吳起油田白河北部長8儲層特征及其控制因素研究

張文奕,高勝利,廖保江,孫兵華,白 江

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院/陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710065;2.延長油田股份有限公司吳起采油廠,陜西 延安 717600)

0 引言

儲層特征研究作為油氣勘探的重要環(huán)節(jié)之一,是對低滲透油氣藏勘進(jìn)行探開發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn),儲層評價的結(jié)果會影響到對油藏的整體評價[1],研究區(qū)位于吳起縣城西北部,長8油層為特低滲透儲層,前人對鄂爾多斯盆地長8段的儲層特征研究多在于合水地區(qū)、西部慶陽、東部富縣等地區(qū)[2-6],前人對白河地區(qū)的儲層特征的研究多也在于延9、延10、等層位,對目的區(qū)的儲層特征、成巖作用存在認(rèn)識不清等問題[7-12]。為了闡明研究區(qū)長8的儲層特征通過利用研究區(qū)內(nèi)巖石薄片、鑄體薄片、高壓壓汞以及物性特征等資料,研究儲層的巖石學(xué)特征、孔隙結(jié)構(gòu)及類型、孔滲特征等,并對影響儲層物性的因素簡要總結(jié)[13-16]。

1 地質(zhì)背景

吳起白河油區(qū)位于吳起縣城西北部,研究區(qū)目的層構(gòu)造活動較弱,構(gòu)造形態(tài)簡單,處于一級構(gòu)造單元伊陜斜坡帶的西部。在此背景上發(fā)育了多排局部略高的微幅度鼻狀隆起[2]。這些微幅度鼻狀隆起,在平面上呈隆凹相間的條帶狀分布。地層巖性多呈砂泥巖互層,在成巖期壓實(shí)的作用下,在垂直方向上具有繼承性發(fā)育的特點(diǎn),然而在水平方向上每層的構(gòu)造高點(diǎn)都有輕微的移動。以上的局部構(gòu)造的為油藏的構(gòu)造構(gòu)型奠定了良好的基礎(chǔ),對油氣的分布有控制作用[3]。

2 儲層巖石學(xué)特征

2.1 巖石結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)地層由泥巖、砂巖等各類型陸源碎屑巖組成。通過實(shí)驗(yàn)分析,研究范圍內(nèi)儲層的巖性主要表現(xiàn)為灰、淺灰色的細(xì)粒長石砂巖和巖屑長石砂巖(圖1)。實(shí)驗(yàn)分析得,長8砂巖以極細(xì)砂-細(xì)砂長石砂巖為主,分選好-中,呈現(xiàn)次棱狀磨圓度。粒間點(diǎn)-線接觸。主要膠結(jié)類型為孔隙式,薄膜-孔隙式次之。

圖1 白河油區(qū)長8油層組儲集砂巖三角分類圖

2.2 成分特征

長石是研究區(qū)砂巖的主要礦物成分之一含量在41%～54%,平均47.9%;第二位是石英其含量在36%～44%之間,平均為39.9%;含量末位的巖屑其含量在8.0%～18%之間,平均12.2%。存在的長石類型有鉀長石和斜長石,巖屑主要為變質(zhì)巖巖屑及云母,次為火成巖巖屑(表1)。碎屑顆粒內(nèi)的間隙物主要為雜基和膠結(jié)物。儲集砂巖中的雜基主要是泥質(zhì),含量在1%～6%,平均含量3.06%;膠結(jié)物含量為1%～11.5%,平均6.5%,常見鐵方解石、自生高嶺石和自生伊利石,平均含量分別為2.2%、1%、3.2%(表1)。

表1 白河油區(qū)長8油層組儲集砂巖組分統(tǒng)計表 %

3 儲集空間類型

3.1 孔隙類型

在成巖過程中白河油區(qū)長8儲集巖有多種孔隙類型形成,粒間孔隙、巖屑溶孔、長石溶孔為主要的孔隙表現(xiàn)類型,其次為晶間孔,其中可觀察到的微裂隙數(shù)目較少。

