克拉瑪依油田七中—東區(qū)克下組儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性研究

楊翼波，董 瑞，方 斌，李彥萱，龐 娟，艾孜買提·肉孜

(1.中國大陸動(dòng)力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069;2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069;3.新疆油田公司風(fēng)城作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

克拉瑪依油田七中——東區(qū)位于克拉瑪依市白堿灘地區(qū)，距克拉瑪依市以東約40 km。研究區(qū)分布在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)克拉瑪依逆掩斷裂帶上，地表平坦，為較松軟堿土層覆蓋。該油藏于20世紀(jì)50年代末期被發(fā)現(xiàn)，60年代陸續(xù)投入開發(fā)，70年代中期采用注水開發(fā)進(jìn)入高速穩(wěn)產(chǎn)開采階段，80年代末開始遞減，但從2000年起油藏進(jìn)入加速遞減階段。因此，明確油藏水驅(qū)后的儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性和其影響因素對解決油田后續(xù)開發(fā)及提高采收率均具有十分重要的意義。

1 沉積作用對儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響

克拉瑪依油田七中——東區(qū)克下組油藏屬于碎屑巖儲(chǔ)層，其沉積作用不僅控制著儲(chǔ)層的宏觀分布形態(tài)，而且控制微觀結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性特征。進(jìn)而形成儲(chǔ)層巖性、物性上的非均質(zhì)性，儲(chǔ)層后期的沉積改造作用是在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步增強(qiáng)某一方面的非均質(zhì)性。因此，對克拉瑪依油田七中——東區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性認(rèn)識(shí)的根本應(yīng)首先立足于沉積作用對非均質(zhì)性影響的研究。

1.1 成分成熟度

成分成熟度是指用碎屑巖中最穩(wěn)定組分的相對含量來標(biāo)志碎屑巖的成分的成熟度。在輕礦物中，最穩(wěn)定的是單晶非波狀消光石英，其相對含量的多少是碎屑巖成熟度的重要標(biāo)志。在重礦物中，鋯石，電氣石，金紅石是最穩(wěn)定的，這3種礦物在透明礦物質(zhì)所占的比例“ZTR”指數(shù)，也是判別成分成熟度的標(biāo)志，其值越大，表明成分成熟度越高，其值越小，表明成分成熟度越低。碎屑巖的成分成熟度反映了碎屑組分所經(jīng)歷的地質(zhì)作用的時(shí)間、距離和強(qiáng)度。

通過統(tǒng)計(jì)研究區(qū)內(nèi)90個(gè)樣品碎屑巖成分中石英、長石和巖屑的含量，分析后作出碎屑成分三端元含量圖(圖1)。由圖可知該區(qū)儲(chǔ)層中大多數(shù)樣品中的巖屑含量都很高，巖屑含量最高為99%，其中54個(gè)樣品的巖屑含量大于80%。石英的含量則低的多，90個(gè)樣品中，石英的最高含量為42%，74個(gè)樣品中石英含量小于20%，還可以看出有82%的樣品中的石英含量小于20%。長石在研究區(qū)的這90個(gè)樣品中的含量最高為82%，有56個(gè)樣品中的長石含量小于10%，即有62%的樣品中的長石含量小于10%。

圖1 碎屑成分三角圖

碎屑顆粒成分在碎屑巖中主要分為三種類型:雜基、石英和長石，石英屬于最穩(wěn)定的成分，而雜基則屬最不穩(wěn)定成分，雜基含量過高的巖石通常屆搬運(yùn)距離近，因而其不穩(wěn)定成分高，把石英與長石含量總和，聯(lián)系雜基含量綜合考慮，可知碎屑巖樣品中大多數(shù)屬于不成熟非均質(zhì)和中等成熟(圖2)。由此表明，碎屑巖顆粒成分成熟度低，非均質(zhì)性較為嚴(yán)重。

1.2 碎屑顆粒粒徑

碎屑顆粒的粒度(即大小)是碎屑顆粒的最主要特征。巖石中顆粒直徑大于2 mm的巖石碎屑定義為礫石或角礫石;礫石或角礫石含量大于或等于50%的巖石定是礫巖或角礫巖。巖石碎屑中顆粒圓度的差異是區(qū)別礫巖和角礫巖的關(guān)鍵。而當(dāng)50%以上的礫巖呈次棱角和棱角狀時(shí)為角礫巖。巖石中礫石含量在25%～50%之間為砂礫巖，而礫石含量在5% ～25%之間為含礫巖，如含礫細(xì)砂巖，含礫中砂巖等等。

