雁107斷塊Es4+Ek礫巖油藏裂縫發(fā)育特征及對儲集層的影響

馮 沖,劉永斗,高翠欣,李淑民,龐寶銳

(1.海洋地質(zhì)國家重點實驗室(同濟(jì)大學(xué)),上海200092;2.中國石油華北油田公司第一采油廠)

雁107斷塊Es4+Ek礫巖油藏裂縫發(fā)育特征及對儲集層的影響

馮 沖1,劉永斗2,高翠欣2,李淑民2,龐寶銳2

(1.海洋地質(zhì)國家重點實驗室(同濟(jì)大學(xué)),上海200092;2.中國石油華北油田公司第一采油廠)

應(yīng)用測井、井壁取心和AVO等技術(shù),精細(xì)研究礫巖油藏裂縫發(fā)育情況,綜合研究表明,劉李莊油田沙四礫巖油藏雁107斷塊Es4+Ek礫巖油藏儲層裂縫發(fā)育組系多,裂縫規(guī)模差別較大,各級裂縫并存,分布復(fù)雜,裂縫被溶蝕、填充作用普遍;儲集空間以孔隙-裂縫性為主,裂縫是主要的儲集空間與滲流通道;滲透性礫巖段裂縫發(fā)育,第一小層礫巖中發(fā)育III類裂縫;第二小層礫巖發(fā)育II、III類裂縫,以III類裂縫為主。第三、四、五、六小層礫巖則發(fā)育I類與III類裂縫。微小裂縫(Ⅱ、Ⅲ類)是白云質(zhì)礫巖油藏儲集空間和滲流通道的主要提供者,并且對滲透率的改善起到積極作用,剩余油多沿大斷裂和裂縫邊部的微小裂縫分布。

雁107斷塊;裂縫;發(fā)育特征;分布規(guī)律

1 地質(zhì)背景

劉李莊油田區(qū)域構(gòu)造位于饒陽凹陷高陽低凸起和蠡縣斜坡的北部傾末端,是冀中坳陷中霸縣凹陷與饒陽凹陷的結(jié)合過渡帶[1]。區(qū)內(nèi)發(fā)育近東西向和北東向的斷層,將背斜構(gòu)造復(fù)雜化,形成四個不同斷鼻或斷塊,雁11、雁105、雁50、雁107斷塊。其中雁107井區(qū)發(fā)育一系列北東向斷層,受斷層切割,并在區(qū)內(nèi)形成了雁32西、雁50-18x、50-19和50-25x四個局部高點,但四個高點之間未被斷層完全分隔,而是互相連通,斷塊內(nèi)雁107斷層及其向北延伸的隱伏斷層將斷塊分隔為東西兩區(qū)(圖1)。

圖1 雁107斷塊沙四-孔店組頂面構(gòu)造

雁107斷塊古近系沙四-孔店組(Es4+Ek)經(jīng)歷了古生代、中生代和多期構(gòu)造運動,在凹陷和古隆起附近形成大量的坡積-塌基礫巖體[2]。礫石成分以白云巖為主。礫徑0.5～5.0cm不等,分選差,磨圓次棱角狀,填隙物為少量的陸源碎屑和砂級白云石碎屑以及泥晶泥灰和泥晶泥云巖共同構(gòu)成的混合物,含量在5%～20%左右,孔隙式膠結(jié),顆粒支撐,顆粒間大多為點狀接觸。礫巖層厚約幾十米至數(shù)百米,間夾若干小層幾米至十幾米厚紅色泥巖,灰色泥巖。利用自然伽馬曲線將沙四滲透鈣質(zhì)礫巖層劃分為六個小層。

雁107斷塊Es4+Ek組白云礫巖分選差,非均質(zhì)性強,儲層主要為裂縫型或溶孔-裂縫型?？紫抖仍?.2%～13.37%,平均10.21%,滲透率(15.65～189.93)×10-3μm2,平均68.11×10-3μm2,油氣測試及采油顯示,控制油氣儲能和產(chǎn)能的主要地質(zhì)因素是非均質(zhì)分布的裂縫[3]。因此,研究裂縫在雁107斷塊沙四-孔店組礫巖中的分布,具有十分重要的意義。

2 礫巖油藏裂縫發(fā)育特征

2.1 裂縫成因類型

裂縫的分類從成因上講,可以分為構(gòu)造溶蝕縫、構(gòu)造縫、收縮縫和礫緣線四種[4-5]。

構(gòu)造溶蝕縫:即被后期溶蝕擴(kuò)大的構(gòu)造縫,一般寬為0.03mm左右,延伸遠(yuǎn),切割早于其形成的各期各類縫,含油,是沙四礫巖最好的儲集空間,均為含油的有效空間。

