腰英臺(tái)油田儲(chǔ)層裂縫特征及其對(duì)開發(fā)的影響

王科戰(zhàn)，黃發(fā)木

（中國(guó)石化東北油氣分公司，吉林長(zhǎng)春 130062）

腰英臺(tái)油田儲(chǔ)層裂縫特征及其對(duì)開發(fā)的影響

王科戰(zhàn)，黃發(fā)木

（中國(guó)石化東北油氣分公司，吉林長(zhǎng)春 130062）

裂縫是腰英臺(tái)油田儲(chǔ)層的主要滲流通道之一，其復(fù)雜分布嚴(yán)重影響該油田的開發(fā)生產(chǎn)。通過區(qū)域地應(yīng)力研究、巖心構(gòu)造解析和成像測(cè)井觀察，結(jié)合露頭資料與油水井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，分析了區(qū)內(nèi)裂縫的發(fā)育特征、成因機(jī)制及控制因素。通過預(yù)測(cè)腰英臺(tái)油田裂縫發(fā)育程度及展布方向，分析了裂縫對(duì)注水的影響。指出隨著開發(fā)的不同階段應(yīng)調(diào)整注采井網(wǎng)，防止油井的強(qiáng)烈水淹。

腰英臺(tái)油田；裂縫特征；注水開發(fā)

腰英臺(tái)油田位于松遼盆地中央坳陷區(qū)南部長(zhǎng)嶺凹陷內(nèi)，主力含油層系為晚白堊系青山口組一段和二段，埋深一般為1 750～2 300 m，儲(chǔ)層巖性以粉砂巖為主，含少量泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖，單層砂巖厚度1～5 m。油層平均有效孔隙度14.1%，空氣滲透率1.25×10-3μm2，屬于低孔特低滲透砂巖儲(chǔ)層，開發(fā)井均需壓裂才能投產(chǎn)。在開發(fā)過程中，受不同程度裂縫影響，儲(chǔ)層局部出現(xiàn)了油井暴性水淹。因此，研究?jī)?chǔ)層裂縫發(fā)育特征，對(duì)改善油田開發(fā)效果，降低老井的自然遞減，具有重要意義［1-2］。

1 腰英臺(tái)油田天然裂縫發(fā)育特征研究

松遼盆地主要經(jīng)歷了斷陷、拗陷和構(gòu)造反轉(zhuǎn)3次較強(qiáng)的構(gòu)造演化階段。斷陷期，受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)和地殼深層的拆離作用，形成了一組以北北西至近南北走向?yàn)橹鞯纳L(zhǎng)斷裂體系。到晚白堊世早期進(jìn)入拗陷階段，沉積的地層主要包括泉頭組上部、青山口組、姚家組和嫩江組。在拗陷形成初期張裂運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的大量生長(zhǎng)斷層，產(chǎn)生了兩組與斷層近乎平行的共扼剪裂縫。嫩江組沉積之后全盆地進(jìn)入構(gòu)造反轉(zhuǎn)期，由于受到來自盆地近東西向強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力的作用，產(chǎn)生了第二期的構(gòu)造裂縫，該時(shí)期是腰英臺(tái)油田裂縫形成的主要時(shí)期［3］。

1.1 野外露頭裂縫觀察測(cè)量

國(guó)內(nèi)外都把野外地質(zhì)調(diào)查視為儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)的首要研究途徑。晚白堊系泉頭組和青山口組露頭主要是在松遼盆地南部松原市前郭哈達(dá)山、德惠北青山口地區(qū)、榆樹南團(tuán)山、長(zhǎng)春市新立城水庫(kù)西壩肩。根據(jù)對(duì)剖面的節(jié)理觀測(cè)，節(jié)理數(shù)量為89條，主要為剪切節(jié)理，走向主要是近NE和近EW向兩組剪切節(jié)理，為高角度縫（表1）。形成上述節(jié)理有兩期，一期最大主壓應(yīng)力方向?yàn)榻麼E向，節(jié)理普遍具有方解石脈貫入現(xiàn)象且錯(cuò)斷而破裂，主要原因是形成時(shí)間早，經(jīng)歷了后期的成巖作用，節(jié)理寬度多為1～3 mm的中裂縫；一期為近EW向，延展性和穿時(shí)性較好，基本無(wú)方解石脈充填的節(jié)理，其縫隙寬度多為0.05～1.5 mm的小至微小縫為主。節(jié)理發(fā)育的密集程度受巖性所控制，其中砂巖裂縫密度為0.23條／m，泥巖隔層裂縫較少，密度為0.1條／m，而鈣質(zhì)砂巖裂縫平均為0.88條／m。

