巨型整装孔隙-孔洞型碳酸盐岩疑难油层解析

吴见萌, 朱国璋

(1.中石化西南石油工程有限公司测井分公司, 四川 成都 610100;2.西南石油大学地球科学与技术学院, 四川 成都 610500)

0 引 言

DZ油田X储层非均质性强,据703个岩心薄片样本点分析表明,孔隙组成成分为基质孔隙、次生溶蚀孔、溶洞、裂缝等,主要以基质孔隙和次生溶蚀孔洞为主,占孔隙体积的96%,属孔隙-孔洞型储层[1]。据DZ油田X地层1 702个岩心样本点统计表明,X储层平均孔隙度8.859%,平均渗透率3.291 mD*非法定计量单位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,属特低孔隙度低渗透率储层[2]。X地层存在2类疑难储层:含少量铁粉的低电阻率油层、低泥质含量的高含有机质油层(原解释干层)。本文针对这2类储层,重点加强储层有效下限、油水敏感性等基础性研究,明确了利用正逆累积法和累积油气体积法确定储层下限的可靠性,阐述了Pickett图版和电成像孔隙度频率分布谱是判别孔隙-孔洞型碳酸盐岩储层流体性质的最有效方法,进一步证明了该油藏储层纵向上连续分布的可靠性。

1 有效储层下限

1.1 正逆累积法

根据碳酸盐岩含油级别的划分标准,将储层分为饱含油、含油(油带)、不含油等3个级别。根据岩心含油性描述分别筛选出不同级别的岩心作为不同的样本,将饱含油、含油级别的样本作为有效样本,不含油级别作为无效样本,对孔隙度按一定的区间、有效样本按从小到大的区间正向累积样本数并计算正向累积百分比,对非有效样本则按从大到小的区间逆向累积样本数并计算逆向累积百分比;以横坐标为截止值参数区间,纵坐标为累积百分比,有效样本的正向累积百分比连接线和非有效样本的逆向累积百分比连接线的交点即为储层和非储层的截止值。

依据DZ1、DZ2、XS1、T18井X地层955个岩心实验分析样本点,结合岩心照片、录井显示、测试资料等确定样品对应的含油性,分别对X地层作正逆累积分析确定储层有效孔隙度下限[见图1(a)]。综合分析认为X储层孔隙度下限为6.5%。

图1 正逆累积法和累积油气体积法确定储层孔隙度下限

1.2 累积油气体积法

利用累积油气体积(孔隙度、总含油饱和度与厚度乘积的累加)与孔隙度的关系确定储层孔隙度下限,考虑泥质引起的黏土束缚水的影响,研究中主要利用经泥质影响校正的总含水饱和度Swt。

采用油气孔隙体积累积法的累积频率对孔隙度的敏感性进行反复试验,确定合理的累积频率对应的物性参数作为截止值下限。通常,油气孔隙体积累积的物性参数的步长每增加1时其累积频率的变化不大于1%,或者累积频率每变化1%时物性参数的变化不超过使用的步长值,可以认为参数敏感性接近极值或接近截止值下限,可取此时频率数对应的物性参数值作为截止值下限。其中

(1)

Swt=Sw(1-Swb)+Swb

(2)

(3)

式中,Vchcp为连通油气孔隙体积;Swt为经泥质影响校正的总含水饱和度,小数;Swb为黏土束缚水饱和度,小数;φt为总孔隙度,小数;φe为有效孔隙度,小数;H为地层厚度,m;k为物性参数步长,如孔隙度取0.005。

根据油气孔隙体积累积曲线特征,X地层取累积频率为97%对应的孔隙度作为截止值下限,综合分析认为X地层的孔隙度下限为6.5%[见图1(b)]。

2 油水敏感性分析

2.1 Pickett交会

根据703个岩心薄片样本点分析表明,X地层泥质含量平均值为2.54%,基质孔隙和次生溶蚀孔洞占孔隙体积的96%,裂缝不发育,因此,可采用Achie公式计算储层的含水饱和度。考虑到深电阻率与含水饱和度、孔隙度相关关系受饱和度模型参数的影响[3],故孔隙度胶结指数m、饱和度指数n的确定是建立Pickett交会图版准确识别储层流体性质的关键参数。

依据5口井19个压汞毛细管压力实验分析样本点,根据油相和水相相对渗透率与含水饱和度的关系曲线确定束缚水饱和度,可以得到X储层束缚水饱和度最大27.5%,最小9.9%,平均20.0%。

图2 3种饱和度模型参数处理结果对比分析图>

研究中试验了3种饱和度模型参数(固定m、固定n;可变m、固定n;可变m、固定n=2)对饱和度计算模型的影响作了大量对比分析[4],重点针对已经测试证实的油层和差油层。如图2为4 305～4 390 m中段饱和度模型参数处理结果对比分析图,该段储层测井解释了5个油层和6个差油层,测试获得4 399 bbl*非法定计量单位,1 bbl=159 L,下同/d高产工业油流。图2中第5、第6、第7道为3种饱和度模型参数计算的含水饱和度与相渗分析的束缚水饱和度处理效果对比图,可以发现,采用可变m和固定n=2计算的含水饱和度更为合理,与相渗分析的束缚水饱和度结果一致。

当饱和度模型参数一定时,深电阻率与含水饱和度、孔隙度密切相关,考虑到物性、饱和度差异对电阻率的影响,研究中假定孔隙度的变化区间0～40%,借用饱和度模型参数,求得储层含水饱和度5%～100%的深电阻率,以此建立深电阻率与孔隙度的双对数关系图版。

