松遼盆地姚家組砂巖輸導(dǎo)層劃分與定量表征

孫永河,馮　丹,王漢強(qiáng)

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,黑龍江 大慶 163318;2.東北石油大學(xué) 非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,黑龍江 大慶 163318)

?

松遼盆地姚家組砂巖輸導(dǎo)層劃分與定量表征

孫永河1,2,馮丹1,2,王漢強(qiáng)1

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,黑龍江 大慶 163318;2.東北石油大學(xué) 非常規(guī)油氣成藏與開(kāi)發(fā)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,黑龍江 大慶 163318)

以松遼盆地古龍南地區(qū)姚家組姚一段砂巖為研究對(duì)象,根據(jù)巖心、測(cè)井資料及油水分布規(guī)律,將研究區(qū)劃分為P11-1～P14-2、P15-1～P16-1、P16-2～P18三套輸導(dǎo)層。利用砂地比建立判定砂體幾何連通性和流體連通性的概率模型,并應(yīng)用該模型量化描述研究區(qū)主要砂巖輸導(dǎo)層的連通性特征。結(jié)果表明:當(dāng)砂地比小于5%時(shí),砂體基本不連通;當(dāng)砂地比大于35%(幾何連通性特征)或25%(流體連通性特征)時(shí),砂體完全連通;當(dāng)砂地比介于5%～35%(幾何連通性特征)或5%～25%(流體連通性特征)時(shí),隨著砂地比的逐漸增加,砂體連通概率逐漸增大。全區(qū)砂地比普遍偏低,但連通性良好,三套輸導(dǎo)層中P11-1～P14-2砂體連通性最好,其次為P15-1～P16-1,P16-2～P18最差。該研究為油氣運(yùn)移路徑刻畫提供了依據(jù)。

砂巖輸導(dǎo)層;幾何連通性;流體連通性;砂地比;量化表征

0　引　言

近年來(lái),眾多學(xué)者對(duì)盆地尺度的油氣運(yùn)移進(jìn)行了研究[1-3],通過(guò)研究認(rèn)識(shí)到量化分析運(yùn)移通道對(duì)尋找油氣具有重要意義。以往學(xué)者借鑒儲(chǔ)層描述的思想和方法,提出了輸導(dǎo)層的概念,以實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣輸導(dǎo)通道的量化表征。事實(shí)上,由于作為通道的地質(zhì)體內(nèi)微觀孔滲的非均質(zhì)性,使得宏觀上油氣運(yùn)移的路徑具有非均質(zhì)性[4]。因此,若想準(zhǔn)確地刻畫油氣的運(yùn)移路徑,必須先厘清輸導(dǎo)通道的非均質(zhì)性。研究區(qū)松遼盆地古龍南地區(qū)姚家組地層砂體非常發(fā)育,斷裂幾乎不發(fā)育。筆者研究了該區(qū)砂體間的連通性特征,并進(jìn)行定量表征,以期為油氣運(yùn)移路徑刻畫提供依據(jù)。

1　砂巖輸導(dǎo)層的劃分

一般認(rèn)為輸導(dǎo)體即是在油氣運(yùn)移過(guò)程中作為通道的地質(zhì)體,其定義為,一定空間和時(shí)間范圍的油氣成藏系統(tǒng)內(nèi),微觀上具有孔隙空間和滲透能力,宏觀上幾何連接,內(nèi)部各部分之間具有流體動(dòng)力學(xué)連通性的地質(zhì)體。

要在盆地尺度內(nèi)進(jìn)行油氣運(yùn)移研究,砂巖輸導(dǎo)體的輸導(dǎo)性能及其量化表征應(yīng)在一定厚度的地層單位范圍內(nèi)進(jìn)行?；谏鲜稣J(rèn)識(shí),羅曉容等[4]提出了輸導(dǎo)層的概念并將其定義為區(qū)域蓋層之下具有一定厚度的地層單元中各輸導(dǎo)體的總和。這些輸導(dǎo)體在宏觀上幾何連接，油氣運(yùn)移發(fā)生時(shí)相互之間具有流體動(dòng)力學(xué)連通性。

在厚度較大的砂巖層中往往分布有穩(wěn)定連續(xù)的泥巖層,其孔滲性差[5-6],不能輸導(dǎo)油氣,因此可作為分隔層,將大套砂巖分隔成幾套輸導(dǎo)層。文中以巖心照片與測(cè)井曲線對(duì)比結(jié)果、油水縱向分布規(guī)律、全區(qū)精細(xì)對(duì)比結(jié)果作為劃分依據(jù),在縱向上對(duì)研究區(qū)砂體進(jìn)行精細(xì)劃分。

1.1劃分依據(jù)