3.1.1 礦物基質(zhì)孔隙

(1)粒間孔隙:研究區(qū)主要的孔隙類型,其孔徑大,連通性好,但在成巖作用下,孔隙受到改造;(2)長石溶孔:由于白河長8砂巖中較高長石含量,所以長石溶孔為目前主要儲集空間之一;(3)晶間孔:晶間孔隙多見于粘土礦物中,如綠泥石、伊利石等礦物之間存在的晶間孔(圖2)。

(a)吳71井,2 341.06 m,粒間孔,(b)吳101井,2 149.62 m吳101井,2 145.0 9m,長石溶孔,(c)吳101井,2 149.6 m,伊利石晶間孔(d)吳93井,2 090.15 m,云母的層間隙(e)吳101井,2 149.36 m,微裂隙

3.1.2 縫隙

白河油區(qū)成巖縫發(fā)育程度較差,在研究區(qū)內(nèi)其主要有兩種類型:(1)顆粒間縫隙和碎屑的解理縫:可觀察到,其中部分中充填著瀝青質(zhì),這些縫隙成型較早,分布也比較廣,起到了重要的連通作用。(2)壓實(shí)微裂縫:溶蝕孔隙發(fā)育階段發(fā)現(xiàn)較多。(圖2)

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)

通常依據(jù)常規(guī)壓汞實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果(表2)來刻畫孔隙結(jié)構(gòu)特征。

表2 白河油區(qū)長8油層組砂巖樣品壓汞分析數(shù)據(jù)(部分)

3.2.1 孔喉大小

排驅(qū)壓力越小,反映的儲層滲透性越好。根據(jù)該區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)得該區(qū)域排驅(qū)壓力主要在0.61～5.26 MPa之間,均值1.99 MPa。排驅(qū)壓力一般,孔隙結(jié)構(gòu)較差。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)看,該區(qū)域,最大孔喉半徑為0.14～1.22 μm,平均為0.51 μm。所以,該區(qū)域孔喉類型為微細(xì)孔喉與細(xì)孔喉。

3.2.2 孔喉分選特征

(1)均值系數(shù)α:指所有孔喉分布的平均位置,孔喉分布均勻,其值則大。其白河長8砂巖均值系數(shù)在0.130～0.196之間,平均為0.162;(2)分選系數(shù)SP:分類標(biāo)準(zhǔn)如下:值低于0.35說明分選極好,白河北部的選系數(shù)為0.025～0.21,平均值為0.09。說明該區(qū)孔喉分選性極好;(3)歪度Skp:指孔喉大小的分布相對于孔喉均值是偏粗還是偏細(xì)。研究范圍內(nèi)砂巖Skp值范圍在1.67～2.49,均值2.16。

綜上所述,可得研究區(qū)長8,孔喉具有極好的分選屬性但是,分布不均,極大的影響了研究區(qū)的物性。

3.2.3 孔喉連通性及控制流體特征

進(jìn)汞飽和度和退出效率反映孔隙特征,進(jìn)汞飽和度和退出效率高,則儲層物性好。研究范圍中砂巖的進(jìn)汞效率一般,其最大進(jìn)汞飽和度為58.4%～73.7%,平均值為67.3%;孔喉均質(zhì)性越好,退出效率越高,研究區(qū)退出效率為27.5%～39.3%,平均值為33.0%?？傻贸鲈搮^(qū)域退汞效率平平,表明樣品中存在一定數(shù)量的微觀盲孔隙。

4 儲層物性特征

由孔隙度、滲透率的分布范圍以及均值(圖3,表3)可知,長8儲層各小層中,長822的平均孔隙度、滲透率是這些小層物性中最好的,長811的儲層物性最差?？傮w來看,研究范圍內(nèi)儲層是特低孔、超低滲致密儲層(圖3)。由孔隙度和滲透率交匯圖可以看出,各小層孔隙度與滲透率均呈現(xiàn)不同程度的正相關(guān)性,相關(guān)性較好的是長822和長821儲層,可能主要與成巖等因素有關(guān)?？傮w呈現(xiàn)正相關(guān),但仍有部分樣品孔、滲關(guān)系偏離了總體趨勢,滲透率明顯偏大,說明樣品中存在一定數(shù)量的微裂縫,特別是在長822儲層中。

