福山油田流沙港組微觀孔喉結(jié)構(gòu)評價及其主控因素研究

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

孫盼科

(中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249)

萬金彬

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

馬慶林，張梅珠

(海南福山油田勘探開發(fā)有限責任公司勘探開發(fā)研究中心，海南 ?？?570100)

白松濤，何羽飛

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

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福山油田流沙港組微觀孔喉結(jié)構(gòu)評價及其主控因素研究

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

孫盼科

(中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249)

萬金彬

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

馬慶林，張梅珠

(海南福山油田勘探開發(fā)有限責任公司勘探開發(fā)研究中心，海南 ?？?570100)

白松濤，何羽飛

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

儲層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)影響儲層的宏觀物性分布，對于油田有效的開采潛力儲集層具有重要意義。目前，對于微觀孔喉結(jié)構(gòu)的定量評價研究較少。隨著勘探開發(fā)的深入，海南福山油田流沙港組越來越多的測井解釋矛盾層集中在試油不出液和出液產(chǎn)量達不到預期效果上，因此對孔喉結(jié)構(gòu)的評價迫在眉睫。以海南福山油田流沙港組為例，在基于鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞試驗的基礎上，對微觀孔喉結(jié)構(gòu)進行了定性與定量表征，在分析能夠反映孔隙結(jié)構(gòu)的眾多參數(shù)的基礎上，提出能夠綜合反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)的單一的、定量化的參數(shù)壓汞因子，利用壓汞因子對儲層產(chǎn)能進行了分級預測。并從沉積、成巖、構(gòu)造等3個方面對微觀孔喉結(jié)構(gòu)的主控因素進行了分析。

福山油田；復雜儲層；孔喉結(jié)構(gòu)；壓汞因子；產(chǎn)能分級；主控因素

儲層質(zhì)量的好壞直接關系到儲層的產(chǎn)能，有效表征儲層質(zhì)量是進行后期產(chǎn)能建設的基礎。儲層質(zhì)量的表征主要包括宏觀、微觀2個方面：宏觀表征是基于孔滲參數(shù)的儲層差異評價，而微觀表征則更側(cè)重于儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)的描述[1～4]。眾多研究表明，儲層的宏觀特征受儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)的控制，而儲層的微觀結(jié)構(gòu)又是沉積、成巖和后期構(gòu)造作用改造的結(jié)果。準確分析儲層的孔喉結(jié)構(gòu)特征和差異，明確其主控因素，并在該基礎上獲得有效儲層的孔喉結(jié)構(gòu)下限，對油田高效開采潛力儲層具有重要意義。

海南福山油田流沙港組(El)為近源扇三角洲低孔、低滲儲層，儲層試油不出液和出液量達不到預期效果嚴重制約了油氣的有效開采，儲層質(zhì)量評價迫在眉睫。筆者以海南福山油田El為例，在分析鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞試驗、試油測試等資料的基礎上，對儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)進行了定性分類和定量表征，明確了儲層微觀結(jié)構(gòu)差異性的主控因素。

1　儲層質(zhì)量的微觀表征

1.1微觀特征定性表征

孔隙是巖石中賦存流體的最基本空間，而喉道控制了流體在巖石中的滲流性能[5]。根據(jù)福山凹陷El儲層鑄體薄片和掃描電鏡分析，目的層主要孔隙類型為粒間溶孔與粒內(nèi)溶孔。粒間溶孔主要發(fā)育在弱壓實的儲層中，溶蝕流體可以沿著剩余原生粒間孔流動，對粒間膠結(jié)物和不穩(wěn)定雜基組分進行溶蝕，從而在該類儲層中形成具有剩余原生孔隙與次生溶孔混合發(fā)育的特征。粒間溶蝕作用在增大儲集空間的同時也會優(yōu)化儲層喉道，從而提高儲層的滲流能力，因此發(fā)育該類孔隙的儲層物性相對較好(圖1(a)、(b))。粒內(nèi)溶孔主要發(fā)育在壓實作用相對較強，顆粒為線-線接觸的儲層中。溶蝕流體在該類儲層中流動受限，發(fā)生選擇性溶蝕，優(yōu)先對顆粒中的不穩(wěn)定組分進行溶蝕形成粒內(nèi)溶孔。粒內(nèi)溶孔在一定程度上可以提高儲層的儲集性能，但對儲層滲流能力的改善程度有限(圖1(c)、(d))。

