唐海評(píng),陳世加,張瀟文,黃囿霖,姚宜同
(西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川 成都 610500)
鄂爾多斯盆地是我國東部中—新生代典型陸相沉積盆地之一,也是我國致密油勘探的重要區(qū)域,具有較好的勘探前景[1-6]。致密油藏儲(chǔ)層孔滲較差,原油一般缺乏長距離運(yùn)移條件,為近源成藏,儲(chǔ)層對(duì)原油成藏具有重要的控制作用[1,7-12]。
研究區(qū)位于盆地次級(jí)構(gòu)造單元伊陜斜坡的西南部,長7段自下而上分為長73、長72、長71三個(gè)層段。由于受印支運(yùn)動(dòng)的影響,盆地的西南部逐漸抬升[13-14],在延長組長7段沉積過程中,從長73至長71,湖盆中心向東偏移,致使長73沉積一套穩(wěn)定的頁巖,而長72、長71主要沉積濁積砂體。研究區(qū)內(nèi),底部長73烴源巖厚度大且在平面上廣泛分布,長71、長72中烴源巖僅在局部區(qū)域發(fā)育。該段有機(jī)質(zhì)豐度高,處于成熟階段,為原油成藏提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
延長組長7儲(chǔ)層的主力層為長71、長72,巖性以粉—細(xì)粒長石巖屑、巖屑長石砂巖為主;孔隙主要為溶孔,其次為粒間孔;片狀喉道、管狀喉道發(fā)育;儲(chǔ)層致密,物性較差,孔隙度一般為3%~12%,滲透率小于0.3×10-3μm2,為典型的致密砂巖儲(chǔ)層。平面上物性變化大,非均質(zhì)性強(qiáng)。長71、長72儲(chǔ)層與烴源巖緊密接觸,油源充足,具有良好的成藏條件,但在研究區(qū)已鉆井中廣泛存在同段砂體中含油性好、含油性差或不含油段相間分布的現(xiàn)象。鑒于以上問題,本次研究著重分析儲(chǔ)層含油性的成因以及原油在儲(chǔ)層中的運(yùn)聚特征,旨在為有利區(qū)帶的預(yù)測、下步勘探部署提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。
通過對(duì)研究區(qū)取心井巖心觀察發(fā)現(xiàn),該區(qū)儲(chǔ)層的含油性存在明顯差異。如鎮(zhèn)160井、寧80井、耿58井等巖心呈典型的砂巖含油性好和含油性差互層的現(xiàn)象(見圖 1)。
此外,據(jù)鎮(zhèn)160井顯微熒光照片顯示,2 272.50 m(紅點(diǎn)處)處含油性較好,而在該段中的2 269.80 m(藍(lán)點(diǎn)處)處含油性極差,證實(shí)了同一砂巖不同深度段油富集程度存在差異(見圖1a)。
圖1 巖心照片
通過鑄體薄片對(duì)鎮(zhèn)160井2 272.50 m及2 269.80 m處巖心的觀察發(fā)現(xiàn):含油性較好的儲(chǔ)層(2 272.50 m處),粒間孔、溶孔較發(fā)育,孔隙的連通較好;而含油性較差的儲(chǔ)層(2 269.80 m處),鐵方解石膠結(jié)交代發(fā)育,只有少量顆粒表面發(fā)生溶蝕,孔隙孤立、不連通。在2 000倍的掃描電鏡下觀察可以發(fā)現(xiàn),含油性較好的孔隙發(fā)育,含油性差的儲(chǔ)層孔隙不發(fā)育(見圖2a,2b)。此外,通過物性測試得知,2 272.50 m深度點(diǎn)的孔隙度為9.95%,滲透率為 0.210×10-3μm2;2 269.80 m 深度點(diǎn)的孔隙度為 4.46%,滲透率為 0.005×10-3μm2。
含油性好的巖心,鏡下熒光顯示也較好,鑄體薄片及掃描電鏡下顆粒較粗,粒間孔、溶孔發(fā)育,孔隙連通性較好;含油性差的巖心,熒光顯示也較差,鑄體薄片及掃描電鏡下碎屑顆粒較細(xì),填隙物含量較高,且溶蝕作用不發(fā)育,溶孔少見。如相鄰胡尖山地區(qū)的耿58井巖心2 390.15 m及2 394.60 m處樣品,其對(duì)應(yīng)的物性也存在明顯差異。2 390.15 m深度點(diǎn)的孔隙度為9.50%,滲透率為 0.240×10-3μm2;2 394.60 m 深度點(diǎn)的孔隙度為 5.70%,滲透率為 0.078×10-3μm2(見圖 2c,2d)。
圖2 熒光、鑄體及電鏡照片
