安棚深層系致密砂巖有效儲層識別與評價

黎 明，梁麗梅，周永強，李黎明；黃 磊，韓豐華

（中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南南陽473132）

安棚地區構造上位于南襄盆地泌陽凹陷趙凹－安棚鼻狀構造東南部，該區深層系主要指埋深在3 000～3 600 m 左右的目的層系，構造面積約17.5 km2，分為Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ三個油組。儲層平均孔隙度為4.16%，平均滲透率2.82×10－3μm2，為特低孔低滲致密性儲層。安棚深層系直井常規試油產能低，一般小于2 t／d，壓裂后初期效果明顯，平均13 t／d左右。2001年始采用直井同步注水開發，截止2011年12月開發區累計產油9.8×104t，綜合含水93.55%，目前油井開井數9口，日產油9.6 t，水井開井數3口，日注水142 m3，注水開發效果差，采出程度低。通過儲層特征、油氣顯示、試油生產情況及壓裂后四性關系等分析與研究，對安棚深層系有效儲層進行再認識與分類評價，可進一步擴大其儲量規模，落實非常規開發潛力，為其下步整體有效開發動用奠定基礎。

1 儲層基本特征

1.1 沉積特征

安棚深層系屬于扇三角洲沉積［1］，沉積環境主要為扇三角洲前緣亞相和前扇三角洲亞相，發育的微相類型有：近岸水道、遠岸水道、河口壩、席狀砂、河道間等微相。物源供給主要有東南方向的栗園、楊橋砂體和西南方向的平氏砂體，平氏砂體規模較大，為主要物源供應者，和規模較小的栗園、楊橋砂體交匯共同形成該區的砂體。深層系沉積剖面上呈灰白－淺灰色粗－中－細砂巖和砂礫巖與深灰－灰黑色泥巖互層。分流河道砂體巖性較粗，以礫狀砂巖和中粗砂巖為主，厚度較大；河口壩巖性以砂巖和含礫砂巖為主，厚度較大；前緣席狀砂砂體巖性偏細，以粉細砂巖為主，砂層薄。水下分流河道和河口壩微相的儲層物性較好，席狀砂次之，遠岸水道和河口壩微相是安棚深層系最重要的儲集砂體。

從常規試油及壓裂后油氣井產能分析來看，一般產能較高的井層主要分布在分流河道微相和河口壩微相，中低產能井層主要分布在前緣席狀砂微相帶。

1.2 儲層孔喉特征

安棚深層系儲層孔隙類型主要有原生粒間孔、次生粒間溶孔、組分內溶孔（包括粒內溶孔、膠結物內溶孔及交代物溶孔）、原生雜基內微孔、次生填隙物內微孔和裂縫孔隙等。喉道類型包括縮小型、縮頸型、片狀／彎片狀、管束狀四類，其中片狀／彎片狀、管束狀在本區較發育。孔喉組合類型大致劃分為：次生粒間溶孔－片狀喉道組合型、原生粒間孔－片狀喉道組合型（分布在泌252、泌185、泌212、泌246井一帶，微相類型以水下分流河道、河口砂壩為主）、原生雜基內和次生晶間微孔－管束狀喉道組合型（常見于東南部近源水下分流河道發育區及東北部席狀砂發育區）、次生溶孔－原生雜基內微孔－片狀／彎片狀／管束狀喉道復合型。

從壓汞曲線分析，該區以片狀－彎片狀細喉道和微細喉道為主，均勻程度較差。主要流動孔隙半徑比較小，分布在0.47～1.06μm之間的范圍內，最大喉道半徑1.08～3.26μm，小于4μm的喉道占總孔隙體積的91.06%，大于10μm的僅占0.24%，孔喉相對分選系數普遍較大，平均為1.134；微觀均值系數較小，平均為0.1976，反映出安棚地區儲層孔喉大小分布不均勻，孔喉分布狀況差。

1.3 儲層物性特征

儲層物性是沉積物結構、構造及成巖改造的綜合反映，物性的好壞反映了儲集層的儲集能力和流體在其中的滲流能力［2］。安棚深層系致密砂巖屬于快速堆積的碎屑巖儲層，顆粒大小混雜，分選差，成分成熟度和結構成熟度低，再加上較強的機械壓實作用和化學壓溶作用，共同導致了儲層的致密低滲；另外，晚期碳酸鹽膠結中的鐵白云石和含鐵方解石膠結物充填于殘余粒間孔和次生溶孔內，也是導致安棚深層系砂巖致密低滲的主要因素。

從孔隙度和滲透率統計資料看出（表1），安棚深層系儲層孔隙度和滲透率平均值分別為4.16%和2.82×10－3μm2，屬于特低孔低滲致密性儲層，總體上隨埋深增加，其物性變差。