1.1.1巖心照片與測(cè)井曲線對(duì)比

通過(guò)巖心和測(cè)井結(jié)合方法,建立二者響應(yīng)關(guān)系。在全區(qū)選擇八口主干井,建立連井剖面,通過(guò)泥巖層的測(cè)井曲線特征進(jìn)行追蹤,并與八口井相應(yīng)深度的巖心照片作對(duì)比,刻畫泥巖隔層的分布范圍。從巖心照片與測(cè)井曲線對(duì)比結(jié)果中可以清晰地看出,P15-1和P16-2有連續(xù)穩(wěn)定分布的兩套泥巖層,可作為分隔層。

1.1.2油水縱向分布規(guī)律

結(jié)合油水關(guān)系,對(duì)縱向區(qū)域連井剖面精細(xì)刻畫,細(xì)分輸導(dǎo)層。在研究區(qū)內(nèi)選擇G68井區(qū)的開(kāi)發(fā)井分析油氣縱向分布規(guī)律?？v向油氣分布結(jié)果顯示，在P15-1之上砂體呈現(xiàn)明顯的下水上油分布規(guī)律,是一套獨(dú)立的油水系統(tǒng)，P16-2之下也呈現(xiàn)這樣的規(guī)律?？傮w上分割出三套獨(dú)立的油水系統(tǒng)。

1.1.3全區(qū)精細(xì)對(duì)比

在全區(qū)范圍內(nèi)作精細(xì)對(duì)比,系統(tǒng)分析泥巖分隔層的分布,劃分輸導(dǎo)層。覆蓋全區(qū)選擇四橫四縱連井線,建立連井剖面,對(duì)輸導(dǎo)層進(jìn)行精細(xì)刻劃。綜合八條連井剖面可以清晰地看出,P15-1和P16-2兩個(gè)層位有兩套覆蓋全區(qū)穩(wěn)定的泥巖層，可以作為分隔層。

1.2劃分結(jié)果

綜合上述分析,古龍南地區(qū)姚家組地層砂體縱向可以劃分為三套輸導(dǎo)層,分別是P11-1～P14-2,P15-1～P16-1和P16-2～P18,如圖1所示。

圖1　姚家組砂巖輸導(dǎo)層分布及劃分

2　砂體連通性量化表征

依據(jù)輸導(dǎo)層的定義,砂體間的連通性可以被劃分為幾何連通性和流體動(dòng)力學(xué)連通性。

2.1幾何連通性

2.1.1模型

選擇南北兩個(gè)區(qū)塊,以開(kāi)發(fā)區(qū)砂體連井相剖面為基礎(chǔ),系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)各井間連通性與砂地比值。圖2所示的統(tǒng)計(jì)方法[7]為,當(dāng)一口井和與其相鄰的兩口井都連通時(shí),該口井記為連通,并對(duì)應(yīng)該口井的砂地比值;而當(dāng)與其中一口連通,另一口不連通時(shí),則記為不連通;和相鄰兩口井都不連通時(shí)也記為不連通。以此方法對(duì)每口井的連通性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖2　砂體連通性與砂地比統(tǒng)計(jì)關(guān)系

由于油氣的運(yùn)移受到了眾多地質(zhì)因素的影響,實(shí)際工作中,即便是對(duì)勘探程度很高的地區(qū)進(jìn)行連通性分析,也不可能獲得任意位置處連通性的確定性判斷。概率統(tǒng)計(jì)方法可能是表征這種復(fù)雜狀況的最有效手段,而砂體連通概率可以將砂體連通與否的判斷與影響砂體連通性的地質(zhì)參數(shù)聯(lián)系起來(lái)。

對(duì)某一地質(zhì)參數(shù)而言,將統(tǒng)計(jì)獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)(參數(shù)值)按照一定間隔劃分成不同的區(qū)間,根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的連通性判識(shí)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間內(nèi)砂體連通的數(shù)據(jù)數(shù)量(n)與全部數(shù)據(jù)數(shù)量(N)的比值,即砂體連通概率(P),其表達(dá)式為P=n/N。

依據(jù)北部區(qū)塊概率統(tǒng)計(jì)結(jié)果建立三套輸導(dǎo)層幾何連通性的評(píng)估模型,如圖3所示。從圖3中可以看出,研究區(qū)砂地比普遍較低,當(dāng)砂地比小于0.05時(shí),砂體基本不連通;當(dāng)砂地比介于0.05和0.35之間時(shí),砂體開(kāi)始連通,連通概率隨砂地比增加而逐漸增大;當(dāng)砂地比大于0.35時(shí),砂體完全連通。

2.1.2量化表征

根據(jù)模型統(tǒng)計(jì)出的砂地比與砂體連通概率間的關(guān)系,對(duì)不同輸導(dǎo)層的幾何連通特征進(jìn)行量化表征[8-9],結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出,第一套輸導(dǎo)層P11-1～P14-2砂體幾何連通性較好,第三套輸導(dǎo)層P16-2～P18砂體幾何連通性較差。