圖1　福山油田El典型儲層掃描電鏡與鑄體薄片特征

1.2微觀孔喉結(jié)構(gòu)定性分級

基于實驗室的常規(guī)物性、鑄體薄片及壓汞試驗分析，根據(jù)喉道大小劃分標準[5]，永安地區(qū)發(fā)育細喉、中喉、大喉等多種喉道類型，不同喉道類型儲層宏觀物性差異較大。根據(jù)壓汞曲線形態(tài)及孔喉半徑分布范圍，將儲層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，并對發(fā)育這3類孔喉結(jié)構(gòu)的儲層微觀參數(shù)特征進行統(tǒng)計(圖2)：

1)Ⅰ類孔喉結(jié)構(gòu)發(fā)育該孔喉結(jié)構(gòu)類型的儲層具有“兩低一高”的特征，即低排驅(qū)壓力(一般小于0.05MPa)，低中值壓力，高孔喉半徑?？缀戆霃街狈綀D表現(xiàn)該類儲層以單峰偏粗孔喉特征為主(圖2(a))。從鑄體薄片中可以看出，發(fā)育Ⅰ類孔喉結(jié)構(gòu)的儲層碎屑顆粒粒度較粗，壓實作用相對較弱，孔隙較干凈，雜基含量少，粒間雜基及顆粒邊緣多被溶蝕，以粒間溶蝕孔隙為主。

圖2　研究區(qū)各類儲層特征分析圖

2)Ⅱ類孔喉結(jié)構(gòu)該孔喉結(jié)構(gòu)類型儲層具有中-低排驅(qū)壓力(一般在0.1～1MPa之間)，中等中值壓力的特征。孔喉分布出現(xiàn)雙峰特征，雜基含量相對較多，粒度分選較差，由于離物源較近，大顆粒與小顆粒共存。壓汞曲線出現(xiàn)2個小的平臺，毛細管壓力小于3MPa時出現(xiàn)一個小的平臺，代表該類儲層出現(xiàn)一定范圍的大孔喉；毛細管壓力大于3MPa時也出現(xiàn)一個小的平臺，代表該類儲層同時出現(xiàn)一定范圍的小孔喉。強壓實作用造成的小孔隙與溶蝕作用形成的大孔隙并存。其中偏低的孔喉峰值代表壓實作用破壞的原生孔喉類型，較高的峰值代表溶蝕作用改善的孔喉類型(圖2(b))。

3)Ⅲ類孔喉結(jié)構(gòu)發(fā)育該孔喉結(jié)構(gòu)類型的儲層壓汞曲線向上方靠攏，傾斜角度大，具單峰細歪度的特征。儲層顆粒粒度較細(圖2(c))，分選相對較好，壓實作用相對較強，顆粒間主要為線-線接觸。儲集空間主要為剩余原生粒間孔，儲滲性能差，排驅(qū)壓力也較大，一般大于1MPa。因此，發(fā)育該孔喉結(jié)構(gòu)的儲層為差儲層，通常解釋為致密層。

基于鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞曲線形態(tài)、孔喉結(jié)構(gòu)分類的基礎上，統(tǒng)計了3種孔喉結(jié)構(gòu)類型(Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類)各參數(shù)分布范圍(表1)。

表1　各類孔喉結(jié)構(gòu)各參數(shù)分布范圍表

1.3孔喉結(jié)構(gòu)定量表征

通過對各類孔喉結(jié)構(gòu)定性表征分類后可以看出，不同類型孔喉結(jié)構(gòu)的表征參數(shù)有部分重疊，因此上述單一參數(shù)不能綜合地反映儲層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)，同時由于壓汞試驗的巖心數(shù)據(jù)有限，利用該定性分類方法不能在生產(chǎn)中快速準確對各類儲層的孔喉結(jié)構(gòu)進行評價。因此，筆者在分析能夠反映孔隙結(jié)構(gòu)的眾多參數(shù)基礎上，提出能夠綜合性地反映儲層的孔隙結(jié)構(gòu)的單一的、定量化的參數(shù)壓汞因子。