分別統(tǒng)計(jì)耿58井巖心中含油性好與含油性差的砂巖段的孔隙度和滲透率,結(jié)果表明,其孔隙度和滲透率值存在明顯的差別。含油性好的砂巖段平均孔隙度為7.88%,滲透率為 0.268×10-3μm2,均高于含油性差的砂巖段的平均孔隙度和滲透率值,進(jìn)一步證實(shí)了儲(chǔ)層物性對(duì)其含油性的控制作用(見表1)。
表1 耿58井不同含油性儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)
以上對(duì)儲(chǔ)層含油差異性的分析結(jié)果表明,物性是影響儲(chǔ)層含油性差異的主要因素,物性較好的儲(chǔ)層含油性較好,物性較差的儲(chǔ)層含油性較差或不含油。因此,在同樣的油源條件下,孔隙越發(fā)育,含油性越好;物性的差異導(dǎo)致了含油性的差異。
物性越差,原油進(jìn)入儲(chǔ)層需要克服的毛細(xì)管阻力就越大,儲(chǔ)層含油程度越低;反之,物性越好,儲(chǔ)層含油程度越高。在相同條件下,砂體的含油飽和度隨砂體物性的變好而增大,物性越好越有利于巖性油藏的形成[15-16]。
對(duì)長7儲(chǔ)層含油飽和度與孔隙度、滲透率的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表明:長7儲(chǔ)層中含油飽和度與物性相關(guān)性較好,含油飽和度隨滲透率呈指數(shù)增大,隨孔隙度呈線性增大,且與滲透率的相關(guān)性更好,說明滲透率對(duì)原油富集程度的影響更大(見圖3)。四川盆地侏羅系致密油層孔隙度普遍小于5%,仍具有良好的成藏效果,這也說明孔隙度對(duì)原油富集程度的影響小于滲透率。因此,物性控制儲(chǔ)層砂體的含油程度,物性越好,含油飽和度越高;反之,物性越差,含油飽和度也較低。
圖3 寧76井長7段含油飽和度與滲透率、孔隙度關(guān)系
物性影響儲(chǔ)層的含油性及含油飽和度,孔喉結(jié)構(gòu)直接影響原油進(jìn)入儲(chǔ)層的難易程度。對(duì)圖1中寧80井長72層段巖心取樣進(jìn)行壓汞分析,結(jié)果(見表2)表明,含油樣品(1-23,1-24)孔隙度大于9.0%,滲透率大于0.070×10-3μm2,明顯高于不含油樣品(1-25),而排驅(qū)壓力小于2.5 MPa,遠(yuǎn)低于不含油樣品(10.489 0 MPa)。從壓汞曲線可以看出:不含油樣品的排驅(qū)壓力較高,孔喉分選也較差;而含油樣品的排驅(qū)壓力低,孔喉的分選也相對(duì)較好。樣品1-23和1-24均含油,前者分選略好于后者,進(jìn)汞飽和度前者也略大(見圖4)。這主要因?yàn)榉诌x越好,孔喉越均勻,主流喉道較多,微細(xì)喉道所占的比例相對(duì)較小,原油在運(yùn)移中更易沿主流喉道運(yùn)移。因此,儲(chǔ)層孔喉大小影響原油能否進(jìn)入;在同樣喉道大小情況下,孔喉分選影響原油的富集程度。
表2 寧80井長72壓汞參數(shù)
圖4 寧80井壓汞曲線
據(jù)研究區(qū)長7壓汞資料發(fā)現(xiàn),最大進(jìn)汞飽和度與最大喉道半徑、中值半徑相關(guān)性較好(見圖5)。毛細(xì)管壓力的計(jì)算公式為
式中:θ1,θ2分別為汞和油進(jìn)入巖樣的潤濕角,(°);δ1,δ2分別為汞和油進(jìn)入巖樣的表面張力,mN·m-1;pcr為油藏條件下毛細(xì)管壓力,MPa;pc(Hg)為壓汞分析獲得的毛細(xì)管壓力,MPa。
根據(jù)鄂爾多斯盆地延長組實(shí)際地質(zhì)環(huán)境,取θ1=140°,δ1=480 mN·m-1,θ2=30°,δ2=30 mN·m-1。 由式(1)得
式(2)表明,油藏中毛細(xì)管阻力與地表的毛細(xì)管阻力呈線性關(guān)系。因此,油藏條件下,含油飽和度受喉道大小的影響明顯。
圖5 最大進(jìn)汞飽和度與孔喉關(guān)系
1)研究區(qū)儲(chǔ)層含油性主要受物性及孔喉結(jié)構(gòu)的影響。儲(chǔ)層的粒間孔、溶孔越發(fā)育,孔隙的連通越好,物性較好,儲(chǔ)層原油富集程度高。
2)儲(chǔ)層含油程度受物性影響明顯。含油飽和度隨孔隙度的增大呈線性增加,隨滲透率增大呈指數(shù)增大,含油性受滲透率的影響更明顯。
