哈德遜油田HD4井區(qū)東河砂巖儲(chǔ)層特征

鄒江海，郭 波，巫旭狄，吳 杰

油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都理工大學(xué)，四川 成都

1. 前言

目前，我國石油天然氣勘探和開發(fā)難度越來越大，油氣資源的埋藏較深，油氣勘探面對(duì)的含油氣儲(chǔ)層越來越復(fù)雜，采收率普遍較低。因此，對(duì)研究區(qū)油氣田進(jìn)行儲(chǔ)層描述和綜合評(píng)價(jià)是非常有意義的。前人針對(duì)砂巖儲(chǔ)層特征的研究涵蓋面比較廣[1]，主要是通過一些測(cè)井資料和常規(guī)物性分析實(shí)驗(yàn)對(duì)儲(chǔ)層的各項(xiàng)基本特征(主要包括構(gòu)造特征、沉積特征、砂體展布特征、巖石學(xué)特征、孔隙結(jié)構(gòu)、物性特征和儲(chǔ)集層四性關(guān)系等)進(jìn)行全面準(zhǔn)確地描述[2]-[8]；大致分為儲(chǔ)層內(nèi)幕關(guān)系研究、儲(chǔ)集層的綜合評(píng)價(jià)和層內(nèi)、層間、平面非均質(zhì)性研究[9]。早期儲(chǔ)層研究以對(duì)儲(chǔ)層沉積類型及非均質(zhì)性描述為主要內(nèi)容，建立相應(yīng)的儲(chǔ)層分布模式[10]。大多數(shù)油田開發(fā)進(jìn)入中后期，都會(huì)出現(xiàn)高含水的現(xiàn)象，開采難度逐漸加大，此時(shí)研究儲(chǔ)層的特征，內(nèi)部砂體結(jié)構(gòu)以提高采收率逐漸引起人們的重視。研究一般是通過靜態(tài)地質(zhì)資料和動(dòng)態(tài)生產(chǎn)響應(yīng)相結(jié)合，這就要涉及到儲(chǔ)層流動(dòng)單元的概念[11] [12] [13] [14] [15]，深入研究油水運(yùn)動(dòng)情況，明確隔夾層的成因和特征[16]-[21]，為注水開發(fā)設(shè)計(jì)及如何提高采收率提供較為完整的地質(zhì)依據(jù)。本文主要是在常規(guī)物性分析的基礎(chǔ)上，研究儲(chǔ)層四性關(guān)系、展開地層對(duì)比、非均質(zhì)性研究以及隔夾層滲流屏障的識(shí)別，明確東河砂巖的儲(chǔ)層內(nèi)部特征。

2. 研究區(qū)地質(zhì)概況

HDD 油田位于塔里木盆地滿加爾凹陷的哈得遜構(gòu)造帶(圖1)。表現(xiàn)為東北-西南方向擴(kuò)展，是一個(gè)受低幅度背斜和東河砂巖尖滅線控制的復(fù)合型油藏，構(gòu)造具有近南北分帶特征[22]。哈得遜地區(qū)東河砂巖下部與下伏志留系的地層超覆接觸，上部被上覆層(礫巖層)剝蝕。構(gòu)造帶在海西的中晚期開始孕育，最終在喜山期定型。東河砂巖油藏層具有厚度薄、儲(chǔ)量超深、構(gòu)造幅度低、含油面積大的特點(diǎn)，由地層和構(gòu)造雙重要素控制。本文研究區(qū)HDD4 井區(qū)位于哈德遜油田西南區(qū)塊，目的層段是石炭系巴楚組東河砂巖段，研究區(qū)東河砂巖段平均厚度22.99 m，以巖屑石英砂巖和細(xì)粒石英砂巖為主。結(jié)構(gòu)成熟度及成份成熟度均較高，為濱岸相的無障壁海灘砂沉積[17]。

Figure 1. Tectonic location map of Hudson Oilfield [22]圖1. 哈德遜油田構(gòu)造位置圖[22]

