鄂爾多斯盆地蘆子溝地區(qū)長(zhǎng)6油層非均質(zhì)性研究

孫 敏

(延長(zhǎng)油田南泥灣采油廠，陜西 延安 716000)

在蘆子溝油田，由于對(duì)非均質(zhì)特征認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致該區(qū)長(zhǎng)6油層井間產(chǎn)能差異較大，開發(fā)效益受到影響。正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)儲(chǔ)層非均質(zhì)性，已成為蘆子溝地區(qū)制定調(diào)整整體開發(fā)方案、改善開發(fā)效果的當(dāng)務(wù)之急。

儲(chǔ)層非均質(zhì)性是指儲(chǔ)層在形成時(shí)受沉積環(huán)境、成巖作用以及構(gòu)造作用的影響和后期人工誘導(dǎo)的變化，使得儲(chǔ)層的空間分布及內(nèi)部的各種屬性存在著不均勻的變化，而這些變化是影響地下油、氣、水運(yùn)動(dòng)及油氣采收率的主要因素［2］。儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類及其表征方法較多，本次研究從宏觀和微觀角度分析，宏觀上從層內(nèi)、層間、平面分別展開［3-4］。

1 研究區(qū)概況

蘆子溝地區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中北部(圖1)，主要含油層系為延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組。長(zhǎng)6油層組屬三角洲前緣亞相，又可進(jìn)一步細(xì)分為水下分流河道、河口壩、前緣席狀砂、水下天然堤及水下分流間等微相類型。巖性主要為灰色、淺灰色、灰綠色粉砂巖或細(xì)砂巖。碎屑成分較穩(wěn)定，主要成分是長(zhǎng)石，平均含量為50.05%，其次是石英，平均含量為24.41%，巖屑含量14.37%;巖石類型主要為長(zhǎng)石砂巖，巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖。巖石多呈顆粒支撐，接觸關(guān)系以點(diǎn) — 線狀為主;膠結(jié)類型以孔隙式為主。儲(chǔ)層孔隙度值分布區(qū)間為6.00% ～13.45%，平均孔隙度為 10.36%，滲透率分布范圍為(0.10～8.34)×10-3μm3，平均滲透率為 0.87 × 10-3μm3，屬特低孔超低滲儲(chǔ)層。

圖1 蘆子溝油田位置圖

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)性直接控制單砂層內(nèi)水驅(qū)波及厚度和縱向動(dòng)用程度，是生產(chǎn)中引起層內(nèi)矛盾的主要原因［5-6］。層內(nèi)非均質(zhì)性主要是指由于垂向粒度分布、層理類型、泥質(zhì)含量的變化和不均一性所導(dǎo)致的滲透率非均質(zhì)性，層內(nèi)夾層的存在也會(huì)加劇縱向的非均值程度。

2.1.1 砂體的韻律性

根據(jù)巖心觀察，蘆子溝地區(qū)長(zhǎng)6油層主要發(fā)育有塊狀構(gòu)造，水平層理、波狀層理、波狀交錯(cuò)層理及小型槽狀交錯(cuò)層理及小型沖刷構(gòu)造(圖2)。由于地勢(shì)平緩，水動(dòng)力條件弱，巖性和沉積紋理比較細(xì)。巖石的韻律類型主要有正韻律、復(fù)合韻律、反韻律等。雖然存在多種韻律類型，但巖性之間基本上呈過(guò)渡狀態(tài)，即細(xì)砂巖和粉砂巖之間的過(guò)渡(圖2)，巖性為均質(zhì)性。

圖2 蘆子溝地區(qū)新X井巖心特征

2.1.2 層內(nèi)滲透率的非均質(zhì)性

滲透率變異系數(shù)、突進(jìn)系數(shù)和級(jí)差等參數(shù)可以從不同側(cè)面反映滲透率的非均質(zhì)特征［7］。表1中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，蘆子溝地區(qū)目的層段內(nèi)平均級(jí)差為2.21，突進(jìn)系數(shù)為 1.26，變異系數(shù)為 0.21，屬于均質(zhì)型儲(chǔ)層。相比之下，長(zhǎng)62較長(zhǎng)621和長(zhǎng)611非均質(zhì)程度更高。