依据DZ油田X储层饱和度模型参数,a=1,b=1,m=2.4915φ+1.6514,n=2.0,Rw=0.0144 Ω·m,选择的样本点是已测试层的电性和物性数据,制作X储层含水饱和度5%～100%的深电阻率与孔隙度交会图版,其图版是基于密闭取心分析不同储层物性的孔隙度胶结指数、饱和度指数的差异而建立的[5],依据该图版,能较为明显地区分不同储层级别(油层、油水同层、含油水层、水层)的油水分布区域(见图3),实现准确判别孔隙-孔洞型储层的流体性质。

图3 Pickett图版识别孔隙-孔洞型储层流体性质

2.2 电成像孔隙度频率分布谱

利用Archie模型将电成像图像转变为井周视孔隙度图像[6],对井周视孔隙度频率分布谱进行统计分析,通过电成像孔隙度谱峰分布位置差异,有效判别储层的流体性质。主要基于储层含水后电阻率更低的特征,电成像经谱分析处理后,含水储层谱峰则明显后移;当储层含油时,孔隙空间内流体性质的差异,如黏土束缚水、毛细管束缚水、可动油,使得电成像谱分布表现为多种流体性质的综合反映。依据此,可用于储层含流体性质判别。

图5 XS1井2 950～3 060 m段测井资料处理成果图

一般情况下,当孔隙中饱含油时,受束缚水、可动油等流体性质的影响,导致电阻率存在差异,经谱分析,出现双峰或多峰,谱分布较宽,且谱峰相对靠前(如图4中3 003～3 019 m段油层);若孔隙度频率分布图只有1个峰,谱峰分布幅度较大,分布范围较窄,且谱峰靠后,说明储层流体以可动水为主(如图4中3 045～3 065 m段水层)。

图6 X2井2 978～3 051 m段测井资料处理成果图

3 疑难油层的重大发现

3.1 低泥质含量的高含有机质油层

针对孔隙-孔洞型储层,利用正逆累积法和累积油气体积法确定的储层下限[7],考虑孔隙结构的影响,采用不同饱和度条件下深电阻率(侧向)与孔隙度双对数交会图版可识别DZ地区的高含有机质油层(原解释干层),利用上述形成的方法对整个区域储层进行研究,最终确定X地层为纵向上储层连续性分布的整装油藏(见图5)。

XS1井2 965～3 048 m井段岩性为云质灰岩,测井曲线特征反映该储层为孔隙型储层,储层物性较差,总伽马值较高,约20～40 API,无铀伽马值较低,约5 API,深电阻率绝对值相对较高,约10 Ω·m,岩心薄片分析资料反映该储层泥质含量较低,有机质含量较高,因此,区域上具有类似曲线特征,可近似判断为高含有机质,但此类层渗透性相对较差[8]。

XS1井2 965～3 048 m井段的287个岩心薄片样本点统计分析表明,该段地层岩石组分白云岩为3.03%;石灰岩为87.56%;Vsh为1.117%;黄铁矿为1.65%;φ为6.643%,测井计算的平均孔隙度为6.78%。依据X地层原研究确定的8%孔隙度下限,XS1井2 965～3 048 m段原解释为干层。通过储层下限的系统研究和油水敏感性分析,现确定的孔隙度下限为6.5%,经分析将2 972～2 989 m井段解释为2个差油层,3 029～3 049 m井段解释为1个油层和2个差油层。完井后对XS1井进行酸化压裂系统测试,2 976～2 988 m段获得产量148 bbl/d、3 035～3 047 m段获得产量304.14 bbl/d,实现了XS1井2 965～3 048 m段低泥质含量的高含有机质油层的重大发现,其技术方法成果推广到整个区域类似储层,为DZ地区X地层巨型整装油藏的认识提供了重要的技术依据。

3.2 含少量铁粉的高孔隙度低电阻率油层

X2井(见图6)2 978～3 051 m井段岩性以灰岩为主,储集物性较好;2 978～3 006 m井段电阻率绝对值较高,为油层特征,但在相同物性背景条件下,3 006～3 046 m井段电阻率明显降低,这是否意味着该段储层具有明显含水迹象特征？

依据不同饱和度条件下电阻率与孔隙度交会图版显示,3 006～3 046 m井段样本数据点主要集中在油区,无含水特征;电成像孔隙度频率分布谱反映2 978～3 051 m井段具有类似分布特征,指示该段储层均含油。完井后,对2 980～3 010 m和3 018～3 027 m井段进行酸化压裂测试,分别获得油产量1 332、1 206 bbl/d。

岩心薄片分析表明,3 006～3 046 m井段含少量铁粉,平均含量约2%,这可能是导致该段储层电阻率降低的主要影响因素。

4 结 论

(1) 依据正逆累积法和累积油气体积法确定的X地层储层下限6.5%,结合岩心薄片分析资料,发现了低泥质含量的高含有机质油层,为X地层大型整装油藏的突破性认识起到了至关重要的作用。

(2) 通过3种饱和度模型参数(固定m、固定n;可变m、固定n;可变m、固定n=2)对饱和度计算模型影响的对比分析,采用可变m和固定n=2计算的含水饱和度更为合理,与相渗分析的束缚水饱和度结果一致。

(3) 考虑孔隙结构的影响,基于密闭取心分析建立的不同饱和度条件下电阻率与孔隙度的交会图版,结合电成像孔隙度频率分布谱,能有效识别含少量铁粉的高孔隙度低电阻率油层。

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