構(gòu)建壓汞因子的思路：①對各類壓汞試驗參數(shù)進行提?。虎诜治鏊崛〕鰜淼膮?shù)的滲流能力，即與滲透率進行交會，進一步篩選能夠表征儲層滲流能力的參數(shù)；③為了便于分析和應用，將上述參數(shù)進行多元降維，最終計算出壓汞因子，以綜合表征儲層微觀指標；④利用“巖心刻度測井”方法建立壓汞因子測井計算模型，完成所有井的微觀孔喉結(jié)構(gòu)評價。

毛細管壓力曲線特征參數(shù)較多[6]，該次研究主要提取了反映孔喉大小的最大孔喉半徑和平均孔喉半徑；反映孔喉滲流能力的排驅(qū)壓力、中值壓力等；反映孔喉分選性的分選系數(shù)、變異系數(shù)等。通過與滲透率的相關性分析表明：最大孔喉半徑、分選系數(shù)、孔喉均值和排驅(qū)壓力是反映儲層滲流能力的敏感參數(shù)，其中平均孔喉半徑、分選系數(shù)、最大孔喉半徑與滲透率呈正比關系，排驅(qū)壓力與滲透率呈反比關系。為了便于分析和應用，將上述參數(shù)進行多元降維，構(gòu)建了綜合性地反映儲層的孔隙結(jié)構(gòu)的單一的、定量化的參數(shù)，即壓汞因子：

(1)

式中：YGXS為壓汞因子，無量綱；rd為最大孔喉半徑，μm；sp為分選系數(shù)，1；rm為孔喉半徑均值，μm；pd為排驅(qū)壓力，MPa。

基于研究區(qū)目的層壓汞因子、聲波時差和試油生產(chǎn)資料，建立了儲層分類圖版及標準(圖3)?？梢钥闯鲎匀桓弋a(chǎn)區(qū)的儲層的孔喉結(jié)構(gòu)與物性均較好，聲波時差大于245μs/m，壓汞因子大于-0.5；低產(chǎn)區(qū)的儲層受到孔喉結(jié)構(gòu)與儲層物性的雙重控制，當物性相對較好時(即聲波時差大于250μs/m時)，孔喉結(jié)構(gòu)下限相對較小，壓汞因子大于-2.7即為低產(chǎn)，小于-2.7時為無效；當物性較差(即聲波時差小于250μs/m時)，對孔喉結(jié)構(gòu)要求較高，壓汞因子小于-2.5時才視為無效儲層。

利用“巖心刻度測井”方法建立壓汞因子測井計算模型，完成所有井的微觀孔喉結(jié)構(gòu)評價。

YGXS=- 0.53 - 0.1qAPI+ 0.071Δt - 3.7ρ

(2)

式中：Δt為聲波時差，μs/m; ρ為密度，g/cm3;qAPI為自然伽馬,API。對模型結(jié)果進行驗證，通過模型計算的壓汞因子-試驗壓汞因子交會圖(圖4)可以看出，相關性較好，達到78%。說明測井計算壓汞因子模型可靠。

圖3　儲層分類圖版　　　　　　　　　圖4　模型計算壓汞因子-試驗計算壓汞因子交會圖

2　儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)主控因素分析

儲層的微觀特征是儲層沉積、成巖和構(gòu)造作用的綜合體現(xiàn)。研究區(qū)儲層微觀特征差異大，在微觀孔喉結(jié)構(gòu)分類、宏觀儲層分類的基礎上，明確儲層質(zhì)量差異的主控因素，對于已知含油儲層的高效開發(fā)和未知含油儲層的分布預測具有重要的意義。

2.1沉積作用

不同的沉積相沉積時，其水體能量及持續(xù)性存在差異，導致沉積組構(gòu)，如顆粒的粒度、分選性、磨圓度、雜基含量、排列方式等存在差異，從而導致原始的孔滲不同，也間接影響后期成巖作用。研究區(qū)流沙港組一段(El1)儲集層以扇三角洲相為主，砂巖相對較發(fā)育，物源主要來自南部，主要發(fā)育水下分流河道砂體、支流間灣細粒砂體、薄互層的席狀砂體。分流河道砂體沉積時水動力能量較強、持續(xù)時間長，因而顆粒粒度較粗、分選較好、泥質(zhì)含量較低，原始的物性較好，孔喉結(jié)構(gòu)相對較好。席狀砂體，其沉積時水動力能量較弱，持續(xù)時間較短，顆粒粒度相對較細、分選差、泥質(zhì)含量較高，原始物性較差，孔喉結(jié)構(gòu)相對較差。

