鄂爾多斯盆地定邊油田長4+5致密油藏有效儲層參數(shù)下限評價

張 彬, 張 剛, 李春生

(延長油田股份有限公司定邊采油廠, 陜西 定邊 718699)

0 引 言

陸相致密油儲層具有縱向上多油層疊加、橫向上復(fù)合連片的特點(diǎn)[1-5]。致密砂巖儲層的縱向及平面非均質(zhì)性非常強(qiáng), 儲層特征及有效儲層下限評價是進(jìn)行建產(chǎn)有利區(qū)預(yù)測的關(guān)鍵[6-9]。有效儲層下限是物源、孔隙特征、沉積環(huán)境、礦物組分及成巖作用等因素的綜合體現(xiàn), 可以為尋找有效儲層靶區(qū)提供科學(xué)指導(dǎo)[10-16]。前人關(guān)于有效儲層下限的研究方法主要包括實(shí)驗、生產(chǎn)測試、測井解釋等[2-4]。實(shí)驗方法主要包括物性、薄片、壓汞實(shí)驗等, 利用儲層孔喉及物性下限來判斷儲層有效厚度下限; 生產(chǎn)測試方法利用動態(tài)生產(chǎn)曲線及函數(shù)擬合來確定儲層有效厚度下限; 測井解釋方法則根據(jù)儲層“四性”關(guān)系來判斷儲層有效厚度下限。綜合多種方法進(jìn)行綜合判定才可以提高有效厚度下限的判定精度。

定邊油田樊學(xué)油區(qū)是定邊采油廠的一個重要產(chǎn)能建設(shè)區(qū)[1-2]。該地區(qū)具有地質(zhì)條件比較復(fù)雜、含油層系多、砂體縱橫向變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)、油藏天然能量不足、生產(chǎn)井產(chǎn)能低、含水上升快、穩(wěn)產(chǎn)困難等問題[2-3]。該地區(qū)三疊系延長組長4+5、長6、長8等發(fā)育多個含油層系[2-3]。其中, 定資4063井在長4+5油層試油產(chǎn)量9.58 t/d, 顯示了長4+5在本油區(qū)良好的勘探開發(fā)前景。但是, 目前該地區(qū)長4+5油層組的勘探程度較低。

本文以定邊油田喬崾峴區(qū)延長組長4+5油層組為研究對象, 從地層對比及劃分基礎(chǔ)上, 對儲層巖石學(xué)特征、物性特征及“四性”關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)描述。在此基礎(chǔ)上, 結(jié)合大量巖性、含油性、物性、測井及壓汞測試及解釋結(jié)果, 構(gòu)建了有效孔隙度解釋方法, 同時, 厘定了長4+5儲層的物性、巖性、含油性質(zhì)及有效厚度參數(shù)的下限標(biāo)準(zhǔn)。該研究對長4+5有效儲層靶區(qū)預(yù)測具有重要參考價值。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

一般認(rèn)為, 陜北斜坡的構(gòu)造形態(tài)最終定形于早白堊世[14]。該地區(qū)的構(gòu)造形態(tài)為一平緩的西傾單斜, 地層的傾伏角通常小于1°, 平面上每千米的構(gòu)造起伏度為6～8 m。研究區(qū)(喬崾峴區(qū))位于陜北斜坡中西部 (圖1), 工區(qū)研究面積約106.6 km2。由于差異壓實(shí)作用, 形成了一系列軸向為北東-南西方向的鼻狀構(gòu)造。長4+5油層組以巖性圈閉為主。

圖1 樊學(xué)油區(qū)喬崾峴區(qū)地理位置Fig.1 Location of Qiaoyaoxian district in Fanxue oil region

定邊樊學(xué)喬崾峴區(qū)域所鉆遇的地層依次包括: 第四系， 下白堊統(tǒng)洛河組， 中、下侏羅統(tǒng)安定組、直羅組、延安組， 上三疊系延長組(未穿)。三疊系延長組是該區(qū)主要的勘探開發(fā)目的層系。油田主力生產(chǎn)層位為長4+5和長7油層組。本次研究的層位為延長組長4+5油層組(圖2)。

