志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究

楊明明，王建民，王 新，周 曉，郭 旭

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065；2.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）

1 區(qū)域概況

志丹地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南部，形成于早白堊世的伊陜斜坡，呈向西傾斜的平緩單斜，平均坡降10 m／km，傾角小于1°，斷層不發(fā)育，主要發(fā)育鼻狀構(gòu)造［1－2］。

長2儲(chǔ)層為研究區(qū)主要產(chǎn)油層段，屬于三角洲前緣亞相沉積，沉積微相可分為水下分流河道、河口壩、分流間灣、遠(yuǎn)砂壩這四種沉積微相，有利儲(chǔ)層主要分布于水下分流河道。研究區(qū)儲(chǔ)層物性較差，孔隙度平均15.57%，滲透率平均6.32×10－3μm2，綜合評(píng)價(jià)為中孔特低滲透型儲(chǔ)層。根據(jù)區(qū)域性的標(biāo)志和沉積旋回、巖電組合特征等，將研究區(qū)長2油層組自上而下依次劃分為3個(gè)小層：長21、長22、長23，地層厚度變化在90～120 m。儲(chǔ)層巖石類型以灰色、淺灰色長石砂巖為主，此外還有少量的巖屑長石砂巖。

2 儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究

2.1 層內(nèi)非均質(zhì)性

層內(nèi)非均質(zhì)性是指一個(gè)單砂層內(nèi)儲(chǔ)層性質(zhì)在垂向上的變化，可從層內(nèi)粒度分布的韻律性、非均質(zhì)性參數(shù)、以及層內(nèi)夾層等方面來研究［3－4］。

2.1.1 粒度韻律

粒度韻律受沉積環(huán)境和沉積作用的控制，由于水動(dòng)力強(qiáng)弱的周期性變化，造成單砂層內(nèi)碎屑顆粒粒度大小在垂向上的韻律性變化。

根據(jù)巖心觀察、單井相分析、沉積相縱向的分布和沉積序列的組合，長2油層組從下到上有3個(gè)正韻律組合，而每個(gè)正韻律組合內(nèi)部則往往由幾個(gè)正韻律層段或反韻律層段相疊加，其間被泥質(zhì)或物性較差的夾層分隔。對韻律層發(fā)育情況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)長2儲(chǔ)層主要發(fā)育正韻律、反韻律和復(fù)合韻律三種粒度韻律類型，其高滲段一般位于砂體中下部?？偠灾L2儲(chǔ)層韻律分布模式自下而上以正韻律為主，中間夾有部分有反韻律和復(fù)合韻律。

2.1.2 非均質(zhì)性參數(shù)

非均質(zhì)性參數(shù)主要用于描述儲(chǔ)層非均質(zhì)程度，常用的參數(shù)包括：滲透率變異系數(shù)（Vk）、滲透率突進(jìn)系數(shù)（Tk）、滲透率均質(zhì)系數(shù)（Tp）和滲透率級(jí)差（Jk）。

突進(jìn)系數(shù)越高，級(jí)差越大，變異系數(shù)越大，均質(zhì)系數(shù)越小，表明砂層的滲透率非均質(zhì)性越強(qiáng)，反之則均質(zhì)性好。

依據(jù)滲透率非均質(zhì)參數(shù)的分析結(jié)果，志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層各小層砂巖均具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，變異系數(shù)普遍大于1.1，均質(zhì)系數(shù)普遍小于0.224（表1）。

表1 志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層非均質(zhì)參數(shù) 10－3μm2

2.1.3 層內(nèi)夾層

通過巖心觀察和測井解釋，發(fā)現(xiàn)長2儲(chǔ)層主要發(fā)育泥質(zhì)夾層和砂質(zhì)夾層。泥質(zhì)夾層：主要由泥巖和粉砂質(zhì)泥巖組成，不具滲透性，厚度一般幾十厘米，小于1 m，測井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬、高聲波時(shí)差，自然電位明顯回返。致密砂巖夾層：主要由鈣質(zhì)膠結(jié)的細(xì)砂巖和粉砂巖組成，巖性致密堅(jiān)硬，單層厚度一般不超過2.0m，測井曲線上主要表現(xiàn)為高電阻、低伽馬、低聲波時(shí)差（圖1）。

研究表明，志丹地區(qū)長2儲(chǔ)集層段單井平均夾層厚度長23最大、長22次之、長21最??；夾層頻率長23最大、長22次之、長21最?。粖A層密度長23最大、長21、長22最??；砂質(zhì)夾層與泥質(zhì)夾層之比為2.57～3.17（表2）。

