雁107断块Es4+Ek砾岩油藏裂缝发育特征及对储集层的影响

冯 冲,刘永斗,高翠欣,李淑民,庞宝锐

(1.海洋地质国家重点实验室(同济大学),上海200092;2.中国石油华北油田公司第一采油厂)

雁107断块Es4+Ek砾岩油藏裂缝发育特征及对储集层的影响

冯 冲1,刘永斗2,高翠欣2,李淑民2,庞宝锐2

(1.海洋地质国家重点实验室(同济大学),上海200092;2.中国石油华北油田公司第一采油厂)

应用测井、井壁取心和AVO等技术,精细研究砾岩油藏裂缝发育情况,综合研究表明,刘李庄油田沙四砾岩油藏雁107断块Es4+Ek砾岩油藏储层裂缝发育组系多,裂缝规模差别较大,各级裂缝并存,分布复杂,裂缝被溶蚀、填充作用普遍;储集空间以孔隙-裂缝性为主,裂缝是主要的储集空间与渗流通道;渗透性砾岩段裂缝发育,第一小层砾岩中发育III类裂缝;第二小层砾岩发育II、III类裂缝,以III类裂缝为主。第三、四、五、六小层砾岩则发育I类与III类裂缝。微小裂缝(Ⅱ、Ⅲ类)是白云质砾岩油藏储集空间和渗流通道的主要提供者,并且对渗透率的改善起到积极作用,剩余油多沿大断裂和裂缝边部的微小裂缝分布。

雁107断块;裂缝;发育特征;分布规律

1 地质背景

刘李庄油田区域构造位于饶阳凹陷高阳低凸起和蠡县斜坡的北部倾末端,是冀中坳陷中霸县凹陷与饶阳凹陷的结合过渡带[1]。区内发育近东西向和北东向的断层,将背斜构造复杂化,形成四个不同断鼻或断块,雁11、雁105、雁50、雁107断块。其中雁107井区发育一系列北东向断层,受断层切割,并在区内形成了雁32西、雁50-18x、50-19和50-25x四个局部高点,但四个高点之间未被断层完全分隔,而是互相连通,断块内雁107断层及其向北延伸的隐伏断层将断块分隔为东西两区(图1)。

图1 雁107断块沙四-孔店组顶面构造

雁107断块古近系沙四-孔店组(Es4+Ek)经历了古生代、中生代和多期构造运动,在凹陷和古隆起附近形成大量的坡积-塌基砾岩体[2]。砾石成分以白云岩为主。砾径0.5～5.0cm不等,分选差,磨圆次棱角状,填隙物为少量的陆源碎屑和砂级白云石碎屑以及泥晶泥灰和泥晶泥云岩共同构成的混合物,含量在5%～20%左右,孔隙式胶结,颗粒支撑,颗粒间大多为点状接触。砾岩层厚约几十米至数百米,间夹若干小层几米至十几米厚红色泥岩,灰色泥岩。利用自然伽马曲线将沙四渗透钙质砾岩层划分为六个小层。

雁107断块Es4+Ek组白云砾岩分选差,非均质性强,储层主要为裂缝型或溶孔-裂缝型。孔隙度在8.2%～13.37%,平均10.21%,渗透率(15.65～189.93)×10-3μm2,平均68.11×10-3μm2,油气测试及采油显示,控制油气储能和产能的主要地质因素是非均质分布的裂缝[3]。因此,研究裂缝在雁107断块沙四-孔店组砾岩中的分布,具有十分重要的意义。

2 砾岩油藏裂缝发育特征

2.1 裂缝成因类型

裂缝的分类从成因上讲,可以分为构造溶蚀缝、构造缝、收缩缝和砾缘线四种[4-5]。

构造溶蚀缝:即被后期溶蚀扩大的构造缝,一般宽为0.03mm左右,延伸远,切割早于其形成的各期各类缝,含油,是沙四砾岩最好的储集空间,均为含油的有效空间。

构造缝:大量的发育在砾石之中,缝隙平直,无充填物,一般宽在0.1mm左右,延伸较远,成组出现,有时发育成数期,互相切割,形成网状、枝状,虽然这类缝较为细窄,但数量大,且互相连通,含油,是主力储集空间,亦是有效的含油空间。

收缩缝:发育在泥晶的填隙物中间和富泥处,多有溶蚀扩大,呈弯曲状,是沟通粒间细组份储层和砾石内裂缝的通道,虽然数量不大,但作用不小。

砾缘线:发育在砾石边缘与填隙物之间富泥处的环带状微缝,虽然较为细窄,但其独特性的存在方式和部位使它成为砾石内网状缝和砾间孔隙之间的渠道,起到了不可替代的作用,是有效的储集空间[6]。

2.2 裂缝发育特征[4,6-7]

2.2.1 产状特征

虽然雁107断块 Es4+Ek砾岩储层没有钻井岩心,但结合刘李庄地区其他井(雁24井、雁118井、雁69井和雁109井)相同层位的岩心裂缝观察,发现砾岩裂缝组系比较多,垂向裂缝比较发育,位于构造不同部位裂缝组系有一定的变化。岩心裂缝倾角以高角度裂缝为主,裂缝倾角一般都较大,大部分裂缝为高角度直立缝,裂缝面垂直。

2.2.2 裂缝规模

通过岩心观察,岩心裂缝宽度在0.1～0.3mm之间,局部存在宽度>0.5mm的裂缝,最大裂缝宽度可达10mm,岩心裂缝纵向延伸收到裂缝倾角的影响,低角度缝及微裂缝延伸一般小于1m,高角度宏观缝纵向延伸可达数米。