表3 白河北部長8綜合參數(shù)表

圖3 長8儲層中822 ,821,812,811對應(yīng)的孔隙度分布直方圖、滲透率分布直方圖和孔隙度滲透率交匯圖

說明不僅僅是基質(zhì)孔隙與喉道影響砂巖的滲流能力,不均勻分布的微裂縫也有助于儲層的滲流能力。

5 儲層物性影響因素

5.1 沉積相的影響

沉積微相是形成物性差異的基礎(chǔ),白河北部各小層沉積微相發(fā)育情況見(表3)沉積環(huán)境的不同最終導(dǎo)致了儲層物性的不同。水下分流河道微相于儲層的發(fā)育最為有利,河口壩微相較之次之,水下分流間灣微相的沉積環(huán)境最不利于儲層發(fā)育[14]。在研究范圍內(nèi),水下分流河道沉積在長821及長812小層最為發(fā)育,長822、長811小層次之。

5.2 成巖作用的影響

(1)壓實(shí)、壓溶作用:長時間的埋藏過程中的長8油層組砂巖,較高含量的長石和巖屑,造成砂巖在埋藏中經(jīng)歷了充分且強(qiáng)烈的壓實(shí)作用,以點(diǎn)-線接觸為主要的顆粒間接觸關(guān)系,且呈定向或半定向排列,云母碎屑受擠壓發(fā)生不同程度的變形等(圖2)。

(2)膠結(jié)作用:具有破壞性成巖作用,研究區(qū)長8油層組砂巖碳酸鹽膠結(jié)礦物以鐵方解石膠結(jié)為主,白河地區(qū)長8儲層砂巖中伊利石多形成于較晚成巖階段。

(3)溶蝕作用:是一種具有益的成巖作用,影響次生孔隙的形成,一定程度上可以明顯的改變儲集層的物性。(圖2)。

(4)交代作用:研究范圍內(nèi)長8儲集砂巖中常見鐵方解石交代。(圖2)。

6 結(jié)語

(1)通分析鑒定,探究范圍中以淺灰、灰色細(xì)粒長石砂巖和巖屑長石砂巖為長8儲層巖性主要表現(xiàn)(圖2)。砂巖的主要礦物成分占比依次為,長石、石英、巖屑。長8砂巖以極細(xì)砂-細(xì)砂長石砂巖為主,分選好-中,磨圓度呈次棱狀。粒間顆粒支撐、點(diǎn)-線接觸?？紫妒綖橹饕z結(jié)類型,薄膜-孔隙式次之。孔隙于細(xì)孔微細(xì)喉型,細(xì)一微孔微細(xì)喉一微喉型孔隙類型多見粒間孔隙、長石溶孔、巖屑溶孔,晶間孔數(shù)量較少,偶見少量的微裂隙。

(2)研究范圍內(nèi)總體為特低孔、超低滲致密儲層,在長8儲層各小層中,長822儲層物性最好,孔隙度,最大為17.8%,最小為1.2%,平均在8.98%。集中分布在在8%～10%區(qū)間內(nèi)。滲透率最大值在74×10-3μm2最小值0.1×10-3μm2,平均為8.93×10-3μm2,集中分布在(5～10)×10-3μm2區(qū)間。

(3)沉積和成巖這兩大作用對白河北部長8的儲層分布具有明顯的控制作用,沉積微相對儲層物性的影響顯而易見,分析得出物性較好的儲層分布在水下分流河道砂體,分流間灣中的砂體物性最差;壓實(shí)及膠結(jié)作用仍是造成儲層致密的原生孔隙大量喪失的首要因素,雖然成巖作用中溶蝕作用雖然能改善儲層儲集性,但是仍是杯水車薪。