圖2 研究區(qū)地層單元綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of stratigraphic units in study area

長4+5沉積環(huán)境為以三角洲沉積為主的還原-弱還原環(huán)境。其測井曲線以正自然電位曲線、高自然伽馬曲線和鋸齒狀、高電阻率曲線為特征, 是三疊系延長組劃分對比的區(qū)域性輔助標(biāo)志層。長4+5厚71～116 m。

按照標(biāo)志層及沉積旋回將長4+5油層組進(jìn)一步細(xì)分為長4+51、長4+52油層亞組。 K5標(biāo)志層位于長4+52頂部, 該標(biāo)志層電性特征為高聲波時差、高自然伽馬、高自然電位、低電阻率及尖刀狀擴(kuò)徑, 一般會出現(xiàn)3～5個厚度小于1 m的尖峰或尖刀狀聲速、電阻曲線。

研究區(qū)長4+5油層的形成主要受三角洲前緣水下分流河道砂體控制,油藏主要受巖性尖滅和物性變差控制。長4+5油藏的油層埋深2 042～2 434 m。

2 喬崾峴區(qū)長4+5儲層特征

2.1 巖石學(xué)特征

喬崾峴區(qū)長4+5砂巖主要為巖屑長石砂巖, 少量長石巖屑砂巖(圖3)。長4+5巖性整體表現(xiàn)為淺灰色細(xì)砂巖、深灰色泥巖互層, 夾有灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖, 區(qū)域分布較為穩(wěn)定, 巖性以細(xì)為主, 與上下相鄰的長3、長6較粗的巖性成較明顯的對比。長4+5巖石顆粒的粒徑主要分布在0.1～0.25 mm, 最大顆粒的粒徑則在0.25～0.45 mm。巖石顏色主要呈灰、灰綠及灰白色。砂體具有薄層狀到中厚層狀的塊狀構(gòu)造, 裂縫相對不發(fā)育。砂巖中各成分含量均值分別為: 石英42.0%, 長石34.2%, 巖屑7.9%(圖4a)。巖屑包括石英巖、千枚巖、片巖、噴發(fā)巖、燧石等。目的層砂巖的礦物成熟度相對較低, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)成熟度為好—中等, 分選中等—較好, 磨圓度中等。填隙物主要有硅質(zhì)、方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦、綠泥石、高嶺石、伊利石和伊/蒙間層礦物等(圖4b)。

圖3 長4+5砂巖成分分類圖Fig.3 Composition classification of Chang 4+5 sandstone

圖4 長4+5砂巖的礦物組成Fig.4 Mineral composition of Chang 4+5 sandstone

2.2 儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

長4+5砂巖儲集層同時擁有原生孔隙和次生孔隙, 其中原生孔隙主要類型為殘余粒間孔, 次生孔隙主要類型為溶蝕孔(粒間溶孔、長石溶孔、巖屑溶孔)及晶間孔。根據(jù)本區(qū)19口井92塊的巖心分析資料統(tǒng)計, 長4+5砂巖孔隙度最小值為0.09%, 最大值為19.4%, 平均8.7%, 主要分布在6%～17%, 其占總樣品數(shù)的95%(圖5a); 長4+5砂巖滲透率分布在(0.02～8.9)×10-3μm2, 主要分布區(qū)間為(0.1～1.0)×10-3μm2, 這類樣品大約占92.3%(圖5b)。 而其中70.8%的樣品的孔隙度大于9%, 其均值為14.43%; 89.3%的樣品的滲透率大于0.1×10-3μm2, 均值為0.28×10-3μm2。觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn), 巖屑長石砂巖的粒度越細(xì), 其物性越好, 相應(yīng)泥質(zhì)組分的充填程度越低。

圖5 長4+5孔隙度(a)與滲透率(b)分布直方圖Fig.5 Histogram of porosity(a) and permeability(b)distribution of Chang 4+5

