巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層裂縫與含氣性的關(guān)系

申珍珍,潘仁芳,金吉能,袁 琪,王丹玲

(1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北武漢430100;2.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘查技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢430100;3.中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北油田分公司,河北任丘062552)

隨著油氣勘探開發(fā)的深入,致密砂巖油氣勘探開發(fā)逐漸為人們所重視[1-2],開發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明,裂縫發(fā)育程度及分布情況對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與否有重大意義[3-4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層中的裂縫進(jìn)行了大量的研究,MICHAEL等[5]認(rèn)為裂縫在致密砂巖氣藏中可以起到壓力調(diào)整作用;趙靖舟等[6]認(rèn)為致密砂巖儲(chǔ)層中的裂縫可為油氣運(yùn)移提供滲流通道;蘆慧等[7]認(rèn)為在致密砂巖儲(chǔ)層中裂縫能將孤立的孔隙連通起來(lái)形成油氣賦存場(chǎng)所,同時(shí)裂縫自身也可作為儲(chǔ)集空間;王鵬威等[8]認(rèn)為裂縫的發(fā)育程度以及時(shí)空關(guān)系不同均會(huì)對(duì)致密砂巖氣藏造成不同影響。由于致密砂巖儲(chǔ)層多是低孔低滲儲(chǔ)層,存在的油氣需經(jīng)后期改造才能產(chǎn)出[9-11],裂縫能降低巖石破裂強(qiáng)度,減小開采成本;此外,裂縫的發(fā)育還可能會(huì)造成油氣散失,不利于油氣保存[12]。因此,裂縫的研究對(duì)致密砂巖氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)意義重大。本文綜合利用多種資料及技術(shù)手段對(duì)巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層裂縫與含氣性關(guān)系進(jìn)行了研究,主要從裂縫的發(fā)育及分布特征,含氣性的分布特征以及裂縫與含氣性在平面、剖面上的相關(guān)性等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于巴中區(qū)塊東部,面積約406km2,位置如圖1所示。構(gòu)造具有沉降穩(wěn)定緩慢、盆地開闊、盆緣距離遠(yuǎn)且坡度平緩的特征,主要發(fā)育湖泊相和淺水三角洲相沉積。目的層位為中侏羅統(tǒng)千佛崖組地層,巖石類型主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖。薄片觀察可見(jiàn)少量粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔,具有低孔低滲特征。孔隙度分布范圍為1.520%～9.320%,平均為4.017%;滲透率分布范圍為0.05～0.78mD,平均為0.159mD(1mD≈0.987×10-3μm2)。

勘探開發(fā)結(jié)果表明研究區(qū)千佛崖組致密砂巖的油氣成藏配置條件好,多井可見(jiàn)凝析油氣藏。

圖1 研究區(qū)位置

2 裂縫發(fā)育特征

巴中地區(qū)千佛崖組裂縫類型復(fù)雜多樣、產(chǎn)狀多變。統(tǒng)計(jì)各裂縫參數(shù)可以發(fā)現(xiàn),巴中地區(qū)千佛崖組發(fā)育裂縫的傾向主要為北東向、北西向和南西向,以北東向發(fā)育居多,如圖2a所示;裂縫傾角分布主要為20°～60°和80°～90°,該段發(fā)育有高傾角縫和大量的中低傾角縫,并且中傾角縫最為發(fā)育,如圖2b所示;統(tǒng)計(jì)各巖石組分中裂縫線密度發(fā)現(xiàn)研究區(qū)裂縫多分布于細(xì)砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中,如圖2c所示。對(duì)研究區(qū)元陸4,元陸17和元陸171井成像測(cè)井資料的分析以及對(duì)元陸,元陸17,元陸173和元陸175井巖心資料和顯微裂縫的觀察研究發(fā)現(xiàn):目的層裂縫大都呈未充填或半充填狀態(tài),少數(shù)裂縫被瀝青、鐵質(zhì)等充填,裂縫整體有效性較好,如圖3所示。

圖2 巴中地區(qū)千佛崖組裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)a 裂縫傾向統(tǒng)計(jì); b 裂縫傾角統(tǒng)計(jì); c 裂縫與巖性關(guān)系

圖3 研究區(qū)目的層裂縫充填情況a 元陸173井,井深3745.31～3745.49m,低角度未充填裂縫; b 細(xì)粒巖屑石英砂巖裂縫(充填瀝青),3654m,放大100倍(-),元陸4井; c 成像測(cè)井資料分析,3548～3549m,元陸17井