以碎屑巖三級(jí)命名法則為依據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況對碎屑巖進(jìn)行粒度的劃分命名，得到樣品粒級(jí)更為詳細(xì)的命名信息(圖3)。由圖可知，巖石類型分布廣泛，從砂質(zhì)礫巖到含粘土粉砂質(zhì)砂巖均有分布，其中砂質(zhì)礫巖含量最多，占總量的34.6%;其次是礫質(zhì)砂巖和含礫不等粒砂巖，分別占總量的16.9%和8.9%。再者就是含砂礫巖，占總量的比例為6%。巖石顆粒粒徑分布較廣，大的顆粒之間充填較小的顆粒，小顆粒間又充填更小的顆粒和雜基，形成復(fù)模態(tài)結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

圖2 顆粒成分非均質(zhì)性特征圖

圖3 粒度分布特征圖

2 成巖作用

克拉瑪依油田七中——東區(qū)克下組砂礫巖儲(chǔ)集層是典型的低孔低滲儲(chǔ)集巖層，其成巖作用類型非常復(fù)雜，在埋藏成巖過程中各種成巖作用對碎屑巖的原生孔隙或保存或破壞以及次生孔隙的發(fā)育都產(chǎn)生一定影響，儲(chǔ)層成巖作用的復(fù)雜性和多樣性，造成了儲(chǔ)層孔隙分布的非均質(zhì)性，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

2.1 壓實(shí)作用

在壓實(shí)作用改造下，碎屑巖的原生粒間孔隙大幅度縮小甚至消失，碎屑巖物性變差導(dǎo)致原生粒間孔隙縮小后形成縮小粒間孔隙或縫狀粒間孔隙。在該碎屑巖的碎屑組分中，巖屑的含量較高，顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)——線狀為主，碎屑組分中半塑性——塑性巖屑的含量變化很大，導(dǎo)致碎屑巖壓實(shí)作用的強(qiáng)度不均一。半塑性——塑性巖屑含量較高的碎屑巖中壓實(shí)作用較強(qiáng)，原生孔隙結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。因此，壓實(shí)作用的不均一性，進(jìn)一步加劇了碎屑沉積物中原生孔隙分布的非均質(zhì)性。

T72110井的滲透率和孔隙度隨深度的變化趨勢如(圖4和圖5)所示，由圖可知，滲透率和孔隙度隨地層埋深增加大致呈減小的趨勢，這與壓實(shí)作用使孔隙度和滲透率減小的原理相符?？紫抖鹊闹抵饕獮?5%，滲透率的值集中在 0.1 md，較大孔隙度與小的滲透率說明了這是壓實(shí)作用造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

圖4 孔隙度與地層埋深的關(guān)系

圖5 滲透率與地層埋深的關(guān)系

2.2 溶蝕作用

溶蝕作用的結(jié)果形成了碎屑巖儲(chǔ)層中的次生孔隙，溶蝕孔隙對改善砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到了建設(shè)性的作用。根據(jù)顯微鏡及掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)溶蝕作用主要發(fā)生在長石顆粒表面及內(nèi)部，其次為巖屑發(fā)生溶蝕。顆粒的溶解有兩種情況:一種是長石、巖屑等不穩(wěn)定顆粒直接溶解形成溶蝕粒內(nèi)孔;另一種是長石及巖屑等顆粒先為碳酸鹽礦物交代，后來交代物發(fā)生溶解而使顆粒間接被溶，常形成溶蝕粒內(nèi)孔及溶蝕粒間孔。

據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察，本區(qū)砂礫巖發(fā)生了強(qiáng)烈的溶蝕作用，形成了大量的溶蝕型次生孔隙(圖6、圖7)。部分綠泥石膜也發(fā)生溶解作用。

圖6 ES7012井長石溶蝕

圖7 T72110井長石溶蝕

由于本區(qū)溶蝕作用強(qiáng)烈，填隙物內(nèi)溶孔也較發(fā)育，占孔隙總面孔率的11.17%，鑄體薄片下經(jīng)常可見。通過統(tǒng)計(jì)鑄體面孔率數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)(圖8)，在以填隙物內(nèi)溶孔為主的巖石樣品中，面孔率最小值為0.01%，最大值為 0.62%，平均為 0.31%。膠結(jié)類型以孔隙型為主，少量基底型，孔隙發(fā)育程度中等—差。

