氣藏滲流屏障測(cè)井識(shí)別方法及應(yīng)用——以四川盆地中部蓬萊地區(qū)須二段為例

蓬萊地區(qū)位于四川盆地中部偏西，行政區(qū)域上包括四川省遂寧市大英縣蓬萊鎮(zhèn)及蓬溪縣三鳳鎮(zhèn)及周邊地區(qū)，控制面積約8500km2，斷層發(fā)育較少，褶皺平緩。研究區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組須二段主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積體系，進(jìn)一步可細(xì)分為水下分流河道、河口壩、水下分流間灣等沉積微相。根據(jù)巖心觀察以及薄片鑒定，蓬萊地區(qū)須二段儲(chǔ)層巖性主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑砂巖，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度處于低到中等。其孔隙度為2．4%～13．42%，平均7．66%；滲透率為0．023～1．04mD，平均0．09mD。總體為一形成于平緩構(gòu)造背景下局部裂縫發(fā)育的低孔低滲儲(chǔ)層。

目前蓬萊地區(qū)部分區(qū)塊須二氣藏天然氣已具有一定的開(kāi)采程度，但另外由于受儲(chǔ)層復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)和滲流屏障分布的影響，地下仍殘余或?qū)堄嘁徊糠挚蓜?dòng)剩余氣。針對(duì)研究區(qū)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，為了尋找可能剩余天然氣的層段，筆者在巖心、薄片資料觀察與描述的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆、測(cè)井資料，從影響滲流屏障分布的各影響因素 （沉積因素、成巖因素、構(gòu)造因素、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)因素）進(jìn)行分析與探討［1］，識(shí)別出研究區(qū)須二段儲(chǔ)層主要滲流屏障類型有泥巖隔夾層、鈣質(zhì)膠結(jié)層、瀝青充填層。根據(jù)巖心刻度測(cè)井原則，總結(jié)各類滲流屏障的常規(guī)、成像測(cè)井響應(yīng)特征，在各井隔夾層識(shí)別與劃分的基礎(chǔ)上，利用測(cè)井資料實(shí)現(xiàn)滲流屏障井間追蹤與對(duì)比，揭示研究區(qū)滲流屏障的縱向與橫向分布規(guī)律。一方面可以揭示研究區(qū)油水分布及運(yùn)移規(guī)律，指導(dǎo)注水開(kāi)發(fā)的研究［2］；另一方面可為研究區(qū)下一步開(kāi)發(fā)層序的劃分及進(jìn)一步的井網(wǎng)部署提供依據(jù)［3］。

1 滲流屏障類型及成因

滲流屏障及連通體分布的確定是流動(dòng)單元研究的核心內(nèi)容之一。連通體即連通的儲(chǔ)集砂體，滲流屏障即為分隔連通砂體的［4］，或是對(duì)流體流動(dòng)具有阻斷性控制作用的地質(zhì)體，通常為確定的物理界面［5］。滲流屏障一般包括泥巖隔夾層、成巖膠結(jié)帶、封閉性質(zhì)斷層和瀝青充填層等。沉積間斷面以及滲透率差異突變?cè)斐傻臐B流特征的降低也可成為滲流屏障［6］。

在取心井140余塊巖心觀察的基礎(chǔ)上，綜合利用取心描述記錄、薄片資料、常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井等資料，識(shí)別出研究區(qū)段的滲流屏障類型主要有泥巖隔夾層、鈣質(zhì)成巖膠結(jié)帶和儲(chǔ)層瀝青。川中蓬萊地區(qū)未經(jīng)歷較強(qiáng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷層欠發(fā)育，未形成封閉性斷層滲流屏障。

1．1 泥巖隔夾層

隔夾層是指對(duì)流體能起遮擋作用的巖層，如果橫向上穩(wěn)定分布，通常稱為隔層，橫向不穩(wěn)定的則稱為夾層［7］。須二段泥巖隔夾層一般形成于水下分流間灣環(huán)境，其巖性包括泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等。厚度一般介于1～4m，井間可對(duì)比性強(qiáng)，沉積微相類型是控制泥巖隔夾層形成與分布的主要因素。泥巖隔夾層測(cè)井響應(yīng)上表現(xiàn)為自然伽馬高，聲波時(shí)差大，電阻率低到中等，在成像測(cè)井圖像上則表現(xiàn)為暗色條帶。

1．2 成巖膠結(jié)帶

鑄體薄片和掃描電鏡觀察表明，蓬萊地區(qū)須二段儲(chǔ)層早期經(jīng)歷了壓實(shí)、壓溶和膠結(jié)等破壞性的成巖作用，膠結(jié)物類型主要有鈣質(zhì)、硅質(zhì)和黏土礦物。膠結(jié)作用雖然一定程度上抵御了壓實(shí)作用的影響，但強(qiáng)烈膠結(jié)將導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度和滲透率大為降低，膠結(jié)作用較強(qiáng)層段可形成致密的滲流屏障。鈣質(zhì)膠結(jié)是導(dǎo)致須二段儲(chǔ)層致密的主要因素，硅質(zhì)以及黏土礦物膠結(jié)物一方面含量相對(duì)較少，另一方面被硅質(zhì)以及黏土礦物膠結(jié)的層段物性的降低一般不足以形成滲流屏障。