2.2.3 填充情况

根据岩心描述,裂缝填充特征分为三种情况,即:完全填充、半填充、未填充,岩心裂缝以全填充和半填充裂缝为主,少部分为未填充裂缝。根据岩心裂缝观察,不同特征及组系的裂缝相互切割具有一定的规律性,未填充或半填充裂缝裂缝切割充填裂缝,填充物以方解石、泥晶灰岩、云泥岩混合物为主,陆源碎屑和砂级白云石碎屑零星分布。细砂岩与灰泥岩条带,裂缝被方解石填充。

2.2.4 裂缝走向

应用AVO反演技术描述储层裂缝的特征,结果表明从渗透性砾岩的顶部向下,裂缝发育的主体方位是变化的,顶部(T6一 T6+10ms)以北东向为主;然后往下,T6+15ms至 T6+35ms段,裂缝发育以北西向为主;再往下一直到 T6+100ms,都是以北东向为主。

2.2.5 裂缝分布

根据相似露头类比分析、裂缝测井解释、岩心裂缝分析,各个小层剖面裂缝发育程度是不一致的,图2为雁107断块 Es4砾岩段1-6小层的裂缝分布图,分析归纳雁107断块 Es4砾岩段裂缝分布有以下规律。

第一小层广泛发育Ⅲ级裂缝。裂缝分布范围如图2-A所示,裂缝的均质性和连通性较好;第二小层主要发育Ⅲ级裂缝,Ⅱ级和Ⅰ级裂缝次之,裂缝分布范围如图2-B所示;第三小层 Ⅲ级裂缝广泛发育,Ⅱ级和 Ⅰ级裂缝局部发育,裂缝分布范围如图2-C所示,裂缝的连续性较好;第四小层Ⅱ级、Ⅰ级和 Ⅱ级裂缝均局部发育,裂缝分布范围如图2 -D所示,连续性均较差;第五小层Ⅲ级裂缝呈条带状分布,Ⅱ级、Ⅰ级局部发育,裂缝分布范围如图2 -E所示;第六小层仅局部发育Ⅰ级、Ⅲ级裂缝。裂缝分布范围如图2-F所示。

综上所述,可以得出,第三、四、五小层裂缝相对比较发育,储层所占的比例较大;其中第三小层裂缝极为发育,储量巨大;第一、六小层对流体也具有一定的阻隔能力,是分布较为稳定的隔层。

2.3 裂缝对储集层的影响

2.3.1 储集空间和渗流通道的提供

碳酸盐岩储层的储集空间主要是裂缝和少量沿层分布的溶孔或孔隙薄层,后者由微—小喉道连通,渗滤通道为裂缝和少量毛细管一超毛细管级喉道.裂缝发育可使无储渗能力的致密白云岩形成裂缝型储层,裂缝既是储集空间更是渗滤通道[7]。雁107断块Es4+Ek发育的裂缝类型主要有构造溶蚀缝、构造缝、收缩缝和砾缘线,其中构造溶蚀缝和构造缝是储集空间的主要提供者,而收缩缝和砾缘线成网状,起到了沟通的砾石内和砾岩间微裂缝的作用。雁107断块Es4渗透性砾岩储层内裂缝发育,裂缝走向以北东为主,具有单一注水渗流通道,沿裂缝方向水窜严重。

2.3.2 储层渗透率的改善

微小裂缝(Ⅱ、Ⅲ类)对砾岩储层的渗透率的改善起重要作用[8],通过对雁107断块有2口井进行了地层测试。雁50-28x井在2899.0～2915.0m井段地层测试,计算有效渗透率为270.09×10-3μm2,而相同井段电测解释渗透率为70.3×10-3μm2,为前者的1/4。雁 50-30x井测试井段 2 935.0～2954.4m,计算有效渗透率为5.21×10-3μm2,相同井段电测解释渗透率为56.6×10-3μm2,为前者的10.9倍。可见,尽管两口井孔隙度相差不大,但由于裂缝发育程度不同,有效渗透率差异较大。裂缝发育段有效渗透率高,裂缝不发育段有效渗透率低。

2.3.3 剩余油分布的影响

雁107断块Es4+Ek砾岩段,裂缝发育非均质性强,但是平面上,裂缝整体沿NE-SW分布,与坡积-垮塌扇的轴向一致,因此具有单一渗流通道,注水波及范围有限,剩余油多沿大断裂和裂缝边部的微小裂缝分布;纵向上,沉积旋回有对砾岩孔隙度和剩余油分布有重要影响[9],研究区沉积旋回为正韵律,高角度的裂缝加剧了纵向上的水窜,因此顶层的剩余油被水洗的扰动要远小于地层,剩余油含油饱和度较高。

图2 雁107断块Es4砾岩段1-6小层的裂缝分布

3 结论

(1)雁107断块Es4+Ek砾岩体中发育的裂缝主要为构造溶蚀缝、构造缝、收缩缝和砾缘线,以高角度裂缝为主,裂缝发育走向以NE-SW为主。

(2)沙四渗透性砾岩段裂缝发育,第一小层砾岩中发育III类裂缝;第二小层砾岩发育 II、III类裂缝,以III类裂缝为主。第三、四、五、六小层砾岩则发育I类与III类裂缝。

(3)微小裂缝(Ⅱ、Ⅲ类)是白云质砾岩油藏储集空间和渗流通道的主要提供者,并且对渗透率的改善起到积极作用,研究裂缝发育特征对研究该断块剩余油分布与开发有重要意义。

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TE111.2

A

1673-8217(2010)02-0044-03

2009-09-15;改回日期:2009-10-27

冯冲,1985年生,2008年毕业于河南理工大学资源环境学院环境工程专业,在读硕士研究生,研究方向为储层地质与层序地层学。

编辑:吴官生