瀝青對儲層特征的影響及測井定量評價

齊婷婷, 蘇波, 廖茂杰

(中國石油集團測井有限公司塔里木分公司, 新疆 庫爾勒 841000)

0 引 言

塔中11號構(gòu)造位于塔里木盆地中央隆起塔中低凸起西端[1]。該構(gòu)造發(fā)育于加里東早期,主要形成于晚加里東-早海西期,基本定型于晚海西期,后期構(gòu)造運動對其影響很小[2-3]。盆地內(nèi)志留系具有廣泛的瀝青砂巖分布[4],根據(jù)試油、測井等資料分析發(fā)現(xiàn)瀝青砂巖主要分布在塔中11井區(qū)柯坪塔格組上三亞段,上一亞段分布著正常黏度原油,上三亞段砂巖以巖屑砂巖為主,其次為石英砂巖。膠結(jié)物以鐵方解石、方解石為主,個別井見鐵白云石。這套儲層具有分布廣泛、成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度較高、成巖作用強的特征[5-6]。

本文以塔中11井區(qū)為例,通過洗油洗鹽洗瀝青實驗,研究了瀝青的類型和分布形式規(guī)律,及其對儲層物性、孔隙結(jié)構(gòu)和電性的影響,以及不同孔隙結(jié)構(gòu)巖性的T2值的變化,并在此基礎上重新構(gòu)建瀝青砂層的孔隙度模型,定量計算油膠質(zhì)瀝青的含量,為瀝青砂層儲層的解釋評價提供了孔隙度模型、油膠質(zhì)瀝青含量模型,為瀝青砂巖儲層的解釋評價打下了基礎。

圖1 洗油鹽前后及洗瀝青前后核磁共振T2譜

1 瀝青對儲層特征的影響

1.1 瀝青類型及分布規(guī)律

結(jié)合前人研究成果及熒光薄片資料分析,塔中志留系瀝青[7]主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物及粒間孔中,并以油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青及瀝青質(zhì)瀝青3種形式分布在其中,其中油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青為稠油(油膠質(zhì)瀝青),瀝青質(zhì)瀝青為不可動干瀝青[8]。由于瀝青的類型不同,其在單偏光下呈現(xiàn)的顏色亦不同,油質(zhì)瀝青主要分布于顆粒之間的孔隙中,在單偏光下呈現(xiàn)出棕黃色光澤,未固結(jié),為均質(zhì)體,正交偏光下應為全消光。隨著氧化程度的加深,膠質(zhì)瀝青在單偏光下為深棕色。也可以通過熒光下瀝青的顏色對瀝青進行分類,輕質(zhì)油為淡綠色,油質(zhì)瀝青為棕黃色,膠質(zhì)瀝青有棕色或深棕色光澤[9-10]。隨著氧化程度的加深,瀝青質(zhì)瀝青則為黑色或者深棕色。干瀝青甚至還有收縮縫,主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物中。由于瀝青質(zhì)瀝青在單偏光下為黑色,與黃鐵礦很難區(qū)分,故可通過鏡下反光來完全區(qū)分出黃鐵礦與瀝青。

1.2 瀝青對儲層四性的影響

由于油、鹽、瀝青的溶解性質(zhì)不同,本文實驗采用四氯化碳、苯-甲醇溶劑洗油洗鹽,然后采用氯仿、甲苯溶劑洗瀝青。洗油對油膠質(zhì)瀝青(稠油)效果很好,洗瀝青對分布在粒間孔中干瀝青有明顯效果,對分布在孔隙表面及碎屑、膠結(jié)物中的瀝青效果不太明顯。地面條件下瀝青樣品(稠油)的T2譜相對集中,T2峰值主要集中在1 ms左右[見圖1(a)],干瀝青核磁共振T2譜較油質(zhì)瀝青更靠前且幅度值低,且呈多峰形態(tài)特征[見圖1(b)],油膠質(zhì)瀝青(稠油)對核磁共振貢獻高于干瀝青。

