紅河油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征與油氣滲流規(guī)律研究

顏冠山，李建明 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100）

唐民安 （華北水利水電大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州450045）

紅河油田位于鄂爾多斯盆地西側(cè)天環(huán)坳陷南部邊緣。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)8油層組儲(chǔ)層屬低孔低滲儲(chǔ)層，有效儲(chǔ)層平均孔隙度為10.38%，平均滲透率為0.34×10－3μm2。非均質(zhì)性強(qiáng)，注水開發(fā)效果不甚理想，在分析原因的時(shí)候，儲(chǔ)層的天然裂縫引起了關(guān)注。但目前對(duì)天然裂縫的精確識(shí)別、定量預(yù)測(cè)及其有效性判斷仍然缺乏行之有效的手段。紅河油田總井?dāng)?shù)57口，綜合含水67.35%；單井平均日產(chǎn)油0.25t，平均日產(chǎn)液0.77t；采出程度0.67%；累積注水13.39×104m3，累計(jì)注采比5.11。總體上看，雖然超前注水補(bǔ)充能量取得了一定效果，但裂縫發(fā)育，注入水水竄，注采不均衡，水淹井、見水不見效井、不見效井比例大。下面，筆者對(duì)紅河油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征與油氣滲流規(guī)律進(jìn)行了研究。

1 裂縫特征

通過對(duì)巖心觀察，可以得到裂縫的產(chǎn)狀、張開度、密度、類型、組系關(guān)系、裂縫充填性和含油氣性等基礎(chǔ)性資料，以便分析裂縫發(fā)育的影響因素。通過對(duì)巖心裂縫觀察和統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)8儲(chǔ)層中主要發(fā)育構(gòu)造裂縫和成巖收縮縫。

1.1 長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖心裂縫統(tǒng)計(jì)

研究區(qū)及周邊共有5口取心井 （紅河105井、紅河29井、紅河30井、紅河46井、紅河1057－3井），總心長(zhǎng)136.59m。巖心觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，共發(fā)育裂縫44條，大多為垂直裂縫 （占93.2%）；水平縫少見 （占2.2%），且順層理面裂開；裂縫線密度為0.3條／m；縫長(zhǎng)30～1410mm，多為100mm左右，縫寬大多小于1mm，最大縫寬為1.5mm，裂縫多數(shù)被烴類和方解石所充填 （見表1）。

根據(jù)裂縫被充填的程度，可以將研究區(qū)裂縫分為以下3類：①未充填裂縫。指裂縫未被任何物質(zhì)所充填。②半充填裂縫。指裂縫部分被充填，充填物主要為方解石、原油等。③全充填裂縫。指裂縫幾乎全部被充填，充填物主要為方解石。

表1 紅河油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層取心井位裂縫特征統(tǒng)計(jì)表

1.2 裂縫產(chǎn)狀及其有效性

對(duì)照鄰區(qū)以及鄂爾多斯盆地全區(qū)的裂縫發(fā)育特征及發(fā)育史，長(zhǎng)8儲(chǔ)層的裂縫與白堊紀(jì)末期－古近紀(jì)盆地西南部形成了NE－SW向的擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)有關(guān)［1］，野外露頭及成像測(cè)井顯示，長(zhǎng)8儲(chǔ)層發(fā)育NE組系為主的裂縫，NW組系裂縫發(fā)育程度低 （見圖1）。通過公式計(jì)算，得出紅河26井FMI成像測(cè)井資料中所顯示的裂縫傾角為74°左右，與巖心觀察的結(jié)果相符，即研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的裂縫以垂直縫、高角度縫為主，水平縫少見 （見表1）。該區(qū)長(zhǎng)8油層組儲(chǔ)層的裂縫大多數(shù)被方解石充填 （方解石半充填～全充填占68.18%），為非有效裂縫。少部分未被充填的高角度縫、垂直縫為有效裂縫，對(duì)改善儲(chǔ)層的滲透性具有一定的作用。