3)儲(chǔ)層孔喉大小決定原油能否進(jìn)入。在喉道大小不變的情況下,孔喉分選影響原油的富集程度,儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)同樣決定了原油在儲(chǔ)層中的飽和度。
對(duì)于致密砂巖油藏來說,儲(chǔ)層中含油性具有明顯差異,在研究其成藏時(shí)應(yīng)充分考慮儲(chǔ)層物性及孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)油氣富集的影響;此外,含油與不含油的互層分布,影響著原油的運(yùn)移,因而研究致密油成藏時(shí),應(yīng)注意輸導(dǎo)體系的研究。
[1]鄒才能,朱如凱,吳松濤,等.常規(guī)與非常規(guī)原油聚集類型、特征、機(jī)理及展望:以中國致密油和致密氣為例[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(2):173-187.
[2]賈承造,鄭民,張永峰.中國非常規(guī)原油資源與勘探開發(fā)前景[J].石油勘探與開發(fā),2012,39(2):129-136.
[3]賈承造,鄒才能,李建忠,等.中國致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(3):343-350.
[4]趙靖舟,白玉彬,曹青,等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型低滲透-致密砂巖大油田成藏模式[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(6):811-827.
[5]姚涇利,鄧秀芹,趙彥德,等.鄂爾多斯盆地延長組致密油特征[J].石油勘探與開發(fā),2013,40(2):150-158.
[6]楊華,李士祥,劉顯陽.鄂爾多斯盆地致密油、頁巖油特征及資源潛力[J].石油學(xué)報(bào),2013,34(1):1-11.
[7]趙靖舟.非常規(guī)原油有關(guān)概念、分類及資源潛力[J].天然氣地球科學(xué),2012,23(3):393-406.
[8]高輝,敬曉鋒,張?zhí)m.不同孔喉匹配關(guān)系下的特低滲透砂巖微觀孔喉特征差異[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2013,35(4):401-406.
[9]王斌,趙永強(qiáng),王恕一,等.塔里木盆地孔雀河斜坡志留系致密砂巖儲(chǔ)層特征及主控因素[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2013,35(6):615-620.
[10]姚涇利,陳世加,路俊剛,等.鄂爾多斯盆地胡尖山地區(qū)長7儲(chǔ)層特征及影響因素[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2013,35(2):162-166.
[11]鄒才能,陶士振,侯連華,等.非常規(guī)原油地質(zhì)[M].北京:地質(zhì)出版社,2011:1-310.
[12]鄒才能,陶士振,袁選俊,等.“連續(xù)型”原油藏及其在全球的重要性:成藏、分布與評(píng)價(jià)[J].石油勘探與開發(fā),2009,36(6):669-682.
[13]孫致學(xué),魯洪江,馮文光,等.低滲透砂巖儲(chǔ)集層油藏評(píng)價(jià)一體化研究方法及應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā),2006,33(6):743-748.
[14]胡望水,張宇規(guī),牛世忠,等.相控儲(chǔ)層地質(zhì)建模研究[J].特種油氣藏,2010,17(5):37-39.
[15]陳明強(qiáng),任龍,李明,等.鄂爾多斯盆地長7超低滲油藏滲流規(guī)律研究[J].斷塊油氣田,2013,20(2):191-195.
[16]樊陽,查明,姜林,等.致密砂巖氣充注機(jī)制及成藏富集規(guī)律[J].斷塊油氣田,2014,21(1):1-6.