終是儲(chǔ)層研究的核心及重點(diǎn)，儲(chǔ)層巖性、物性、含油氣性和電性特征及其相互關(guān)系研究是油水層評(píng)價(jià)及油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的依據(jù)。相對(duì)于典型的構(gòu)造油氣藏而言，隱蔽油氣藏中“四性”之間的關(guān)系更為密切，突出表現(xiàn)在儲(chǔ)集層中流體非均質(zhì)現(xiàn)象嚴(yán)重，不同物性儲(chǔ)層之間的含油性差別明顯，含油井段內(nèi)純油層、油水同層、含油水層間互現(xiàn)象普遍。

1.1油氣差異充注現(xiàn)象

圖1是物性控制含油性的一口典型井，F(xiàn)X井館陶組13號(hào)層物性較好，孔隙度30%，射開1710.3～1720.5m后日產(chǎn)油44.52t，日產(chǎn)氣3033m3；按照此標(biāo)準(zhǔn)，12號(hào)層頂部也是純油層，孔隙度為31%；相對(duì)于上下2個(gè)物性較好的純油層而言，12號(hào)層中下部孔隙度在20%～25%，物性相對(duì)較差，其含油性也較差，表現(xiàn)為電阻率較低。圖1中電阻率與聲波時(shí)差曲線相關(guān)對(duì)比結(jié)果顯示，物性越好，

電阻率越高，2條曲線疊合面積越大，物性與含油性之間的相關(guān)關(guān)系非常明顯。

巖性、物性控制下的油水間互或油水倒置現(xiàn)象只是物性與含油性關(guān)系的一種表象，非均質(zhì)控油作用的本質(zhì)原因在于成藏動(dòng)力與阻力之間的耦合關(guān)系，在于縱向上不同物性的儲(chǔ)層疊合在一起。

1.2非均勻天然水淹現(xiàn)象

圖2 NX井天然水淹曲線特征

NX井天然水淹曲線特征如圖2。圖2中NX井50m井段范圍內(nèi)自然電位曲線變化復(fù)雜，單層厚度大、物性好的層自然電位異常幅度明顯大于物性差、單層厚度薄的層段，產(chǎn)生這種差異的原因在于兩者的水性存在差異，也就是油藏中發(fā)生過(guò)后期水侵過(guò)程。試油結(jié)果證實(shí)圖2中SP(自然電位)異常幅度較大的是礦化度較低的水層，SP異常幅度小的是油層。圖2中自然電位曲線清楚地反映出油氣成藏后淡水侵入的特征，油層段與天然水淹段的自然電位曲線差別非常明顯。

油藏經(jīng)歷次生改造時(shí)往往伴隨天然水淹過(guò)程，受儲(chǔ)層物性影響，后期侵入的大氣淡水在油藏內(nèi)部滲流的部位具選擇性，物性越好，單層厚度越大，淡水侵入的幾率越大。成藏后的次生改造作用一般發(fā)生在斷層及剝蝕窗附近。

2 復(fù)雜“四性關(guān)系”形成2類低阻油藏

含油性及水性的差異對(duì)巖石電阻率的影響非常顯著，渤海灣盆地中、淺層中的2種非均質(zhì)控油作用形成了這一地區(qū)2種典型的低電阻率類型。

2.1低幅度型低阻油藏

渤海灣地區(qū)中、淺層老井復(fù)查及勘探所發(fā)現(xiàn)的低電阻油層，油柱高度在10～20m范圍內(nèi)的占相當(dāng)大的比重，有些低阻油藏的油柱高度甚至小于10m。在低幅度油藏背景下，平面及縱向的物性非均質(zhì)性導(dǎo)致儲(chǔ)層的含油性差異非常明顯，不同物性儲(chǔ)層之間飽和度的差異比較大，從巖石物理角度而言，飽和度非均一性導(dǎo)致的直接結(jié)果就是電阻率的差異，形成高阻的好油層與低阻的低豐度儲(chǔ)層間互的現(xiàn)象，嚴(yán)重干擾流體性質(zhì)識(shí)別與評(píng)價(jià)。

不僅如此，渤海灣盆地中、淺層非典型油藏低幅度引起的飽和度非均一性也給油田開發(fā)帶來(lái)嚴(yán)重困擾，圖1中FX井13號(hào)層開采初期產(chǎn)純油，2個(gè)月后含水率顯著上升，6個(gè)月后含水100%，這是此類油藏開發(fā)的典型特征。開發(fā)初期高含水甚至暴性水淹的主要原因在于飽和度不同的儲(chǔ)層共存于同一油藏中，由于油水粘度差異明顯，原油的啟動(dòng)壓差遠(yuǎn)大于水的啟動(dòng)壓差，一旦生產(chǎn)過(guò)程中壓力降低波及到低含油飽和度層段，儲(chǔ)層將主要以出水為主，油產(chǎn)量很低甚至不出。對(duì)于這類油藏要加強(qiáng)開發(fā)初期的油藏精細(xì)描述，研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性及韻律性，加強(qiáng)油水層評(píng)價(jià)；除此之外要加強(qiáng)油藏管理，有效控制生產(chǎn)壓差，使原油的排驅(qū)壓力低于含油高度的重力作用和水的排驅(qū)壓力，達(dá)到控水增油的目的。

