古近系致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”預(yù)測方法初探

單俊峰，劉興周，李 理

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

古近系致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”預(yù)測方法初探

單俊峰，劉興周，李 理

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

通過古近系致密砂巖取心井段的測試資料分析，結(jié)合試油、投產(chǎn)等勘探成果數(shù)據(jù)，確定了遼河坳陷古近系致密砂巖儲層的控制因素。研究認為，古近系致密砂巖儲層中壓實、膠結(jié)、溶蝕等成巖作用均是控制致密砂巖儲層形成的非主要控制因素，通過對比分析發(fā)現(xiàn)，沉積微相控制了致密砂巖優(yōu)質(zhì)儲層分布。由此出發(fā)，形成致密砂巖沉積微相刻畫、顆粒相描述以及分選相預(yù)測“三相”結(jié)合的致密砂巖有效儲層地質(zhì)預(yù)測方法，利用“三相”結(jié)合能夠準確確定致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”分布。

致密砂巖;“優(yōu)質(zhì)儲層”;“三相”結(jié)合;分選相;顆粒相;測井

引言

遼河坳陷致密砂巖集中于埋深大于3 500 m的古近系，分布廣泛，具有廣闊的勘探空間。該類儲集體距離油源近，且部分地區(qū)的測試資料標明，該類砂巖地層中存在異常高壓，大部分地區(qū)都存在區(qū)域性的泥巖蓋層。隨著儲產(chǎn)矛盾的逐漸加大，越來越多的目光投向該類砂巖的勘探，近年來已經(jīng)部署實施了一系列探井來證實該類砂巖的勘探潛力，但是勘探效果均不理想。分析鉆井資料發(fā)現(xiàn)，探井中致密砂巖段油氣顯示活躍，但測試結(jié)果不理想，多口井為低產(chǎn)油氣層，由此提出尋找致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”的勘探理念［1－5］。研究中由于物探資料的分辨率問題，很難實現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)儲層”的預(yù)測，本文嘗試以地質(zhì)研究手段為主，結(jié)合測井、測試、分析實驗手段，在致密砂巖段開展“優(yōu)質(zhì)儲層”預(yù)測工作。

1 遼河坳陷古近系致密砂巖分布特征

致密砂巖通常是指滲透率低的砂巖，當前普遍接受的致密砂巖是指孔隙度低(＜12%)、滲透率低(＜10－3μm2)的砂巖，該類砂巖中流體的運移、流動速度相對較小，主要分布于貼近洼陷部位。在遼河西部凹陷，致密砂巖主要分布于臺安大洼斷裂帶下降盤，可達1 000 km2，在東部凹陷致密砂巖分布面積可達1 200 km2，大民屯凹陷致密砂巖的分布范圍可達300 km2?？傮w看來，致密砂巖分布范圍廣泛，隨著近年來致密砂巖氣成藏理論的發(fā)展，國內(nèi)外多個地區(qū)已經(jīng)在該領(lǐng)域獲得規(guī)模儲量和穩(wěn)定產(chǎn)能，因此研究遼河坳陷致密砂巖對遼河油田的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)具有重大意義。

2 致密砂巖儲層影響因素分析

古近系致密砂巖儲層的影響因素較多，從遼河坳陷致密砂巖的分布來看，影響儲層最重要的因素有以下幾個方面:物源、沉積微相、成巖作用(包括壓實作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等)［9－15］。本文以雙臺子地區(qū)為例，詳細介紹致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”形成的影響因素。

2.1 沉積物源對致密砂巖儲層的影響

作為沉積物來源，物源對砂體沉積后期儲層的形成有著直接影響，理論分析認為，在砂巖地層中石英含量越高地層的脆性、抗壓性越強，對后期“優(yōu)質(zhì)儲層”的形成意義也越大。從研究區(qū)的2套物源來看，歡喜嶺和齊家，分別為中生代沉積巖、火成巖以及太古宇變質(zhì)巖。從分析測試資料來看，以中生代的沉積巖以及火成巖作為物源區(qū)的沉積巖石英含量較低。因此認為以變質(zhì)巖作為物源區(qū)的地區(qū)具有形成優(yōu)質(zhì)儲層的條件。

2.2 沉積微相對致密砂巖儲層的影響

表1 雙臺子地區(qū)致密砂巖沉積微相物性分析

2.3 成巖作用對致密砂巖儲層的影響

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，沙三上沉積時期，雙臺子構(gòu)造帶埋藏相對較淺，處于晚成巖A2期，雙南構(gòu)造帶埋藏較深，處于晚成巖B期，從成巖相分析，雙臺子地區(qū)成巖相有利于優(yōu)質(zhì)儲層的保存。