目的層致密砂巖中主要發(fā)育原生孔隙及次生孔隙, 原生孔隙主要為殘余粒間孔(圖6a), 其孔隙直徑一般為0.03～0.15 mm。而次生孔隙以溶蝕孔為主(圖6b), 還發(fā)育少量晶間微孔隙和微裂縫(圖6c)。

圖6 目的層(長4+5)致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征顯微照片F(xiàn)ig.6 Micrographs of pore structure characteristics of Chang 4+5 tight sandstonea—定探4801井, 殘余粒間孔; b—定探4801井, 溶蝕粒間孔, 孔隙內(nèi)被綠泥石、石英充填; c—6222井, 微裂縫

2.3 儲層“四性”關(guān)系

油氣儲層“四性”關(guān)系主要指儲層砂體內(nèi)部巖性、物性、電性以及含油氣性之間的關(guān)聯(lián)[1]。該區(qū)非均質(zhì)性強(qiáng)、滲透率好的儲層段一般含油性較好。而且, 含油層的電性等曲線特征明顯, 油水層的特征一般容易識別。 深感應(yīng)電阻率值基本上反映了油層的含油情況[1，17], 受巖性的影響, 因此對于有深感應(yīng)電阻率測井曲線的井, 將中、深感應(yīng)電阻率兩條曲線結(jié)合起來可以更真實(shí)地反映油層情況。

依據(jù)儲層四性關(guān)系圖(圖7)及測井曲線, 首先識別出滲透層, 再在此基礎(chǔ)上分別識別出含油層、水層。本區(qū)目的層儲層砂體的測井響應(yīng)特征如下:

圖7 定40092-3井長4+5儲層四性關(guān)系解釋圖Fig.7 Logging interpretation results of four-property relationship of Chang 4+5 reservoir in Well Ding 40092-3

(1)自然伽馬曲線整體呈具有一定波動的箱型。砂巖純度越高, 巖石顆粒越粗, 自然伽馬值越低; 泥質(zhì)含量越高, 顆粒越細(xì), 自然伽馬值越高。

(2)自然電位曲線呈偏向于低值區(qū)的箱型, 代表高滲透層。儲層滲透性越好, 自然電位測井曲線的異常幅度則會愈大。

(3)微梯度和微電位兩個電極曲線的幅度差反映了滲透層的質(zhì)量。微電位電阻率值高于微梯度電阻率, 即呈現(xiàn)為正異常； 且兩者之間的正差值相對較小, 反映出儲層物性相對較好。

(4)本研究區(qū)大部分油層的聲波時差值處于230 μs/m左右, 較好的儲油層聲波時差值則介于237.0～276.7 μs/m。物性較好的儲層特征主要表現(xiàn)為: 電性上呈箱狀或鐘狀, 低的自然伽馬值, 低的自然電位數(shù)值, 及聲波時差值較低等。

(5)感應(yīng)曲線, 其表現(xiàn)為含油層的電阻率要明顯高于含水層。

(6)視電阻率反映含油性, 受巖性影響很大。4、2.5 m視電阻率值, 隨含油量增加而增大。

3 有效儲層特征參數(shù)下限評價標(biāo)準(zhǔn)

3.1 有效孔隙度計算

對研究區(qū)內(nèi)的14口井進(jìn)行取心和常規(guī)物性分析, 長4+5油層組內(nèi)有129塊樣品的孔隙度分析數(shù)據(jù)。通過四性關(guān)系研究, 以巖心歸位及巖心測試孔隙度為基礎(chǔ), 根據(jù)現(xiàn)有測井系列所對應(yīng)的聲波時差曲線讀值與實(shí)測值的對應(yīng)關(guān)系, 建立地層巖石孔隙度計算模型。

巖石孔隙度與聲波時差交會圖見圖8。經(jīng)回歸分析處理, 得到巖石孔隙度(φ)與聲波時差(Δt)之間的關(guān)系式

圖8 長4+5孔隙度與聲波時差關(guān)系Fig.8 Relationship between porosity and acoustic wave time difference of Chang 4+5 reservoir

