延8段儲(chǔ)油層非均質(zhì)性與主控因素研究
——以鄂爾多斯盆地白馬崾峴為例

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

定邊白馬崾峴位于陜北斜坡西緣，西接天環(huán)凹陷，目前本區(qū)各層位儲(chǔ)層非均質(zhì)性認(rèn)識(shí)不清，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流特征與規(guī)律不明確，以至儲(chǔ)層特征對(duì)產(chǎn)能的影響亦不明朗。因此，利用儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征和物性特征，采用薄片分析、掃描電鏡、壓汞測(cè)試、測(cè)井資料等等多種儲(chǔ)層研究方法，進(jìn)一步對(duì)白馬崾峴延8段儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行研究，希望可以深入了解本區(qū)延8段儲(chǔ)層，為提高油氣采收率提供理論支持。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

1.1 碎屑成分

在巖石的組分方面本區(qū)延8段儲(chǔ)層的巖石類型主要為淺灰色中—粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖其成分以及結(jié)構(gòu)成熟度為中等-較高。砂巖顆粒以中粒結(jié)構(gòu)為主，粒徑主要分布在為0.25～0.40 mm，平均顆粒直徑為0.38 mm。

從巖石的碎屑組成來(lái)看，延8油層組砂巖的碎屑顆粒成分平均為90.625%，在87.00%～92.00%之間，其碎屑成分主要以石英顆粒為主，并含少量巖屑及長(zhǎng)石。

1.2 填隙物成分

延8油層組總體上的填隙物組分含量在9%～17%之間，平均含量14.72%。硅質(zhì)膠結(jié)物普遍發(fā)育，含量為2%～4.5%，平均為3.21%；碳酸鹽巖膠結(jié)物主要為鐵白云石、次為方解石和鐵方解石。延8段粘土礦物中高嶺石最為發(fā)育，在1%～6%之間，平均含量2.67%；綠泥石含量約為2.24%，伊利石為1.03。

整體上而言，延8段填隙物中粘土礦物的含量相對(duì)較高。

2 儲(chǔ)層物性

延8段儲(chǔ)層的孔隙度在10%～20%之間，均值17.74%，大部分均大于10%； 滲透率于1～1 000 mD之間分布，均值95.02 mD?？诐B之間的聯(lián)系呈良好的條帶正相關(guān)關(guān)系。

3 儲(chǔ)層非均質(zhì)性

儲(chǔ)層的宏觀非均質(zhì)性有兩個(gè)方面，一為數(shù)量，即非均質(zhì)性程度；一為形態(tài)，即非均質(zhì)分布特征。儲(chǔ)層非均質(zhì)性具有積極和消極的作用，積極方向會(huì)造成垂直方向上的遮擋，給流體封存創(chuàng)造良好條件，形成油氣藏；其消極方向是滲透性在橫向上的變化和消失，在實(shí)際勘探開發(fā)中帶來(lái)困難。

3.1 層內(nèi)非均質(zhì)性

3.1.1 層內(nèi)夾層

單砂體內(nèi)相對(duì)低的滲透層或者非滲透層，便可劃分為層內(nèi)夾層，直接控制著砂體橫向上和垂向上的滲透率之比值，對(duì)流體具有改變流動(dòng)方向的作用，或者直接阻隔或屏蔽流體，將儲(chǔ)層細(xì)分為幾個(gè)段，對(duì)工業(yè)開采過程中的注水工藝有很大的影響。本區(qū)延8段為三角洲平原河道砂體沉積，河道主體砂體發(fā)育穩(wěn)定，常形成一套厚層狀的砂巖，夾層類型主要為鈣質(zhì)夾層。

3.1.2 粒度節(jié)律和滲透節(jié)律

1)正節(jié)律：本區(qū)延8段的分流河道砂體為典型的正節(jié)律，非均質(zhì)性較強(qiáng)。

2)反轉(zhuǎn)節(jié)律: 粒度呈現(xiàn)正節(jié)律反轉(zhuǎn)，從下往上，由細(xì)到粗，滲透率增加。

3)復(fù)合節(jié)律：本區(qū)延8油層組在部分井中可見多期分流河道疊置。

4)均質(zhì)節(jié)律：指顆粒接近均質(zhì)分布，這種韻律在本區(qū)較為少見。

結(jié)論：不同沉積微相顆粒的節(jié)律分布對(duì)儲(chǔ)層滲透率的垂向分布有很大影響。特別是在較弱成巖作用下的儲(chǔ)層中，粒度節(jié)律直接決定了滲透性的節(jié)律。