構(gòu)造縫:大量的發(fā)育在礫石之中,縫隙平直,無充填物,一般寬在0.1mm左右,延伸較遠(yuǎn),成組出現(xiàn),有時發(fā)育成數(shù)期,互相切割,形成網(wǎng)狀、枝狀,雖然這類縫較為細(xì)窄,但數(shù)量大,且互相連通,含油,是主力儲集空間,亦是有效的含油空間。

收縮縫:發(fā)育在泥晶的填隙物中間和富泥處,多有溶蝕擴(kuò)大,呈彎曲狀,是溝通粒間細(xì)組份儲層和礫石內(nèi)裂縫的通道,雖然數(shù)量不大,但作用不小。

礫緣線:發(fā)育在礫石邊緣與填隙物之間富泥處的環(huán)帶狀微縫,雖然較為細(xì)窄,但其獨特性的存在方式和部位使它成為礫石內(nèi)網(wǎng)狀縫和礫間孔隙之間的渠道,起到了不可替代的作用,是有效的儲集空間[6]。

2.2 裂縫發(fā)育特征[4,6-7]

2.2.1 產(chǎn)狀特征

雖然雁107斷塊 Es4+Ek礫巖儲層沒有鉆井巖心,但結(jié)合劉李莊地區(qū)其他井(雁24井、雁118井、雁69井和雁109井)相同層位的巖心裂縫觀察,發(fā)現(xiàn)礫巖裂縫組系比較多,垂向裂縫比較發(fā)育,位于構(gòu)造不同部位裂縫組系有一定的變化。巖心裂縫傾角以高角度裂縫為主,裂縫傾角一般都較大,大部分裂縫為高角度直立縫,裂縫面垂直。

2.2.2 裂縫規(guī)模

通過巖心觀察,巖心裂縫寬度在0.1～0.3mm之間,局部存在寬度>0.5mm的裂縫,最大裂縫寬度可達(dá)10mm,巖心裂縫縱向延伸收到裂縫傾角的影響,低角度縫及微裂縫延伸一般小于1m,高角度宏觀縫縱向延伸可達(dá)數(shù)米。

2.2.3 填充情況

根據(jù)巖心描述,裂縫填充特征分為三種情況,即:完全填充、半填充、未填充,巖心裂縫以全填充和半填充裂縫為主,少部分為未填充裂縫。根據(jù)巖心裂縫觀察,不同特征及組系的裂縫相互切割具有一定的規(guī)律性,未填充或半填充裂縫裂縫切割充填裂縫,填充物以方解石、泥晶灰?guī)r、云泥巖混合物為主,陸源碎屑和砂級白云石碎屑零星分布。細(xì)砂巖與灰泥巖條帶,裂縫被方解石填充。

2.2.4 裂縫走向

應(yīng)用AVO反演技術(shù)描述儲層裂縫的特征,結(jié)果表明從滲透性礫巖的頂部向下,裂縫發(fā)育的主體方位是變化的,頂部(T6一 T6+10ms)以北東向為主;然后往下,T6+15ms至 T6+35ms段,裂縫發(fā)育以北西向為主;再往下一直到 T6+100ms,都是以北東向為主。

2.2.5 裂縫分布

根據(jù)相似露頭類比分析、裂縫測井解釋、巖心裂縫分析,各個小層剖面裂縫發(fā)育程度是不一致的,圖2為雁107斷塊 Es4礫巖段1-6小層的裂縫分布圖,分析歸納雁107斷塊 Es4礫巖段裂縫分布有以下規(guī)律。

第一小層廣泛發(fā)育Ⅲ級裂縫。裂縫分布范圍如圖2-A所示,裂縫的均質(zhì)性和連通性較好;第二小層主要發(fā)育Ⅲ級裂縫,Ⅱ級和Ⅰ級裂縫次之,裂縫分布范圍如圖2-B所示;第三小層 Ⅲ級裂縫廣泛發(fā)育,Ⅱ級和 Ⅰ級裂縫局部發(fā)育,裂縫分布范圍如圖2-C所示,裂縫的連續(xù)性較好;第四小層Ⅱ級、Ⅰ級和 Ⅱ級裂縫均局部發(fā)育,裂縫分布范圍如圖2 -D所示,連續(xù)性均較差;第五小層Ⅲ級裂縫呈條帶狀分布,Ⅱ級、Ⅰ級局部發(fā)育,裂縫分布范圍如圖2 -E所示;第六小層僅局部發(fā)育Ⅰ級、Ⅲ級裂縫。裂縫分布范圍如圖2-F所示。