3 裂縫分布預(yù)測(cè)

含裂縫地層的彎曲度和連續(xù)性變化是地層形變的最直觀表現(xiàn),綜合應(yīng)用曲率分析法和相干分析技術(shù)可提高復(fù)雜密集裂縫預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度[13-15]。采用曲率分析法[16]和相干分析技術(shù)[17]分別對(duì)千佛崖儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行預(yù)測(cè),如圖4和圖5所示,虛線區(qū)域?yàn)榱芽p分布區(qū)。

圖4 千二段底傾角邊緣體屬性預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層裂縫平面分布

圖5 千二段底相干體屬性預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層裂縫平面分布

結(jié)果表明曲率分析法和相干分析技術(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果具有較好的一致性,裂縫預(yù)測(cè)效果好。

分析巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層裂縫分布特征可以發(fā)現(xiàn),陡傾角大斷層附近易發(fā)育裂縫(與斷層距離小于500m、斷層傾角大于50°、延伸長(zhǎng)度大于2km);處于斷層上盤大構(gòu)造曲率位置易發(fā)育裂縫,較厚且較純的單層與較高的砂地比易發(fā)育裂縫(平均單層厚度大于2m或砂地比大于0.3)。研究區(qū)過(guò)井地震剖面顯示裂縫特征見(jiàn)表1,由表1可見(jiàn),裂縫多發(fā)育于元陸17和元陸171井處,元陸175井處裂縫相對(duì)發(fā)育,且主要在千一段、千二段逆斷層上盤構(gòu)造曲率大的區(qū)域發(fā)育。

表1 研究區(qū)6口井附近裂縫特征統(tǒng)計(jì)

4 含氣性分布特征

4.1 含氣性分布預(yù)測(cè)原理

本文主要采用AVO技術(shù)進(jìn)行研究區(qū)含氣性分布預(yù)測(cè),該技術(shù)可以從目的層的地震反射信息中獲取彈性參數(shù)[18-19]。Zoeppritz方程是AVO技術(shù)的理論基礎(chǔ),由于Zoeppritz方程過(guò)于復(fù)雜且無(wú)法直觀表達(dá)真實(shí)地下巖層實(shí)際情況,所以有了Zoeppritz方程的簡(jiǎn)化形式,從而使AVO技術(shù)在油氣勘探中得到了廣泛應(yīng)用。本文首先對(duì)研究區(qū)進(jìn)行單井AVO正演模擬,并以此來(lái)獲取含氣層AVO響應(yīng)特征,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地震屬性分析,提取敏感類地震屬性,建立烴類指示因子,分別對(duì)千一段、千二段和千三段進(jìn)行含氣分布預(yù)測(cè)。

4.2 含氣性分布預(yù)測(cè)模型

通過(guò)實(shí)際地層的AVO正演模擬來(lái)分析含氣層和差氣層的AVO響應(yīng)特征。選取元陸175井千二段上亞段的含氣層和元陸171井千二段上亞段的差氣層段進(jìn)行基于原始測(cè)井資料的AVO正演模擬。元陸175井千二段上亞段的含氣層模擬結(jié)果表明:含氣層的密度(ρ)、縱橫波速度(vP,vS)都比上覆層小;反射系數(shù)(R0)極性為負(fù),且隨角度的增大而減小;P-G交會(huì)圖(圖6)顯示,截距P為負(fù),斜率G為正,處于第Ⅱ象限,表現(xiàn)為第Ⅳ類含氣砂巖。元陸171井千二段上亞段的差氣層模擬結(jié)果表明:含氣層的密度(ρ)、縱橫波速度(vP,vS)與上覆層相近;反射系數(shù)(R0)極性為正,且隨角度的增大而減小;P-G交會(huì)圖(圖6)顯示,截距P為正,斜率G為負(fù),處于第Ⅳ象限,表現(xiàn)為第Ⅱ類含氣砂巖。

對(duì)研究區(qū)目的層段進(jìn)行地震屬性分析,提取敏感類屬性,建立烴類指示因子DHI,進(jìn)行含氣性預(yù)測(cè)。研究表明,千一段敏感屬性為流體因子(FF)、AVO強(qiáng)度(PD);烴類指示因子DHI(ADHI=0.6×BFF+0.4×CPD/1000),DHI取負(fù)異常指示含氣性分布。