3.1.3 層內(nèi)滲透率非均質(zhì)程度

層間滲率展布形式能夠表達(dá)層間滲率的非均質(zhì)性，因?yàn)楦魃皩釉诖瓜蛏系木禎B率分布存在差異性，為了了解這些差異進(jìn)而研究非均質(zhì)性，通過一些參數(shù)將這些滲率的差異性定量化表征。參數(shù)有：

(1)

(2)

(3)

根據(jù)計(jì)算，Vk<0.5，Tk<2，Jk<10時(shí)，非均質(zhì)程度弱；Vk=0.5～0.7，Tk=2～3，Jk=10～50時(shí)，非均質(zhì)程度中等；Vk>0.7，Tk>3，Jk>50時(shí)，非均質(zhì)程度強(qiáng)。最終得出本區(qū)延8的變異系數(shù)為0.93、突進(jìn)系數(shù)為3.57、全距為84.65。總體而言延8段儲(chǔ)層為常規(guī)特性儲(chǔ)層，按照常規(guī)油藏評(píng)價(jià)分析認(rèn)為層內(nèi)非均質(zhì)性中等。

總體而言延8段儲(chǔ)層為常規(guī)特性儲(chǔ)層，按照常規(guī)油藏評(píng)價(jià)分析認(rèn)為層內(nèi)非均質(zhì)性為中等。在注水和射孔層段選擇時(shí)，在注水速度和水量方面應(yīng)當(dāng)著重注意，射孔層段不宜太長(zhǎng)。分析發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，同時(shí)含油性也越好，此結(jié)論對(duì)注水開采效果有重大影響。

3.2 層間非均質(zhì)性

3.2.1 砂體發(fā)育程度

某一層段滲砂層數(shù)，用均值單井滲砂層來(lái)表達(dá)；而層段鉆孔的井?dāng)?shù)比總井之比值是為鉆遇率。均值單井滲砂層與非均質(zhì)性呈正相關(guān)關(guān)系。在所搜集的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)本區(qū)的各井總砂厚與砂層數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而對(duì)所需要的層間非均質(zhì)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)搜集的資料，鉆遇井?dāng)?shù)為82，鉆遇率為100%，單砂層厚度均值12.33 m，砂層分層系數(shù)1.58?？傮w來(lái)說(shuō)本區(qū)砂體發(fā)育較好。

3.2.2 層間隔層特征

層間隔層可以隔絕屏蔽流體流動(dòng)，其從另一個(gè)角度顯示層間非均質(zhì)性。本區(qū)隔層巖類大部分為泥質(zhì)，于分流河道砂體上發(fā)育的層間隔層較為薄弱，但越向河道兩側(cè)方向，隔層越為發(fā)育。隔層厚度與沉積環(huán)境也有一定的相關(guān)性，若兩個(gè)相關(guān)期次的水動(dòng)力一直較強(qiáng)，則隔層薄弱；若水動(dòng)力一直較弱，則隔層有著良好的發(fā)育，而本區(qū)延8段隔層厚度較大，對(duì)油藏的分隔性較好。

3.3 平面非均質(zhì)性

3.3.1 平面孔滲非均質(zhì)性

由于儲(chǔ)層砂體規(guī)模、孔滲、形態(tài)在空間分布上存在差異性，所以造成了平面的非均質(zhì)，沉積環(huán)境以及砂體發(fā)育度更對(duì)其有著直接的影響。例如在沉積環(huán)境方面，于分流河道沉積環(huán)境下沉積的砂體物性較好，而河口砂壩次之；在砂體發(fā)育度方面，多層疊置區(qū)域以及連片區(qū)域的砂體物性較好，而網(wǎng)狀分隔砂體較差。

延8段總體物性較好，主河道發(fā)育部位孔隙度基本大于10%，滲透率基本大于20 mD。孔隙度及滲透率高值區(qū)基本沿三角洲平原分流河道呈北西-南東向呈條帶狀展布。本層物性較好是因?yàn)槁癫夭簧?，處于成巖作用早-中期，其次，延8主要以三角洲平原沉積為主，單砂體厚度大，砂巖含泥量較少。

3.3.2 平面砂體形態(tài)

延8期在西北-東南向平原河流沉積背景下，本區(qū)發(fā)育延8段河道砂體沉積，發(fā)育三條河道大致呈西北-東南走向的砂體沉積，厚度一般10～20 m，連通性相對(duì)較好，厚度與寬度分布穩(wěn)定。受沉積的限制，河道具有一定的擺動(dòng)形態(tài)。研究認(rèn)為，本區(qū)平面孔滲非均質(zhì)性的變化主要受沉積因素的影響。