3. 地層特征

該研究區(qū)處在HDD 油田西南部，鉆遇東河砂巖厚度為16.45～29.16 m，平均厚度22.99 m，東河砂巖頂部為削蝕不整合面，底部為上超不整合面(圖2)。這個(gè)區(qū)域內(nèi)東河砂巖段北部HD4-89-1X 井處較厚，整體上有自西向東、自北向南逐漸變薄的特點(diǎn)(圖3)。從取芯井資料可以看出，研究區(qū)內(nèi)目的層段主要呈灰色，飽含油的巖心呈現(xiàn)黑色，部分是綠灰色以及黃褐色(可見黑色光亮黃鐵礦)。泥質(zhì)夾層較多，顏色以灰綠色為主，表明沉積環(huán)境為弱還原環(huán)境，而且未被暴露，在目的層段的底部與志留系不整合接觸可見灰褐色砂巖，反映了弱氧化環(huán)境。

Figure 2. Unconformity (left: top erosion unconformity; right: bottom top super-unconformity)圖2. 不整合面(左：頂部削蝕不整合面，右：底部上超不整合面)

Figure 3. Thickness map of Donghe sandstone in well HD4 area圖3. HD4 井區(qū)東河砂巖厚度圖

儲(chǔ)層的劃分和對(duì)比也是油氣開發(fā)中及其重要的一項(xiàng)工作，特別是油藏開采后期高含水階段，劃分結(jié)果的合理性和精確度直接影響到了油藏的注水開采結(jié)果。依據(jù)巖心、露頭以及測(cè)井資料，對(duì)研究區(qū)東河砂巖段小層進(jìn)行了精細(xì)劃分。HDD4 東河砂巖段以頂部不整合面和下部不整合面為界面，為一套平均厚度約為22.99 米左右的沉積砂體(圖3)。如圖4，是研究區(qū)一條始于HD401，止與HD4-39-2J 的一條對(duì)比剖面，從圖中可以看出，HDD4 東河砂巖段頂部有一段角礫巖，整套東河砂巖可以從高分辨率電導(dǎo)率曲線和自然伽馬曲線上面識(shí)別出12 個(gè)小層，總體自西向東逐漸尖滅，砂體有變薄的趨勢(shì)，特定反映濱岸沉積過程中，離海較遠(yuǎn)的沙丘等受風(fēng)化剝蝕作用較為明顯，這樣驗(yàn)證了靠近剝蝕區(qū)石英含量逐漸降低。

4. 儲(chǔ)層特征

4.1. 巖性特征

研究區(qū)內(nèi)東河砂巖段巖石類型主要是巖屑石英砂巖和細(xì)粒石英砂巖，碎屑成分中石英含量很高，而長石和巖屑的較少，從剝蝕區(qū)向海方向，石英的含量逐漸增加，越靠近剝蝕區(qū)，石英含量越底，越不穩(wěn)定。(圖5)；巖性主要是細(xì)、不等粒碎屑長石砂巖，磨圓、分選較好，顆粒之間主要是點(diǎn)接觸；砂巖中填隙物類型主要是泥質(zhì)和膠結(jié)物中的方解石、碳酸鹽等，填隙物含量增加會(huì)使巖性非均性增強(qiáng)；粘土礦物主要以伊利石和高嶺石為主，蒙皂石含量極低，這對(duì)油藏是否能夠水驅(qū)開采尤其重要(圖6)。

Figure 4. HDD4 well area connecting section圖4. HDD4 井區(qū)連井剖面圖

Figure 5. Lithologic triangle diagram圖5. 巖性三角圖

Figure 6. Distribution of clay minerals圖6. 粘土礦物分布圖

4.2. 電性特征

東河砂巖為一套比較厚的褐灰色、灰色細(xì)粒石英砂巖，具有較高的成分成熟度和分選性。東河砂巖段電性特性為自然電位曲線和自然伽馬曲線，都呈現(xiàn)為微齒化箱狀，砂巖與上部泥巖突變接觸，粒度較為穩(wěn)定，其值分別為10～49 mV 和18～107 API 之間。電阻率曲線自下而上逐漸增大。聲波時(shí)差曲線為波形，值在54～75 μs/ft 之間。圖7 為HD4 井東河砂巖段測(cè)井解釋圖。

