旬邑-宜君區(qū)塊長3段孔隙結(jié)構(gòu)特征及其在儲層評價中的應(yīng)用

楊　藝

(中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

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旬邑-宜君區(qū)塊長3段孔隙結(jié)構(gòu)特征及其在儲層評價中的應(yīng)用

楊藝

(中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

低滲透儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)是儲層研究的重點與難點，直接影響儲層評價的準(zhǔn)確性。以鄂爾多斯盆地旬邑-宜君區(qū)塊延長組長3段低滲透儲層為例，在薄片觀察、巖石孔滲、壓汞測試與測井資料分析基礎(chǔ)上，研究儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型及特征，將儲層分為4種孔隙結(jié)構(gòu)類型，闡述各類儲層的儲集空間類型、孔滲特征、毛管壓力曲線特征差異，Ⅰ類和Ⅱ類儲層為研究區(qū)有利儲層；選用儲層品質(zhì)系數(shù)與儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)(排驅(qū)壓力、平均孔喉半徑和分選系數(shù))，對儲層進(jìn)行評價；WB44等4口井評價結(jié)果表明，儲層孔隙結(jié)構(gòu)類型影響低滲透儲層的產(chǎn)能評價和測井解釋。

旬邑-宜君區(qū)塊；孔隙結(jié)構(gòu)；儲層評價；儲層品質(zhì)指數(shù)

旬邑-宜君區(qū)塊構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地南部伊陜斜坡與渭北隆起過渡部位，總體呈西北低東南高的單斜特征。研究區(qū)處于燕山期渭北隆起帶北緣，受南部渭北隆起帶逆沖推覆應(yīng)力的影響，由南向北持續(xù)的擠壓應(yīng)力使得南部中生界地層形成了一系列北翼緩、南翼陡的背斜或鼻狀構(gòu)造。研究區(qū)目的層長3油層組為辮狀河三角洲前緣沉積體系，發(fā)育水下分流河道和河口壩砂體，砂體的空間展布特征受沉積相帶控制?？v向上長32、長33砂體最為發(fā)育，為儲集體系大規(guī)模發(fā)育創(chuàng)造了有利條件，也促使長3油層組較大規(guī)模巖性油氣藏的形成。由于該類儲集層受沉積環(huán)境及成巖作用、構(gòu)造等因素的影響，儲集層總體表現(xiàn)出低孔低滲、油層薄和非均質(zhì)性強(qiáng)的特點，屬典型的超低滲透非均質(zhì)巖性地層油藏，且儲集層微觀孔隙類型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲集性能相差懸殊[1-5]。

1　儲層基本特征

研究區(qū)延長組長3儲集層巖石類型以巖屑長石砂巖為主，其次為長石巖屑砂巖。石英體積分?jǐn)?shù)34%～55%，均值為44.4%；長石體積分?jǐn)?shù)23%～43%，均值為32.0%；巖屑體積分?jǐn)?shù)13%～36%，均值為23.5%。砂巖總體以細(xì)粒為主，粒級主區(qū)間為粉-細(xì)砂巖顆粒，分選中等-較好，但磨圓度差，多為棱角-次棱角狀，少部分為次圓狀。顆粒間以點-線接觸為主，局部為點接觸、凹凸接觸，多為顆粒支撐。膠結(jié)類型主要有薄膜-孔隙式膠結(jié)、孔隙-薄膜式膠結(jié)、薄膜式膠結(jié)、孔隙式膠結(jié)、加大式膠結(jié)、加大-孔隙式膠結(jié)或薄膜-壓嵌式膠結(jié)。

長3段儲層物性較差，孔隙度主要為8%～16%，平均值11.50%；滲透率主要為(0.1～0.8)×10-3μm2，平均值0.829×10-3μm2，為低孔、超低滲儲層。分析研究區(qū)孔隙度與滲透率的關(guān)系(圖1)可以看出：儲層孔隙度和滲透率呈正相關(guān)趨勢，但其相關(guān)性不高。

圖1　旬邑-宜君區(qū)塊長3段砂巖孔隙度-滲透率關(guān)系

2　儲層孔隙結(jié)構(gòu)類型及特征

根據(jù)巖石薄片資料分析，研究區(qū)長3段儲層孔隙類型以原生粒間孔、粒間溶孔和長石溶孔為主，其次為巖屑溶孔、晶間孔，少量發(fā)育微裂縫；結(jié)合儲層孔滲特征與壓汞資料，按孔隙連通程度進(jìn)一步把研究區(qū)目的層劃分為4類儲層。