鈣質(zhì)膠結(jié)層可以導(dǎo)致儲(chǔ)層在橫向以及垂向較短的距離內(nèi)物性發(fā)生很大的變化，從而形成分隔層［8］。鈣質(zhì)膠結(jié)層主要形成于水下分流河道下部以及河口壩砂體上部，巖性主要為灰質(zhì)砂巖，它的形成是溶解作用、蝕變作用和膠結(jié)作用有機(jī)結(jié)合的過(guò)程。早期形成的高嶺石、蒙脫石等黏土礦物在成巖后期轉(zhuǎn)化形成的Ca2＋、Mg2＋和HCO－3由于成巖環(huán)境的變化使其中的Ca2＋、Mg2＋形成碳酸鹽巖析出、沉淀。須二段鈣質(zhì)夾層厚度一般在1～2m之間，微觀上，即鏡下可觀察到呈嵌晶狀的方解石、白云石 （圖1（a）），是長(zhǎng)石溶蝕孔隙被后期的白云石充填，宏觀上，巖心上可見(jiàn)為方解石充填的裂縫。鈣質(zhì)膠結(jié)層常規(guī)測(cè)井曲線上表現(xiàn)為高密度 （一般大于2．6g／cm3）、低中子孔隙度、低聲波時(shí)差、低自然伽馬和高電阻率，由于電阻率高，在電成像圖像上顯示為亮色，亮塊或者亮色條帶模式 （圖1（b））。

圖1 鈣質(zhì)成巖膠結(jié)帶

1．3 儲(chǔ)層瀝青

瀝青充填通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層孔隙和喉道的堵塞而致其孔隙度和滲透率降低形成滲流屏障，是儲(chǔ)層損害、油井產(chǎn)能下降的重要原因之一［9］。須二段儲(chǔ)層巖心上可見(jiàn)多條為瀝青充填的裂縫，由于瀝青對(duì)孔、洞、縫的充填將造成儲(chǔ)層孔隙度和滲透率極低，從而形成滲流屏障。研究區(qū)為瀝青充填的層段在成像測(cè)井圖像上亦表現(xiàn)為亮色條帶或者亮塊，常規(guī)測(cè)井電阻率曲線上具有與鈣質(zhì)膠結(jié)帶相似的響應(yīng)特征，即高電阻率，區(qū)別在于瀝青充填帶具有較高自然伽馬值以及較低的密度 （＜2．5g／cm3），而與泥巖隔夾層的區(qū)別在于瀝青發(fā)育層段具有較高電阻率。

2 滲流屏障測(cè)井識(shí)別

2．1 滲流屏障測(cè)井響應(yīng)特征及縱向劃分

通過(guò)對(duì)蓬萊地區(qū)須二段儲(chǔ)層取心井段的巖心較為詳盡的觀察與描述，輔助以相應(yīng)薄片分析以及成像測(cè)井資料，根據(jù)巖心薄片資料刻度測(cè)井原則，總結(jié)出不同滲流屏障在自然伽馬 （qAPI）、聲波時(shí)差（Δt）、密度 （ρ）和電阻率 （ρt）測(cè)井曲線上具有明顯不同的響應(yīng)特征。選取這4條常規(guī)測(cè)井曲線來(lái)表征不同滲流屏障類型，并建立相應(yīng)的測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn) （表1）。根據(jù)建立的滲流屏障測(cè)井識(shí)別模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)內(nèi)非取心井以及取心井未取心層段的滲流屏障的劃分 （圖2）。

表1 不同滲流屏障的測(cè)井響應(yīng)特征

圖2 PL6井須二段滲流屏障劃分 （部分層段）

2．2 滲流屏障的橫向展布

滲流屏障的井間預(yù)測(cè)及其橫向展布特征分析是筆者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在各單井滲流屏障劃分的基礎(chǔ)上，主要以測(cè)井資料為依據(jù)，綜合考慮各種地質(zhì)因素，進(jìn)行滲流屏障的橫向追蹤與對(duì)比［10］，預(yù)測(cè)滲流屏障的井間分布。

