西湖凹陷中北部花港組上段有效儲(chǔ)層識(shí)別技術(shù)

于冬冬，趙洪緒，景 社，趙洪濤

（1.中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司上海分公司，上海；2.中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津）

引言

隨著油氣勘探開發(fā)技術(shù)和地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)的進(jìn)步，低孔低滲儲(chǔ)層因含油面積大，儲(chǔ)量規(guī)模大等特點(diǎn)，成為勘探開發(fā)的主要方向，其中有效儲(chǔ)層的預(yù)測和識(shí)別以及相應(yīng)的孔隙結(jié)構(gòu)特征，都進(jìn)行系統(tǒng)性的研究、分析并且技術(shù)方法逐步成熟[1-2]。東海盆地中西湖凹陷經(jīng)過多年的勘探，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣田和含油氣構(gòu)造，其中的主力儲(chǔ)層花港組和平湖組就是較為典型的低孔低滲儲(chǔ)層[3]。本次研究對象為西湖凹陷中北部區(qū)域的早期探井，因早期的鉆井、測試工藝及操作落后于現(xiàn)有技術(shù)，導(dǎo)致早期探井在鉆井過程中普遍存在泥漿過平衡量大、浸泡時(shí)間長等問題，低滲儲(chǔ)層受到污染和損害限制了產(chǎn)能釋放，因此存在DST測試產(chǎn)能與儲(chǔ)層錄測井資料顯示矛盾的現(xiàn)象。

本文通過鑄體薄片、壓汞、核磁共振實(shí)驗(yàn)等資料對西湖凹陷中北部區(qū)域的花港組儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行具體的研究和分析，以此為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層孔隙空間的分類評價(jià)；并通過測錄井和測試資料，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層流體識(shí)別，建立評價(jià)早期探井儲(chǔ)層物性、電性下限標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確評價(jià)主要研究層段的含氣潛力，為研究區(qū)儲(chǔ)層進(jìn)一步勘探開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海盆地的東部拗陷， 構(gòu)造整體上呈NNE 走向，其西側(cè)為海礁凸起、漁山凸起，東側(cè)與釣魚島褶皺帶毗鄰，南北長度為460 km左右，東西寬度在75～130 km，面積約4.6 萬km2，凹陷具有東西分帶、南北分塊的特點(diǎn)，自西向東可以依次劃分5 個(gè)構(gòu)造帶，分別為西部斜坡帶、西部次凹、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東部次凹和東部斷階帶[4-6]。研究區(qū)位于西湖凹陷中北部區(qū)域，地層下到上依次發(fā)育：古新統(tǒng)（E1）、始新統(tǒng)平湖組（E2p）、漸新統(tǒng)花港組（E3h）、中新統(tǒng)龍井組（N11l）、玉泉組（N12y）和柳浪組（N13l）、上新統(tǒng)三潭組（N2s）及第四系東海群（Qdh）[7]，其中古近系上始新統(tǒng)平湖組和漸新統(tǒng)花港組是主要含油氣層系，由于早期探井一般完鉆在平湖組頂部和花港組下段，所以花港組油氣層是本文的主要研究對象。根據(jù)花港組特征差異，以T21 地震反射界面為界將其劃分為花港組上段和花港組下段，并對應(yīng)12 個(gè)砂組，其中H1-H5 砂組為花港組上段，H6-H12 砂組為花港組下段[8]。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 物性特征

根據(jù)西湖凹陷中北部區(qū)域多口新老探井巖心、壁心的物性分析資料以及參照2020 年《海上石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范》中的物性分類標(biāo)準(zhǔn)，花港組儲(chǔ)層孔隙度為1.2～18.2%，主要分布于6%～12%，孔隙度小于15%的占比98.1%，屬于低孔- 特低孔?；ǜ劢M儲(chǔ)層滲透率為0.02～850 mD，分布和變化范圍跨度大，非均質(zhì)性強(qiáng)，主要分布于0.1%～6% mD，屬于低滲- 特低滲，滲透率小于10 mD 的儲(chǔ)層占比95.37%，整體屬于低孔、低滲型儲(chǔ)層。基于花港組儲(chǔ)層不同巖性的孔滲關(guān)系（圖1），相同孔隙度情況下，中砂巖、砂礫巖甚至含礫細(xì)砂巖滲透率普遍高于粉砂巖、細(xì)砂巖，說明物性隨巖性顆粒變大而變好，中砂巖、砂礫巖儲(chǔ)層是花港組低孔、低滲型儲(chǔ)層的優(yōu)勢儲(chǔ)層段。

