吳起油田樓坊坪油區儲層特征研究及評價

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 地球科學與工程學院,西安 710065)

0 引言

儲層特征及其精細描述與評價是現代油氣藏研究的核心內容之一,對油氣儲量計算和勘探開發至關重要,其結果會影響到對油藏整體的評價[1-2]。研究區位于陜西省吳起縣白豹鎮境內,區域地理條件復雜多變,油藏規模小且不連續。目前對于吳起油田樓坊坪油區的研究多在注水生產動態、油氣富集規律以及沉積相等方面[3-8]。在注水開發方面,鄧緣[8]分類并總結出井場單井產能隨注水量的變化規律,并根據現有的生產動態數據估算出延10油層的儲量。在沉積方面,王海軍[7]對長6、長4+5和長1地層進行了精細劃分,分析了砂體展布、沉積分布和有利區;孟志峰等[5]對延10和長3油組的沉積進行研究,曹衛東[4]對樓坊坪區塊北部長 6油層沉積相進行研究,郭強等[3]主要對長2沉積相展開研究。在油氣富集規律方面,孟志峰等[5]明確了延10和長3油藏主要控制因素和分布規律,王海軍[7]在沉積相、砂體展布及儲層研究的基礎上給出長6、長4+5 和長1油藏富集及成藏模式。綜上所述,發現對于研究區長8和長9儲層特征方面的研究還相對薄弱。為更進一步挖掘吳起油田樓坊坪油區袁和莊區域儲層的開發潛力,該文通過對研究區目標層位的巖石學特征、物性、孔隙和非均質性進一步分析[10],結合周圍相鄰井,使用多個參數指標對目標層儲層進行了分類評價,為后期持續開發提供一定理論依據。

1 地質背景

吳起油田樓房坪油區袁和莊區隊地理位置位于陜西省吳起縣白豹鎮境內(如圖1所示),勘探開發面積約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,為地表徑流長期侵蝕下形成,地勢由西南向東北洛河方向降低,地表相對高差約為100～300 m。研究區位于鄂爾多斯盆地中部陜北斜坡西部,區域地質構造特點為南西低、北東高,構造內部平緩。自上而下共沉積了10套地層,研究區目的層為中生界三疊系上統延長組的長8和長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 研究區儲層特征

2.1 巖石學特征

依據收集到的樓坊坪區樓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據分析結果,統計了吳起油田樓坊坪區延安組和延長組長8和長9的礦物成分、填隙物組分含量及其主要巖石類型,編制了礦物成分統計表(見表1)和填隙物組分含量統計表(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 吳起油田延長組填隙物組分含量統計表Table 2 Statistics on the content of filler fractions of Yanchang Formation, Wuqi Oilfield

圖2 延長組—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 延長組長8和長9砂巖成分分類圖Fig.3 Sandstone compositional classification of Chang8 &Chang9 in Yanchang Formations

由圖2可知,研究區內砂巖以石英為主,其中長8和長9油層組砂巖也是以石英為主。根據表1數據可知,長8和長9儲層主要的礦物組成成分由高到低依次是石英、長石、巖屑、填隙物和云母,石英含量為34.5%和28.8%,長石含量為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8和長9儲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9儲層所獲得的樣品全落在長石砂巖區域,長8儲層大部分樣品落在長石砂巖區域,只有少量樣品落在巖屑長石砂巖區域?？傮w上看,長8和長9油層組砂巖類型仍為長石砂巖。

2.2 物性特征

儲層物性研究在實現更高效地評估儲層的儲油能力、產能和開發難度等方面具有重要意義。通過對吳起油田樓坊坪區18口取心井的物性參數的統計(見表3),繪制了樓坊坪區延長組長8和長9儲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 樓坊坪區延長組長8和長9儲層物性Table 3 Physical properties of Chang8 &Chang9 reservoir of Yanchang Formations in Loufangping district

圖4 樓坊坪區延長組長8和長9儲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分布,孔隙度的分布更接近于正態分布。滲透率的直方圖在中部和兩側的差距較大,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%。

根據上述物性特征,參考我國石油天然氣行業標準《油氣儲層評價方法》(SY/T 6285—1997)(見表4)[11],整體上看,目標區砂巖物性較差,屬于低-特低孔隙度及超低滲透率儲層。

表4 油氣儲層評價方法(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

研究儲層孔隙特征,可以更深入的從內部結構揭示油氣儲層,對油氣田勘探和開發有著重要的意義。通過統計研究區壓汞和鑄體薄片資料,繪制了長8和長9儲層孔隙結構參數統計表(見表5),結合1994年謝慶邦等人提出的儲層孔隙喉道分類標準(見表6[12]),得出如下認識:

表5 樓坊坪區延長組長8和長9儲層孔隙結構參數統計表Table 5 Statistics of pore structure parameters of Chang8 &Chang9 reservoirs of Yanchang Formations in Loufangping district