(1) 瀝青砂巖的巖性特征。塔中11井區(qū)柯坪塔格組上三亞段砂巖以巖屑砂巖為主,其次為石英砂巖。巖屑砂巖的巖屑含量18%～42%,平均31.5%,巖屑成分主要為變質(zhì)巖塊及巖漿巖塊,石英含量56%～74%,平均63.8%,長石含量1%～10%,平均4.5%。石英砂巖的石英含量75%～91%,平均79.4%,以單石英為主,次生加大常見-普遍;巖屑含量9%～24%,平均18.3%;長石含量0～7%,平均2.3%。砂巖顆粒分選好,磨圓度為次棱角—次圓狀。

膠結(jié)物以鐵方解石、方解石為主,個別井見鐵白云石。膠結(jié)物含量分布不均,鐵方解石最高可達21%。含少量硅質(zhì),一般不大于1%,但較普遍,均以石英次生加大形式出現(xiàn)。雜基以泥質(zhì)、高嶺土為主。膠結(jié)類型以孔隙式為主,少量薄膜-孔隙式。另外,在柯坪塔格組下亞段都有多層瀝青砂巖,瀝青作為填隙物充填于孔隙中。

(2) 瀝青對儲層物性的影響。通過對巖樣進行洗油洗鹽、洗瀝青實驗后發(fā)現(xiàn),洗油洗鹽后孔隙度有整體增大的趨勢,最大增加4.8%,平均增加2.2%;洗瀝青后孔隙度也略有增加,最大增加1.2%,平均增加0.3%。綜合分析認為,干瀝青、稠油含量與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,孔隙空間中稠油含量高于干瀝青含量(見圖2)。

(3) 瀝青對儲層孔隙結(jié)構(gòu)的影響。通過對比分析洗瀝青前后壓汞曲線變化特征,分析瀝青對孔隙結(jié)構(gòu)的影響(見圖3)。塔中×3、×4號樣品洗瀝青前最大孔喉半徑為0.833 μm,平均孔喉半徑為0.145 μm;洗瀝青后孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)整體都有增大的趨勢,最大孔喉半徑為1.459 μm,平均孔喉半徑為0.244 μm,主要是因為干瀝青主要分布在大孔喉中,洗瀝青后大孔喉部分孔隙結(jié)構(gòu)變好,反映在壓汞曲線上為排驅(qū)壓力變小,最大進汞飽和度增加,大孔喉占比增加。

(4) 物性與電性的關(guān)系。通過不同物性巖樣的核磁共振、壓汞、巖電配套實驗的分析(見圖4),研究儲層電阻率與物性、孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系。隨著核磁共振、壓汞曲線指示巖樣的物性變差,其對應的巖石導電能力逐漸變差,電阻率增大系數(shù)增加;同時, 孔隙度越小電阻率越大。總之,巖石導電能力隨物性、孔隙結(jié)構(gòu)變差而降低,因此針對不同物性、孔隙結(jié)構(gòu)儲層需要分類評價。

圖3 洗瀝青前后壓汞核磁共振配套實驗

圖4 物性與巖電關(guān)系交會圖*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

圖6 不同離心力下核磁共振實驗

(5) 瀝青對儲層電性的影響。通過瀝青對儲層電性影響實驗分析,儲層物性差的巖樣洗瀝青后其導電能力變好,隨著儲層物性條件變好,洗瀝青前后巖樣電阻率的差異逐漸降低。干瀝青主要導致中-低滲透率儲層電阻率升高,一般在孔隙度小于15%的情況下影響較大,而研究區(qū)儲層的孔隙度主要分布在8%～16%范圍內(nèi),因此,瀝青影響研究區(qū)流體識別及飽和度的計算。通過洗瀝青前后巖電參數(shù)變化規(guī)律分析,洗瀝青前后m值變化不大,干瀝青主要影響中-低物性儲層n值,洗瀝青后n值降低。當Sw>65%時,干瀝青對電阻率影響小,即干瀝青對塔中志留系水層識別及水層飽和度定量評價基本沒有影響(見圖5)。

圖5 物性與巖電關(guān)系交會圖

(6) 不同離心力核磁共振實驗及T2截止值優(yōu)選。在不同離心力核磁共振實驗下,隨著離心力的增加,核磁共振T2譜峰逐漸前移,孔隙度分量逐漸減小,巖樣由100%含水狀態(tài)逐漸趨近于束縛水狀態(tài)。高孔隙度滲透率儲層核磁共振實驗離心力在1.7 MPa即可達到束縛水狀態(tài)(7 000 r),即含水飽和度隨著離心力的增加不發(fā)生變化,孔隙空間只存在束縛流體;但在低滲透率儲層核磁共振實驗要達到束縛狀態(tài)離心力需4.4 MPa以上(11 000 r以上)[見圖6(a)、(b)];在實際核磁共振資料處理中建議采用變T2截止值[見圖6(c)],用于區(qū)分束縛流體和可動流體,為后期重構(gòu)束縛流體T2譜打下基礎,T2截止值優(yōu)選公式為