2.2 層間非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性系指垂向上相鄰單砂層之間巖性、結(jié)構(gòu)、物性等方面的差異，它取決于縱向上各種成因砂體的組合關(guān)系、砂體之間泥巖隔層的發(fā)育及分布特點(diǎn)［5］。

圖1 志丹地區(qū)長2砂巖儲(chǔ)層夾層特征

表2 志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層層內(nèi)夾層分類統(tǒng)計(jì)

2.2.1 分層系數(shù)

分層系數(shù)表示一套層系內(nèi)砂層的個(gè)數(shù)，可以用平均單井鉆遇砂層層數(shù)表示，分層系數(shù)越大，說明層間非均質(zhì)性越嚴(yán)重［6］。

對區(qū)內(nèi)長2油層組各小層分層系數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，長23小層單砂層平均厚度相對最小，單井最大砂巖層數(shù)相對較大，單井平均砂巖層數(shù)和分層系數(shù)相對最大，顯示較強(qiáng)的非均質(zhì)性；長21小層單井最大砂巖層數(shù)、平均層數(shù)和分層系數(shù)相對最小，顯示較弱的非均質(zhì)性（表3）。

表3 志丹地區(qū)長2油層組分層系數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.2.2 垂向砂巖密度

砂巖密度指該地層中砂巖厚度與地層厚度之比，其比值越大，則砂體越發(fā)育，連續(xù)性越好。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明（表4），長22的砂巖密度相對最大，長23次之，長21砂巖密度最低，即長21層的非均質(zhì)性較強(qiáng)，長23層次之，長22相對較弱。

表4 志丹地區(qū)長2油層組砂巖密度統(tǒng)計(jì)

2.2.3 層間隔層

層間隔層是指位于單砂層之間的特低滲與不滲透巖層。隔層橫向連續(xù)性好，對砂體之間的垂向滲流有封隔阻擋作用［7］。據(jù)統(tǒng)計(jì)（表5），研究區(qū)長2小層層間隔層數(shù)一般為2～5層，最多6層，最少1層；其中，長23的隔層層數(shù)最多，長22其次，長21的隔層層數(shù)最少。單層厚度變化較大，最薄者約1 m，最厚者約20 m，平均約2～12 m；以長23隔層單層平均厚度最大，其次為長22隔層，長21平均單隔層平均厚度最小。

2.2.4 砂體的連續(xù)性及連通性

根據(jù)分層系數(shù)和砂巖密度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，研究區(qū)長2中部的長22分層系數(shù)及砂巖密度相對表現(xiàn)均為較好，這個(gè)結(jié)果能夠間接地反映出其小層內(nèi)部砂體也同時(shí)具有較好或者相對最好的連續(xù)性及連通性，因而使其成為區(qū)內(nèi)長2的主力儲(chǔ)產(chǎn)層位。由沉積相橫剖面圖（圖2）也可以看出，區(qū)內(nèi)砂體在長23小層中有著最為密集的發(fā)育，砂體橫向穩(wěn)定性好，可連續(xù)追蹤若干井距，最長甚至可達(dá)10 km以上，即使是一些薄砂體剖面上也可以延伸很遠(yuǎn)的距離。連通性比較好、較厚的砂體往往都是由多期或若干旋回砂體復(fù)合疊加而成，連通方式比較多樣，多層式、多邊式、孤立式等都有發(fā)現(xiàn)，以多層式最為多見。

表5 志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層層間隔層統(tǒng)計(jì)

圖2 志丹地區(qū)長2油層組沉積相剖面

2.3 平面非均質(zhì)性

平面非均質(zhì)性是指在平面上由儲(chǔ)集砂體幾何形態(tài)、連續(xù)性、孔隙度、滲透率變化所引起的非均質(zhì)性［8］。

據(jù)前述成果，沉積環(huán)境特征和沉積相帶發(fā)育展布特征對區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層巖性、物性及非均質(zhì)性等具有重要的控制和影響。沉積相帶控制了區(qū)內(nèi)長2各小層砂巖厚度的空間展布，古水流向決定了砂體的延伸方向，砂體延伸方向決定了儲(chǔ)層巖性的分異，導(dǎo)致了滲透率的方向性。從長23到長22，三角洲相對發(fā)育，不僅為砂巖儲(chǔ)層的集中發(fā)育和分布提供了獨(dú)好的條件，而且也造成了縱向上各小層儲(chǔ)層發(fā)育程度的差異和不同。同時(shí)，由于水下分流河道的發(fā)育，決定了區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層水平滲流相對于垂直方向?qū)?huì)更好更突出。