2 裂縫識(shí)別方法

圖1 成像識(shí)別裂縫走向玫瑰圖

2.1 鉆錄井裂縫響應(yīng)特征

鉆井過程中鉆遇裂縫，易出現(xiàn)井漏、鉆速加快、放空等特征。如HH26井鉆井過程中，鉆時(shí)由12min／m降到3min／m，鉆壓由18t下降到7t，鉆遇裂隙段總漏失量956.0m3。

2.2 成像測(cè)井裂縫識(shí)別

由于裂縫與縫合線層理等天然線性構(gòu)造的圖像、鉆井誘導(dǎo)縫、壓裂縫有相似處，容易混淆，因此成像測(cè)井裂縫識(shí)別的關(guān)鍵是要從圖像特征上判別天然裂縫與其他地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的異同［2］。依據(jù)成像測(cè)井裂縫影像特征將其分為以下4類。

1）連續(xù)傳導(dǎo)縫 （開啟縫） 裂縫有效程度高，在鉆井過程中有泥漿浸入，顯示出高電導(dǎo)率異常，通常為高角度裂縫，深色的正弦波形曲線影像完整，并切穿整個(gè)井筒 （大于10cm），對(duì)應(yīng)于巖心和薄片上識(shí)別的開啟裂縫 （圖2（a））。

圖2 成像測(cè)井裂縫影像特征圖

2）不連續(xù)傳導(dǎo)縫 （開啟縫） 基本特征與連續(xù)傳導(dǎo)縫相似，也表現(xiàn)為高電導(dǎo)率異常，曲線影像顯示為深色不規(guī)則、不連續(xù)、模糊的正弦波形曲線特征，該類裂縫具有一定有效性，仍屬于開啟裂縫類型（見圖2 （b））。

3）連續(xù)高阻縫 （充填縫） 表現(xiàn)為低電導(dǎo)率異常，為明顯連續(xù)的淺色正弦波形曲線，該類裂縫與薄片和巖心上見到的高阻充填裂縫相對(duì)應(yīng)，為有效程度比較低的充填裂縫 （見圖2（c））。

4）不連續(xù)高阻縫 （充填縫） 表現(xiàn)為低電導(dǎo)率異常，成像上顯示為不完整正弦波曲線特征，影像顏色為淺色與深色相間，其中代表高阻部分淺色影像連續(xù)性高于深色影像 （見圖2（d）。

2.3 常規(guī)測(cè)井裂縫識(shí)別

由于常規(guī)測(cè)井的局限性，識(shí)別既遵循其識(shí)別機(jī)理又要通過巖心觀察和成像測(cè)井識(shí)別進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)根據(jù)研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖電關(guān)系比對(duì)，發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：未充填裂縫與基質(zhì)在聲波、中子孔隙度、密度、淺感應(yīng)、深感應(yīng)等電阻率測(cè)井中具有較好的差異性，反映為雙感應(yīng)電阻率測(cè)井值降低，深、淺感應(yīng)電阻率測(cè)井之間的幅度差減小，聲波時(shí)差測(cè)井值增大（＞245μs／m），密度測(cè)井值略有降低 （＜2.5g／cm3），中子測(cè)井值略有增加 （＞24%），部分裂縫段有擴(kuò)徑現(xiàn)象。在紅河1057－3井通過巖心觀察2227.76～2228.20m的砂巖層中發(fā)育有多條高角度縫，裂縫把巖心劈成數(shù)段，巖心破碎，成像測(cè)井上顯示明顯。由于此層砂巖夾于泥巖中，厚度較厚，但裂縫的長(zhǎng)度較小，因此，在同深度段的測(cè)井資料上可以觀察到以下特征：伽馬值降低，擴(kuò)徑響應(yīng)特征明顯；可見其密度值、中子孔隙度測(cè)量值，聲波曲線無明顯響應(yīng)特征；深淺測(cè)深電阻率測(cè)井有明顯的異常值增大現(xiàn)象，且正異常明顯 （見圖3）。

圖3 紅河1057－3井長(zhǎng)8儲(chǔ)層裂縫發(fā)育段測(cè)井響應(yīng)特征圖

3 裂縫平面展布

研究紅河油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層裂縫密度時(shí)發(fā)現(xiàn)，裂縫線密度與孔隙度、砂地比及砂層厚度呈正相關(guān) （見圖4和圖5），因而通過對(duì)砂層厚度、孔隙度與裂縫密度的擬合，得出二者與裂縫密度的函數(shù)式：