2.1Ⅰ類:高孔滲-連通型儲層

高孔滲-連通型儲層發(fā)育粒間溶孔(圖2a)、部分原生粒間孔(圖2b)和長石溶孔(圖2c)。儲層以大孔-中細(xì)喉型為主，孔隙連通性好，孔隙度大于12%，滲透率一般大于0.6×10-3μm2；對應(yīng)的毛管壓力曲線呈粗態(tài)型(圖3中Ⅰ類曲線特征)，排驅(qū)壓力低(平均0.66 MPa)，平均孔喉半徑大(0.27 μm)，最大進(jìn)汞飽和度高(大于90%)。Ⅰ類儲層為研究區(qū)長3段最好儲層，孔隙度與滲透率之間的匹配關(guān)系較好。薄片觀察分析發(fā)現(xiàn)，該類型儲層碎屑和泥質(zhì)含量較低，分選好，孔隙多為三角形-多邊形或不規(guī)則形狀。

圖2　旬宜區(qū)塊長3段儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型

2.2Ⅱ類:中孔滲-半連通型儲層

中孔滲-半連通型儲層以粒間溶孔(圖2d)、巖屑溶孔(圖2e)和粒內(nèi)溶孔(圖2f)為主。偏光鏡下，該類儲層溶蝕孔隙顆粒的邊緣呈彎曲的港灣狀，僅隱約見到被溶蝕碎屑顆粒的輪廓，形狀極不規(guī)則，主要是長石和巖屑及填隙物發(fā)生溶蝕或溶解形成的，以中孔-細(xì)喉型為主，儲層孔隙空間連通性較好，孔隙度為10%～12%，滲透率一般為(0.3～0.6)×10-3μm2。這類孔隙結(jié)構(gòu)對應(yīng)的毛管壓力曲線為偏粗態(tài)型(圖3中Ⅱ類)，具有較高的排驅(qū)壓力(平均1.29 MPa)、較低的進(jìn)汞飽和度(85%～90%)和孔喉半徑均值(0.14 μm)。由于儲層中碎屑物質(zhì)和泥質(zhì)含量增加，該類型儲層與Ⅰ類儲層相比，孔喉的迂曲度變大，孔隙結(jié)構(gòu)特征更復(fù)雜。

2.3Ⅲ類:中低孔滲-微連通型儲層

中低孔滲-微連通型儲層以中孔-細(xì)喉、微喉型為主，部分發(fā)育裂縫-微裂縫(圖2g)。該類儲層微孔隙發(fā)育，孔隙間相互孤立，常形成不連通“孤立孔隙”(圖2h)，儲層總孔隙度值較高(孔隙度8%～10%)，但滲透率往往非常低(一般0.1×10-3μm2左右)；而裂縫的存在極大地改善了儲層滲透性，滲透率值增大。儲層滲透率的變化取決于裂縫-微裂縫的發(fā)育、連通和充填程度，當(dāng)裂縫充填時，滲透能力減弱或消失。這類型儲層毛管壓力曲線為偏細(xì)歪度型(圖3中Ⅲ類)，具有較高的排驅(qū)壓力(平均2.07 MPa)、較低進(jìn)汞飽和度(85%左右)和較小孔喉半徑均值(0.073 μm)的特點。

2.4Ⅳ類:特低孔滲-致密型儲層

特低孔滲-致密型儲層孔隙膠結(jié)嚴(yán)重(方解石膠結(jié)為主)，以小孔-微喉型為主(圖2i)，孔隙度和滲透率都非常低(孔隙度小于8%，滲透率小于0.1×10-3μm2)，一般小于有效儲層的物性下限值，稱之為致密層；其毛管壓力曲線形態(tài)呈向右凸的緩坡狀(圖3中Ⅳ類)，具有排驅(qū)壓力和中值壓力高、最大進(jìn)汞飽和度最低、孔喉半徑均值較小的特點。此類孔隙結(jié)構(gòu)儲層的孔喉分選較差，這是因為在研究區(qū)方解石膠結(jié)越強(qiáng)的地方，越不利于孔隙水的流動，從而導(dǎo)致溶蝕孔隙發(fā)育困難，儲層致密。

圖3　不同孔隙結(jié)構(gòu)儲層的毛管壓力曲線特征

3　基于孔隙結(jié)構(gòu)的儲層評價

低滲儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征研究為有效儲層評價提供了依據(jù)。根據(jù)壓汞資料可明確不同孔隙結(jié)構(gòu)類型儲層的毛管壓力特征參數(shù)。但受到取樣及測試成本高的限制，依靠巖心測試分析不可能提供縱向連續(xù)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，這給單井縱向孔隙結(jié)構(gòu)的連續(xù)評價帶來了困難。前人研究表明[5-8]：儲層品質(zhì)指數(shù)(RQI)是定量表征儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的一個重要物性參數(shù)，可作為連續(xù)定量表征儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的紐帶，實現(xiàn)基于微觀孔隙結(jié)構(gòu)的儲層評價。

RQI定義式(1)揭示： 宏觀尺度上RQI與儲層的孔隙度和滲透率有關(guān)；微觀孔隙結(jié)構(gòu)來看，當(dāng)孔喉彎曲度τ變大或毛管變細(xì)，r和RQI均減小[8]。因此RQI是巖石微觀和宏觀物性特征的綜合反映，其值越大，儲層孔隙度、滲透率和微觀孔隙結(jié)構(gòu)越好。

(1)