2.2成巖作用

通過鑄體薄片和掃描電鏡可以看出：研究區(qū)一部分顆粒主要以線接觸為主(圖5(a))，塑性礦物云母發(fā)生扭曲形變(圖5(b))，表明經(jīng)歷了較強的壓實作用(圖5(c))，且出現(xiàn)了中晚期的含鐵白云石膠結(jié)(圖5(d))，大部分石英具有Ⅱ級次生加大，書頁狀高嶺石較普遍(圖5(e))，長石巖屑溶蝕孔較發(fā)育(圖5(a))；另一部分顆粒以點-線接觸為主，顆粒邊緣被溶蝕，粒間溶孔相對較發(fā)育(圖5(f))。

圖5　研究區(qū)El1儲層鏡下成巖特征

通過對El1的471個泥巖樣本進行鏡質(zhì)體反射率分析，主要在0.5%～1.1%之間，最高熱解峰溫在460℃左右，以次生孔隙為主，由此推斷研究區(qū)El1目前主要處于中成巖A期。綜合分析El1儲層成巖過程經(jīng)歷了：機械壓實作用(原生孔隙)→早成巖A期(原生孔隙為主)→早成巖B期(少量次生孔隙)→中成巖A期(次生孔隙為主)，其中次生孔隙主要包括粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。其中，顆粒邊緣被溶蝕、粒間溶孔發(fā)育對改善孔喉結(jié)構(gòu)起到了積極的作用，粒內(nèi)溶孔對改善孔喉結(jié)構(gòu)效果有限。

2.3構(gòu)造作用

福山油田El1巖石中塑性碎屑顆粒含量較高，砂巖中破裂作用不發(fā)育，從巖心、成像資料發(fā)現(xiàn)裂縫發(fā)育規(guī)模較小，斷裂較發(fā)育，構(gòu)造沉降導致的埋深增大對孔喉結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用。以位于福山凹陷皇桐次凹北部的福山油田永安斷塊構(gòu)造為例，是受凹陷北部邊界斷裂——馬裊斷層和南部斷層共同作用形成的地塹式構(gòu)造，整體為一個北、東、南三面傾斜的背斜構(gòu)造。從構(gòu)造圖和沉積相疊合圖(圖6)可以看出：北部構(gòu)造帶遠離物源，沉積時水體能量弱，埋深較深，主要發(fā)育薄層席狀砂沉積，黏土含量較高；南部構(gòu)造帶主要發(fā)育水下分流河道沉積，水體能量強，顆粒粗，雜基含量低，原始的孔滲高，孔喉結(jié)構(gòu)較好。由于北部海拔低，壓實作用較強，而南部海拔高，壓實作用相對弱。綜合分析，永安地區(qū)的潛力區(qū)帶應在南部的有利沉積相帶中，北部儲層的自然產(chǎn)能普遍較低。

圖6　研究區(qū)El1構(gòu)造與沉積相疊合圖

3　結(jié)論

1)以海南福山油田El為例，優(yōu)選最大孔喉半徑、分選系數(shù)、孔喉均值和排驅(qū)壓力等敏感參數(shù)構(gòu)建了能夠綜合性地反映儲層的孔隙結(jié)構(gòu)的單一的、定量化的參數(shù)壓汞因子，實現(xiàn)了孔喉結(jié)構(gòu)的定量評價，并結(jié)合聲波時差對儲層產(chǎn)能進行分級評價。

2)利用“巖心刻度測井”方法建立壓汞因子測井計算模型，實現(xiàn)了所有井的微觀孔喉結(jié)構(gòu)綜合評價。

3)從沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用等多種因素出發(fā)進行綜合分析，福山油田相對海拔較低、水下分流河道、粒內(nèi)溶蝕孔發(fā)育的儲層為勘探開發(fā)的潛力層位。

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[編輯]鄧磊

2016-01-20

黃婭(1988-)，女，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事測井解釋與油藏評價工作，421694012@qq.com。

TE122.2

A

1673-1409(2016)26-0008-06

[引著格式]黃婭，孫盼科，萬金彬，等.福山油田流沙港組微觀孔喉結(jié)構(gòu)評價及其主控因素研究[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(26):8～13.