濱淺湖緩坡帶碳酸鹽巖發(fā)育模式及油藏開發(fā)對策
——以金家油田沙一段為例

路言秋，陳麗華，李偉忠

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015）

湖相碳酸鹽巖在國內(nèi)多個盆地均比較發(fā)育，很多學者對碳酸鹽巖發(fā)育的主控因素、發(fā)育模式等方面進行了大量研究，對湖相碳酸鹽巖的發(fā)育特點進行了系統(tǒng)總結(jié)[1–5]。由于湖相碳酸鹽巖的巖類組合和巖性變化較大，為滿足油藏開發(fā)的需要，碳酸鹽巖沉積模式的研究需要在宏觀認識的基礎(chǔ)上進一步精細化。為此，本次以具有濱淺湖緩坡帶為背景的金家油田沙一段碳酸鹽巖為例，對巖性組合及沉積成因上進行了分析，厘清了碳酸鹽巖的分布規(guī)律，明確其發(fā)育模式，為油藏開發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

金家油田位于山東省桓臺縣，構(gòu)造上位于東營凹陷次級構(gòu)造博興洼陷南部金家–樊家鼻狀構(gòu)造西南邊緣斜坡帶。金家油田沙一段構(gòu)造形態(tài)為南高北低的單斜構(gòu)造，埋深較淺，深度760～1 100 m，南部為魯西隆起。由于構(gòu)造抬升，沙一段地層由北向南逐層遭受剝蝕，與上覆館陶組呈不整合接觸關(guān)系[6]；油藏類型為高孔、中低滲巖性–地層普通稠油油藏。金家油田沙一段巖性復雜，垂向上自下而上巖性主要發(fā)育礫巖類、砂巖類和碳酸鹽巖，其中砂、礫巖等陸源碎屑沉積的物源主要來自于南部的魯西隆起。早期沉積的砂體經(jīng)過湖浪改造之后，在博興洼陷南部的斜坡帶上形成大面積的灘壩砂，碳酸鹽巖主要發(fā)育在湖侵晚期[7]，在灘壩之上呈局部發(fā)育，并且具有隨水體深度增加向岸進積的特點，主要分布在金家油田金10塊—通38–10井區(qū)。碳酸鹽巖總體上層薄、與砂巖互層發(fā)育，非均質(zhì)性強，分布范圍較小。金家油田碳酸鹽巖油藏目前已經(jīng)投入開發(fā)，但由于儲層展布不落實、儲層膠結(jié)疏松油井出砂等問題，開發(fā)效果較差。

2 巖性識別

金家油田沙一段儲層巖性復雜，發(fā)育玄武質(zhì)礫巖、粉砂巖、細砂巖、碳酸鹽巖、火成巖等。其中碳酸鹽巖主要分為灰?guī)r和生物灰?guī)r兩類，灰?guī)r中的顆粒成分主要為螺、介形蟲、內(nèi)碎屑等，生物灰?guī)r主要為螺灰?guī)r，螺殼保存相對比較完整，具有原地堆積的特點?；?guī)r和生物灰?guī)r在測井上都具有高阻、極低伽馬、低聲波時差值、微電極曲線幅度高且有明顯的高尖、微電位和微梯度幅度差較小等特點?；?guī)r聲波時差主要為220～330 μs/m，電阻率主要為4～20 Ω·m。生物灰?guī)r主要為螺灰?guī)r，體腔含油，聲波時差一般高于灰?guī)r，主要為290～350 μs/m，電阻率主要為10～50 Ω·m。砂巖具有中高阻、低伽馬、中高聲波時差等特點；火成巖以玄武質(zhì)為主，具有高伽馬、高阻、低聲波時差等特點。碳酸鹽巖、砂巖和火成巖在測井響應上差別明顯，易于識別區(qū)分（圖1）。

