濮城油田沙一段儲層特征研究

李 焱 (中石化中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院,河南濮陽457001)

程 剛 (中石油長慶油田分公司檔案館,陜西西安71 0018)

濮城油田地處河南省范縣境內(nèi),區(qū)域構(gòu)造位于東濮凹陷中央隆起帶東北部 (圖1),自文留構(gòu)造向北東伸展的被斷層復(fù)雜化的長軸背斜。西北面通過古云集洼陷與文、衛(wèi)構(gòu)造相鄰,西至東斷層以東,南至文留構(gòu)造以北,西南面與文東背斜相鄰,東至蘭聊斷層以西,東北面為濮城深洼陷[1]。濮城地區(qū)下第三系沉積物源來自東北部、東部,沉積上可分為兩個次一級沉積旋回,即:孔店組-沙二下亞段、沙二上亞段-東營組。每一沉積旋回均經(jīng)歷了河流沉積為主至湖泊沉積為主再以河流沉積為主的發(fā)育過程。儲層分布和物性明顯受沉積相控制。沙一上亞段凹陷內(nèi)發(fā)育灰色泥巖夾薄層生物灰?guī)r、砂巖組合,研究區(qū)沙一段處于三角洲、淺湖、半深湖沉積環(huán)境。儲集層主要沉積微相分別為:水下分流河道、河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩、前緣席狀砂及淺湖砂壩等5種。濮城油田自1980年投入開發(fā)至今,油田經(jīng)歷了全面開發(fā)、開發(fā)方案調(diào)整、綜合治理等階段。目前油田已進(jìn)入高含水剩余油開發(fā)階段,對儲層特征研究,可以預(yù)測剩余油的可能分布范圍,提高采收率。這是由于孔隙結(jié)構(gòu)是決定滲流能力和驅(qū)油效率的根本因素。因此有必要對研究區(qū)儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究,為后期油田開發(fā)方案制定提供理論依據(jù)。

圖1 濮城油田位置圖

1 儲層巖石學(xué)特征

1.1 巖石成分與結(jié)構(gòu)

通過對P1-207井、P1-312井、P1-154井、P75井、Pj2井、pj3及Pj4井等7口取心井的巖石薄片鑒定資料統(tǒng)計,沙一段地層主要為不等粒結(jié)構(gòu)、細(xì)砂巖及粉砂巖,以粉-細(xì)砂巖、粉砂巖為主,含泥粉砂巖次之,粒級變化較大。圓度以次圓-次棱為主,分選中等-好,少部分呈棱角狀-次棱狀。由薄片鑒定砂巖成分三角圖 (圖2)可知,研究區(qū)砂巖類型主要為長石砂巖、長石石英砂巖、長石巖屑石英砂巖,砂巖結(jié)構(gòu)成熟度及成分成熟度均為中等偏高[2],石英顆粒的含量一般在41%～74%,巖屑含量為11%～14%,有時可達(dá)到31%以上,長石含量為13.5%～28.5%,最高可達(dá)42.5%。巖屑以泥質(zhì)巖屑、火山巖屑為主,砂巖中普遍含有黑云母及白云母。

1.2 巖石填隙物特征

沙一段儲層膠結(jié)物含量一般10%～21%,平均 16.2%。其中,泥質(zhì)含量6.8%,碳酸鹽含量5.3%;泥質(zhì)膠結(jié)物多呈鱗片結(jié)構(gòu),碳酸鹽膠結(jié)物為隱晶及顯微晶結(jié)構(gòu)。膠結(jié)類型以接觸式膠結(jié)為主,其次為孔隙-接觸式。粘土礦物主要為伊利石及高嶺石 (二者含量>70%),缺乏蒙脫石。沙一下亞段膠結(jié)物含量少,以高岒石為主,偶見蒙脫石及伊利石;高岒石為長石風(fēng)化后的產(chǎn)物,多分布于顆粒表面,少量呈針狀、管狀或橋狀連接顆粒;粘土礦物的存在對局部孔隙有一定堵塞作用 (圖3)。