圖1 不同巖性孔隙度滲透率交會(huì)

對研究區(qū)巖心的物性資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，花港組上段H3～H4 層整體物性較好，花港組上段底部H5，以及花港組下段H6、H7、H11 層整體物性差，孔隙度小于10%，滲透率小于1 mD，特低滲儲(chǔ)層，優(yōu)勢儲(chǔ)層段更多集中在花港組上段的中上部（圖2）。

圖2 花港組小層孔隙度－滲透率交會(huì)

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

孔隙結(jié)構(gòu)中孔隙、喉道大小與連通情況影響儲(chǔ)層的有效性和滲透性，是西湖凹陷低滲透儲(chǔ)層油氣儲(chǔ)集與開發(fā)效果的重要影響因素[9-10]。早期探井由于受年代限制，巖心、鑄體薄片以及壓汞資料較少，通過研究區(qū)相鄰井的相關(guān)資料來間接反映早期探井的孔隙特征。根據(jù)鑄體薄片資料，孔隙類型主要包括原生孔隙的粒間孔、次生孔隙的溶蝕粒間孔，鑄?？祝?nèi)溶孔等。

樣品主要集中在花港組H3、H4、H5、H6 層（表1），整體上孔隙發(fā)育較差，其孔隙發(fā)育、連通性從花港組H3～H6 依次變差，孔隙類型從原生粒間孔、粒內(nèi)溶孔為主，逐漸成為以溶蝕粒間孔為主，高面孔率樣品分布在花港組上段，孔隙發(fā)育最好，其中H3 樣品多，可靠性強(qiáng)，綜合認(rèn)為H3 儲(chǔ)層段具有明顯的孔隙發(fā)育優(yōu)勢。

表1 鑄體薄片孔隙構(gòu)成

花港組巖心樣品壓汞曲線特征可以反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)。H3～H6 層隨深度增加，排驅(qū)壓力由0.01 MPa 增大到1 MPa 以上，最大進(jìn)汞飽和度減少，表明儲(chǔ)層孔隙性和連通性逐漸變差?；谂膨?qū)壓力、歪度、孔喉分選和最大進(jìn)汞飽和度等參數(shù)（表2），結(jié)合花港組巖樣壓汞曲線圖特征（圖3），將該地區(qū)花港組儲(chǔ)層毛細(xì)管壓力曲線分為3 種類型[11-13]。Ⅰ類：高進(jìn)汞型- 低排驅(qū)壓力- 粗歪度；Ⅱ類：高進(jìn)汞型- 中排驅(qū)壓力- 較粗歪度；Ⅲ類：較低進(jìn)汞型- 高排驅(qū)壓力- 細(xì)歪度。H3 大多為Ⅰ、Ⅱ類，H4 為Ⅱ類，H5、H6 為Ⅲ類，H3 層代表了儲(chǔ)層內(nèi)孔滲性最好的一類孔隙結(jié)構(gòu)。

表2 壓汞參數(shù)數(shù)據(jù)

圖3 花港組儲(chǔ)層壓汞曲線特征

核磁共振實(shí)驗(yàn)通過確定巖心可動(dòng)流體與束縛流體的T2 弛豫時(shí)間截止值，將T2 譜上弛豫時(shí)間大于截止值各點(diǎn)的幅度和占T2 譜所有點(diǎn)幅度和的百分比作為可動(dòng)流體飽和度，評價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)[14]。因?yàn)榈蜐B透儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有孔隙微小，比表面大，粘土類型、含量各不相同等特點(diǎn)，導(dǎo)致可動(dòng)流體飽和度在不同儲(chǔ)層可能存在較大差異，根據(jù)實(shí)際開發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以可動(dòng)流體飽和度高低為標(biāo)準(zhǔn)，劃分為五類對儲(chǔ)層進(jìn)行優(yōu)劣評價(jià)[15]。核磁共振實(shí)驗(yàn)表明：H3～H6 層可動(dòng)流體飽和度由80%左右降低到45%附近，儲(chǔ)層可流動(dòng)孔隙空間的在相對變小，孔隙性和連通性逐漸變差。核磁實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)層評價(jià)見表3 和圖4。

