低孔低滲儲(chǔ)層特征及有效厚度的確定

張慶國，富 會(huì)，田得光，王宏旭，代春明

（1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318； 2. 中國石油 大慶油田分公司測井公司， 黑龍江 大慶 163412；3. 中國石油 大慶油田分公司勘探開發(fā)研究院， 黑龍江 大慶 163712； 4. 中國石油 吉林油田分公司扶余采油廠， 吉林 松原 138000）

低孔低滲儲(chǔ)層特征及有效厚度的確定

張慶國1，富 會(huì)1，田得光2，王宏旭3，代春明4

（1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318； 2. 中國石油 大慶油田分公司測井公司， 黑龍江 大慶 163412；3. 中國石油 大慶油田分公司勘探開發(fā)研究院， 黑龍江 大慶 163712； 4. 中國石油 吉林油田分公司扶余采油廠， 吉林 松原 138000）

以長嶺凹陷葡萄花油層為例，以儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo)，利用巖心分析、測井、錄井、分析化驗(yàn)、薄片、掃描電鏡、X衍射分析等手段資料，建立姚家組一段基礎(chǔ)資料庫，確定儲(chǔ)層的巖性特征、沉積特征、成巖作用、孔隙結(jié)構(gòu)和物性特征。姚家組一段主要為三角洲前緣相的水下分支河道。巖石類型主要為巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖，巖石粒度相對(duì)較粗，主要以粉砂、細(xì)砂為主。儲(chǔ)層孔隙主要以原生孔隙次生溶蝕擴(kuò)邊為主。儲(chǔ)層孔隙度主要分布在10%～20%之間，滲透率主要分布在0.01×10-3～20×10-3μm2之間。通過測井與地質(zhì)及試油資料綜合對(duì)比研究，確定巖性、物性、含油性、電性下限標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過該區(qū)域儲(chǔ)層68口井442個(gè)層測試驗(yàn)證，解釋符合率提高10%，使得今后在該類油氣層解釋評(píng)價(jià)中具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

長嶺凹陷；葡萄花油層；低孔低滲儲(chǔ)層；有效厚度

長嶺凹陷位于松遼盆地南部(圖 1),是松遼盆地中央凹陷區(qū)次一級(jí)斷陷,面積約8 000 km2,是松遼盆地含油氣較豐富的斷陷之一。葡萄花油層為研究的目的層位，葡萄花油層隸屬于姚家組一段，是松遼盆地白堊系主力油層之一。姚一段葡萄花油層在盆地隆起部位底部發(fā)育不全，邊部缺失，與青山口組成微角度交切，屬假整合接觸。姚一段厚度變化較大，一般為40～60 m，最厚78 m，儲(chǔ)集層發(fā)育良好。儲(chǔ)層的孔隙度平均值小于15%，滲透率平均值小于50×10-3μm2，為典型的低孔低滲儲(chǔ)層。低孔低滲儲(chǔ)層主要受儲(chǔ)層巖性、沉積作用、成巖作用、孔隙結(jié)構(gòu)等諸多因素所控制，對(duì)該類儲(chǔ)層的有效厚度的準(zhǔn)確確定帶來了難度。從目前油田勘探開發(fā)的實(shí)際出發(fā),認(rèn)為對(duì)該類儲(chǔ)層的有效厚度迚行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過深入分析該類儲(chǔ)層的控制因素，建立了對(duì)該類儲(chǔ)層的有效厚度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)今后該類儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)提供依據(jù)。

圖1 松遼盆地南部中央坳陷區(qū)長嶺凹陷Fig.1 The Changling depression area of in the centraldepression of southern Songliao Basin

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

通過對(duì)姚一段葡萄花油層的24口取心井巖心描述和68張薄片鏡下鑒定可知，巖石顆粒骨架組分主要為長石、石英和巖屑，其中石英占碎屑總量的20%～28%，平均值達(dá)到23.4%；長石占碎屑總量的19%～36%，平均含量為 30.1%，占碎屑總量的25%～32%，平均達(dá)到29.6%，以巖漿巖巖屑為主，并含少量變質(zhì)巖巖屑和沉積巖巖屑；其它礦物與填隙物平均含量為16.9%，其中雜基以粘土基質(zhì)為主，占總體積4.6%；膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，平均含量為7.14%，此外還有少量的硅質(zhì)膠結(jié)，含量為1%左右。根據(jù)砂巖三端元分類斱法，表明姚一段砂巖類型主要為巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖?？傮w上看，體現(xiàn)了成熟度較差的特征【1-6】。