3.3.3 砂體的連續(xù)性

砂體連續(xù)性重點(diǎn)在于側(cè)向連續(xù)性，可以用鉆遇率來(lái)描述，反映了砂體的側(cè)向連續(xù)性和延伸規(guī)模。本區(qū)各小層的鉆遇率和連通系數(shù)具有一定的差異。延8鉆遇率較高，在90%～100%之間，表明延8的連續(xù)性較好，砂體較為發(fā)育。

4 儲(chǔ)層控制因素分析

儲(chǔ)層的控制因素主要包括沉積作用、成巖作用等。

4.1 沉積作用的影響

沉積環(huán)境以及沉積作用共同稱為沉積因素，對(duì)儲(chǔ)層的物性、微觀結(jié)構(gòu)、宏觀分布等等有著直接的影響，而由于沉積環(huán)境以及沉積作用在橫向上以及垂向上分布的差異性，直接導(dǎo)致了儲(chǔ)層的非均質(zhì)，并間接影響到成巖作用。

4.1.1 對(duì)砂巖的粒徑分布影響

儲(chǔ)層砂體在橫向上和垂向上的分布受到沉積因素影響，本區(qū)主要來(lái)自于沉積微相的影響，直接導(dǎo)致了中砂、細(xì)砂在橫向上分布的差異。

整體來(lái)說(shuō)，本區(qū)延8段以細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量較高，三角洲平原分流河道為儲(chǔ)層主骨架，河口砂壩部分發(fā)育，儲(chǔ)層主要分布在本區(qū)的西南部、東北部。較強(qiáng)的水動(dòng)力會(huì)帶動(dòng)粒徑較細(xì)的砂體，使其逐漸分布在分流河道主砂體展布帶內(nèi)的兩側(cè)部位，導(dǎo)致中心部位的砂體粒徑相對(duì)兩側(cè)部位較粗。

4.1.2 對(duì)砂體孔隙度、滲透率的影響

沉積環(huán)境的不同直接導(dǎo)致沉積微相的分布差異。本區(qū)延8段的層理紋理、構(gòu)造的差別與夾層展布的差異性與各種不同的沉積微相直接相關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致了孔滲在平面展布的不均一性。

而儲(chǔ)層的巖石學(xué)性質(zhì)直接影響到孔滲的好壞。儲(chǔ)層孔喉大小受到儲(chǔ)層砂巖粒徑的控制，而孔喉大小與滲率呈正相關(guān)關(guān)系，這表示砂巖粒徑與孔滲也呈正相關(guān)。從巖石顆粒的分選性方面來(lái)看，巖石顆粒粒徑若較為均一，則孔隙度有所保證，滲率較好；若巖石顆粒粒徑有很強(qiáng)的不均一性，則大孔隙被小顆粒充填，直接導(dǎo)致孔隙度變差，進(jìn)而滲率變差。

在鑄體薄片觀察與物性統(tǒng)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，可以發(fā)現(xiàn)，延8段砂巖儲(chǔ)層的平均面孔率與粒度大小呈一定的正相關(guān)關(guān)系。

4.1.3 對(duì)儲(chǔ)層的宏觀分布影響

沉積微相對(duì)本區(qū)儲(chǔ)層展布及發(fā)育具有控制作用，儲(chǔ)層主要于三角洲平原沉積相、分流河道沉積微相發(fā)育，延長(zhǎng)組延8段儲(chǔ)層主要分布于河道的主干道上，分流河道的砂體較厚粒度較細(xì)，分選性中等，一般在主河道方向砂巖物性好。而油層展布規(guī)律與主河道趨勢(shì)頗為類似，所以表明主河道是油氣運(yùn)移的良好通道。

4.2 成巖作用的影響

碎屑巖封存的過程十分復(fù)雜，有著物理和化學(xué)的同時(shí)作用，特別是后成巖期的化學(xué)作用，直接對(duì)礦物組分產(chǎn)生影響甚至直接改變，進(jìn)而導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。這種化學(xué)作用源自于儲(chǔ)層流體性質(zhì)變化，烴源巖賦予儲(chǔ)層流體酸性的特點(diǎn)，直接改變了儲(chǔ)層化學(xué)環(huán)境，對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生溶蝕作用，改變了礦物組分。

4.2.1 壓實(shí)作用

在鑄體薄片鏡下觀察條件基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，壓實(shí)作用主要表現(xiàn)為三種：