表1 蘆子溝地區(qū)目的層層內(nèi)滲透率非均質(zhì)性系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.1.3 層內(nèi)夾層

在注水開發(fā)過(guò)程中，夾層對(duì)流體的滲流具有隔絕或部分遮擋作用，影響水驅(qū)效果［8］。夾層的巖性不同，分布面積不同，對(duì)水驅(qū)油過(guò)程的影響也存在比較大的差別。

如圖3所示，根據(jù)巖性將研究區(qū)夾層分為3類:

(1)泥質(zhì)夾層(包括粉砂質(zhì)泥巖夾層)。該夾層電阻率曲線表現(xiàn)為低值，一般會(huì)比鄰層低50%;微電極曲線無(wú)幅度差，并且為低值;自然伽馬曲線為高值，自然電位曲線表現(xiàn)為低幅度值;聲波時(shí)差曲線有一定幅度的增大。

(2)灰質(zhì)夾層。電阻率曲線和微電極曲線均為高值，且呈尖峰狀，微電極曲線無(wú)幅度差;聲波時(shí)差曲線異常低值，一般小于240 μs/m;自然伽馬曲線為低值，與純凈砂體幅度相近;自然電位為低幅。

(3)泥灰質(zhì)夾層。該夾層主要特點(diǎn)是電阻率為低值，聲波時(shí)差曲線為低值，微電極曲線為中等高值，無(wú)幅度差，自然電位曲線幅度降低，但自然伽馬曲線表現(xiàn)與灰質(zhì)夾層不同，表現(xiàn)為中高值。

本區(qū)主要以泥質(zhì)夾層為主，其次為灰質(zhì)夾層，其他為泥灰質(zhì)(白云質(zhì))夾層。由于微相不同，各類夾層在不同層段中出現(xiàn)的頻率差別很大。研究區(qū)屬水下沉積，湖泊作用相對(duì)較強(qiáng)，湖水面的升降對(duì)儲(chǔ)層中夾層的形成起重要作用，夾層大部分為湖侵泥巖。

圖3 夾層類型及電性特征

統(tǒng)計(jì)表明，蘆子溝地區(qū)長(zhǎng)611油層夾層平均厚度約為1.52 m，長(zhǎng)621油層夾層平均厚度約為1.58 m，因?yàn)殚L(zhǎng)62油層總厚度大，其夾層平均厚度約2.04 m。表2為南泥灣蘆子溝目的層夾層厚度統(tǒng)計(jì)表。

夾層頻率是指單位巖層厚度中夾層的條數(shù)，是評(píng)價(jià)層內(nèi)非均質(zhì)性常用的參數(shù)。地層厚度內(nèi)夾層的條數(shù)越多，在一定時(shí)間單元內(nèi)的沉積微環(huán)境變化越頻繁，同時(shí)該時(shí)間單元內(nèi)沉積的儲(chǔ)集體粒度變化越頻繁，物性也隨之變化。

表2 南泥灣蘆子溝地區(qū)目的層夾層厚度統(tǒng)計(jì)表

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，研究區(qū)長(zhǎng)611、長(zhǎng)621、長(zhǎng)62油層每個(gè)小層內(nèi)出現(xiàn)的夾層密度平均為12.43%，夾層頻率平均為0.06條/m。3個(gè)層進(jìn)行對(duì)比，長(zhǎng)611和長(zhǎng)621夾層厚度薄，頻率低，密度低;長(zhǎng)62小層中夾層厚度大，密度高，頻率低。

夾層的成因不同，巖性特征也不同，分布面積差別也很大。根據(jù)其平面分布特征，夾層可劃分為層狀連續(xù)分布夾層和片狀不穩(wěn)分布夾層。

層狀連續(xù)分布夾層，呈席狀分布，連續(xù)性較好，巖性多為湖浸泥巖，厚度穩(wěn)定，具有一定的分隔作用。這類夾層主要分布在分流河口砂壩砂體、前緣席狀砂中。長(zhǎng)62小層中的夾層多以這一類為主。