φ=0.118Δt-18.25。

(1)

計算得到的孔隙度與測試孔隙度之間的絕對誤差小于1.5%, 相對誤差在0.05%以內(nèi), 二者十分接近。

由此可見, 該孔隙度解釋圖符合本區(qū)的地質(zhì)特征。

3.2 巖性、含油性及物性下限標(biāo)準(zhǔn)

通過對四性關(guān)系的研究, 證實(shí)了儲油層的巖性、物性和含油性之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。一般而言, 含油較好的油層, 其具有巖性較粗、分選性和物性較好, 含油級別相對較高的特征。

(1)巖性標(biāo)準(zhǔn)。所研究目的層主要為細(xì)-極細(xì)粒長石巖屑砂巖及巖屑長石砂巖。砂巖粒度細(xì), 主要是細(xì)砂巖。根據(jù)粒度分析資料、薄片資料及含油級別綜合統(tǒng)計發(fā)現(xiàn), 粉砂巖、泥質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖一般不含油, 部分粉砂巖中僅僅可觀察到油跡; 而細(xì)砂巖的含油性則為油斑及其以上級別。根據(jù)對本區(qū)已有壓裂試油測試的單井, 研究區(qū)長4+5儲層的工業(yè)油流井通常為細(xì)砂巖級。因此, 可以確定該區(qū)長4+5工業(yè)油流層的巖性下限為細(xì)砂巖。

(2)含油性分析。觀察目的層中已經(jīng)獲得工業(yè)油流的層段可以看出, 巖心多為油跡級或者以上水平。因此確定本區(qū)長4+5儲層的含油級別下限為油跡級。

(3)物性參數(shù)下限。通過對10口井長4+5工業(yè)油流井油層段151塊巖心樣品的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 作出長4+5層位的孔隙度、滲透率頻率分布圖, 并在圖上繪制出孔隙度與滲透率的累積頻率曲線和累積儲油能力丟失曲線(圖9)。

在長4+5滲透率頻率分布圖上, 滲透率的下限值取為0.10×10-3μm2, 此時累積產(chǎn)油量損失3.31%, 累積頻率損失10.67%, 與該區(qū)取樣長度基本一致, 即厚度損失為10.67%(圖9a)。從孔隙度-滲透率圖(圖10)可以看出, 當(dāng)滲透率下限為0.10×10-3μm2時, 孔隙度為9%。 依據(jù)孔隙度頻率分布圖可知, 當(dāng)孔隙度下限為9%時, 累積儲油能力損失2.48%, 累積頻率損失12.00%(圖9b)。因此, 當(dāng)巖石孔隙度的下限取9%時, 巖石滲透率的下限即為0.10×10-3μm2, 儲層砂體的儲油能力及油層厚度的損失均較小, 該孔隙度和滲透率即可作為長4+5儲層砂體的物性下限值。

圖9 長4+5物性參數(shù)的累積頻率曲線和累積儲油能力丟失曲線Fig.9 Cumulative frequency curve and cumulative oil storage capacity loss curve of petrophysical property parameters of Chang 4+5 reservoir

圖10 長4+5孔隙度與滲透率交匯圖Fig.10 Relationship between porosity and permeability of Chang 4+5 reservoir

通過對研究區(qū)2口井13塊巖樣的長4+5層位的壓汞資料分析可知, 當(dāng)滲透率小于0.2×10-3μm2時, 排驅(qū)壓力和中值壓力迅速增加(圖11), 說明滲透率小于0.10×10-3μm2時,很難成為有效儲層, 因此確定長4+5層滲透率下限為0.10×10-3μm2是合理的。

圖11 長4+5壓汞參數(shù)與滲透率的關(guān)系Fig.11 Relationship between mercury intrusion parameters and permeability in Chang 4+5 reservoir