圖2 濮城油田沙一段砂巖碎屑成分三角圖

圖3 伊利石粘土礦物充填粒間孔

2 儲層孔隙特征

2.1 孔隙類型

濮城油田沙一段儲層的儲集空間以孔隙為主,偶見微裂縫。孔隙包括原生粒間孔、殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？住⒕чg孔等類型[3];裂縫主要是碎屑顆粒的張開縫以及方解石等晶體的解理紋。在各類孔隙中粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及原生粒間孔比較發(fā)育。

1)粒間溶孔 粒間溶孔是研究區(qū)最為發(fā)育的孔隙類型,主要是由于膠結(jié)物、粘土雜基和顆粒邊緣的溶蝕形成的。部分碳酸鹽碎屑顆粒也受到不同程度的溶蝕 (圖4、5)。

2)粒內(nèi)溶孔 一類常見沿解理縫溶蝕,呈定向分布的長石粒內(nèi)溶蝕孔;另一類為粘土礦物、巖屑和黑云母溶蝕孔,該類溶蝕孔含量較少,無任何幾何形態(tài),孔徑細(xì)小 (圖4、6)。

3)原生粒間 (余)孔 一類是沉積顆粒經(jīng)過早期成巖作用后保留下來的粒間余孔,該類孔隙在埋深較淺的地層中較發(fā)育。另一類是石英次生加大后保留的粒間余孔。原生粒間余孔多具三角形、多邊形等形態(tài) (圖7)。

4)鑄模孔隙 主要由不穩(wěn)定顆粒被完全溶蝕掉后所形成的孔隙,研究區(qū)目的層常見巖屑和長石溶蝕而形成的鑄?？紫?(圖7)。

圖4 濮檢4井鑄體薄片(1粒內(nèi)溶孔;2粒間溶孔;3縮頸喉道)

圖5 濮檢4井掃描電鏡照片 (粒間孔)

5)晶間孔 伊利石及伊/蒙混層礦物在成巖過程中重結(jié)晶,形成網(wǎng)狀粘土充填在孔隙中,并形成晶間微孔;還有部分蝕變高嶺石也見晶間孔。粘土礦物晶間孔的形成提高了砂巖孔隙度,但降低了滲透率,特別是在油氣運(yùn)移中,粘土礦物吸附了大量重質(zhì)瀝青,可進(jìn)一步降低砂巖儲油物性。

6)微裂隙 主要為層間微裂隙,在致密層中往往較發(fā)育,層間微裂隙提高了砂巖的水平滲液能力。

圖6 濮檢4井掃描電鏡照片(粒內(nèi)溶孔)

圖7 濮檢4井鑄體薄片(1鑄?？?2原生孔隙;3片狀喉道)

2.2 孔隙喉道類型

根據(jù)鑄體薄片觀察喉道的類型主要有孔隙縮小型、縮頸型、片狀、彎片狀喉道及微喉道[4],其中以片狀、收縮喉組合類型為主,在沙一段儲層中無明顯的變化規(guī)律。

1)孔隙縮小型喉道 孔喉道為孔隙的縮小部分,該類喉道類型通常發(fā)育在以粒間孔隙為主或擴(kuò)大粒間溶孔的砂巖中,研究區(qū)內(nèi)該類喉道比較發(fā)育 (圖8)。

2)縮頸喉道 由于砂巖顆粒以點(diǎn)接觸或點(diǎn)線接觸時至其喉道變窄而形成收縮喉道,如果該類喉道類型大量發(fā)育,會使儲層具有較高孔隙而滲透率較低[5](圖4、8)。

3)片狀喉道 因砂巖壓實(shí)作用或壓溶作用時,晶體會發(fā)生次生加大現(xiàn)象,直接的結(jié)果導(dǎo)致晶體與晶體之間的孔隙變窄,形成片狀喉道 (圖7、8)。若后期的沿顆粒間發(fā)生溶蝕作用,則可以形成較寬的片狀或?qū)捚瑺詈淼?所以該類喉道變化較大。