圖4a、4c、4e中紅色代表砂地比高值區(qū);圖4b、4d、4f是按照連通性模型繪制的分段砂地比圖,其中,藍(lán)色區(qū)域代表基本不連通砂體,黃色區(qū)域代表開(kāi)始連通砂體,粉色區(qū)域代表完全連通砂體,直觀地展現(xiàn)不同位置砂體的連通性特征。

2.2流體連通性

砂巖體在空間上的連接和疊置往往是河道擺動(dòng)的結(jié)果,但砂體直接接觸并不一定代表著油氣等地質(zhì)流體就能夠在這些砂體之間流動(dòng),因?yàn)樯皫r體相互疊置之前可能發(fā)生過(guò)泥質(zhì)沉積過(guò)程,形成泥質(zhì)薄層。這些薄層在鉆井中不一定能夠辨識(shí),但對(duì)流體的流動(dòng)會(huì)起到阻隔作用[10]。因而,幾何連通的砂體能否作為有效輸導(dǎo)體,還取決于砂體的流體連通特征。

圖3　姚家組三套輸導(dǎo)層砂體幾何連通性評(píng)估模型

2.2.1模型

在實(shí)際操作中采用注水響應(yīng)分析法來(lái)統(tǒng)計(jì)每口井的連通情況。注水井注水量的變化會(huì)引起與之連通的產(chǎn)油井產(chǎn)液量的波動(dòng),處于同一水動(dòng)力系統(tǒng)中的注水井注水量隨時(shí)間變化的趨勢(shì)和產(chǎn)油井產(chǎn)液量隨時(shí)間變化的趨勢(shì)應(yīng)大致相似,利用此特征可分析油水井層間連通性[11-13]。由于在油田實(shí)際生產(chǎn)中注水層位與產(chǎn)液層位并沒(méi)有詳細(xì)標(biāo)定,所以只能對(duì)整套砂體進(jìn)行流體連通性的統(tǒng)計(jì)。

以注水井Z126-78為例,該井日注水量和與其相鄰兩口產(chǎn)油井日產(chǎn)液量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖5所示。從圖5看出,Z124-79井日產(chǎn)液量變化趨勢(shì)與注水井日注水量的變化趨勢(shì)一致,說(shuō)明兩口井連通,而Z128-76井日產(chǎn)液量的變化趨勢(shì)與日注水量變化趨勢(shì)不一致,其間沒(méi)有規(guī)律,說(shuō)明兩口井不連通。

圖5　注水井注水量和產(chǎn)液井產(chǎn)液量隨時(shí)間變化情況

依據(jù)此方法對(duì)北部工區(qū)所有注水井與產(chǎn)油井進(jìn)行連通性統(tǒng)計(jì),并應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)法建立該區(qū)流體連通性的統(tǒng)計(jì)模型,如圖6所示。

由圖6中模型可以看出,當(dāng)砂地比小于0.05時(shí),砂體基本不連通;當(dāng)砂地比介于0.05和0.25之間時(shí),砂體開(kāi)始連通,連通概率隨砂地比增加而逐漸增大;當(dāng)砂地比大于0.25時(shí),砂體完全連通。砂地比的臨界值相比幾何連通性有一定的差別。

圖6　姚家組砂體流體連通性評(píng)估模型

2.2.2量化表征

依據(jù)以上模型對(duì)姚家組地層砂巖體的流體連通性進(jìn)行量化表征,結(jié)果如圖7所示。由圖7可以看出,研究區(qū)盡管砂地比普遍偏低,但砂體流體連通性較好,除少數(shù)區(qū)域外基本處于流體連通狀態(tài),有助于油氣在其中運(yùn)移。

圖7　姚家組地層砂地比分布及流體連通性量化表征

Fig.7Diagram of sand ratio distribution and hydro-dynamics connectivity quantitative characterization of Yaojia formation

3　結(jié)　論

(1)松遼盆地古龍南地區(qū)葡萄花油層劃分為P11-1～P14-2,P15-1～P16-1和P16-2～P18三套輸導(dǎo)層。

(2)幾何連通性的研究表明,當(dāng)砂地比小于5%時(shí),砂體基本不連通;當(dāng)砂地比大于35%時(shí),砂體完全連通;當(dāng)砂地比介于5%～35%時(shí),隨著砂地比的

逐漸增加,砂體間開(kāi)始疊置,砂體連通概率逐漸增大。

(3)流體連通性的研究表明:當(dāng)砂地比小于5%時(shí),砂體基本不連通;當(dāng)砂地比大于25%時(shí),砂體完全連通;當(dāng)砂地比介于5%～25%時(shí),隨著砂地比的逐漸增加,砂體連通概率逐漸增大。

(4)除古龍、新肇部分地區(qū)及研究區(qū)南部一帶外,砂體均具有一定的連通性,三套輸導(dǎo)層中P11-1～P14-2砂體具有良好的連通性,其次為P15-1～P16-1,P16-2～P18砂體連通性較差。

[1]HINDLE A D.Petroleum migration pathways and charge concentration:a three-dimensional model[J].AAPG Bulletin,1997,81(9):1451-1481.