泥巖隔夾層的展布受沉積微相控制，主要形成于水下分流間灣沉積環(huán)境，幾乎每口井都發(fā)育泥巖隔夾層，其橫向延展性好，一般都能在2口井及以上形成對(duì)比，少數(shù)只存在于1口井中。瀝青層段主要受控于有機(jī)質(zhì)生烴以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等因素，較少發(fā)育，尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能在2口井之間能形成對(duì)比的瀝青充填層段，僅在PL6井中識(shí)別出2個(gè)瀝青充填層段 （圖3中6、9號(hào)層）。鈣質(zhì)膠結(jié)層介于兩者之間，能在2口井之間形成對(duì)比，但一般無(wú)法延展到第3口井，鈣質(zhì)膠結(jié)層的分布主要受后期成巖改造作用的影響，其分布具有隨機(jī)性，研究區(qū)每口井均發(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)層，橫向上與泥巖隔夾層相互交織，形成不連續(xù)平行隔夾層，影響油氣注水開(kāi)發(fā)效果，導(dǎo)致剩余氣的分布。

圖3 滲流屏障連井剖面圖

3 滲流屏障分布與剩余氣分布

滲流屏障的存在是影響儲(chǔ)層非均質(zhì)性和剩余氣富集的主要因素，在油氣注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，滲流屏障對(duì)氣水運(yùn)動(dòng)的影響取決于滲流屏障的延伸長(zhǎng)度、產(chǎn)狀及發(fā)育程度［7］。一般來(lái)說(shuō)，平面上相對(duì)穩(wěn)定的，延伸較長(zhǎng)的平行夾層 （如圖3中2號(hào)層）一定程度上能抑制油層內(nèi)的縱向竄流，提高層內(nèi)動(dòng)用程度，該類滲流屏障發(fā)育的層段，砂體連通性相對(duì)較好，剩余油氣一般較少［7］。而橫向上相互交織的隔夾層、鈣質(zhì)膠結(jié)帶對(duì)油水的運(yùn)移可以起到很好的遮擋作用，導(dǎo)致砂體連通性差，削弱了注入水的驅(qū)替效果，造成注入水基本無(wú)法波及到滲流屏障以下部位，在一些隔夾層等較薄、尖滅地區(qū)，則易成為層間竄流的高發(fā)區(qū)，附近砂體單元中相對(duì)中、低滲透區(qū)域，往往有不同程度的剩余氣富集［11］。在垂向剖面上，隔夾層的出現(xiàn)改變了剩余氣的分布模式，沒(méi)有隔夾層的儲(chǔ)層中，剩余氣的分布主要受儲(chǔ)層物性規(guī)律的控制，也就是孔隙度和滲透率相對(duì)較差的地方，例如正韻律厚油層的上部。而隔夾層的出現(xiàn)，使得層內(nèi)的剩余油氣呈分段式分布，一般分布在夾層的下部和夾層之間或夾層與隔層之間物性相對(duì)較差的薄儲(chǔ)層內(nèi)，隔夾層的數(shù)量及隔夾層面積對(duì)剩余油氣的分布均有影響，隔夾層數(shù)量越多，面積越大，則剩余油氣越富集［2］。

綜上所述，研究區(qū)下一步開(kāi)發(fā)層序的劃分及進(jìn)一步的井位部署時(shí)應(yīng)在井距較大且有較好油氣顯示的地區(qū)采取加密井網(wǎng)措施，而對(duì)受滲流屏障形成的剩余油氣潛力區(qū)則采取老井復(fù)查，鉆高效聰明井、補(bǔ)層等措施［12］。

4 結(jié) 論

1）蓬萊地區(qū)須二段儲(chǔ)層滲流屏障類型主要由泥巖隔夾層、鈣質(zhì)膠結(jié)層、瀝青充填層，泥巖隔夾層的分布主要受沉積微相控制，鈣質(zhì)膠結(jié)層的分布受成巖作用控制，而瀝青充填層的分布則受有機(jī)質(zhì)生烴等控制。

2）測(cè)井響應(yīng)特征上泥巖隔夾層表現(xiàn)為高自然伽馬、低聲波時(shí)差、中密度和低電阻率；鈣質(zhì)膠結(jié)層表現(xiàn)為高密度、低聲波時(shí)差、低自然伽馬和高電阻率；瀝青充填層則表現(xiàn)為低密度、高聲波時(shí)差、高自然伽馬和高電阻率。

3）須二段泥巖隔夾層橫向延展性好，一般都能在2口井及以上形成對(duì)比。瀝青充填層段較少發(fā)育，鈣質(zhì)膠結(jié)層偶爾能在2口井之間形成對(duì)比，分布具有隨機(jī)性。

4）橫向上相互交織的滲流屏障則具有不同程度的剩余氣富集。垂向上剩余氣主要分布在夾層的下部和夾層之間物性較差的薄儲(chǔ)層內(nèi)，夾層數(shù)量越多，面積越大，則剩余氣越富集。

5）研究區(qū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)層序的進(jìn)一步劃分及井位部署時(shí)，應(yīng)對(duì)井距較大且有較好油氣顯示的地區(qū)采取加密井網(wǎng)措施，而對(duì)剩余氣潛力區(qū)則采取老井復(fù)查，鉆高效聰明井等措施。

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