吳起油田樓坊坪油區(qū)儲(chǔ)層特征研究及評(píng)價(jià)

張小奇,趙小春,馬 濤,雙立娜,齊 博,馮全宏,張文奕,高勝利

(1. 延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠,陜西 延安 717600; 2. 西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,西安 710065)

0 引言

儲(chǔ)層特征及其精細(xì)描述與評(píng)價(jià)是現(xiàn)代油氣藏研究的核心內(nèi)容之一,對(duì)油氣儲(chǔ)量計(jì)算和勘探開發(fā)至關(guān)重要,其結(jié)果會(huì)影響到對(duì)油藏整體的評(píng)價(jià)[1-2]。研究區(qū)位于陜西省吳起縣白豹鎮(zhèn)境內(nèi),區(qū)域地理?xiàng)l件復(fù)雜多變,油藏規(guī)模小且不連續(xù)。目前對(duì)于吳起油田樓坊坪油區(qū)的研究多在注水生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、油氣富集規(guī)律以及沉積相等方面[3-8]。在注水開發(fā)方面,鄧緣[8]分類并總結(jié)出井場(chǎng)單井產(chǎn)能隨注水量的變化規(guī)律,并根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)估算出延10油層的儲(chǔ)量。在沉積方面,王海軍[7]對(duì)長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5和長(zhǎng)1地層進(jìn)行了精細(xì)劃分,分析了砂體展布、沉積分布和有利區(qū);孟志峰等[5]對(duì)延10和長(zhǎng)3油組的沉積進(jìn)行研究,曹衛(wèi)東[4]對(duì)樓坊坪區(qū)塊北部長(zhǎng) 6油層沉積相進(jìn)行研究,郭強(qiáng)等[3]主要對(duì)長(zhǎng)2沉積相展開研究。在油氣富集規(guī)律方面,孟志峰等[5]明確了延10和長(zhǎng)3油藏主要控制因素和分布規(guī)律,王海軍[7]在沉積相、砂體展布及儲(chǔ)層研究的基礎(chǔ)上給出長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5 和長(zhǎng)1油藏富集及成藏模式。綜上所述,發(fā)現(xiàn)對(duì)于研究區(qū)長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層特征方面的研究還相對(duì)薄弱。為更進(jìn)一步挖掘吳起油田樓坊坪油區(qū)袁和莊區(qū)域儲(chǔ)層的開發(fā)潛力,該文通過對(duì)研究區(qū)目標(biāo)層位的巖石學(xué)特征、物性、孔隙和非均質(zhì)性進(jìn)一步分析[10],結(jié)合周圍相鄰井,使用多個(gè)參數(shù)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層儲(chǔ)層進(jìn)行了分類評(píng)價(jià),為后期持續(xù)開發(fā)提供一定理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

吳起油田樓房坪油區(qū)袁和莊區(qū)隊(duì)地理位置位于陜西省吳起縣白豹鎮(zhèn)境內(nèi)(如圖1所示),勘探開發(fā)面積約54 m2,海拔1 317～1 730 m。地貌屬于溝壑縱橫和深谷梁峁相間的黃土塬地貌,為地表徑流長(zhǎng)期侵蝕下形成,地勢(shì)由西南向東北洛河方向降低,地表相對(duì)高差約為100～300 m。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部陜北斜坡西部,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)為南西低、北東高,構(gòu)造內(nèi)部平緩。自上而下共沉積了10套地層,研究區(qū)目的層為中生界三疊系上統(tǒng)延長(zhǎng)組的長(zhǎng)8和長(zhǎng)9油層,其沉積相以三角洲前緣亞相為主,沉積微相為水下分流河道、分流間灣和席狀砂。