圖8 七中、東區(qū)克下組礫巖儲(chǔ)層孔隙類型發(fā)育特征

如圖9所示溶蝕粒間孔多于剩余粒間孔，此階段溶蝕作用是主要的成巖作用。溶蝕粒間孔的存在使得儲(chǔ)層滲透率和孔隙度較高，溶蝕粒內(nèi)孔含量不少，但對改善滲透率作用不大，這導(dǎo)致儲(chǔ)層非均質(zhì)變化。

3 構(gòu)造作用對儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響

構(gòu)造改造作用是影響儲(chǔ)集性能的重要條件:構(gòu)造作用從大的方面控制著沉積環(huán)境和成巖作用，從這個(gè)意義上講，構(gòu)造作用從宏觀上控制著巖石的儲(chǔ)集性能，后期構(gòu)造作用對巖石物性的影響主要表現(xiàn)在使巖石破碎而形成裂縫。裂縫的存在不僅提供了石油運(yùn)移通道，改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，而且為大氣淡水、酸性水進(jìn)入砂體提供了運(yùn)移通道，往往形成良好的次生孔隙，改善了儲(chǔ)層的物性、孔隙。因此其在局部地區(qū)對儲(chǔ)層改善起了很大的作用。

圖9 孔隙與物性的關(guān)系

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的斷層和裂縫對儲(chǔ)層非均質(zhì)性有一定影響。垂直和較大角度的斷層由于其封閉性，不但可使原來的地層錯(cuò)開，變成不連通，也可以由于其開啟性使不同年代的地層串通起來，增加了儲(chǔ)層的嚴(yán)重性和復(fù)雜性。一些延伸很遠(yuǎn)的裂縫若不閉合，可能使水沿裂縫串流，造成嚴(yán)重的平面矛盾。

微裂縫是在構(gòu)造應(yīng)力或者地靜壓力作用下巖石發(fā)生破裂而形成的次生孔隙。從顯微鏡下觀察，顆粒間或顆粒內(nèi)發(fā)育的微裂縫均比較常見，微裂縫的寬度通常受殘余構(gòu)造水平應(yīng)力場的控制。七中區(qū)和七東區(qū)克下組碎屑巖儲(chǔ)層中均有微裂縫發(fā)育，但數(shù)量較少，約占總孔隙面孔率的0.19%，從本區(qū)巖石樣品的鑄體薄片資料上看，微裂縫多發(fā)育于孔隙發(fā)育情況較差的樣品中(圖10、圖11)，最小面孔率為0.02%，最大面孔率為0.16%，平均面孔率為0.074%。

根據(jù)鑄體薄片研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)造作用產(chǎn)生的微裂縫對儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性有影響。T72247井中發(fā)育的微裂縫，但是被填隙物充填，對微觀非均質(zhì)性影響不大。與，ES7012井中的儲(chǔ)層巖石較致密，發(fā)育明顯的微裂縫，但是未填隙物充填，導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲透性得到改善，可見微裂縫對微觀非均質(zhì)性影響較大。

4 結(jié)語

1)克拉瑪依油田七中——東區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層中碎屑巖顆粒成分成熟度低，非均質(zhì)性較為嚴(yán)重。儲(chǔ)層中巖石類型分布廣泛，形成復(fù)模態(tài)結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

圖10 ES7012井微裂縫

圖11 ES7012井微裂

2)儲(chǔ)層成巖作用的復(fù)雜性和多樣性，造成了儲(chǔ)層孔隙分布的非均質(zhì)性，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。在壓實(shí)作用改造下造成儲(chǔ)層較大孔隙度卻是較小的滲透率，造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性。溶蝕粒間孔的存在使得儲(chǔ)層滲透率和孔隙度較高，溶蝕粒內(nèi)孔含量不少，但對改善滲透率作用不大，這導(dǎo)致儲(chǔ)層非均質(zhì)變化。

3)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的微裂縫使得儲(chǔ)層區(qū)域性的孔隙度差異較大，對微觀非均質(zhì)性影響較大。

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