壓實作用:整個雙臺子構(gòu)造帶以中—強壓實為主，碎屑以顆粒支撐為主，主要為線接觸，其次為點－線接觸，見少量凹凸接觸，以孔隙型膠結(jié)類型為主。

膠結(jié)作用:研究區(qū)主要為泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)。

從上述分析來看，影響雙臺子地區(qū)儲集性能的因素主要為埋深(壓實、成巖相)、沉積微相以及物源。但從致密砂巖屬性分析，埋深對于雙臺子地區(qū)影響不大，因為該地區(qū)的儲層埋深都大于3 500 m，對儲層影響較大的是沉積相和物源，所以“優(yōu)質(zhì)儲層”的優(yōu)選和厘定需要根據(jù)沉積微相來確定。

3 致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”預(yù)測方法研究

3.1 方法構(gòu)建

“優(yōu)質(zhì)儲層”指既有存儲能力，又有輸導(dǎo)能力的砂巖，這就要求儲集巖具有較大的孔隙度和較大的滲透率。因此，尋求致密砂巖優(yōu)質(zhì)儲層的分布，最好的方法是將研究目的層砂體的孔隙度、滲透率平面分布搞清，通過孔隙度與滲透率的疊合確定“優(yōu)質(zhì)儲層”的分布范疇，進而保障優(yōu)選砂體的儲存能力與滲流能力。目前已有的方法和手段很難對上述2個參數(shù)進行精確的評價，滲透率的實測值與計算值之間是數(shù)量級的差異。因此，需要尋求新的能夠反映砂體儲存以及滲流的特征參數(shù)來定量描述其有效性。

1)船舶減速會增加船舶占用航道的時間，后續(xù)船舶受船舶隊列順序的制約，造成船舶通航時間的延誤，航道的利用率下降。

前人在研究中—高孔滲砂巖儲層的工作中發(fā)現(xiàn):刨除膠結(jié)物的影響，孔隙度的大小與粒徑無關(guān)，而是分選性的函數(shù);滲透率與粒徑關(guān)系密切，同時也是分選性的函數(shù)。

對研究區(qū)的致密砂巖資料分析發(fā)現(xiàn)，在致密砂巖儲層中也存在同樣的規(guī)律，從雙臺子地區(qū)沙三段儲層的滲透率與粒度中值以及孔隙度與分選的關(guān)系圖來看(圖1、2)，在致密砂巖儲層中，孔隙度受分選影響巨大，分選越差孔隙度越低，而滲透率與粒度中值關(guān)系密切，顆粒越大，滲透率越大。

圖1 滲透率與粒度中值關(guān)系

圖2 孔隙度與分選系數(shù)關(guān)系

該區(qū)膠結(jié)物含量分析表明，其南部與北部的膠結(jié)物含量基本差別不大(表2)，致密砂巖的孔隙度與分選關(guān)系密切，滲透率與顆粒大小的相關(guān)性較好。因此，在雙臺子地區(qū)對物性起主要作用的是分選和粒徑大小。

表2 西部凹陷雙臺子地區(qū)砂巖膠結(jié)物分析

由上述分析可知，利用分選以及顆粒大小的平面分異可以對雙臺子地區(qū)的致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”進行厘定，結(jié)合沉積微相可以確定致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”的分布。

3.2 “三相”結(jié)合確定“優(yōu)質(zhì)儲層”分布

根據(jù)上述分析，在雙臺子地區(qū)沙三段的致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”研究中構(gòu)建“三相”，以“三相結(jié)合”來確定“優(yōu)質(zhì)儲層”的分布范疇。

(1)沉積微相:以往沉積微相的識別中加入測井資料應(yīng)用，對研究區(qū)的沉積微相進行精細刻畫，以沉積相為基礎(chǔ)，確定砂巖微相的展布范圍。

(2)顆粒相:主要為了確定砂巖中顆粒變化的大小。反映顆粒大小變化的為粒度分析資料，但是粒度的分析資料都是離散數(shù)據(jù)，將顆粒大小的分布做成平面分布圖需要將已有的粒度離散數(shù)據(jù)連續(xù)化。本次研究采用測井資料回歸方法，對粒度平面展布特征進行分析。

巖石粒度變化與測井資料具有較好的響應(yīng)關(guān)系。

①自然伽馬:該區(qū)自然伽馬曲線較好地反映了巖性粗細變化趨勢，對于黏土、泥質(zhì)粉砂、砂巖特征上具有較好效果。但是對于較純凈的砂巖自然伽馬分辨能力不高，總體呈現(xiàn)低值。

②沖洗帶電阻率－孔隙度組合:沖洗帶電阻率能夠反映儲集層的巖性變化，對于氣層而言，沖洗帶殘余烴飽和度很低，層間差異較小，對沖洗帶電阻率的影響不大，可以反映儲層致密程度以及巖性粗細。