式中，Pf為裂縫密度，條／m；H為平均砂厚，m；POR為砂層平均孔隙度，%；A為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，條／m，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層A取0.07352條／m。

圖4 砂層厚度與裂縫密度關(guān)系圖

圖5 砂地比與裂縫密度關(guān)系圖

利用式 （1）計(jì)算研究區(qū)單井的裂縫線密度，結(jié)合該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景，繪制了紅河105井區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育優(yōu)勢(shì)區(qū) （見圖6）。

4 裂縫中流體滲流規(guī)律研究

油氣滲流規(guī)律的研究是油氣在開發(fā)過程中對(duì)油氣田采取作業(yè)至關(guān)重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。對(duì)于鄂爾多斯盆地紅河油田長(zhǎng)8低孔低滲砂巖儲(chǔ)層來說，裂縫是控制著油氣滲流規(guī)律的最關(guān)鍵因素。巖層中裂縫的形成改變了巖石物性結(jié)構(gòu)，古地應(yīng)力場(chǎng)作用下形成了不同組系的構(gòu)造裂縫，而不同組系的構(gòu)造裂縫對(duì)油氣運(yùn)移聚集的影響大小，主要受成藏期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)的控制。對(duì)油氣勘探開發(fā)而言，主要受現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)的制約。裂縫型儲(chǔ)集層中流體的主滲流方向?yàn)楝F(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)最大水平主應(yīng)力方向。與現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)最大水平主應(yīng)力方向近于平行或小角度相交的裂縫系統(tǒng)為最有效裂縫系統(tǒng)，流體滲流速度最快，滲透率最大［3－4］，故有效裂縫系統(tǒng)在油氣等流體運(yùn)移方面起主要作用。因此，儲(chǔ)層天然裂縫系統(tǒng)分布狀態(tài)是影響油氣等流體運(yùn)移聚集的主要控制因素。

用微地震方法確定地下裂縫的分布趨勢(shì)、優(yōu)勢(shì)走向、裂縫密度分布（見圖7），從圖7可以看出，紅河105井有較高的產(chǎn)油量，紅河105－22、1054－6井有較高的產(chǎn)液量，它們都鄰近裂縫相對(duì)密集區(qū)，沿著裂縫主方向分布。因此，在已有高產(chǎn)井附近裂縫的主方向是下一步加密井網(wǎng)的主要方向。

圖6 紅河105井區(qū)長(zhǎng)8油層組裂縫線密度圖

5 結(jié) 論

圖7 紅河105井區(qū)裂縫方向玫瑰圖及產(chǎn)量分布圖

（1）通過野外剖面描述、巖心觀察和成像測(cè)井等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)紅河油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要發(fā)育NE走向的高角度縫，大多數(shù)被烴類和方解石充填。

（2）巖心裂縫在成像測(cè)井上多為正弦波形曲線特征；在常規(guī)測(cè)井上雙感應(yīng)電阻率測(cè)井值降低，深、淺感應(yīng)電阻率測(cè)井之間的幅度差減小，聲波時(shí)差測(cè)井值增大，密度測(cè)井值略有降低，中子測(cè)井值略有增加，部分裂縫段有擴(kuò)徑現(xiàn)象。

（3）通過砂巖厚度、砂地比與裂縫發(fā)育密度的統(tǒng)計(jì)分析，表明裂縫發(fā)育密度與砂巖厚度、砂地比均呈正相關(guān)關(guān)系；利用試采資料對(duì)研究區(qū)滲流規(guī)律進(jìn)行描述，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)液量高的井一般位于裂縫主方向及密度高值區(qū)。

［1］徐黎明 .鄂爾多斯盆地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及其構(gòu)造背景 ［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2006，30（4）：455－462.

［2］周文 .裂縫性油氣儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)方法 ［M］.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

［3］曾大乾，張世民，盧立澤 .低滲透致密砂巖氣藏裂縫類型及特征 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2003，24（4）：36－39.