從儲(chǔ)層巖性粒級(jí)上分析，巖石粒級(jí)以粉砂為主，但細(xì)砂的比重比較大，主要粒徑為0.04 -0.25 mm，最大粒徑 0.4 mm，顆粒的分選型為中等，磨圓度為次棱，平均成熟度為0.37，由此可知，葡萄花油層砂巖的成熟度為較差—中等的特征。

1.2 沉積特征

姚一段葡萄花油層泥巖顏色主要以紫紅色居多，其次發(fā)育灰色、灰綠色和灰黑色泥巖，紫紅色泥巖的大范圍發(fā)育驗(yàn)證了姚一段早期的湖盆抬升，水體變淺，富氧范圍大大增加。通過X衍射分析結(jié)果表明：姚一段粘土礦物主要以伊利石為主，平均含量在78%。因?yàn)槟鄮r顏色的變化可以定性地反映沉積環(huán)境和水深變化迚而反映可容納空間的變化，可以看出屬于氧化環(huán)境。通過對(duì)取心井概率累積曲線分析，表現(xiàn)為牽引流的沉積特征，兩段式的特征明顯(圖2)，跳躍總體含量在40%～70%左右，懸浮總體含量在30%～60%左右，懸浮總體與跳躍總體交截點(diǎn)在4φ，粒度比河流沉積的砂體細(xì)，屬三角洲前緣成因砂體類型，多表現(xiàn)為較弱水動(dòng)力條件下的三角洲前緣水下分支河道的沉積特征。從C-M圖(圖3)分析，樣品點(diǎn)主要集中在PQ段、QR段與RS段，主要以懸浮組分為主，NO段、OP段所代表的滾動(dòng)組分不發(fā)育，也證明具有牽引流沉積特征。

圖2 姚一段葡萄花油層概率累積曲線Fig.2 The probability cumulative curves of the putaohua oil layer of the first member of Yaojia formation

圖3 姚一段葡萄花油層C-M圖Fig.3 The C - M figure of the first member of Yaojia formation

通過上述特征和該區(qū)沉積背景的綜合分析，姚一段葡萄花儲(chǔ)層屬于三角洲相，但主要以三角洲前緣亞相為主，迚一步可劃分水下分支河道微相、水下天然堤微相、支流間灣微相、進(jìn)砂壩微相等。

1.3 成巖作用

姚一段葡萄花油層常見的成巖作用主要包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、和溶蝕作用。其中壓實(shí)作用和膠結(jié)作用都屬于破壞性成巖作用，使得儲(chǔ)集層的物性變得很差，而溶蝕作用屬于是建設(shè)性的成巖作用，使得儲(chǔ)集層的物性變得更好。

1.3.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用，是沉積物最重要的成巖作用之一，指沉積物沉積后，由于上覆沉積物不斷加厚，在重荷壓力下所發(fā)生的作用。通過壓實(shí)作用沉積物發(fā)生脫水，孔隙度降低，體積縮小，密度增大，松軟的

沉積物變成固結(jié)的巖石。姚一段葡萄花油層的壓實(shí)作用主要發(fā)生在成巖作用早期，對(duì)埋深較淺的地層作用較明顯，主要表現(xiàn)為碎屑顆粒接觸更加緊密、剛性顆粒發(fā)生破裂。

1.3.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用，指從孔隙溶液中沉淀出的礦物質(zhì)，將松散的沉積物固結(jié)起來的作用。根據(jù)薄片鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì)，姚一段葡萄花油層的膠結(jié)物主要有碳酸鹽礦物、自生粘土礦物及少量的硅質(zhì)膠結(jié)等。碳酸鹽膠結(jié)在研究區(qū)比較發(fā)育，主要為嵌晶狀斱解石、微晶狀斱解石泥、鐵斱解石及少量白云石。斱解石的膠結(jié)一般呈連晶狀出現(xiàn)在顆粒間，以孔隙式膠結(jié)和嵌晶式膠結(jié)為主，部分見基底式膠結(jié)。自生粘土礦物膠結(jié)，主要為伊利石膠結(jié)。通過掃描電鏡的觀察，其形態(tài)呈現(xiàn)葉片狀，為長條片狀、橋狀或網(wǎng)狀充填孔隙產(chǎn)出，堵塞孔隙，是構(gòu)成砂巖束縛孔隙的主要因素，大大增大孔隙的彎曲度，降低滲透率。主要為Ⅲ型伊利石，多形成于晚成巖B期。硅質(zhì)膠結(jié)在研究區(qū)砂巖中分布比較普遍，但含量較少，主要以石英次生加大為主。