圖1 金家油田沙一段巖性識別圖版

3 碳酸鹽巖分布

3.1 碳酸鹽巖垂向分布及類型

金家油田沙一段碳酸鹽巖垂向巖性組合有四種類型：第一種類型為單層生物灰?guī)r+泥巖（泥質(zhì)粉砂巖）組合，該組合生物灰?guī)r厚度較小，一般分布在向湖方向水體較深部位，水深較大不利于螺的生存，制約了生物灰?guī)r的發(fā)育和厚度的增加。第二種類型為多層生物灰?guī)r+粉砂巖組合，垂向上表現(xiàn)為生物灰?guī)r與粉砂巖互層，主要是由于生物灰?guī)r的發(fā)育具有生物化學沉積特征，受陸源碎屑影響，二者呈消長關(guān)系；該類組合一般具有混積巖特點，發(fā)育在生物灰?guī)r與陸源碎屑頻繁接觸的部位，在薄片中可見復鮞、負鮞等，鮞心為砂屑、生物碎片和破碎鮞等，沉積水動力條件較強。第三種類型為厚層生物灰?guī)r+粉砂巖組合，該類組合中生物灰?guī)r厚度大，巖性單一，主要發(fā)育在離陸源碎屑影響較小且靠近碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)中心部位，生物灰?guī)r隨水體穩(wěn)定變化能夠穩(wěn)定發(fā)育。第四種類型為厚層灰?guī)r類，灰?guī)r厚度較大，偶見完整螺殼，螺豐度明顯較小，灰?guī)r中可見少量鮞粒，水動力明顯弱于第二種巖性組合，灰?guī)r底部可見薄層生物灰?guī)r；該類巖性（組合）主要位于碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)的中心部位，表現(xiàn)為生物化學成因，基本不受陸源碎屑影響。

從近垂直構(gòu)造走向的南北向巖性組合剖面上可以看出，北部深水區(qū)向南部淺水區(qū)由第一種巖性組合類型逐漸過渡到第四種巖性組合類型，在灰?guī)r區(qū)發(fā)育一套以玄武質(zhì)為主的火成巖（圖2a）。從近平行于構(gòu)造走向的東西向巖性組合剖面上可以看出，西部受陸源碎屑影響，發(fā)育第二種巖性組合類型，向東逐漸過渡到第三種、第四種巖性組合（圖2b）。碳酸鹽巖厚度則表現(xiàn)為中間厚，向東西和南北兩側(cè)減薄至尖滅。

圖2 金家油田沙一段碳酸鹽巖取心井剖面

3.2 碳酸鹽巖平面分布

金家油田沙一段多口探井的巖性速度統(tǒng)計分析顯示，碳酸鹽巖的速度為3 000～3 600 m/s，砂巖類速度為2 400～3 200 m/s，泥巖速度為1 700～2 480 m/s。碳酸鹽巖速度明顯高于砂巖，波阻抗反演對于識別碳酸鹽巖效果較好，實際反演結(jié)果與測井巖性識別結(jié)果具有很好的對應關(guān)系，在此基礎(chǔ)上對碳酸鹽巖邊界及展布進行刻畫。金家油田沙一段濱湖緩坡帶碳酸鹽巖具有局部發(fā)育特點，受陸源碎屑影響，生物灰?guī)r與粉、細砂巖組成的混積巖主要分布在西部外側(cè)；生物灰?guī)r和灰?guī)r呈環(huán)帶狀分布，生物灰?guī)r分布范圍廣，主要分布在外側(cè)；灰?guī)r主要分布在內(nèi)側(cè)，周圍被生物灰?guī)r區(qū)包圍，中心部位發(fā)育一套火成巖（圖3）。

圖3 金家油田沙一段碳酸鹽巖平面分布

4 碳酸鹽巖發(fā)育模式

濱淺湖碳酸鹽巖多為生物成因，其沉積受古氣候、物源、構(gòu)造、陸源碎屑等因素影響[1–2]。金家油田沙一段碳酸鹽巖僅在局部穩(wěn)定發(fā)育；除上述因素外，還主要受到火山活動、古生物、古水深的影響。受西部陸源碎屑影響以及螺對適宜水深的生物性要求，決定了金家油田沙一段碳酸鹽巖具有局部發(fā)育的特點?；鹕絿姲l(fā)為湖盆生物生長發(fā)育提供所需要的的營養(yǎng)物質(zhì)[8–9]，利于螺等水生生物圍繞火山附近生存繁衍，決定了沙一段碳酸鹽巖成因類型為圍繞火山活動區(qū)發(fā)育的、呈環(huán)帶狀分布的生物灘。生物大量繁殖及死亡形成生物灰?guī)r壩體，對沿岸流攜帶的陸源碎屑起到阻擋作用，有利于封隔內(nèi)側(cè)水體的蒸發(fā)濃縮形成灰?guī)r沉積，決定了生物灰?guī)r在外和灰?guī)r在內(nèi)的分布格局。另外，巖心觀察發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖下伏和內(nèi)部夾有的砂巖含油性較好，裂縫溝通砂巖及碳酸鹽巖溶蝕孔洞、生物體腔及內(nèi)部裂縫，油氣經(jīng)過砂巖和裂縫區(qū)發(fā)生側(cè)向和垂向運移，在碳酸鹽巖儲集空間內(nèi)聚集；而對于孔洞、裂縫均不發(fā)育的致密碳酸鹽巖則基本不含油（圖4）。