(1)顆粒塑性變形：像泥質(zhì)巖屑、云母等一些柔性碎屑顆粒，在壓實(shí)作用下發(fā)生彎曲或被混合假雜基化。

(2)脆性變形：某一些剛性物質(zhì)顆粒受到壓實(shí)作用發(fā)生脆性斷裂，如石英、長(zhǎng)石等。

(3)壓溶：碎屑顆粒之間的線接觸表明受到了壓溶作用。

砂巖顆粒排列緊密程度代表著機(jī)械壓實(shí)作用的強(qiáng)弱，云母類柔性碎屑顆粒被塑性混合于原生孔隙中，直接導(dǎo)致了儲(chǔ)層孔隙度變差。

4.2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度變差的最主要原因之一。

(1)碳酸鹽膠結(jié)

碳酸鹽膠結(jié)物在膠結(jié)作用下混合于孔隙之中，充填占領(lǐng)了孔隙空間，導(dǎo)致了儲(chǔ)層孔隙度變差，也因此滲率降低，物性變差。孔滲的大小在一般情況下與碳酸鹽含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，從對(duì)碳酸鹽膠結(jié)物的分布情況分析表明，膠結(jié)作用弱的情況下有利儲(chǔ)層才有可能良好的發(fā)育，而膠結(jié)作用強(qiáng)的地域，儲(chǔ)層物性較差。

(2)次生石英、長(zhǎng)石膠結(jié)

石英、長(zhǎng)石次生加大現(xiàn)象在本區(qū)普便發(fā)生，鑄體薄片與掃描電鏡資料表明，自生石英晶體需要空間，只有向孔隙方向擴(kuò)張，交錯(cuò)相嵌，進(jìn)而堵塞孔隙，降低了孔滲，使儲(chǔ)層物性變差。

4.2.3 溶蝕作用

儲(chǔ)層孔隙的其中一個(gè)類型是溶蝕孔隙，來(lái)自于溶蝕作用的發(fā)生。這種類型的孔隙在本區(qū)孔隙類型中占據(jù)很大比重，改善了儲(chǔ)層物性，使儲(chǔ)集性能變好。

鑄體薄片與掃描電鏡資料表明，巖屑、長(zhǎng)石以及濁沸石膠結(jié)物分布地區(qū)常發(fā)生溶蝕作用。

4.2.4 破裂作用

由于儲(chǔ)層滲率低，于是流體滲流與油氣運(yùn)移主要于裂縫中發(fā)生，所以裂縫顯著改善了儲(chǔ)層滲率。通過巖心觀察和掃描電鏡發(fā)現(xiàn)本區(qū)有微裂縫發(fā)育。裂縫對(duì)滲率的改善程度極大，甚至可成倍數(shù)增長(zhǎng)，于是在實(shí)際開采過程中可以進(jìn)一步實(shí)施人工開裂，提高產(chǎn)量。

綜上所述，在分析影響本區(qū)延8段砂巖儲(chǔ)層物理性質(zhì)的主因素基礎(chǔ)上，認(rèn)為成巖作用影響了儲(chǔ)層在橫向上和垂向上的非均質(zhì)程度，而影響的具體表現(xiàn)既有積極作用也有消極作用，其消極作用表現(xiàn)為壓實(shí)作用與膠結(jié)作用，嚴(yán)重破壞孔隙度，是使儲(chǔ)層物性變差的主因；其積極作用表現(xiàn)為溶蝕作用，溶蝕孔隙由于溶蝕作用的普遍發(fā)生而廣泛分布，使儲(chǔ)層物性顯著變好；在低滲儲(chǔ)層背景下，流體滲流與油氣運(yùn)移主要位于破裂作用產(chǎn)生的微裂縫中。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本區(qū)延8段整體上儲(chǔ)層物性較好，以低-高孔、低-高滲儲(chǔ)層為主。

(2)本區(qū)延8段儲(chǔ)層非均質(zhì)性大體來(lái)說(shuō)呈現(xiàn)中等非均質(zhì)性。

(3)延8段內(nèi)夾層鉆遇率較低，夾層非均質(zhì)性較弱，同時(shí)滲透率參數(shù)表明儲(chǔ)層為中等非均質(zhì)性，而層間隔層對(duì)流體上下運(yùn)移的阻礙加強(qiáng)了儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

(4)成巖作用和沉積作用主要影響延8段的儲(chǔ)層物性，儲(chǔ)層的孔隙和物性主要受到成巖作用的影響，而三角洲平原的分流河道則是對(duì)儲(chǔ)層物性和儲(chǔ)層的展布有著極為重要的影響作用。