雁107斷塊Es4+Ek礫巖油藏裂縫發育特征及對儲集層的影響

2010-11-08 08:30:00劉永斗高翠欣李淑民龐寶銳

石油地質與工程 2010年2期

馮沖,劉永斗,高翠欣,李淑民,龐寶銳

(1.海洋地質國家重點實驗室(同濟大學),上海200092;2.中國石油華北油田公司第一采油廠)

馮沖1,劉永斗2,高翠欣2,李淑民2,龐寶銳2

(1.海洋地質國家重點實驗室(同濟大學),上海200092;2.中國石油華北油田公司第一采油廠)

應用測井、井壁取心和AVO等技術,精細研究礫巖油藏裂縫發育情況,綜合研究表明,劉李莊油田沙四礫巖油藏雁107斷塊Es4+Ek礫巖油藏儲層裂縫發育組系多,裂縫規模差別較大,各級裂縫并存,分布復雜,裂縫被溶蝕、填充作用普遍;儲集空間以孔隙-裂縫性為主,裂縫是主要的儲集空間與滲流通道;滲透性礫巖段裂縫發育,第一小層礫巖中發育III類裂縫;第二小層礫巖發育II、III類裂縫,以III類裂縫為主。第三、四、五、六小層礫巖則發育I類與III類裂縫。微小裂縫(Ⅱ、Ⅲ類)是白云質礫巖油藏儲集空間和滲流通道的主要提供者,并且對滲透率的改善起到積極作用,剩余油多沿大斷裂和裂縫邊部的微小裂縫分布。

雁107斷塊;裂縫;發育特征;分布規律

1 地質背景

劉李莊油田區域構造位于饒陽凹陷高陽低凸起和蠡縣斜坡的北部傾末端,是冀中坳陷中霸縣凹陷與饒陽凹陷的結合過渡帶[1]。區內發育近東西向和北東向的斷層,將背斜構造復雜化,形成四個不同斷鼻或斷塊,雁11、雁105、雁50、雁107斷塊。其中雁107井區發育一系列北東向斷層,受斷層切割,并在區內形成了雁32西、雁50-18x、50-19和50-25x四個局部高點,但四個高點之間未被斷層完全分隔,而是互相連通,斷塊內雁107斷層及其向北延伸的隱伏斷層將斷塊分隔為東西兩區(圖1)。

圖1 雁107斷塊沙四-孔店組頂面構造

雁107斷塊古近系沙四-孔店組(Es4+Ek)經歷了古生代、中生代和多期構造運動,在凹陷和古隆起附近形成大量的坡積-塌基礫巖體[2]。礫石成分以白云巖為主。礫徑0.5～5.0cm不等,分選差,磨圓次棱角狀,填隙物為少量的陸源碎屑和砂級白云石碎屑以及泥晶泥灰和泥晶泥云巖共同構成的混合物,含量在5%～20%左右,孔隙式膠結,顆粒支撐,顆粒間大多為點狀接觸。礫巖層厚約幾十米至數百米,間夾若干小層幾米至十幾米厚紅色泥巖,灰色泥巖。利用自然伽馬曲線將沙四滲透鈣質礫巖層劃分為六個小層。

雁107斷塊Es4+Ek組白云礫巖分選差,非均質性強,儲層主要為裂縫型或溶孔-裂縫型。孔隙度在8.2%～13.37%,平均10.21%,滲透率(15.65～189.93)×10-3μm2,平均68.11×10-3μm2,油氣測試及采油顯示,控制油氣儲能和產能的主要地質因素是非均質分布的裂縫[3]。因此,研究裂縫在雁107斷塊沙四-孔店組礫巖中的分布,具有十分重要的意義。

2 礫巖油藏裂縫發育特征

2.1 裂縫成因類型

裂縫的分類從成因上講,可以分為構造溶蝕縫、構造縫、收縮縫和礫緣線四種[4-5]。

構造溶蝕縫:即被后期溶蝕擴大的構造縫,一般寬為0.03mm左右,延伸遠,切割早于其形成的各期各類縫,含油,是沙四礫巖最好的儲集空間,均為含油的有效空間。

構造縫:大量的發育在礫石之中,縫隙平直,無充填物,一般寬在0.1mm左右,延伸較遠,成組出現,有時發育成數期,互相切割,形成網狀、枝狀,雖然這類縫較為細窄,但數量大,且互相連通,含油,是主力儲集空間,亦是有效的含油空間。

收縮縫:發育在泥晶的填隙物中間和富泥處,多有溶蝕擴大,呈彎曲狀,是溝通粒間細組份儲層和礫石內裂縫的通道,雖然數量不大,但作用不小。

礫緣線:發育在礫石邊緣與填隙物之間富泥處的環帶狀微縫,雖然較為細窄,但其獨特性的存在方式和部位使它成為礫石內網狀縫和礫間孔隙之間的渠道,起到了不可替代的作用,是有效的儲集空間[6]。

2.2 裂縫發育特征[4,6-7]

2.2.1 產狀特征

雖然雁107斷塊 Es4+Ek礫巖儲層沒有鉆井巖心,但結合劉李莊地區其他井(雁24井、雁118井、雁69井和雁109井)相同層位的巖心裂縫觀察,發現礫巖裂縫組系比較多,垂向裂縫比較發育,位于構造不同部位裂縫組系有一定的變化。巖心裂縫傾角以高角度裂縫為主,裂縫傾角一般都較大,大部分裂縫為高角度直立縫,裂縫面垂直。