片狀不穩(wěn)分布夾層，在平面上零星分布，互不連片，剖面上斷續(xù)分布，這類夾層主要分布在水下分支河道中。長(zhǎng)611與長(zhǎng)621小層中的夾層多以這一類為主。

2.1.4 層內(nèi)微觀非均質(zhì)性

微觀非均質(zhì)性主要表現(xiàn)有2種:一是孔隙分布不均勻;二是喉道細(xì)小，且分選性較差。

(1)孔隙分布不均勻。根據(jù)鑄體薄片分析結(jié)果，該地區(qū)主要以溶蝕孔為主，受膠結(jié)物、巖石性質(zhì)、地下水循環(huán)作用等因素的影響，溶蝕孔分布不均勻(圖4)，常常是局部孔隙密集分布，局部未發(fā)育。因此各井投產(chǎn)后經(jīng)常表現(xiàn)出產(chǎn)能差異大的現(xiàn)象。

圖4 蘆子溝地區(qū)新X井巖心鑄體薄片

(2)喉道細(xì)小且分選性較差。根據(jù)217個(gè)樣品資料統(tǒng)計(jì)，排驅(qū)壓力在0.1 MPa以下的樣品占總數(shù)的5.99%，排驅(qū)壓力為0.1～1.0 MPa的樣品占總數(shù)的26.73%，排驅(qū)壓力為1.0 ～ 10.0 MPa的樣品占總數(shù)的62.67%，排驅(qū)壓力大于10.0 MPa的樣品占總數(shù)的4.61%，平均排驅(qū)壓力為2.1 MPa，最大孔喉半徑平均值為8.244 5 μm，最大連通喉道半徑比較小，排驅(qū)壓力較高。

中值毛管壓力分布范圍為 0.046～29.046 MPa，平均 7.483 MPa;分選系數(shù)分布范圍為 0.006～54.764，平均1.869，整體分選性較差。不同樣品的飽和度中值毛管壓力值和喉道分選系數(shù)變化很大，反映出目的層的強(qiáng)非均質(zhì)性。

2.2 層間非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性主要是指由于氣候、背景構(gòu)造等沉積環(huán)境條件的變化，導(dǎo)致垂向上巖性發(fā)生變化而造成物性的差異［9］，從而表現(xiàn)出生產(chǎn)過(guò)程中不同層間產(chǎn)液量的差異。

2.2.1 層間滲透率非均質(zhì)性

表3中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示:層間滲透率級(jí)差最大值為107.96，平均值為2.02;層間滲透率突進(jìn)系數(shù)最大值為2.94，平均值為1.27;層間滲透率變異系數(shù)最大值為1.37，平均值為0.23?？梢钥闯?，灣蘆子溝地區(qū)目的層位整體上層間非均質(zhì)性較弱，適合多層合采。

表3 蘆子溝地區(qū)目的層層間滲透率非均質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.2.2 層間隔層分布特征

隔層是儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性的另一側(cè)面，它對(duì)流體運(yùn)動(dòng)能起隔擋作用。蘆子溝地區(qū)目的層之間的隔層主要為泥巖類，長(zhǎng)611與長(zhǎng)621小層之間的隔層厚度平均值為3.98 m，厚度較小，在壓裂時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以免破壞隔層對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的隔擋作用;長(zhǎng)621與長(zhǎng)62小層之間的隔層厚度較大，平均值為6.98 m，壓裂不易壓開，可對(duì)流體運(yùn)動(dòng)起到隔擋作用(表4)。

表4 南泥灣蘆子溝地區(qū)目的層隔層統(tǒng)計(jì)

隔層厚度平面上變化趨勢(shì)比較明顯，向深湖方向隔層厚度呈增大趨勢(shì)。隔層的厚度大小與微相也有關(guān)，水下分流河道之間的隔層較薄，某些區(qū)段甚至變化為零，席狀砂之間的隔層較厚，河口砂壩之間的隔層中等。