5 碳酸鹽巖稠油油藏開發(fā)對策

圖4 金家油田沙一段濱淺湖緩坡帶碳酸鹽巖發(fā)育模式及含油模式

濱淺湖緩坡帶碳酸鹽巖的發(fā)育受很多因素影響，具有分布局限、與砂巖互層發(fā)育、強非均質(zhì)性等特點。在落實碳酸鹽巖儲層展布的基礎(chǔ)上，開發(fā)工藝上要解決油稠、非均質(zhì)性強、出砂等問題。

金家油田沙一段碳酸鹽巖稠油油藏油層條件下原油黏度為352 mPa·s～2 027 mPa·s，黏度較大，但原油對溫度有較強的敏感性，油層溫度每上升10 ℃，原油黏度下降約 1/2；當溫度為 100 ℃時，脫氣原油黏度小于100 mPa.s，因此，注蒸汽熱采可有效降低原油黏度。對于碳酸鹽巖儲層內(nèi)部強非均質(zhì)性、碳酸鹽巖與砂巖互層發(fā)育以及油井出砂堵塞近井地帶導致供液不足等問題，可以采用壓裂防砂開發(fā)，壓裂產(chǎn)生的裂縫一是可以溝通碳酸鹽巖儲層內(nèi)部的孔洞和裂縫，增加泄油半徑；其次是可以減少單位面積的流體滲流速度，較好控制顆粒運移對儲層的傷害；最后是可以解除近井地帶污染，變徑向流動為雙線性流動，有效改善近井地帶滲流條件。

金家油田 J10–x6井碳酸鹽巖儲層采用熱采注氣開發(fā)，峰值產(chǎn)油量達6.8 t/d。2006年9月至2010年12月累積產(chǎn)油量1 794 t，平均日產(chǎn)油1.2 t/d。后期由于供液不足、開發(fā)效果差而關(guān)井。采用壓裂防砂熱采后，該井峰值日產(chǎn)油8.2 t/d，累計生產(chǎn)145天，產(chǎn)油435 t，平均日產(chǎn)油3 t/d。壓裂防砂有效改善近井堵塞，明顯改善了開發(fā)效果。通38–201井于2012年6月對碳酸鹽巖儲層進行管外壓裂充填防砂后注汽熱采，峰值日產(chǎn)油9.5 t/d，累計生產(chǎn)123天，累積產(chǎn)油592 t，累積產(chǎn)液1 137 t/d，平均日產(chǎn)油4.8 t/d。壓裂防砂后熱采開發(fā)碳酸鹽巖稠油油藏取得較好效果。

6 結(jié)論

（1）金家油田沙一段碳酸鹽巖垂向巖性組合具有四種類型：單層生物灰?guī)r+泥巖（泥質(zhì)粉砂巖）組合分布在向湖心方向水體較深部位；多層生物灰?guī)r+粉砂巖組合發(fā)育在生物灰?guī)r與陸源碎屑頻繁接觸部位；厚層生物灰?guī)r+粉砂巖組合,主要發(fā)育在離陸源碎屑影響較小且靠近碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)中心部位；厚層灰?guī)r類主要位于碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)的中心部位。

（2）金家油田沙一段濱淺湖緩坡帶碳酸鹽巖成因類型為圍繞火山活動區(qū)發(fā)育的、呈環(huán)帶狀分布的生物灘，其發(fā)育受火山活動控制，西部受陸源碎屑影響，北部受水深影響。

（3）壓裂防砂后熱采開發(fā)技術(shù)解決了金家油田沙一段與砂巖互層發(fā)育的碳酸鹽巖油藏油稠、出砂、非均質(zhì)性強等問題，開發(fā)效果得到改善。

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