表1 野外露頭觀察點(diǎn)節(jié)理統(tǒng)計(jì)表

1.2 巖心資料裂縫特征

巖心裂縫觀察是研究裂縫的直接方法。研究區(qū)內(nèi)取心井76口井，巖心長(zhǎng)度1 366.99 m，共發(fā)現(xiàn)26口井不同程度地發(fā)育天然裂縫，發(fā)育裂縫108處。從裂縫與層面交角分析，交角為70°～90°的垂直裂縫共發(fā)育90處，占總裂縫條數(shù)的81.4%；交角低于30°～70°的斜交裂縫共有10處，僅占7.4%；水平縫20處，占總裂縫條數(shù)的18.5%。該油田儲(chǔ)層裂縫以垂直裂縫為主，裂縫充填物主要為方解石，充填率為26%。據(jù)巖心觀察，青一段裂縫較青二段發(fā)育，其裂縫密度分別為平均0.312條／m和0.159條／m。砂巖中高角度縫延伸長(zhǎng)度不一，青二段Ⅳ砂層組裂縫延伸高度一般5～7 cm，青一段Ⅱ砂層組則可達(dá)到30～120 cm。根據(jù)裂縫高度分布，推斷該區(qū)裂縫在平面上的延伸長(zhǎng)度一般小于10 m。通過巖心和露頭觀測(cè)的裂縫中，在相同的巖石組分條件下（砂巖），其中礫巖中裂縫最不發(fā)育，細(xì)砂巖中裂縫最發(fā)育，密度0.32條／m，粉砂巖的裂縫密度則為0.08條／m。

1.3 FMI測(cè)井圖像

從FMI測(cè)井圖像分析表明，誘導(dǎo)縫傾向?yàn)楸保呦蚪鼥|西，傾角在70°～90°。據(jù)此推斷現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向?yàn)榻鼥|西向（圖1）。

圖1 DB25-3-1FMI成像測(cè)井資料

2 人工裂縫發(fā)育分布特征

2.1 現(xiàn)今地應(yīng)力方向

對(duì)巖心樣品裂縫方位的古地磁測(cè)定表明，腰英臺(tái)油田儲(chǔ)層裂縫雖然總體上表現(xiàn)出多方向性，但仍具有優(yōu)勢(shì)裂縫組系的方向。本區(qū)地應(yīng)力方向以北東東為主，主體方向在60°～100°［4］。

2.2 人工裂縫監(jiān)測(cè)

2010-2011年，腰英臺(tái)油田共進(jìn)行水力噴射壓裂9口油井，這9口井壓裂監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，裂縫以近東西向?yàn)橹鳎斯毫蚜芽p與天然裂縫存在一定夾角，主要為近東西向，方向?yàn)?0°～10°為主（表2）［6］。

3 腰英臺(tái)油田裂縫預(yù)測(cè)

3.1 天然裂縫分布規(guī)律

通過露頭和巖心觀察，統(tǒng)計(jì)了單砂體裂縫發(fā)育密度（D）與地層厚度（h）呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)（圖2），即：

D＝0.235＋3.592／h，相關(guān)系數(shù)0.95。

表2 腰英臺(tái)油田人工壓裂裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖2 裂縫密度與砂巖厚度關(guān)系

統(tǒng)計(jì)表明，裂縫發(fā)育程度與斷層分布密切相關(guān)，一般在斷層發(fā)育的部位，構(gòu)造應(yīng)力相對(duì)集中，裂縫更發(fā)育。通過對(duì)不同部位的裂縫統(tǒng)計(jì)表明：通常斷層上盤比下盤的裂縫密度大，而且隨著離斷層距離的增大，裂縫的發(fā)育程度有減弱的趨勢(shì)（圖3）。靠近斷層時(shí)，裂縫發(fā)育主要受斷層活動(dòng)影響，易形成北北東的裂縫；而離斷層較遠(yuǎn)時(shí)，主要受最大主應(yīng)力影響，發(fā)育北東東-東西向裂縫［5］。

圖3 裂縫密度與斷層距離關(guān)系

3.2 儲(chǔ)層裂縫的預(yù)測(cè)

利用格里菲斯破裂準(zhǔn)則預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層所發(fā)育的張裂縫方位近似為東西向，該斷裂帶兩側(cè)外部裂縫發(fā)育方向近似為南北向，破裂率值分布在0.2～1.4之間。研究區(qū)域西北部及兩斷裂帶之間北部區(qū)域均為張裂縫發(fā)育區(qū)，研究區(qū)域南部及東北部為張裂縫欠發(fā)育區(qū)，總之研究區(qū)域西部的裂縫發(fā)育程度高于東部，北部大于南部（圖4）［7］。

