濮城油田沙一段储层特征研究

李 焱 (中石化中原油田分公司采油工程技术研究院,河南濮阳457001)

程 刚 (中石油长庆油田分公司档案馆,陕西西安71 0018)

濮城油田地处河南省范县境内,区域构造位于东濮凹陷中央隆起带东北部 (图1),自文留构造向北东伸展的被断层复杂化的长轴背斜。西北面通过古云集洼陷与文、卫构造相邻,西至东断层以东,南至文留构造以北,西南面与文东背斜相邻,东至兰聊断层以西,东北面为濮城深洼陷[1]。濮城地区下第三系沉积物源来自东北部、东部,沉积上可分为两个次一级沉积旋回,即:孔店组-沙二下亚段、沙二上亚段-东营组。每一沉积旋回均经历了河流沉积为主至湖泊沉积为主再以河流沉积为主的发育过程。储层分布和物性明显受沉积相控制。沙一上亚段凹陷内发育灰色泥岩夹薄层生物灰岩、砂岩组合,研究区沙一段处于三角洲、浅湖、半深湖沉积环境。储集层主要沉积微相分别为:水下分流河道、河口砂坝、远砂坝、前缘席状砂及浅湖砂坝等5种。濮城油田自1980年投入开发至今,油田经历了全面开发、开发方案调整、综合治理等阶段。目前油田已进入高含水剩余油开发阶段,对储层特征研究,可以预测剩余油的可能分布范围,提高采收率。这是由于孔隙结构是决定渗流能力和驱油效率的根本因素。因此有必要对研究区储层孔隙结构特征进行研究,为后期油田开发方案制定提供理论依据。

图1 濮城油田位置图

1 储层岩石学特征

1.1 岩石成分与结构

通过对P1-207井、P1-312井、P1-154井、P75井、Pj2井、pj3及Pj4井等7口取心井的岩石薄片鉴定资料统计,沙一段地层主要为不等粒结构、细砂岩及粉砂岩,以粉-细砂岩、粉砂岩为主,含泥粉砂岩次之,粒级变化较大。圆度以次圆-次棱为主,分选中等-好,少部分呈棱角状-次棱状。由薄片鉴定砂岩成分三角图 (图2)可知,研究区砂岩类型主要为长石砂岩、长石石英砂岩、长石岩屑石英砂岩,砂岩结构成熟度及成分成熟度均为中等偏高[2],石英颗粒的含量一般在41%～74%,岩屑含量为11%～14%,有时可达到31%以上,长石含量为13.5%～28.5%,最高可达42.5%。岩屑以泥质岩屑、火山岩屑为主,砂岩中普遍含有黑云母及白云母。

1.2 岩石填隙物特征

沙一段储层胶结物含量一般10%～21%,平均 16.2%。其中,泥质含量6.8%,碳酸盐含量5.3%;泥质胶结物多呈鳞片结构,碳酸盐胶结物为隐晶及显微晶结构。胶结类型以接触式胶结为主,其次为孔隙-接触式。粘土矿物主要为伊利石及高岭石 (二者含量>70%),缺乏蒙脱石。沙一下亚段胶结物含量少,以高岒石为主,偶见蒙脱石及伊利石;高岒石为长石风化后的产物,多分布于颗粒表面,少量呈针状、管状或桥状连接颗粒;粘土矿物的存在对局部孔隙有一定堵塞作用 (图3)。

图2 濮城油田沙一段砂岩碎屑成分三角图

图3 伊利石粘土矿物充填粒间孔

2 储层孔隙特征

2.1 孔隙类型

濮城油田沙一段储层的储集空间以孔隙为主,偶见微裂缝。孔隙包括原生粒间孔、残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间孔等类型[3];裂缝主要是碎屑颗粒的张开缝以及方解石等晶体的解理纹。在各类孔隙中粒间溶孔、粒内溶孔及原生粒间孔比较发育。

1)粒间溶孔 粒间溶孔是研究区最为发育的孔隙类型,主要是由于胶结物、粘土杂基和颗粒边缘的溶蚀形成的。部分碳酸盐碎屑颗粒也受到不同程度的溶蚀 (图4、5)。

2)粒内溶孔 一类常见沿解理缝溶蚀,呈定向分布的长石粒内溶蚀孔;另一类为粘土矿物、岩屑和黑云母溶蚀孔,该类溶蚀孔含量较少,无任何几何形态,孔径细小 (图4、6)。

3)原生粒间 (余)孔 一类是沉积颗粒经过早期成岩作用后保留下来的粒间余孔,该类孔隙在埋深较浅的地层中较发育。另一类是石英次生加大后保留的粒间余孔。原生粒间余孔多具三角形、多边形等形态 (图7)。

4)铸模孔隙 主要由不稳定颗粒被完全溶蚀掉后所形成的孔隙,研究区目的层常见岩屑和长石溶蚀而形成的铸模孔隙 (图7)。

图4 濮检4井铸体薄片(1粒内溶孔;2粒间溶孔;3缩颈喉道)

图5 濮检4井扫描电镜照片 (粒间孔)