式中：Fs為形狀因子，無量綱；τ為毛管彎曲度，無量綱；K為滲透率，10-3μm2；φe為孔隙度，%。

對壓汞測試儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與RQI之間相關(guān)性分析表明(圖4)：RQI與排驅(qū)壓力(Pcd)、平均孔喉半徑(rm)和分選系數(shù)(SP)之間存在良好的相關(guān)關(guān)系，即儲層品質(zhì)指數(shù)越大，對應(yīng)的排驅(qū)壓力值越小，平均孔喉半徑越大，分選系數(shù)越大，儲層孔隙結(jié)構(gòu)越好。擬合得到RQI與上述參數(shù)之間的定量關(guān)系式如下：

rm=0.956 9RQI×10.072 8

(2)

SP=1.218 3RQI×10.126 3

(3)

對于非取心井，利用測井精細(xì)解釋得到孔隙度、滲透率值求取儲層的RQI值，然后利用RQI值帶入式(2)和式(3)計算表征儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)，實現(xiàn)單井儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)表征。利用測井解釋得到RQI、rm、Pcd和SP參數(shù)，根據(jù)取心井樣品分析建立的4類儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，可以從縱向上對儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行識別與劃分，從而評價非取心井段縱向儲層孔隙結(jié)構(gòu)類型。

4　儲層孔隙結(jié)構(gòu)對產(chǎn)能和電性的影響

低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)差異直接影響儲集層測井解釋和產(chǎn)能評價的準(zhǔn)確性，具有相似物性特征的儲層含油性有可能會差別很大[9-11]。從WB44井和WB47井兩個層的測井評價結(jié)果，可見儲集層孔隙結(jié)構(gòu)不同對產(chǎn)能的影響(圖5)。圖5中所示的兩個層，從測井曲線的孔隙度響應(yīng)和自然伽馬值的大小看，儲集層的產(chǎn)能與孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

圖4　微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與儲層品質(zhì)指數(shù)交會圖

表1　旬邑-宜君區(qū)塊不同類型儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

圖5　WB44井和WB47井測井綜合評價圖

孔隙結(jié)構(gòu)不但影響低孔低滲儲集層的產(chǎn)能，而且可直接影響油、水層的測井解釋。WB62井和WB63井長3段的測井曲線特征和儲層品質(zhì)指數(shù)，體現(xiàn)了儲集層孔隙結(jié)構(gòu)不同對儲集層電性和測井解釋的影響(表2)。WB62井和WB63井相距約2.0 km，試油結(jié)果都是水層。兩個水層的自然伽馬、聲波時差、中子、密度和孔隙度的平均值非常相似，電阻率卻有較大差異。測井解釋得出的儲層品質(zhì)指數(shù)表明：在其他條件基本一致的情況下，孔隙結(jié)構(gòu)好的儲集層電阻率低(WB62井，測井解釋儲集層結(jié)構(gòu)指數(shù)平均為0.29，排驅(qū)壓力平均0.69 MPa，平均孔吼半徑0.21 μm，分選系數(shù)平均0.24，綜合評價為Ⅰ類儲層)；孔隙結(jié)構(gòu)差的儲集層電阻率高(WB63井，測井計算儲集層結(jié)構(gòu)指數(shù)平均0.20，排驅(qū)壓力平均1.17 MPa，平均孔吼半徑0.12 μm，分選系數(shù)平均0.13，綜合評價為Ⅱ類儲層)，油層電阻率甚至比圖5中WB44井的油層電阻率(26.4 Ω·m)還高出7 Ω·m。

表2　WB62、WB63井長3段儲層測井參數(shù)

5　結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地旬邑-宜君區(qū)塊長3段超低滲透儲層發(fā)育4種孔隙結(jié)構(gòu)的儲層，分別為高孔滲-連通型、中孔滲-半連通型、中低孔滲-微連通型、特低孔滲-致密型。其中，高孔滲-連通型儲層和中孔滲-半連通型儲層為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層。

(2)選用儲層品質(zhì)指數(shù)(RQI)與表征儲層孔隙結(jié)構(gòu)的排驅(qū)壓力(Pcd)、平均孔喉半徑(rm)和分選系數(shù)(SP)孔喉3個參數(shù)的定量關(guān)系，實現(xiàn)儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的常規(guī)測井解釋，從而對單井縱向儲層孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價。

(3)在儲層孔隙測井評價基礎(chǔ)上，WB44井、WB47井、WB62井和WB63井試油結(jié)果表明，儲層孔隙結(jié)構(gòu)類型影響測井儲集層產(chǎn)能評估與測井油、水層解釋的準(zhǔn)確性。因此，在低孔低滲儲層評價中應(yīng)該重視孔隙結(jié)構(gòu)的影響。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2016)04-0075-05

2016-03-08

楊藝，1986年生，2012年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，現(xiàn)從事油藏地質(zhì)勘探研究。

國家重大專項“鄂爾多斯盆地碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探方向”(2011ZX05002-001)資助。

TE112.115

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