綜上所述,可以得出,第三、四、五小層裂縫相對比較發(fā)育,儲層所占的比例較大;其中第三小層裂縫極為發(fā)育,儲量巨大;第一、六小層對流體也具有一定的阻隔能力,是分布較為穩(wěn)定的隔層。

2.3 裂縫對儲集層的影響

2.3.1 儲集空間和滲流通道的提供

碳酸鹽巖儲層的儲集空間主要是裂縫和少量沿層分布的溶孔或孔隙薄層,后者由微—小喉道連通,滲濾通道為裂縫和少量毛細(xì)管一超毛細(xì)管級喉道.裂縫發(fā)育可使無儲滲能力的致密白云巖形成裂縫型儲層,裂縫既是儲集空間更是滲濾通道[7]。雁107斷塊Es4+Ek發(fā)育的裂縫類型主要有構(gòu)造溶蝕縫、構(gòu)造縫、收縮縫和礫緣線,其中構(gòu)造溶蝕縫和構(gòu)造縫是儲集空間的主要提供者,而收縮縫和礫緣線成網(wǎng)狀,起到了溝通的礫石內(nèi)和礫巖間微裂縫的作用。雁107斷塊Es4滲透性礫巖儲層內(nèi)裂縫發(fā)育,裂縫走向以北東為主,具有單一注水滲流通道,沿裂縫方向水竄嚴(yán)重。

2.3.2 儲層滲透率的改善

微小裂縫(Ⅱ、Ⅲ類)對礫巖儲層的滲透率的改善起重要作用[8],通過對雁107斷塊有2口井進(jìn)行了地層測試。雁50-28x井在2899.0～2915.0m井段地層測試,計算有效滲透率為270.09×10-3μm2,而相同井段電測解釋滲透率為70.3×10-3μm2,為前者的1/4。雁 50-30x井測試井段 2 935.0～2954.4m,計算有效滲透率為5.21×10-3μm2,相同井段電測解釋滲透率為56.6×10-3μm2,為前者的10.9倍?？梢?盡管兩口井孔隙度相差不大,但由于裂縫發(fā)育程度不同,有效滲透率差異較大。裂縫發(fā)育段有效滲透率高,裂縫不發(fā)育段有效滲透率低。

2.3.3 剩余油分布的影響

雁107斷塊Es4+Ek礫巖段,裂縫發(fā)育非均質(zhì)性強,但是平面上,裂縫整體沿NE-SW分布,與坡積-垮塌扇的軸向一致,因此具有單一滲流通道,注水波及范圍有限,剩余油多沿大斷裂和裂縫邊部的微小裂縫分布;縱向上,沉積旋回有對礫巖孔隙度和剩余油分布有重要影響[9],研究區(qū)沉積旋回為正韻律,高角度的裂縫加劇了縱向上的水竄,因此頂層的剩余油被水洗的擾動要遠(yuǎn)小于地層,剩余油含油飽和度較高。

圖2 雁107斷塊Es4礫巖段1-6小層的裂縫分布

3 結(jié)論

(1)雁107斷塊Es4+Ek礫巖體中發(fā)育的裂縫主要為構(gòu)造溶蝕縫、構(gòu)造縫、收縮縫和礫緣線,以高角度裂縫為主,裂縫發(fā)育走向以NE-SW為主。

(2)沙四滲透性礫巖段裂縫發(fā)育,第一小層礫巖中發(fā)育III類裂縫;第二小層礫巖發(fā)育 II、III類裂縫,以III類裂縫為主。第三、四、五、六小層礫巖則發(fā)育I類與III類裂縫。

(3)微小裂縫(Ⅱ、Ⅲ類)是白云質(zhì)礫巖油藏儲集空間和滲流通道的主要提供者,并且對滲透率的改善起到積極作用,研究裂縫發(fā)育特征對研究該斷塊剩余油分布與開發(fā)有重要意義。

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TE111.2

A

1673-8217(2010)02-0044-03

2009-09-15;改回日期:2009-10-27

馮沖,1985年生,2008年畢業(yè)于河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程專業(yè),在讀碩士研究生,研究方向為儲層地質(zhì)與層序地層學(xué)。

編輯:吳官生