5)晶间孔 伊利石及伊/蒙混层矿物在成岩过程中重结晶,形成网状粘土充填在孔隙中,并形成晶间微孔;还有部分蚀变高岭石也见晶间孔。粘土矿物晶间孔的形成提高了砂岩孔隙度,但降低了渗透率,特别是在油气运移中,粘土矿物吸附了大量重质沥青,可进一步降低砂岩储油物性。

6)微裂隙 主要为层间微裂隙,在致密层中往往较发育,层间微裂隙提高了砂岩的水平渗液能力。

图6 濮检4井扫描电镜照片(粒内溶孔)

图7 濮检4井铸体薄片(1铸模孔;2原生孔隙;3片状喉道)

2.2 孔隙喉道类型

根据铸体薄片观察喉道的类型主要有孔隙缩小型、缩颈型、片状、弯片状喉道及微喉道[4],其中以片状、收缩喉组合类型为主,在沙一段储层中无明显的变化规律。

1)孔隙缩小型喉道 孔喉道为孔隙的缩小部分,该类喉道类型通常发育在以粒间孔隙为主或扩大粒间溶孔的砂岩中,研究区内该类喉道比较发育 (图8)。

2)缩颈喉道 由于砂岩颗粒以点接触或点线接触时至其喉道变窄而形成收缩喉道,如果该类喉道类型大量发育,会使储层具有较高孔隙而渗透率较低[5](图4、8)。

3)片状喉道 因砂岩压实作用或压溶作用时,晶体会发生次生加大现象,直接的结果导致晶体与晶体之间的孔隙变窄,形成片状喉道 (图7、8)。若后期的沿颗粒间发生溶蚀作用,则可以形成较宽的片状或宽片状喉道,所以该类喉道变化较大。

4)微喉道 胶结物和杂基含量较高时,原生的粒间孔隙可被完全堵塞,胶结物和杂基中的微孔隙就是喉道。该类型喉孔隙通常呈现较低值,对应的渗透率值也非常低 (图9)。

图8 濮检4井铸体薄片 (1缩颈喉道;2孔隙缩小型喉道;3片状喉道)

图9 濮检3井铸体薄片(微喉道、 孔隙内充填粘土矿物)

压汞曲线可以反映不同孔隙结构大小和分布。排驱压力越低,其物性越好,压汞曲线上出现的平台越宽,孔喉分选性越好。沙一段排替压力为0.07～0.15MPa,平均喉道半径1.77～4.45μ m,主流喉道半径2.78～6.36μ m。根据1998年石油天然气行业油气储层 (碎屑岩)评价标准,孔隙结构属细喉型为主。

3 储层的物性特征

3.1 不同微相的物性特征

对研究区沙一段不同沉积微相232块物性分析结果统计表明,沙一段水下分流河道微相、河口砂坝微相物性较好,前缘席状砂砂体的物性次之,浅湖砂坝及远砂坝砂体物性相对较差。表明研究区沙一段储层物性受沉积微相控制 (表1)。

表1 研究区沙一段不同沉积微相物性特征

3.2 储层物性级别

对濮城油田沙一段15口取心井1385组样品孔渗参数统计表明 (图10),孔隙度最大值为36.4%,最小值为4.5%,平均值为21.64%。渗透率最大值为4386×10-3μ m2,最小值为0.1×10-3μ m2,平均值为243.67×10-3μ m2。根据石油总公司颁发的孔、渗分级标准,储层孔隙度以中等孔隙度为主,低孔及高孔次之;储层渗透率以中渗为主,低渗及高渗次之,即研究区目的层储层主要为中孔-中渗储层。结合孔隙结构特征,沙一段储层总体特征应为中孔-细喉-中渗储层。今后的开发、提高采收率及增加产能应针对该类中孔-细喉-中渗储层采取相应的措施。

图10 濮城油田沙一段孔隙度、渗透率频率分布图

4 结 论

1)砂岩类型主要为长石石英砂岩、长石岩屑石英砂岩及长石砂岩,成分成熟度、结构成熟度中等偏高;填隙物主要为泥质、碳酸盐;粘土矿物主要为伊利石及高岭石 (二者含量>70%),偶见蒙脱石。

2)孔隙类型有原生粒间孔、残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间孔等,偶见微裂缝。喉道类型主要有孔隙缩小型、收缩型、片状、弯片状喉道等,其中以片状、收缩喉组合类型为主。

3)各微相砂体中水下分流河道、河口砂坝微相物性较好,前缘席状砂物性次之,浅湖砂坝及远砂坝砂体物性相对较差。综合分析储层总体特征为中孔-细喉-中渗储层。今后的开发、提高采收率及增加产能应针对该类中孔-细喉-中渗储层采取相应的措施。

[1]张宇焜,胡望水,李相明,等.渤海湾盆地东濮凹陷濮城油田沙一段沉积微相研究 [J].天然气地球科学,2009,20(2):191～194.

[2]裘亦楠,薛叔浩.油气储层评价技术 [M].北京:石油工业出版社,1997.

[3]于兴河.油气储层地质学基础 [M].北京:石油工业出版社,2009.

[4]邸世祥.中国碎屑岩储集层的结构 [M].西安:西北大学出版社,1991.

[5]罗蛰谭,王允诚.油气储集层的孔隙结构 [M].北京:科学出版社,1986.