1.3.3 溶蝕作用

溶蝕作用，通過對(duì)普通薄片和鑄體薄片的觀察分析，該儲(chǔ)層的溶蝕主要以長石顆粒溶蝕和填隙物溶蝕為主。長石沿顆粒的邊緣或解理斱向迚行溶蝕，形成粒內(nèi)蜂窩狀溶孔或長石邊界被溶蝕現(xiàn)象，并且可見長石中心被溶蝕的現(xiàn)象。填隙物的溶解主要是雜基、粘土礦物和膠結(jié)物的溶解。在碎屑顆粒被溶蝕的同時(shí)，這些填隙物也受到溶蝕，形成了粒間溶蝕擴(kuò)大孔【4-6】。

1.4 物性與孔隙結(jié)構(gòu)特征

圖4 孔隙度與滲透率交會(huì)圖Fig.4 The crossplot of porosity and permeability

長嶺凹陷姚一段葡萄花油層430個(gè)樣品的巖心分析數(shù)據(jù)表明: 孔隙度主要分布 10%～20%，并且有10～15%和15%～20%兩個(gè)主要的分布范圍，分布在 20%以上的概率僅有 7.1%，平均孔隙度值為14.3%；滲透率主要分布在 0.01×10-3～20×10-3μ m2，20×10-3μm2以上的概率有17.53%，平均值為12×10-3μm2，屬于低孔低滲儲(chǔ)層。姚一段儲(chǔ)層孔隙度-滲透率交會(huì)圖(圖4)表明：姚一段孔隙度與滲透率相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)為0.8。

通過24口井416個(gè)樣品的姚一段巖心分析數(shù)據(jù)迚行統(tǒng)計(jì)分析，姚一段碳酸鹽含量主要分布范圍為小于10%的占80.29%，其中碳酸鹽含量的最大值為87%，最小值為0.3%?？紫抖扰c碳酸鹽含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，儲(chǔ)層填隙物中鈣質(zhì)較高，膠結(jié)較致密，是導(dǎo)致姚一段儲(chǔ)層低孔低滲的原因之一。

依據(jù)鑄體薄片資料,儲(chǔ)層主要發(fā)育有原生孔隙和次生孔隙。葡萄花儲(chǔ)層原生孔隙和次生孔隙平均含量分別為 3.16%和 0.84%，分別占總孔隙 64.24%和12.41%，其中原生孔隙以溶蝕擴(kuò)邊為主，粒間溶蝕孔、粒內(nèi)溶蝕孔以及鑄?？锥即罅堪l(fā)育，孔隙的連通性較好。從68個(gè)巖樣的壓汞分析資料看,姚一段儲(chǔ)層的主要孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)中排驅(qū)壓力平均值為 2.46 MPa,平均喉道半徑平均值為 0.42μm,相對(duì)分選系數(shù)平均值為4.31,最大迚汞飽和度平均值為 68.68%,退汞效率平均值為18.57%，反應(yīng)出儲(chǔ)層的物性較好【1-6】。

2 有效厚度確定

油層有效厚度指儲(chǔ)集層中具有工業(yè)產(chǎn)油能力的那部分厚度。劃分有效厚度必須具備兩個(gè)條件：第一，必須是儲(chǔ)集層；第二，能以現(xiàn)有工藝技術(shù)條件采出工業(yè)性油氣流。有效厚度標(biāo)準(zhǔn)分為巖性、物性、含油性和電性“四性”標(biāo)準(zhǔn)。首先，通過試油、巖性分析確定含油性和巖性標(biāo)準(zhǔn)，再通過巖心分析和試油層點(diǎn)電性資料建立物性和電性標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 含油性標(biāo)準(zhǔn)

長嶺凹陷姚一段葡萄花油層研究區(qū)取心井中有22口井試油資料，其中16口井射孔井段內(nèi)取心以油浸、油斑為主，試油為油層；6口井在射孔井段內(nèi)取心以油跡、熒光為主，試油為干層?？傮w上來看，研究區(qū)含油性比較低，因此將含油性下限定為油斑【7】。

2.2 巖性標(biāo)準(zhǔn)

在取心井統(tǒng)計(jì)中主要有8種儲(chǔ)集巖：砂巖、細(xì)砂巖、粗粉砂巖、粉砂巖、細(xì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖。以砂巖、細(xì)砂巖、粗粉砂巖、粉砂巖含油性最好，細(xì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖次之，灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖含油性最差。由此確定巖性下限為粉砂巖。

2.3 物性標(biāo)準(zhǔn)

利用該區(qū)巖心分析孔隙度、滲透率，結(jié)合試油產(chǎn)能分析，分別制作了孔隙度、滲透率頻率分布圖(圖5)。當(dāng)油層滲透率下限取0.2×10-3μm2時(shí)，滲透率累計(jì)產(chǎn)能丟失為0.9%，所對(duì)應(yīng)的孔隙度為9%，孔隙度儲(chǔ)油能力丟失為4.8%。從圖可見，儲(chǔ)層產(chǎn)能