孔隙度、滲透率的平面變化是平面非均質(zhì)性的主要表現(xiàn)，特別是滲透率的方向性對流體平面運(yùn)動(dòng)影響極大。研究結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)長2儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的平面分布與砂體的展布比較吻合，高孔、高滲帶分布有一定的方向性，主要呈北東～南西方向，與古流向基本一致。

2.4 孔喉結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性

孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性是指巖石所具的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及連通狀況在空間上的差異［9］。研究區(qū)長2儲(chǔ)層平均孔徑為41.67μm，平均面孔率為10.07% ，以粒間孔為主，占總孔隙度的81.32%，溶蝕孔隙次之，占總孔隙度的17.78%，其余分別是晶間孔、鑄?？?、微裂縫。據(jù)研究區(qū)薄片資料統(tǒng)計(jì)，本區(qū)長2儲(chǔ)層的孔隙半徑主要分布在小于90μm之間，分布主頻在10～60μm，平均41.67 μm，孔隙結(jié)構(gòu)類型主要為小－中孔隙，占總樣品數(shù)的85%以上，其中小孔隙占50%以上，中孔隙約占35%以上。根據(jù)中值喉道分析結(jié)果，區(qū)內(nèi)長2砂巖儲(chǔ)層喉道類型主要為細(xì)喉道，約占97.26%，其他為微喉道，約占2.74%。

依據(jù)壓汞曲線形態(tài)特征、50%汞飽和度對應(yīng)的中值壓力并結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，可將研究區(qū)長2儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)大致劃分為四種結(jié)構(gòu)類型，分別是中～大孔－細(xì)喉型、小～中孔－細(xì)喉道、小孔－細(xì)喉道和小孔－微喉型四種組合型式（表6），且以小～中孔－細(xì)喉型為主。綜上所述，研究區(qū)長2儲(chǔ)層孔喉分布不均，孔喉結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)。

3 結(jié)論

志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層整體非均質(zhì)性較強(qiáng)，其中長22非均質(zhì)性比長21、長23非均質(zhì)性要弱，長22分層系數(shù)及砂巖密度相對表現(xiàn)均為較好，砂體連通性和連續(xù)性也相對較好，是研究區(qū)主要產(chǎn)油層之一；長2儲(chǔ)層韻律分布模式自下而上以正韻律為主，中間夾有部分有反韻律和復(fù)合韻律；層內(nèi)夾層比較發(fā)育，且砂質(zhì)夾層是泥質(zhì)夾層的3倍左右；區(qū)內(nèi)長2儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的平面分布與砂體的展布比較吻合，高孔、高滲帶分布有一定的方向性，主要呈北東－南西方向，與古流向基本一致；長2儲(chǔ)層主要以粒間孔為主，溶蝕孔次之，晶間孔、鑄?？住⑽⒘芽p極少，孔喉結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，孔喉也分布不均，孔喉結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)。

表6 志丹地區(qū)長2儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)類型

［1］ 何自新.鄂爾多斯盆地演化與油氣［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［2］ 楊友運(yùn)，張蓬勃，張忠義.鄂爾多斯盆地西峰油田長8油組辮狀河三角洲沉積特征與層序演化［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2005，24（1）：45－48.

［3］ 賈容.東營凹陷沙河街組碎屑巖儲(chǔ)集層非均質(zhì)性研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2007，21（1）：19－24.

［4］ 肖玲，田景春.鄂爾多斯盆地油坊莊油田長2油層組儲(chǔ)層宏觀非均質(zhì)性研究［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2006，26（2）：59－62.

［5］ 謝俊，張金亮.法21斷塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究［J］.山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，22（3）：10－13.

［6］ 張淑娟，劉大聽，羅永勝.潛山油藏內(nèi)幕隔層及斷層控制的剩余油分布模式［J］.石油學(xué)報(bào)，2001，22（6）：50－54.

［7］ 方少仙，侯方浩.石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)［M］.山東東營：石油大學(xué)出版社，1998：168－169.

［8］ 張銘，樊孝峰，方勇，等.濮城油田東區(qū)沙二段下亞段沉沉積微相與儲(chǔ)層非均質(zhì)性及剩余油分布的關(guān)系［J］.中國海上油氣（地質(zhì)），2003，17（3）：176－180.

［9］ 郭艷琴，王起琮.安塞油田長2、長3淺油層成巖作用及孔隙結(jié)構(gòu)特征［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2007，37（3）：443－448.