Figure 7. Well HD4 logs in section 5065～5130 m圖7. HD4 井5065～5130 m 段測(cè)井曲線

4.3. 含油氣性特征

由本研究區(qū)典型井巖心樣本含油性統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，含油級(jí)別種類多，如圖8，含油和油浸級(jí)別的百分含量最高。說明本研究區(qū)含油性較好。

碎屑巖儲(chǔ)層不同于其它巖性儲(chǔ)層，東河砂巖段儲(chǔ)層含油性變化受到巖性粒度的約束很大。根據(jù)巖心資料分析巖性與含油性的關(guān)系，不同的巖性其含油量有所不同，在哈得遜東河砂巖的各類巖石中，粗粒巖含量較少，其含油級(jí)別可見含油和油浸，含油性較高；細(xì)粒砂巖的分布顯示最廣，含油含量最高，中砂巖和細(xì)砂巖的含油性明顯好于粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，總體上來說，一般都呈現(xiàn)粒度越大，含油性越好的規(guī)律(圖9)。

Figure 8. Oil level distribution in the study area圖8. 研究區(qū)含油級(jí)別分布圖

Figure 9. Oil-bearing ratio of different lithologies in Donghe sandstone member圖9. 東河砂巖段不同巖性含油比顯示圖

4.4. 物性特征

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)巖心常規(guī)物性分析實(shí)驗(yàn)，可以得出，儲(chǔ)層孔隙度分布范圍為3.85%～24.32%，平均為14.09%，孔隙度15%～20%占比最大，為44.46%，大于15%的為56.31%。分析圖10 孔隙度剖面圖，可知研究區(qū)內(nèi)井區(qū)儲(chǔ)層層段基本水平，僅有輕微浮動(dòng)，幾個(gè)典型井的孔隙度都比較高，處在15%～20%區(qū)間的顏色最多，以中孔為主。

Figure 10. Porosity profile圖10. 孔隙度剖面圖

針對(duì)研究區(qū)的常規(guī)物性分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，滲透率主要為大于100 × 10-3μm2，占比50.58%。平均滲透率為238.77 × 10-3μm2(圖11)，樣品中孔隙度大于10%的占87.93%，滲透率小于1 × 10-3μm2的占12.07%，中孔、中高滲儲(chǔ)層占總儲(chǔ)層的44.07%以上，東河砂巖儲(chǔ)層物性以中孔、中高滲為主。

Figure 11. Porosity (left) and permeability (right)圖11. 孔隙度(左)和滲透率(右)滲透率分布圖

從研究區(qū)東河砂巖段孔滲交會(huì)圖上面可以看出，孔隙度和滲透率呈現(xiàn)正相關(guān)，雙相關(guān)系數(shù)0.5952 (圖12)，研究表明，儲(chǔ)集層的滲流空間和儲(chǔ)集空間以孔隙、吼道為主。哈得4 井區(qū)孔滲分布較為集中，從圖中可以看出，研究區(qū)的孔隙度與滲透率變化范圍比較大，但主要集中在15%～20%和大于100 × 10-3μm2，趨勢(shì)線顯示兩者呈指數(shù)相關(guān)，相關(guān)性較好，其中有一條靠近滲透率坐標(biāo)軸的幾近直線的數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)誤差，表明儲(chǔ)層為中孔中、高滲型氣藏，是一套質(zhì)量比較好的儲(chǔ)層。

Figure 12. Cross-plot of porosity and permeability of Donghe sandstone member in well HD4 area圖12. HD4 井區(qū)東河砂巖段孔滲交會(huì)圖