2 研究區(qū)儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

依據(jù)收集到的樓坊坪區(qū)樓10井、樓11井、樓12井和樓13井等18口探井的50余件巖心薄片鑒定數(shù)據(jù)分析結(jié)果,統(tǒng)計(jì)了吳起油田樓坊坪區(qū)延安組和延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9的礦物成分、填隙物組分含量及其主要巖石類型,編制了礦物成分統(tǒng)計(jì)表(見表1)和填隙物組分含量統(tǒng)計(jì)表(見表2),繪制了砂巖碎屑礦物組成圖(如圖2所示)和砂巖成分分類三角圖(如圖3所示)。

表2 吳起油田延長(zhǎng)組填隙物組分含量統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics on the content of filler fractions of Yanchang Formation, Wuqi Oilfield

圖2 延長(zhǎng)組—延安組砂巖碎屑礦物組成圖Fig.2 Mineralogical composition of the sandstone clasts of Yanchang Formation-Yan’an Formation

圖3 延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9砂巖成分分類圖Fig.3 Sandstone compositional classification of Chang8 &Chang9 in Yanchang Formations

由圖2可知,研究區(qū)內(nèi)砂巖以石英為主,其中長(zhǎng)8和長(zhǎng)9油層組砂巖也是以石英為主。根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知,長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層主要的礦物組成成分由高到低依次是石英、長(zhǎng)石、巖屑、填隙物和云母,石英含量為34.5%和28.8%,長(zhǎng)石含量為26.4%和22.1%,巖屑含量為31.4%和16.6%,填隙物含量為16.8%和13.7%,云母含量為6.5%和2.4%。由表2可知,長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層填隙物含量最高的是綠泥石,其次為方解石。由圖3可以看到,長(zhǎng)9儲(chǔ)層所獲得的樣品全落在長(zhǎng)石砂巖區(qū)域,長(zhǎng)8儲(chǔ)層大部分樣品落在長(zhǎng)石砂巖區(qū)域,只有少量樣品落在巖屑長(zhǎng)石砂巖區(qū)域?？傮w上看,長(zhǎng)8和長(zhǎng)9油層組砂巖類型仍為長(zhǎng)石砂巖。

2.2 物性特征

儲(chǔ)層物性研究在實(shí)現(xiàn)更高效地評(píng)估儲(chǔ)層的儲(chǔ)油能力、產(chǎn)能和開發(fā)難度等方面具有重要意義。通過對(duì)吳起油田樓坊坪區(qū)18口取心井的物性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)(見表3),繪制了樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層滲透率和孔隙度直方圖(如圖4所示)。由表3可知,滲透率最大值為7.50×10-3μm2,最小值為0.03×10-3μm2,平均值為0.53×10-3μm2;孔隙度最大值為18.9%,最小值為3.9%,平均值為9.8%。

表3 樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層物性Table 3 Physical properties of Chang8 &Chang9 reservoir of Yanchang Formations in Loufangping district

圖4 樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層滲透率和孔隙度直方圖Fig.4 The permeability and porosity histogram of Chang8 &Chang9 reservoir of Yanchang Formations in Loufangping district

由圖4可知,孔隙度和滲透率的分布都近似于正態(tài)分布,孔隙度的分布更接近于正態(tài)分布。滲透率的直方圖在中部和兩側(cè)的差距較大,滲透率位于0.50×10-3μm2處的樣品最多,占24%,而且84.8%的樣品滲透率都為(0.3～1.0)×10-3μm2?？紫抖鹊闹狈綀D在中部和兩側(cè)較為平緩,孔隙度位于10%的樣品最多,占18%,有85.5%的樣品孔隙度為6%～12%。

根據(jù)上述物性特征,參考我國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法》(SY/T 6285—1997)(見表4)[11],整體上看,目標(biāo)區(qū)砂巖物性較差,屬于低-特低孔隙度及超低滲透率儲(chǔ)層。

表4 油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法(SY/T 6285—1997)Table 4 Evaluating methods of oil and gas reservoirs(SY/T 6285—1997)