表3 核磁實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)層評價(jià)

圖4 核磁共振實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)層評價(jià)

3 儲(chǔ)層流體識(shí)別

本文基于DST 測試、測井解釋資料，通過定性的三孔隙度曲線重疊法和半定量的圖版法，建立有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)，對儲(chǔ)層流體的進(jìn)行較準(zhǔn)確識(shí)別，確定有利儲(chǔ)層的區(qū)域。

3.1 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)研究區(qū)各井的鄰區(qū)以及鄰井的測井、測試等資料繪制孔隙度- 含水飽和度和滲透率- 含水飽和度圖，確定有效氣層的物性下限：孔隙度下限為6%，滲透率下限值0.2 mD，含水飽和度上限為60%，測試結(jié)論的氣層基本在物性范圍內(nèi)（圖5）。

圖5 花港組氣層物性下限圖版

3.2 儲(chǔ)層電性特征

利用密度- 電阻率交會(huì)圖確定有效氣層的電性下限，發(fā)現(xiàn)氣層與干層的密度測井值分布界限明顯。有效氣層密度上限為2.52 g/cm3～2.55 g/cm3，氣層與干層的電阻率有很大的重疊，兩者的界限無法區(qū)分，根據(jù)研究區(qū)測試層電阻率和孔隙度的交會(huì)關(guān)系，得到區(qū)域電阻率下限為RT=416*φ-1.7（圖6）。

圖6 花港組氣層電性下限圖版

3.3 含氣性評價(jià)與驗(yàn)證

將有效物性下限標(biāo)準(zhǔn)與儲(chǔ)層特征認(rèn)識(shí)結(jié)合，應(yīng)用到早期重點(diǎn)探井儲(chǔ)層含氣性評價(jià)，將劃分儲(chǔ)層類型與早期探井測試結(jié)論對比，驗(yàn)證準(zhǔn)確性。A 井3 966.0 m～3 967.8 m，3 972 m～3 980.4 m，DST 測試具有產(chǎn)能，日產(chǎn)氣為1 371 m3/d，物性、電性參數(shù)接近，平均孔隙度、滲透率值分別為10.70%、0.78 mD，深電阻率為31.36 Ωm，密度值為2.46 g/cm3，符合有效厚度標(biāo)準(zhǔn)，DST測試層物性參數(shù)較差，屬于低孔- 特低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層位于花港組下段在壓實(shí)作用影響下，孔隙結(jié)構(gòu)孔隙性和連通性差，綜合認(rèn)識(shí)為差氣層（圖7）。

圖7 A井儲(chǔ)層段（3 966.0 m～3 967.8 m，3 972 m～3 980.4 m）

4 結(jié)論

（1） 花港組儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖為主，砂礫巖、含礫砂巖等較粗巖性在局部發(fā)育；孔滲關(guān)系復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，其中粗粒度中砂巖、砂礫巖儲(chǔ)層物性普遍大于普通砂巖，可作為優(yōu)勢儲(chǔ)層開發(fā)。

（2） 研究區(qū)孔隙發(fā)育特征隨深度變化，從花港組上段到下段發(fā)育情況從一般到差，孔隙類型從原生粒間孔、溶蝕孔為主，逐漸變?yōu)橐匀芪g孔為主，喉道寬度和孔隙直徑減小，孔隙性和連通性變差。根據(jù)鑄體薄片、壓汞曲線、核磁共振實(shí)驗(yàn)等巖心分析結(jié)果，花港組上段H3儲(chǔ)層是孔滲性最好的一類孔隙結(jié)構(gòu)，可能為優(yōu)勢儲(chǔ)層區(qū)域。

（3） 利用物性、電性測井指示曲線相關(guān)參數(shù)及DST 測試資料，建立了西湖凹陷中北部區(qū)域早期探井儲(chǔ)層流體識(shí)別圖版，確定了研究區(qū)有效儲(chǔ)層孔隙度下限為6%，滲透率下限值0.2 mD，含水飽和度上限為60%，電阻率下限為RT=416*φ-1.7。