4)微喉道 膠結(jié)物和雜基含量較高時,原生的粒間孔隙可被完全堵塞,膠結(jié)物和雜基中的微孔隙就是喉道。該類型喉孔隙通常呈現(xiàn)較低值,對應(yīng)的滲透率值也非常低 (圖9)。

圖8 濮檢4井鑄體薄片 (1縮頸喉道;2孔隙縮小型喉道;3片狀喉道)

圖9 濮檢3井鑄體薄片(微喉道、 孔隙內(nèi)充填粘土礦物)

壓汞曲線可以反映不同孔隙結(jié)構(gòu)大小和分布。排驅(qū)壓力越低,其物性越好,壓汞曲線上出現(xiàn)的平臺越寬,孔喉分選性越好。沙一段排替壓力為0.07～0.15MPa,平均喉道半徑1.77～4.45μ m,主流喉道半徑2.78～6.36μ m。根據(jù)1998年石油天然氣行業(yè)油氣儲層 (碎屑巖)評價標(biāo)準(zhǔn),孔隙結(jié)構(gòu)屬細(xì)喉型為主。

3 儲層的物性特征

3.1 不同微相的物性特征

對研究區(qū)沙一段不同沉積微相232塊物性分析結(jié)果統(tǒng)計表明,沙一段水下分流河道微相、河口砂壩微相物性較好,前緣席狀砂砂體的物性次之,淺湖砂壩及遠(yuǎn)砂壩砂體物性相對較差。表明研究區(qū)沙一段儲層物性受沉積微相控制 (表1)。

表1 研究區(qū)沙一段不同沉積微相物性特征

3.2 儲層物性級別

對濮城油田沙一段15口取心井1385組樣品孔滲參數(shù)統(tǒng)計表明 (圖10),孔隙度最大值為36.4%,最小值為4.5%,平均值為21.64%。滲透率最大值為4386×10-3μ m2,最小值為0.1×10-3μ m2,平均值為243.67×10-3μ m2。根據(jù)石油總公司頒發(fā)的孔、滲分級標(biāo)準(zhǔn),儲層孔隙度以中等孔隙度為主,低孔及高孔次之;儲層滲透率以中滲為主,低滲及高滲次之,即研究區(qū)目的層儲層主要為中孔-中滲儲層。結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)特征,沙一段儲層總體特征應(yīng)為中孔-細(xì)喉-中滲儲層。今后的開發(fā)、提高采收率及增加產(chǎn)能應(yīng)針對該類中孔-細(xì)喉-中滲儲層采取相應(yīng)的措施。

圖10 濮城油田沙一段孔隙度、滲透率頻率分布圖

4 結(jié) 論

1)砂巖類型主要為長石石英砂巖、長石巖屑石英砂巖及長石砂巖,成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高;填隙物主要為泥質(zhì)、碳酸鹽;粘土礦物主要為伊利石及高嶺石 (二者含量>70%),偶見蒙脫石。

2)孔隙類型有原生粒間孔、殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、晶間孔等,偶見微裂縫。喉道類型主要有孔隙縮小型、收縮型、片狀、彎片狀喉道等,其中以片狀、收縮喉組合類型為主。

3)各微相砂體中水下分流河道、河口砂壩微相物性較好,前緣席狀砂物性次之,淺湖砂壩及遠(yuǎn)砂壩砂體物性相對較差。綜合分析儲層總體特征為中孔-細(xì)喉-中滲儲層。今后的開發(fā)、提高采收率及增加產(chǎn)能應(yīng)針對該類中孔-細(xì)喉-中滲儲層采取相應(yīng)的措施。

[1]張宇焜,胡望水,李相明,等.渤海灣盆地東濮凹陷濮城油田沙一段沉積微相研究 [J].天然氣地球科學(xué),2009,20(2):191～194.

[2]裘亦楠,薛叔浩.油氣儲層評價技術(shù) [M].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

[3]于興河.油氣儲層地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) [M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

[4]邸世祥.中國碎屑巖儲集層的結(jié)構(gòu) [M].西安:西北大學(xué)出版社,1991.

[5]羅蟄譚,王允誠.油氣儲集層的孔隙結(jié)構(gòu) [M].北京:科學(xué)出版社,1986.