[2]KING P R.The connectivity and conductivity of overlapping sand bodies[G]//BULLER A T,BERG E,HJELMELAND O,et al.North Sea Oil &Gas Reservoirs-II.London:Graham &Trotman,1990:353-362.

[3]LUO X.Simulation and characterization of pathway heterogeneity of secondary hydrocarbon migration[J].AAPG Bulletin,2011,95(6):881-898.

[4]羅曉容,雷裕紅,張立寬,等.油氣運(yùn)移輸導(dǎo)層研究及量化表征方法[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(3):428-436.

[5]陳瑞銀,羅曉容,吳亞生.利用成巖序列建立油氣輸導(dǎo)格架[J].石油學(xué)報(bào),2007,28(6):43-46.

[6]陳占坤,吳亞生,羅曉容,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長(zhǎng)8段古輸導(dǎo)格架恢復(fù)[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,80(5):718-723.

[7]雷裕紅,羅曉容,張立寬,等.東營(yíng)凹陷南斜坡東段沙河街組砂巖輸導(dǎo)層連通性量化表征[J].石油學(xué)報(bào),2013,34(4):692-700.

[8]趙健,羅曉容,張寶收,等.塔中地區(qū)志留系柯坪塔格組砂巖輸導(dǎo)層量化表征及有效性評(píng)價(jià)[J].石油學(xué)報(bào),2011,32(6):949-958.

[9]LEI Y,LUO X,ZHANG L,et al.A quantitative method for characterizing transport capability of compound hydrocarbon carrier system[J].Journal of Earth Science,2013,24(3):328-342.

[10]張吉,張烈輝,胡書勇,等.陸相碎屑巖儲(chǔ)層隔夾層成因、特征及其識(shí)別[J].測(cè)井技術(shù),2003(3):221-224.

[11]唐亮,殷艷玲,張貴才.注采系統(tǒng)連通性研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2008,30(4):134-136.

[12]LIANG X.A simple model to infer interwell connectivity only from well-rate fluctuations in waterfloods[J].Journal of Petroleum Science and Engineering,2010,70(1/2):35-43.

[13]趙輝,李陽(yáng),高達(dá),等.基于系統(tǒng)分析方法的油藏井間動(dòng)態(tài)連通性研究[J].石油學(xué)報(bào),2010,31(4):633-636.

(編輯荀海鑫)

Division and quantitative characterization of Yaojia formation sandstone carrier in Songliao Basin

SUN Yonghe1,2,FENG Dan1,2,WANG Hanqiang1

(1.School of Geosciences,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China;2.The State Key Laboratory Base of Unconventional Oil &Gas Accumulation &Exploitation,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China)

This paper is concerned with classifying a study area into three sets of sandstone carrier P11-1～P14-2,P15-1～P16-1 and P16-2～P18,based on the analysis of core and logging data,combined with the oil distribution from the first member of Yaojia formation in Gulongnan area,Songliao Basin.The classification is made possible by determining the sand ratio,the geometrical connectivity and hydro-dynamics connectivity of sandstone carrier,and developing a probability model with which to perform quantitative description of the sandstone carrier connectivity of the study area.The results show that the presence of sand ratio lower than 5% means the isolation of sand bodies from each other;the presence of the sand ratio greater than 35% (for the geometrical connectivity) or 25% (for the hydro-dynamics connectivity) means a complete connection between sand bodies;the occurrence of the sand ratio ranging between 5%～35% (for the geometrical connectivity) or 5%～25% (for the hydro-dynamics connectivity) means a gradual increase in the connectivity probability,depending on the increase in the sand ratio.The whole area is of generally lower sand ratio,but of a better connectivity which varies from the best P11-1～P14-2 through P15-1～P16-1 to the worst P16-2～P18,as in the case of three sets of sandstone carrier.This study may provide a basis for oil and gas migration path description.

sandstone carrier;geometrical connectivity;hydro-dynamics connectivity;sand ratio;quantitative characterization

2015-01-19

國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2011ZX05003-001);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272151);中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金研究項(xiàng)目(212041)

孫永河(1979-),男,黑龍江省佳木斯人,教授,博士,研究方向:含油氣盆地構(gòu)造及控藏作用分析,E-mail:syh79218@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.02.009

P618.13

2095-7262(2015)02-0157-05

A