2.3 平面非均質(zhì)性

平面非均質(zhì)性包括砂體的幾何形態(tài)、規(guī)模、連續(xù)性以及層內(nèi)孔隙度、滲透率的平面變化的非均質(zhì)性，它直接影響到注入水的驅(qū)油效果。研究結(jié)果顯示，席狀砂微相平面上厚度穩(wěn)定，均質(zhì)性較好，河口砂壩次之;水下分流河道砂體橫向上變化大，呈條帶狀、分枝狀分布，平面非均質(zhì)性相對(duì)嚴(yán)重。

砂體成因單元的連通程度，即砂體的鉆遇率，在一定程度上能夠反映砂體平面的穩(wěn)定程度和非均質(zhì)性。據(jù)全區(qū)1 059口井砂體鉆遇率來(lái)看(表5)，長(zhǎng)621鉆遇率達(dá)到了92.6%;長(zhǎng)62鉆遇率為91.6%;表明長(zhǎng)621和長(zhǎng)62兩層砂體的連片性好;長(zhǎng)611砂體鉆遇率相對(duì)較低，僅為76.2%，說(shuō)明砂體的平面連片性相對(duì)較差。各小層平面井點(diǎn)間滲透率變異系數(shù):長(zhǎng)62為 0.35，長(zhǎng)621為 0.33，長(zhǎng) 611為 0.46?？傮w上均質(zhì)性較好，長(zhǎng)611較其他兩層非均質(zhì)程度更高。

表5 南泥灣蘆子溝地區(qū)目的層鉆遇率統(tǒng)計(jì)

3 儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響因素分析

總體上，研究區(qū)長(zhǎng)6油層宏觀上相對(duì)均質(zhì)，微觀上非均質(zhì)嚴(yán)重。各層之間存在差異，不同地段存在差異，主要受沉積環(huán)境和溶蝕作用的影響。

3.1 沉積環(huán)境的影響

長(zhǎng)6油層沉積時(shí)期，鄂爾多斯盆地陜北斜坡是一個(gè)寬緩的、穩(wěn)定斜坡背景，物源固定，水動(dòng)力條件較弱，平面和縱向上巖性變化不大，基本上是以細(xì)砂和粉砂巖為主，因此非均質(zhì)程度比較弱。但是受大背景的影響，隨著湖水面下降，沉積基準(zhǔn)面逐漸下降，砂體由席狀砂體過(guò)渡為河口砂壩、水下分流河道，砂層變厚，粒度變粗，砂體橫向穩(wěn)定程度降低，非均質(zhì)程度相對(duì)增強(qiáng)，隔夾層的穩(wěn)定程度降低。

3.2 溶蝕作用的影響

成巖作用中的壓實(shí)、膠結(jié)對(duì)儲(chǔ)層孔隙的形成及孔隙度的大小具有重要影響［10］，但該地區(qū)儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性的決定因素卻是溶蝕作用。溶蝕作用不均一，使得孔隙分布形成條帶狀或簇團(tuán)狀，因此實(shí)驗(yàn)分析樣品中有些孔隙度很高，有些很低，差別比較大，單井產(chǎn)量差異也較大。

4 結(jié)語(yǔ)

蘆子溝地區(qū)的長(zhǎng)6油層組屬三角洲前緣沉積砂體，具有遠(yuǎn)物源、水動(dòng)力弱、巖性細(xì)、物性差的特點(diǎn)，屬于特低孔隙度、超低滲透率儲(chǔ)層，采油指數(shù)低，單井產(chǎn)量低。非均質(zhì)性研究結(jié)果表明，長(zhǎng)6油層組砂體厚度在平面上較穩(wěn)定，層內(nèi)、層間、平面滲透率均質(zhì)性相對(duì)較強(qiáng)，因此可以通過(guò)方案優(yōu)化進(jìn)行大段組合開采，通過(guò)增加射孔厚度提高單井產(chǎn)量。

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