本文主要采用了基于物性資料及壓汞測試結(jié)果進(jìn)行物性下限的判定。這兩種方法的差異在于前者主要基于巖石孔隙連通性來判斷物性下限, 而后者主要依據(jù)孔隙吼道變化來判斷物性下限。綜合利用多種方法來判斷物性下限才能提高預(yù)測結(jié)果的可靠性。

3.3 有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)單層測試結(jié)果和現(xiàn)有測井系列中與巖性、物性、含油性對應(yīng)較好的層段的關(guān)系圖(由聲波時差、視電阻率、測井解釋孔隙度和含水飽和度組成), 得出測井參數(shù)的下限值。

通過對58口井74個長4+5層位試油或測井、取心等判識資料的處理, 繪制了精確度約為97.2%的深感應(yīng)電阻率與含水飽和度交會、孔隙度交會圖(圖12), 得出各種測井參數(shù)的下限值分別為: 孔隙度≥7.0%; 含水飽和度≤60%; 電阻率≥10.0 Ωm; 聲波時差≥220 μs/m。

圖12 長4+5有效厚度電性標(biāo)準(zhǔn)圖Fig.12 Electrical standard for effective thickness of Chang 4+5 reservoir

3.4 討論

通過資料統(tǒng)計, 作出單井長4+5有效厚度與砂巖厚度的關(guān)系圖(圖13a)。其中, 樣品點(diǎn)數(shù)為153個。定邊油田砂巖厚度和有效厚度之間具有一定的關(guān)系, 即隨著砂巖厚度的增加, 有效厚度趨于增大。且由圖13b可以看出, 定邊油田有效厚度和儲層孔隙度之間也具有一定關(guān)系, 即隨著有效厚度的增加, 儲層孔隙度趨于變大。以上特征說明, 長4+5有效儲層厚度受累積砂巖厚度及孔隙度的綜合影響。當(dāng)儲層物性較好且砂體厚度較大, 才能分布有較好的油層, 這是巖性油藏的典型特征。

圖13 長4+5有效厚度與砂巖厚度及孔隙度的關(guān)系Fig.13 Relationship between effective thickness and sandstone thickness and porosity of Chang 4+5

在有效儲層下限的判別及油層識別基礎(chǔ)上, 繪制了長4+5油層的連井油藏剖面(圖14)?？煽闯? 油層主要分布在該小層的下部, 油、水分子的分異程度相對較差, 因而該油藏通常沒有典型的邊、底水。定40136-1井長4+5底部發(fā)育多個薄油層,因而, 本文通過對有效儲層下限的識別, 實(shí)現(xiàn)了致密油藏分布的精細(xì)刻畫。對于單井縱向分布的多個薄油層, 可以合并開采, 這樣可以降低層間干擾并提高采出程度。

圖14 研究區(qū)長4+5油層的連井油藏剖面Fig.14 Cross-well reservoir profile of Chang 4+5 oil layer in the study area

4 結(jié) 論

(1)綜合利用鉆、錄井、實(shí)驗及測井資料確定了定邊油田喬崾峴區(qū)延長組長4+5油層組有效儲層下限, 判別結(jié)果可靠。

(2)利用累積頻率曲線和累積儲油能力丟失曲線關(guān)系及壓汞資料確定了長4+5工業(yè)油流層的巖性下限為細(xì)砂巖、含油級別下限為油跡級、滲透率下限為0.10×10-3μm2。

(3)依據(jù)深感應(yīng)電阻率、含水飽和度和孔隙度三者之間的交匯關(guān)系, 得出各種測井參數(shù)的下限值分別為孔隙度7.0%、含水飽和度60%、電阻率10.0 Ωm、聲波時差220 μs/m。

(4)定邊油田砂巖厚度和儲層孔隙度均與有效厚度呈正相關(guān)。即隨著砂巖厚度的增加, 有效厚度趨于增大, 儲層孔隙度也趨于變大。該研究實(shí)現(xiàn)了致密油藏分布的精細(xì)刻畫, 對類似油藏精細(xì)描述有借鑒意義。