2.2油、水層礦化度差異型低阻油藏

油藏剖面上地層水性質(zhì)紊亂造成的低對(duì)比度油層是另外一種低電阻率油層，由于含高礦化度束縛水的油層和低礦化度的水層發(fā)育在同一油藏剖面中，水性的差異削弱、掩蓋甚至抵消了含油性對(duì)電阻率的影響，給測(cè)井解釋和油田開發(fā)工作帶來(lái)嚴(yán)重困擾。

水洗氧化后原油中的重質(zhì)殘余組分對(duì)錄井結(jié)論、巖石的潤(rùn)濕性和電性質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，其特點(diǎn)可以歸納為“三好一差”，即化探好、錄井(取心)顯示好、解釋好、出油差。上述特點(diǎn)嚴(yán)重干擾這類油藏的油水層評(píng)價(jià)工作，對(duì)這類油藏中好油層的預(yù)測(cè)識(shí)別尤為重要，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍地區(qū)是此類油層發(fā)育的重點(diǎn)區(qū)域。

理解數(shù)學(xué)、理解學(xué)生、理解教學(xué)的水平是教師專業(yè)水平和育人能力的集中體現(xiàn)，是提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量和效益的決定性因素，也是有效地提升學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵.當(dāng)前的問(wèn)題，首先是有些教師在“理解數(shù)學(xué)”上不到位導(dǎo)致教學(xué)偏差，機(jī)械解題訓(xùn)練成為課堂主旋律，而大量題目又不能反映數(shù)學(xué)內(nèi)容和思維的本質(zhì)，使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)越來(lái)越枯燥、無(wú)趣、艱澀，大量學(xué)生的感受是“數(shù)學(xué)不好玩”.

3 隱蔽油氣藏的綜合評(píng)價(jià)方法

對(duì)于絕大多數(shù)儲(chǔ)層而言，巖性、物性及含油性是影響電性的主要因素，因此流體性質(zhì)識(shí)別過(guò)程中一般采用建立電阻率與反映巖性變化的自然伽馬或自然伽馬相對(duì)值以及電阻率與物性(孔隙度)或反映物性變化的聲波時(shí)差(或中子、密度)交會(huì)圖的方法。但是對(duì)于“四性關(guān)系”比較復(fù)雜的隱蔽油氣藏而言，除巖性、物性外還存在其他因素干擾油水層識(shí)別，這就要求在運(yùn)用常規(guī)圖版進(jìn)行油水層識(shí)別的基礎(chǔ)上，還要考慮其他方法綜合識(shí)別油水層。

3.1儲(chǔ)層分類及臨界油柱高度計(jì)算

儲(chǔ)層非均質(zhì)控制下的油水間互或油水倒置現(xiàn)象只是物性與含油性關(guān)系的一種表象，非均質(zhì)控油作用的本質(zhì)原因在于成藏動(dòng)力與阻力之間的耦合關(guān)系，在于縱向上不同物性、需要不同臨界油柱高度的儲(chǔ)層疊合在一起。

按照毛管壓力理論與油氣成藏理論，成藏過(guò)程是驅(qū)替力克服阻力(毛管力)的過(guò)程，只有當(dāng)下式成立時(shí)，油氣才可能進(jìn)入儲(chǔ)集空間。

(1)

式中，F(xiàn)為驅(qū)替力，MPa；Pc為毛管壓力，MPa；H為油柱高度，m；Δρ為水、油密度差，g/cm3；r為孔喉半徑，μm；g為重力加速度，m/s2；a為與巖石、水、油界面表面張力及接觸角等有關(guān)的常數(shù)。

由式(1)可以看出，決定油氣充滿度的主要因素是儲(chǔ)層物性、油水密度差及有效驅(qū)替力，其中有效驅(qū)替力主要取決于油藏幅度，油柱高度越小，有效驅(qū)替力越小。

表1 不同類型儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)及臨界油柱高度

陸相沉積碎屑巖油氣儲(chǔ)集層具有多物源、近物源、堆積快、多旋回性的特點(diǎn)，特有的地質(zhì)條件導(dǎo)致儲(chǔ)層巖性、物性變化大，儲(chǔ)層平面及縱向非均質(zhì)性強(qiáng)：平面上砂體連續(xù)性差，橫向展布復(fù)雜；縱向上不同相帶砂體相互疊置，由于不同亞相、微相儲(chǔ)集層之間骨架顆粒含量、填隙物總量差別較大，導(dǎo)致縱向上儲(chǔ)層的物性差別較大，非均質(zhì)特征非常明顯，在宏觀與微觀、橫向與縱向均有所體現(xiàn)。