2.3 孔隙特征

2.3.1 孔隙大小

研究?jī)?chǔ)層孔隙特征,可以更深入的從內(nèi)部結(jié)構(gòu)揭示油氣儲(chǔ)層,對(duì)油氣田勘探和開發(fā)有著重要的意義。通過統(tǒng)計(jì)研究區(qū)壓汞和鑄體薄片資料,繪制了長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表(見表5),結(jié)合1994年謝慶邦等人提出的儲(chǔ)層孔隙喉道分類標(biāo)準(zhǔn)(見表6[12]),得出如下認(rèn)識(shí):

表5 樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 5 Statistics of pore structure parameters of Chang8 &Chang9 reservoirs of Yanchang Formations in Loufangping district

表6 儲(chǔ)層砂巖孔隙和喉道分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 6 Reservoir sandstone pore and throat grading criteria

1)樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層平均孔徑為30.9 μm和30.1 μm,平均最大孔喉半徑為1.57 μm和1.49 μm,平均中值半徑為0.28 μm和0.22 μm,以小孔隙為主;

2)樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖平均排驅(qū)壓力為0.53 MPa和0.61 MPa,平均中值壓力為4.28 MPa和4.40 MPa;

3)樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層喉道(參考表6劃分標(biāo)準(zhǔn))主要表現(xiàn)為微細(xì)喉道和微喉道。

因此,研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖皆屬于小孔隙及微細(xì)型-微喉道孔隙結(jié)構(gòu)。

2.3.2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)研究區(qū)樓2、樓5、樓8、樓9和樓12等5口井和相鄰研究區(qū)4口井的31塊樣品壓汞分析資料,編制了樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖壓汞參數(shù)及其相關(guān)性分析表(見表7),得出長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層毛管壓力曲線特征(如圖5所示)。從表7的前4列數(shù)據(jù)可以分別得出目標(biāo)儲(chǔ)層的儲(chǔ)層物性、孔喉連通特征、孔喉半徑及分布參數(shù)以及孔喉分選特征參數(shù)的分布范圍和平均值。具體數(shù)據(jù)如下:平均孔隙度(φ)分別為9.31%和10.16%;平均滲透率(K)分別為0.94×10-3μm2和0.82×10-3μm2;平均排驅(qū)壓力(pd)分別為1.94 MPa和2.67 MPa;平均中值壓力(p50)分別為7.84 MPa和15.55 MPa;平均最大進(jìn)汞飽和度(SHg)分別為67.98%和66.96%;平均退汞效率(WE)分別為23.52%和29.92%;平均中值半徑(R50)分別為0.21 μm和0.1 μm;平均分選系數(shù)(Sp)分別為1.64和1.31;平均均值系數(shù)分別為10.98和9.98。根據(jù)表7第5列滲透率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性分析圖可知,儲(chǔ)層物性與孔喉大小及分布的參數(shù)之間的相關(guān)性好;滲透率與排驅(qū)壓力呈負(fù)相關(guān),與平均喉道半徑、中值半徑及分選系數(shù)呈正相關(guān)。從圖5可以看出,長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層毛管壓力曲線的上升階段差異較大,總體看上升階段較長(zhǎng),說明儲(chǔ)層內(nèi)部孔喉總體尺度偏小;中間有部分較長(zhǎng)且穩(wěn)定的平臺(tái)(如L34和L39),但也有一些中間平滑段較短(如L32和L35),說明有部分樣品分布集中且較為均勻,也有一些樣品均質(zhì)性較差。總體來看,研究區(qū)內(nèi)孔喉特征各參數(shù)變化明顯,表明研究區(qū)長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖孔喉分布較為不均。

表7 樓坊坪區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層砂巖壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)及相關(guān)性分析表Table 7 Statistical and correlation analysis of mercury compression parameters in reservoir sandstonesof Yanchang Formations in Loufangping district

圖5 樓坊坪區(qū)長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層毛管壓力曲線特征Fig.5 Characterization of the capillary pressure curve of Chang8 &Chang9 reservoir in Loufangping district