丟失都不大，符合姚一段葡萄花油層地質(zhì)特征，因此確定葡萄花油層的滲透率下限為0.2×10-3μm2，孔隙度下限為9%【7-12】。

圖5 孔隙度、滲透率累積能力丟失圖Fig.5 The figure of accumulation capacity loss of the Porosity and permeability

圖6 電阻率(Rt)與聲波時(shí)差(Δt)交會(huì)圖Fig.6 The crossplot of Rt andΔt

2.4 電性標(biāo)準(zhǔn)

分別采用姚一段葡萄花油層的試油層點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的測井聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖求得該區(qū)的有效厚度電性下限標(biāo)準(zhǔn)。圖6是采用51口井70多個(gè)試油層點(diǎn)制作的電阻率(Rt)與聲波時(shí)差(Δt)交會(huì)圖版【9】。

當(dāng)222 μs/m≤Δt≤233 μs/m時(shí)，則Rt≥-2Δt+477 Ω·M，當(dāng)Δt≥233 μs/m時(shí)，則Rt≥11Ω·M(表1)。

應(yīng)用此標(biāo)準(zhǔn)于油田開發(fā)井解釋，實(shí)際解釋 68口開發(fā)評(píng)價(jià)井442層后，與試油結(jié)論對(duì)比，其中有425層完全符合，單層解釋精度為 96.2%，解釋精度提高約為10%?？梢娫摂诜芴岣哂行Ш穸入娦詷?biāo)準(zhǔn)精度，應(yīng)用效果很好。

表1 姚一段葡萄花油層有效厚度標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Effective thickness of putaohua reservoir of first formation of Yaojia Group

3 結(jié)束語

姚一段葡萄花油層以巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖為主，成熟度較低，三角洲前緣亞相沉積，屬于典型的低孔低滲儲(chǔ)層，孔隙結(jié)構(gòu)以原生孔隙為主，并伴有次生孔隙，壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕三大成巖作用。以“四性關(guān)系”研究為基礎(chǔ)制定有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)迚行油田開發(fā)井解釋，表明該標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的可操作性，應(yīng)用效果比較好。通過對(duì)姚一段葡萄花油層儲(chǔ)層特征的宍觀和微觀等斱面的研究，對(duì)后期的開發(fā)生產(chǎn)、試油測試具有較好的指導(dǎo)性作用，該有效厚度標(biāo)準(zhǔn)還在該區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算中廣泛應(yīng)用，為該區(qū)低孔低滲油田增儲(chǔ)上產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。

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Characteristics and Effective Thickness of the Low Porosity and Low Permeability Reservoir

ZHANG Qing-guo1，F(xiàn)U Hui1，TIAN De-Guang2，WANG Hong-Xu3，DAI Chun-Ming4
（1. College of Earth Sciences, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Daqing Oilfield Well logging Branch, Heilongjiang Daqing 163412，China；3. Daqing Oilfield Company Exploration and Development Research Institute, Heilongjiang Daqing 163712，China；4. Jilin Oilfield Company Fuyu Oil Production Plant, Jilin Songyuan 138000, China）

By the theory of reservoir geology, core analysis, well logging, mud logging, thin section, scanning electron microscope, X diffraction analysis were used to establish the foundation database of the first member of Yaojia formation. Then the lithologic characteristics, reservoir sedimentary characteristics, reservoir diagenesis, pore structure and physical characteristics were determined. The results show that the first member of Yaojia formation is mainly subaqueous distributary channel of delta front facies;the rock types are mainly lithic feldspar sandstone and feldspathic lithic sandstone, rock grain size are relatively coarse, mainly composed of silt and fine sand; reservoir porosity is mainly primary pores and secondary dissolution extension; reservoir porosity is mainly distributed between 10% and 20%, permeability is mainly distributed between 0.01×10-3and 20×10-3μm2. The limit of the lithology, physical property, oiliness, and electrical standards were determined by logging and geological comprehensive comparative study and test data. Interpretation coincidence rate was increased by 10% by 442 layer test validation of 68 Wells in the regional reservoir.

Changling depression; Putaohua reservoir; Low porosity and low permeability reservoir; Effective thickness

TE122

A

1671-0460（2014）09-1816-04

2014-04-15

張慶國（1969-），男，黑龍江集賢人，副教授，博士，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，研究方向：主要從事石油地質(zhì)勘探方面的研究。E-mail：zhangqg@163.com。

富會(huì)（1987-），男，碩士，研究方向：主要從事石油地質(zhì)勘探方面的研究。E-mail：634222835@qq.com。