表6 儲層砂巖孔隙和喉道分級標準Table 6 Reservoir sandstone pore and throat grading criteria

1)樓坊坪區延長組長8和長9儲層平均孔徑為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)樓坊坪區延長組長8和長9儲層砂巖平均排驅壓力為0.53 MPa和0.61 MPa,平均中值壓力為4.28 MPa和4.40 MPa;

3)樓坊坪區延長組長8和長9儲層喉道(參考表6劃分標準)主要表現為微細喉道和微喉道。

因此,研究區儲層砂巖皆屬于小孔隙及微細型-微喉道孔隙結構。

2.3.2 孔喉結構特征

根據研究區樓2、樓5、樓8、樓9和樓12等5口井和相鄰研究區4口井的31塊樣品壓汞分析資料,編制了樓坊坪區延長組長8和長9儲層砂巖壓汞參數及其相關性分析表(見表7),得出長8和長9儲層毛管壓力曲線特征(如圖5所示)。從表7的前4列數據可以分別得出目標儲層的儲層物性、孔喉連通特征、孔喉半徑及分布參數以及孔喉分選特征參數的分布范圍和平均值。具體數據如下: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(Sp)分別為1.64和1.31;平均均值系數分別為10.98和9.98。根據表7第5列滲透率與孔隙結構參數相關性分析圖可知,儲層物性與孔喉大小及分布的參數之間的相關性好;滲透率與排驅壓力呈負相關,與平均喉道半徑、中值半徑及分選系數呈正相關。從圖5可以看出,長8和長9儲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,說明儲層內部孔喉總體尺度偏小;中間有部分較長且穩定的平臺(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,也有一些樣品均質性較差?？傮w來看,研究區內孔喉特征各參數變化明顯,表明研究區長8和長9儲層砂巖孔喉分布較為不均。

表7 樓坊坪區延長組儲層砂巖壓汞參數統計及相關性分析表Table 7 Statistical and correlation analysis of mercury compression parameters in reservoir sandstonesof Yanchang Formations in Loufangping district

圖5 樓坊坪區長8和長9儲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 儲層非均質性特征

表8 砂巖儲層非均質程度劃分標準(中石油)Table 8 Criteria for classifying the degree of inhomogeneity in sandstone reservoirs(CNPC)

得出以下結論:

1)層內非均質性是指單砂層內部豎直方向的儲層性質的差異。根據研究區內巖心分析滲透率非均質參數統計,長8和長9儲層的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,屬于不均質地層。

2)層間非均質性是指各小層之間縱向上非均質特點。根據Kj,Kt和Kv的計算公式,計算出區內諸井各小層之間的非均質性參數(見表9);結合表8劃分標準,得出該區目標油層組砂巖儲層的非均質程度屬于“極不均質”。

3 儲層分類評價

儲層評價可以提高鉆井的成功率,為繼續開發研究奠定可靠的地質基礎。根據有效厚度劃分的標準,結合研究區實際情況并考慮到樓坊坪區及相鄰區域,此次分類評價使用中生界鄂爾多斯盆地碎屑巖儲集層分類評價標準進行評價(見表10[13])。

表10 鄂爾多斯盆地中生界碎屑巖儲層分類評價標準Table 10 Evaluation criteria for classification of Mesozoicclastic reservoirs in Ordos Basin

依據對樓坊坪區延安組—延長組物性統計分析及壓汞參數數據分析,結合孔隙結構參數分析,研究區內長8和長9儲層的滲透率為(1.0～0.3)×10-3μm2的數目最多,占樣品總數的84.8%,由表10可知其符合Ⅳa類超低滲透儲層的要求;再根據Ⅳa類的其他評價標準(孔隙度10%～8%,排驅壓力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,孔隙組合為小孔細喉)進行逐一篩查對比可知,符合Ⅳa類超低滲透儲層的樣品占了66.53%。按照表10的評價標準對研究區其他樣品進行劃分,劃分結果為Ⅳb類占24.84%,Ⅲb類占8.63%。

由以上劃分標準可知,長8和長9儲層以Ⅳa類和Ⅳb類為主體,屬超低滲儲層。

4 結語

吳起油田樓坊坪油區袁和莊區隊長8和長9儲層是重要的含油層系,具有較大勘探開發前景。由于油藏規模小且不連續,含油層系較多,屬超低滲儲層,勘探開發難度較大。該文對長8和長9儲層巖石學特征、儲層物性、孔隙結構以及非均質性等因素進行研究,明確了研究區主要的巖石類型為長石砂巖,是以Ⅳa類和Ⅳb類為主的超低滲儲層,可為下一步開展油氣區儲量計算和勘探開發奠定基礎。針對研究區的儲層孔隙類型與演化、孔喉結構及儲層分類評價等方面研究存在的不足,建議加強資料錄取工作,加大儲層評價力度。