圖6 P-G交會(huì)顯示a 元陸175含氣層; b 元陸171差氣層

千二段敏感屬性為泊松比(PR)、AVO強(qiáng)度(PD);烴類指示因子DHI(ADHI=0.4×DPR+0.6×CPD/1000),DHI取負(fù)異常指示含氣性分布。千三段敏感類屬性為泊松比(PR)、P×signG;烴類指示因子DHI(ADHI=0.4×DPR+0.6×P×signG),DHI取負(fù)異常指示含氣性分布。

4.3 含氣性分布特征

利用建立的烴類指示因子DHI,對(duì)研究區(qū)地層進(jìn)行含氣性分布預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明,含氣性主要分布于千二段中、上亞段,千一段次之。千一段含氣分布范圍為元陸173井周緣,元陸176—元陸175井一線和元陸171—元陸17—元陸172一線周緣和工區(qū)東南部區(qū)域。千二下亞段含氣分布范圍為元陸173周緣,元陸175井周緣,元陸176—元陸171井一線和元陸17井周緣區(qū)域。千二段中亞段含氣分布范圍為元陸173周緣,元陸175—元陸176—元陸171井一線和元陸17井周緣區(qū)域。千二段上亞段含氣分布范圍為元陸173井周緣,元陸175—元陸171—元陸17井一線和工區(qū)東北部區(qū)域。

5 裂縫與含氣性關(guān)系

對(duì)比分析千一段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布(圖7)和千一段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布(圖8)可以發(fā)現(xiàn),研究區(qū)千一段含氣性分布與裂縫分布方位高度一致,受裂縫分布影響較大。對(duì)比分析千二段下亞段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面(圖9)和千二段下亞段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布(圖10),可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)千二段下亞段含氣性分布局部與裂縫分布方位一致,其含氣性分布局部受裂縫分布影響。對(duì)比分析千二段中亞段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布(圖11)和千二段中亞段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫的平面分布(圖12),可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)千二段中亞段含氣性分布與裂縫分布方位高度一致,受裂縫分布影響較大。對(duì)比分析千二段上亞段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布(圖13)和千二段上亞段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布(圖14)可以發(fā)現(xiàn),研究區(qū)千佛崖組二段上亞段含氣性分布與裂縫分布方位差異較大,受裂縫分布影響小。

圖7 千一段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布

圖8 千一段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布

圖9 千二段下亞段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布

圖10 千二段下亞段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布

圖11 千二段中亞段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布

對(duì)比分析千三段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布(圖15)和千三段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布(圖16)可以發(fā)現(xiàn),研究區(qū)千三段含氣性分布與裂縫分布方位高度一致,受裂縫分布影響較大。

圖12 千二段中亞段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布

圖13 千二段上亞段含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布

圖14 千二段上亞段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布

將千佛崖組含氣性分布和裂縫分布進(jìn)行疊合可得含氣性儲(chǔ)層綜合預(yù)測(cè)分布圖(圖17),與實(shí)際開采情況吻合度較高。

圖15 千三段儲(chǔ)層含氣指示因子預(yù)測(cè)的含氣區(qū)平面分布

圖16 千三段底相干體屬性預(yù)測(cè)的裂縫平面分布

圖17 含氣性儲(chǔ)層綜合預(yù)測(cè)平面分布

圖18給出了致密儲(chǔ)層裂縫與含氣性關(guān)系,可以看出,剖面上裂縫比較發(fā)育的層段,儲(chǔ)層致密砂巖含氣性明顯比一般的致密砂巖儲(chǔ)層高,氣層與裂縫比較發(fā)育的井段相對(duì)應(yīng)。

圖18 致密儲(chǔ)層裂縫與含氣性關(guān)系(元陸175井,1ft≈0.3048m)

可見(jiàn),研究區(qū)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層中,裂縫的存在是形成高產(chǎn)氣藏的重要條件。

6 結(jié)論

巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層中裂縫發(fā)育位置主要為千一段和千二段逆斷層上盤構(gòu)造曲率大的區(qū)域,裂縫多分布于細(xì)砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中,傾向以北東向?yàn)橹?傾角分布范圍廣,整體有效性較好。氣層主要分布于千二段中、上亞段,千一段次之。目的層段致密砂巖儲(chǔ)層中氣層多聚集于裂縫發(fā)育帶,裂縫的形成有利于致密砂巖氣藏的形成,研究裂縫分布規(guī)律對(duì)于在致密砂巖儲(chǔ)層中尋找高產(chǎn)氣藏具有重要指導(dǎo)意義。