圖4 腰英臺(tái)油田張破裂率等值線圖

4 裂縫對(duì)腰英臺(tái)油田注水開發(fā)影響

儲(chǔ)層中不同組系裂縫的地下開度是不一致的，從而使不同組系裂縫的滲透率也不相同。在現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)作用下，必然是近東西向裂縫的開度最大，從而使該組裂縫的滲透率最大，其實(shí)際滲透率為（360～416）×10-3μm2；其次為北北西和北北東向的裂縫，其滲透率分別為（172～208）×10-3μm2和（91～106）×10-3μm2；近南北向裂縫滲透率最小，一般為（47～57）×10-3μm2（利用吉林資料類比）［8］。根據(jù)物性差異特征，腰英臺(tái)油田由西向東采用500 m×150 m～400 m×120 m正方形反九點(diǎn)法注水井網(wǎng)，方向?yàn)檎龞|西向。開發(fā)效果表明，這種布井方式在初期確實(shí)取得了一定的效果［9］。在油田開發(fā)的不同階段，各組裂縫的滲流作用會(huì)發(fā)生變化。近東西向裂縫因滲透率大，流體壓力和裂縫開度下降也快，其作用會(huì)越來越小；而其它方向裂縫中流體壓力和裂縫開度下降速率緩慢，到一定的開發(fā)階段，其作用會(huì)相對(duì)使近東西向裂縫增大。在油田開發(fā)中、晚期，北東、北西和近南北方向的動(dòng)態(tài)反應(yīng)會(huì)越來越明顯，此時(shí)開發(fā)井網(wǎng)的調(diào)整也應(yīng)與之一致。

腰英臺(tái)油田實(shí)施了提高注采比試驗(yàn)，部分油井出現(xiàn)了強(qiáng)烈水淹，分析原因主要是人工壓裂方向?yàn)楸睎|東向，而水井多為壓裂轉(zhuǎn)注井，裂縫發(fā)育方向也為北東東向，這就造成了油水井間通過裂縫溝通，加劇了油井水線推進(jìn)速度，造成了部分油井強(qiáng)烈水淹。這說明片面加強(qiáng)注水帶來了嚴(yán)重的危害。

5 結(jié)論

（1）腰英臺(tái)油田發(fā)育走向主要是近NE和近EW向兩組裂縫，一期形成時(shí)間早，多為方解石等充填的中裂縫；一期受現(xiàn)今地應(yīng)力影響，發(fā)育小至微小縫。

（2）通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：裂縫發(fā)育程度與巖性相關(guān)，其中細(xì)砂巖中裂縫最發(fā)育；裂縫發(fā)育密度與地層厚度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)；裂縫發(fā)育程度與斷層分布密切相關(guān)。

（3）腰英臺(tái)油田采取正方形反九點(diǎn)法注采井網(wǎng)初期效果較好，隨著油田開發(fā)不同階段，各組裂縫作用發(fā)生變化，因而中晚期需要進(jìn)行井網(wǎng)調(diào)整。

［1］ 張奉東.松遼盆地長(zhǎng)嶺凹陷腰英臺(tái)油田地應(yīng)力及天然裂縫場(chǎng)研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2008，30（2）：150-153.

［2］ 劉漪厚.扶余裂縫型低滲透砂巖油藏［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：130-150

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The crack is one of the seepage paths in Yaoyingtai oilfield，and its complex distribution has an important impact on the development and production of the oilfield.Based on the regional research of stress，the core structural analysis and imaging logging observation，combined with outcrop data and production performance of oil wells，the developmental characteristics of the cracks，the formation mechanism and controlling factors in the region have been analyzed.By forecasting crack growth characteristics and distribution of Yaoyingtai oilfield，the impact study of crack injection has been carried out.In order to prevent the intense water flooded of oil wells，the injection and production well pattern should be adjusted in different development stages.

74 Reservoir crack characteristics and its effect on development in Yaoyingtai oilfield

Wang Kezhan et al（Northeast Oil and Gas Branch Com-pany，Sinopec，Chanchun，Jilin 130062）

Yaoyingtai oilfield；fracture characteristics；waterflooding development

TE33

A

1673-8217（2012）06-0074-03

2012-04-13

王科戰(zhàn)，工程師，碩士，1979年生，2003年畢業(yè)于成都理工大學(xué)石油工程專業(yè)，從事油氣開發(fā)研究工作。

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2009AA063406）資助。

李金華