表2 理論計(jì)算各類儲(chǔ)層飽和度與油柱高度關(guān)系

陸相沉積儲(chǔ)層的非均質(zhì)特征對(duì)于閉合幅度比較大的構(gòu)造油氣藏而言影響不是很嚴(yán)重，由于油柱高度大，各類儲(chǔ)層之間的飽和度差別不是很大；而對(duì)于圈閉幅度比較小的隱蔽油氣藏而言，由于有效驅(qū)替力較小，各類儲(chǔ)層的飽和度則差別很大。表2是實(shí)際資料計(jì)算得到的不同物性儲(chǔ)層在各種油柱高度下的飽和度差異。

3.2地層壓力預(yù)測(cè)

異常地層壓力是含油氣盆地中的一種重要地質(zhì)現(xiàn)象，實(shí)際資料顯示油氣分布與流體壓力關(guān)系密切，圖3中GX井三孔隙度曲線顯示在3200～3280m附近存在異常壓力帶，試油結(jié)果顯示5層27.4m合試，日產(chǎn)油88.3t，日產(chǎn)氣12530m3，而在其上部正常壓力層段3層21.2m合試，日產(chǎn)油24.5t，日產(chǎn)氣4225m3，異常壓力造成的產(chǎn)量差別非常明顯。

對(duì)于隱蔽油氣藏而言，由于其“四性”關(guān)系比較復(fù)雜，需要綜合運(yùn)用多種方法進(jìn)行油藏及流體性質(zhì)評(píng)價(jià)，異常壓力的預(yù)測(cè)和研究就是隱蔽油氣藏勘探及流體性質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的重要手段之一。

對(duì)于一個(gè)地區(qū)而言，有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的壓實(shí)特征，建立正常壓實(shí)情況下泥巖聲波時(shí)差與深度之間的關(guān)系，得到正常壓實(shí)趨勢(shì)線，通過(guò)與正常壓實(shí)趨勢(shì)線對(duì)比，證實(shí)了GX井產(chǎn)量與地層壓力關(guān)系密切(如圖4)。以正常壓實(shí)趨勢(shì)線為界，異常壓力(高壓)層段高產(chǎn)概率大，低于正常壓實(shí)趨勢(shì)線的層段產(chǎn)量一般較低。這一方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中取得了較好的效果，不僅能夠進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)，還能夠輔助進(jìn)行油水層評(píng)價(jià)，因?yàn)閴毫μ卣鞣磻?yīng)某一油藏具有相對(duì)封閉還是開放的壓力系統(tǒng)。

圖3 壓力異常典型井GX井曲線特征 圖4 GX井異常壓力特征

4 結(jié) 論

1)隱蔽油氣藏中“四性關(guān)系”復(fù)雜，非均質(zhì)控油作用突出，2種非均質(zhì)控油作用中物性與含油性的關(guān)系截然相反，但是所產(chǎn)生結(jié)果都是使油藏中出現(xiàn)嚴(yán)重的流體非均質(zhì)現(xiàn)象；

2)油水分布的非均一性給油層評(píng)價(jià)及油田開發(fā)帶來(lái)嚴(yán)重困擾，先期油藏精細(xì)描述、加強(qiáng)油水層精確評(píng)價(jià)及油藏管理是此類油藏成功勘探及開發(fā)的先決條件；

3)臨界油柱高度計(jì)算及壓力預(yù)測(cè)等方面的研究是輔助進(jìn)行油藏及流體性質(zhì)評(píng)價(jià)的有效手段。

[1]譙漢生.渤海灣盆地油氣勘探現(xiàn)狀與前景[J].勘探家, 1999, 4(1): 18～21.

[2]趙政璋, 杜金虎, 牛嘉玉, 等.渤海灣盆地“中石油”探區(qū)勘探形勢(shì)與前景分析[J].中國(guó)石油勘探, 2005, (3): 1～7.

[3]趙文智, 竇立榮.中國(guó)陸上剩余油氣資源潛力及其分布和勘探對(duì)策[J].石油勘探與開發(fā), 2001, 28(1): 1～5.

[4]賈承造, 趙文智, 鄒才能, 等.巖性地層油氣藏勘探研究的兩項(xiàng)核心技術(shù)[J].石油勘探與開發(fā), 2004, 31(3): 3～9.

[5]Hohn M E, McDowell R R, Matchen D L,etal.Heterogeneity of fluvial-deltaic reservoirs in the Appalachian Basin; a case study from the Lower Mississippian oil field in central West Virginia[J].AAPG Bulletin,1997, 81(6): 918～936.

[6]朱揚(yáng)明, 張敏, 徐中一.油藏非均質(zhì)性及聚油史初探[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 1996,18(2): 162～167.

[編輯] 洪云飛

TE122.23

A

1673-1409(2009)01-N044-04

2008-09-04

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2007CD209502)。

楊春梅(1968-)，女，1991年大學(xué)畢業(yè)，博士(后)，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事油氣藏評(píng)價(jià)方面的研究工作。