(1)

2 瀝青砂巖孔隙度模型及定量評價

2.1 瀝青砂巖的總孔隙度模型

常規(guī)的孔隙度模型只考慮了含水孔隙、含油氣孔隙,沒有考慮瀝青砂巖中具有開采價值的稠油(油膠質(zhì)瀝青)所占的孔隙空間,為此,本文提出了瀝青砂巖的總孔隙度模型。瀝青砂巖的總孔隙模型由孔隙干瀝青、孔隙可動稠油瀝青、輕質(zhì)油氣及水組成,其中孔隙干瀝青可以由洗瀝青、薄片實驗確定,孔隙可動稠油瀝青可由洗油實驗確定,有效孔隙度模型可以由測井密度—巖心孔隙度的關(guān)系得出。

瀝青砂巖的總孔隙度模型

φd+φo+φl+φw=φt

(2)

有效孔隙度模型

φo+φl+φw=φe

(3)

粒間孔瀝青含量

φo+φd=φd1

(4)

粒間孔干瀝青含量

(5)

粒間孔可動油膠質(zhì)瀝青(稠油)含量

(6)

總瀝青含量

φt=-0.08GR-26.98DEN+81.49

(7)

式中,DEN為測井密度,g/cm3;φe為有效孔隙度,%;Rt為原狀地層電阻率,Ω·m;φd為粒間孔干瀝青含量,%;φd1為粒間孔瀝青含量,%;φo為粒間孔中可動油膠質(zhì)瀝青(稠油)含量,%;φl為正常黏度原油(氣)的含量,%。粒間孔干瀝青含量模型和粒間孔可動油膠質(zhì)瀝青含量通過多元回歸得出。

2.2 瀝青含量計算模型效果檢驗

圖7為塔中××1井瀝青砂巖瀝青含量計算效果。其中,瀝青含量道包含總瀝青含量、粒間孔瀝青、粒間孔可動瀝青與巖心資料對比;孔隙空間道包含水、輕質(zhì)油氣、孔隙可動瀝青、孔隙干瀝青在孔隙中所占的百分比;巖性剖面道在原有泥巖、砂巖、有效孔隙度的基礎上,精細計算了孔隙中干瀝青含量。從圖7可以看出,由測井資料計算出的總瀝青含量、粒間孔瀝青含量、粒間孔可動瀝青含量與洗瀝青、薄片實驗確定的瀝青含量對應性好,孔隙空間剖面中計算出瀝青含量較多的層位與巖心描述一致。

圖7 塔中××1井瀝青含量計算效果*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

3 結(jié) 論

(1) 在現(xiàn)有實驗的基礎上分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)志留系瀝青主要分為油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青和瀝青質(zhì)瀝青3類,其中油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青為稠油,瀝青質(zhì)瀝青為干瀝青。瀝青主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物及粒間孔中,流動性較強的油質(zhì)瀝青主要分布在粒間孔中,流動性較差的瀝青質(zhì)瀝青主要分布在碎屑、雜基及膠結(jié)物中。

(2) 干瀝青、稠油含量與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,孔隙空間中稠油含量高于干瀝青;干瀝青主要分布在大孔喉中,洗瀝青后大孔喉部分孔隙結(jié)構(gòu)變好,反映在壓汞曲線上為排驅(qū)壓力變小,最大進汞飽和度增加,大孔喉占比增加;巖石的導電能力隨物性、孔隙結(jié)構(gòu)變差逐漸降低;洗瀝青前后m值變化不大,干瀝青主要影響中-低物性儲層n值,洗瀝青后n值降低。

(3) 瀝青砂巖總孔隙度模型,充分考慮了稠油所占的孔隙空間,有利于區(qū)分出稠油與正常黏度原油,為后期的流體性質(zhì)識別打下基礎。

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