巖性影響物性的好壞主要表現(xiàn)在巖石類型和粒度兩個(gè)方面，東河砂巖段石英砂巖分選較好、磨圓度好，孔、滲也相對(duì)比較好，隨著粒度由粉到粗的變化，可以看出孔隙度和滲透率的值也變大(圖13)，其次儲(chǔ)層中巖屑的含量、壓實(shí)作用、雜基和填隙物填充以及非均質(zhì)性的影響，都會(huì)使導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度和滲透率值降低，物性變差。

Figure 13. Lithology and pore-permeability distribution map of Donghe sandstone member圖13. 東河砂巖段巖性與孔滲關(guān)系分布圖

4.5. 非均質(zhì)性研究

研究根據(jù)HD-4 井的資料分析，計(jì)算了出各個(gè)滲透率參數(shù)，對(duì)非均質(zhì)程度進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果如下表1。從表中我們不難看出HD4 井上東河砂巖段除了第1、6 小層，其他小層都有單砂層都有比較大的Vk變異系數(shù)值，比如S3-4、S4-1、S5-1、S5-2、S6-1，突進(jìn)系數(shù)Tk比較大的是S2-4、S3-4、S4-1，極差Kj比較大的是S1-4、S2-1、S2-3、S2-4、S3-4，均值系數(shù)Kp值小的是S3-4、S4-1，綜合比較幾個(gè)參數(shù)，HD4 井區(qū)層內(nèi)非均質(zhì)性比較強(qiáng)的單砂層是S2-1、S2-4、S3-1、S3-4、S4-1，得出HD-4 井上東河砂巖段層內(nèi)滲透率非均質(zhì)程度比較強(qiáng)，根據(jù)以上研究，研究區(qū)縱向上巖性、物性非均質(zhì)程度較強(qiáng)。

Table 1. Statistical table of permeability heterogeneity parameters of single sand layer in Shangdonghe sandstone member of well HD4 area表1. HD4 井區(qū)上東河砂巖段單砂層滲透率非均質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

5. 隔夾層描述

據(jù)研究區(qū)目的層段隔夾層的巖性和物性特點(diǎn)，分了兩類隔夾層：一種是非滲透性夾層，涵蓋泥質(zhì)和鈣質(zhì)夾層；還有一種是滲透性夾層，基本是致密砂巖夾層。如圖14，從巖芯上可以看到，研究區(qū)東河砂巖段有大量的發(fā)白隔夾層，與鹽酸試劑產(chǎn)生大量氣泡，為鈣質(zhì)隔夾層，巖性致密，受到沉積和成巖作用的影響，該類隔夾層起到了很好的隔擋作用。另一類隔夾層為泥質(zhì)夾層，顏色主要為灰色和灰綠色，雖然在研究區(qū)這類隔夾層的分布較少，但是卻是相當(dāng)致密的滲流屏障，主要是以沉積作用為主產(chǎn)生。而其它一些具有一定的滲透率，但是滲透率極低的夾層，具有一定的滲流作用，并不是嚴(yán)格意義上的夾層。

Figure 14. HD4 well isolation and interlayer types圖14. HD4 井隔夾層類型

6. 結(jié)論

對(duì)哈德遜油田HD4 井區(qū)東河砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行常規(guī)物性分析實(shí)驗(yàn)、測(cè)井識(shí)別等研究，得出結(jié)論：

1) HDD4 東河砂巖段頂部有一段角礫巖，整套東河砂巖可以從高分辨率電導(dǎo)率曲線和自然伽馬曲線上面識(shí)別出12 個(gè)小層，總體自西向東逐漸尖滅，砂體有變薄的趨勢(shì)。

2) HD-4 井屬于中孔、中高滲I 類儲(chǔ)層，儲(chǔ)集能力好，整體在縱向上非均質(zhì)程度比較嚴(yán)重。

3) HD4 區(qū)塊隔夾層分為兩類：一是非滲透性夾層，包括泥質(zhì)夾層、鈣質(zhì)夾層(較多)；二是滲透性夾層，主要為致密砂巖夾層。