2.4 儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征

表8 砂巖儲(chǔ)層非均質(zhì)程度劃分標(biāo)準(zhǔn)(中石油)Table 8 Criteria for classifying the degree of inhomogeneity in sandstone reservoirs(CNPC)

得出以下結(jié)論:

1)層內(nèi)非均質(zhì)性是指單砂層內(nèi)部豎直方向的儲(chǔ)層性質(zhì)的差異。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)巖心分析滲透率非均質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì),長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層的Kj為12.8～1 456.0,平均值為229.7;Kt為1.96～14.28,平均值為6.04;Kv為0.72～2.56,平均值為1.40,屬于不均質(zhì)地層。

2)層間非均質(zhì)性是指各小層之間縱向上非均質(zhì)特點(diǎn)。根據(jù)Kj,Kt和Kv的計(jì)算公式,計(jì)算出區(qū)內(nèi)諸井各小層之間的非均質(zhì)性參數(shù)(見表9);結(jié)合表8劃分標(biāo)準(zhǔn),得出該區(qū)目標(biāo)油層組砂巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度屬于“極不均質(zhì)”。

3 儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層評(píng)價(jià)可以提高鉆井的成功率,為繼續(xù)開發(fā)研究奠定可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)有效厚度劃分的標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況并考慮到樓坊坪區(qū)及相鄰區(qū)域,此次分類評(píng)價(jià)使用中生界鄂爾多斯盆地碎屑巖儲(chǔ)集層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)(見表10[13])。

表10 鄂爾多斯盆地中生界碎屑巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 10 Evaluation criteria for classification of Mesozoicclastic reservoirs in Ordos Basin

依據(jù)對(duì)樓坊坪區(qū)延安組—延長(zhǎng)組物性統(tǒng)計(jì)分析及壓汞參數(shù)數(shù)據(jù)分析,結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)分析,研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層的滲透率為(1.0～0.3)×10-3μm2的數(shù)目最多,占樣品總數(shù)的84.8%,由表10可知其符合Ⅳa類超低滲透儲(chǔ)層的要求;再根據(jù)Ⅳa類的其他評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(孔隙度10%～8%,排驅(qū)壓力0.37～0.72 MPa,中值壓力2.49～4.90 MPa,最大孔喉半徑2.01～1.03 μm,中值半徑0.30～0.15 μm,孔喉均值0.52～0.27 μm,孔隙組合為小孔細(xì)喉)進(jìn)行逐一篩查對(duì)比可知,符合Ⅳa類超低滲透儲(chǔ)層的樣品占了66.53%。按照表10的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)研究區(qū)其他樣品進(jìn)行劃分,劃分結(jié)果為Ⅳb類占24.84%,Ⅲb類占8.63%。

由以上劃分標(biāo)準(zhǔn)可知,長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層以Ⅳa類和Ⅳb類為主體,屬超低滲儲(chǔ)層。

4 結(jié)語

吳起油田樓坊坪油區(qū)袁和莊區(qū)隊(duì)長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層是重要的含油層系,具有較大勘探開發(fā)前景。由于油藏規(guī)模小且不連續(xù),含油層系較多,屬超低滲儲(chǔ)層,勘探開發(fā)難度較大。該文對(duì)長(zhǎng)8和長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)以及非均質(zhì)性等因素進(jìn)行研究,明確了研究區(qū)主要的巖石類型為長(zhǎng)石砂巖,是以Ⅳa類和Ⅳb類為主的超低滲儲(chǔ)層,可為下一步開展油氣區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算和勘探開發(fā)奠定基礎(chǔ)。針對(duì)研究區(qū)的儲(chǔ)層孔隙類型與演化、孔喉結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)等方面研究存在的不足,建議加強(qiáng)資料錄取工作,加大儲(chǔ)層評(píng)價(jià)力度。