分析上述3種方法，骨架指數(shù)與粒度中值相關(guān)性較好(圖3)，本次研究采用骨架指數(shù)來構(gòu)建研究區(qū)的“顆粒相”連續(xù)數(shù)據(jù)。

圖3 測井解釋粒度中值與巖心分析粒度中值交會圖

(3)分選相:主要反映巖石分選系數(shù)變化(粒徑差異)，該結(jié)果對于巖石孔隙度關(guān)系重大。巖石結(jié)構(gòu)具有典型的分形結(jié)構(gòu)，是多層嵌套的多孔結(jié)構(gòu)，每一層次之間自相似、近似相似或統(tǒng)計相似，測井資料是通過對地層進行特定物理測量獲得的，這些物理量必然是自相似嵌套結(jié)構(gòu)，即測井曲線具有典型的分形特征［6－14］。按照沃爾索相律，鉆井資料揭示的地層特征與橫向上的巖性變化一致，由此測井資料可用來反映微觀分選。

巖石的分選與電阻率縱向差異(指縱向上2個測量點之間的電阻率值的差異)以及密度的縱向差異(指縱向上2個測量點之間的密度值的差異)相關(guān)性較好，本次研究采用電阻縱向差異與分選進行交會。從計算結(jié)果來看，其相關(guān)性良好，可作為評價砂巖分選值的有效手段。

從理論上分析，“三相”結(jié)合可以對“優(yōu)質(zhì)儲層”的分布進行精確厘定:沉積微相圈定砂體分布范圍;顆粒相確定砂體粒徑的大小;分選相確定砂體的分選程度;在砂體分布范圍內(nèi)選擇粒徑較大、分選較好的區(qū)域作為“優(yōu)質(zhì)儲層”發(fā)育區(qū)。

3.3 雙臺子地區(qū)沙三段“優(yōu)質(zhì)儲層”分布區(qū)預(yù)測

根據(jù)上述分析方法，以遼河坳陷雙臺子地區(qū)沙三上段為研究目標，開展“優(yōu)質(zhì)儲層”的預(yù)測工作。

(1)沉積微相。如圖4所示，研究區(qū)主要發(fā)育湖底扇沉積，按照巖心觀察、測井相區(qū)分，認為研究區(qū)主要存在湖底扇辮狀水道主體、湖底扇辮狀水道側(cè)源、湖底扇辮狀水道中扇前緣、以及湖底扇辮狀水道間4種微相類型。其中辮狀水道主體為較好的儲集相帶，中扇前緣次之，水道間偏差，湖底扇辮狀水道中扇前緣儲集性能最差。

(2)顆粒相。如圖4所示，綠色的線條表示顆粒大小，其具體的數(shù)值以φ為單位(1934年克魯賓(Krumbein)的粒級劃分標準)。數(shù)值越大，表示顆粒越小，沉積顆粒由西向東逐漸變大，粗顆粒主要分布于東側(cè)。

(3)分選相。本次研究主要采用?？伺c沃德計算的標準偏差確定分選級別的標準，值越大其分選型越差，值越小其分選值越好。如圖4所示，紅色線條勾勒的區(qū)域為分選值。分選值中部較大，東西兩側(cè)較小，說明在研究區(qū)東西兩側(cè)的分選較好，而中部的分選較差。

分選好、顆粒大以及微相較好的地區(qū)為“優(yōu)質(zhì)儲層”發(fā)育帶，通過上述分析可知，“優(yōu)質(zhì)儲層”主要集中于研究區(qū)的西側(cè)。

圖4 雙臺子地區(qū)沙三上段三沙組三相疊合圖

4 結(jié) 論

(1)同等埋深條件下，古近系致密砂巖儲層主要受沉積微相的影響。

(2)分選好壞和顆粒大小是決定儲層孔滲的關(guān)鍵因素。分選性越好，孔隙度越大;在分選較好的基礎(chǔ)上，沉積粒徑越大，滲透率越高。

(3)通過分析測試資料以及測井資料對致密砂巖的分選、粒徑進行平面預(yù)測，結(jié)合沉積微相研究可以預(yù)測“優(yōu)質(zhì)儲層”的分布范圍。研究過程中針對古近系致密砂巖“優(yōu)質(zhì)儲層”形成了“三相”結(jié)合的地質(zhì)預(yù)測方法。

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編輯 張 雁

TE122.1

A

1006－6535(2012)05－0011－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.003

20120412;改回日期:20120620

中國國土資源部礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用示范工程“遼河坳陷致密砂巖油氣經(jīng)濟有效勘探開發(fā)”部分研究內(nèi)容(1.10－06)

單俊峰(1968－)，男，高級工程師，1990年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院地球物理專業(yè)，2007年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查勘探專業(yè)，獲博士學(xué)位，目前主要從事油氣預(yù)探部署及綜合研究工作，《特種油氣藏》編委。