2.2.2 裂縫規模

通過巖心觀察,巖心裂縫寬度在0.1～0.3mm之間,局部存在寬度>0.5mm的裂縫,最大裂縫寬度可達10mm,巖心裂縫縱向延伸收到裂縫傾角的影響,低角度縫及微裂縫延伸一般小于1m,高角度宏觀縫縱向延伸可達數米。

2.2.3 填充情況

根據巖心描述,裂縫填充特征分為三種情況,即:完全填充、半填充、未填充,巖心裂縫以全填充和半填充裂縫為主,少部分為未填充裂縫。根據巖心裂縫觀察,不同特征及組系的裂縫相互切割具有一定的規律性,未填充或半填充裂縫裂縫切割充填裂縫,填充物以方解石、泥晶灰巖、云泥巖混合物為主,陸源碎屑和砂級白云石碎屑零星分布。細砂巖與灰泥巖條帶,裂縫被方解石填充。

2.2.4 裂縫走向

應用AVO反演技術描述儲層裂縫的特征,結果表明從滲透性礫巖的頂部向下,裂縫發育的主體方位是變化的,頂部(T6一 T6+10ms)以北東向為主;然后往下,T6+15ms至 T6+35ms段,裂縫發育以北西向為主;再往下一直到 T6+100ms,都是以北東向為主。

2.2.5 裂縫分布

根據相似露頭類比分析、裂縫測井解釋、巖心裂縫分析,各個小層剖面裂縫發育程度是不一致的,圖2為雁107斷塊 Es4礫巖段1-6小層的裂縫分布圖,分析歸納雁107斷塊 Es4礫巖段裂縫分布有以下規律。

第一小層廣泛發育Ⅲ級裂縫。裂縫分布范圍如圖2-A所示,裂縫的均質性和連通性較好;第二小層主要發育Ⅲ級裂縫,Ⅱ級和Ⅰ級裂縫次之,裂縫分布范圍如圖2-B所示;第三小層 Ⅲ級裂縫廣泛發育,Ⅱ級和 Ⅰ級裂縫局部發育,裂縫分布范圍如圖2-C所示,裂縫的連續性較好;第四小層Ⅱ級、Ⅰ級和 Ⅱ級裂縫均局部發育,裂縫分布范圍如圖2 -D所示,連續性均較差;第五小層Ⅲ級裂縫呈條帶狀分布,Ⅱ級、Ⅰ級局部發育,裂縫分布范圍如圖2 -E所示;第六小層僅局部發育Ⅰ級、Ⅲ級裂縫。裂縫分布范圍如圖2-F所示。

綜上所述,可以得出,第三、四、五小層裂縫相對比較發育,儲層所占的比例較大;其中第三小層裂縫極為發育,儲量巨大;第一、六小層對流體也具有一定的阻隔能力,是分布較為穩定的隔層。

2.3 裂縫對儲集層的影響

2.3.1 儲集空間和滲流通道的提供

碳酸鹽巖儲層的儲集空間主要是裂縫和少量沿層分布的溶孔或孔隙薄層,后者由微—小喉道連通,滲濾通道為裂縫和少量毛細管一超毛細管級喉道.裂縫發育可使無儲滲能力的致密白云巖形成裂縫型儲層,裂縫既是儲集空間更是滲濾通道[7]。雁107斷塊Es4+Ek發育的裂縫類型主要有構造溶蝕縫、構造縫、收縮縫和礫緣線,其中構造溶蝕縫和構造縫是儲集空間的主要提供者,而收縮縫和礫緣線成網狀,起到了溝通的礫石內和礫巖間微裂縫的作用。雁107斷塊Es4滲透性礫巖儲層內裂縫發育,裂縫走向以北東為主,具有單一注水滲流通道,沿裂縫方向水竄嚴重。

2.3.2 儲層滲透率的改善

微小裂縫(Ⅱ、Ⅲ類)對礫巖儲層的滲透率的改善起重要作用[8],通過對雁107斷塊有2口井進行了地層測試。雁50-28x井在2899.0～2915.0m井段地層測試,計算有效滲透率為270.09×10-3μm2,而相同井段電測解釋滲透率為70.3×10-3μm2,為前者的1/4。雁 50-30x井測試井段 2 935.0～2954.4m,計算有效滲透率為5.21×10-3μm2,相同井段電測解釋滲透率為56.6×10-3μm2,為前者的10.9倍?？梢?盡管兩口井孔隙度相差不大,但由于裂縫發育程度不同,有效滲透率差異較大。裂縫發育段有效滲透率高,裂縫不發育段有效滲透率低。

2.3.3 剩余油分布的影響

雁107斷塊Es4+Ek礫巖段,裂縫發育非均質性強,但是平面上,裂縫整體沿NE-SW分布,與坡積-垮塌扇的軸向一致,因此具有單一滲流通道,注水波及范圍有限,剩余油多沿大斷裂和裂縫邊部的微小裂縫分布;縱向上,沉積旋回有對礫巖孔隙度和剩余油分布有重要影響[9],研究區沉積旋回為正韻律,高角度的裂縫加劇了縱向上的水竄,因此頂層的剩余油被水洗的擾動要遠小于地層,剩余油含油飽和度較高。