表1 安棚深層系儲層巖心物性統計

1.4 裂縫特征

裂縫是安棚深層系低滲透砂巖儲層流通的主要滲流通道，控制了低滲透砂巖油氣藏的滲流系統，對提高儲層的滲透性能起十分重要的作用，從而影響著油氣田注水開發方案及其開發效果［3］。受盆地周邊構造應力和埋深影響，安棚區主要發育高角度裂縫，裂縫的傾角大多數在70°以上；此外，在一些局部井段還發育近水平裂縫，而低角度裂縫的數量較少。裂縫主要沿構造軸部分布，翼部裂縫不發育，裂縫成組出現，基本平行，走向為近東西向，與區域最大主應力方向一致，為區域性裂縫類型，縫長以中－短縫為主。安棚深層系儲層裂縫整體較發育，構造軸部的泌252和泌246井區巖性粗－細，顆粒均勻，物性好，裂縫發育，含油性好，特別是泌252井區是裂縫的集中發育區，油井產能高。裂縫的存在一方面有效地提高了安棚地區儲層的連通性，明顯改善了儲層物性，增大了儲集空間；另一方面也進一步加劇了安棚地區儲層的非均質性。

2 有效儲層識別標準研究

“四性”關系是指儲層巖性、物性、電性、含油性之間的關系，是進行有效儲層識別的基礎［4］。安棚深層系開發過程中，原有電性解釋為“干層”的部分砂體在常規壓裂后也能見到一定的產能，這種現象一方面表明安棚深層系致密砂巖油氣藏蘊涵著巨大的潛力，另一方面也反映出已有的“四性”關系不能滿足新工程工藝技術下開發的需求，而必須通過統計和分析壓裂井試油、生產資料，對安棚深層系“四性”關系進行研究。

“四性”關系中巖性一般起主導作用，巖石顆粒粗細、分選好壞、粒序變化、泥質含量及膠結類型等直接控制著儲層的物性［4］。從孔隙度、滲透率與巖性的統計關系可以看出（圖1），安棚地區儲層中的中砂巖、細砂巖孔隙度和滲透率最好，礫狀砂巖、粗砂巖次之，粉砂巖孔隙度、滲透率較差。根據鉆井取芯和錄井資料對比分析（圖2），深層系細砂巖以上含油性較好，粉砂巖含油性較差，表明巖性對含油性也有很好的控制作用。根據壓裂試油、生產效果與巖性關系統計分析也驗證了這一點，統計分析表明，細砂巖、含礫細砂巖、礫狀砂巖壓裂效果較好；粉砂巖、砂礫巖壓裂效果較差（圖3）。因此確定安棚深層系巖性下限為細砂巖，含油性顯現為熒光級。

圖1 巖性與物性關系

電性是巖性、物性、含油性的綜合反映。通過對壓裂試油資料進行統計，結合錄井資料與電測資料對比分析表明，深層系油氣層的電阻率一般大于100Ω·m，水層電阻率一般小于100Ω·m。干層電阻率受含油性的影響，含油干層一般大于100Ω·m，不含油干層一般在70～100Ω·m之間；聲波時差一般在大于185μs／m時可見到一定的產量。

圖2 巖性與含油性關系

圖3 巖性與壓裂效果關系

安棚深層系油氣藏類型多，油氣流體性質復雜，有揮發性油藏、帶油環的凝析氣藏和凝析氣藏，前人研究利用常規試油資料確定的油氣孔隙度下限為5%，滲透率下限為0.6×10－3μm2。考慮壓裂對儲層的改造作用，運用統計分析法、含油產狀數理統計法綜合分析（圖4、圖5），重新確定安棚深層系油層物性下限孔隙度下限為3%，滲透率下限為0.4×10－3μm2。氣層孔隙度下限定在2.4%，滲透率下限定為0.2×10－3μm2。

圖4 油層、干層含油性與物性散點圖

致密砂巖儲層物性差，滲流孔道復雜，自然產能低，裂縫發育的區域是油氣良好的儲集空間和運移通道［3］。通過對取心井巖心觀察及全區裂縫發育密度系統研究后認為，研究區西南部裂縫發育程度低，而西北部、北部、中部、東南部和東部是裂縫發育的有利區域，這些區域范圍中砂體發育的部位是油氣聚集的有利區，因此，將裂縫發育程度也作為有效儲層識別的一個定性標準。

圖5 氣層、干層含氣性與物性散點圖

3 有效儲層分類評價

根據壓裂后“四性”關系分析，為滿足深層系下部開發的需要，綜合考慮安棚深層系儲層含油性、孔隙度、沉積微相、裂縫、電性及壓裂后產能等因素，結合微觀孔隙結構特征參數，建立安棚深層系有效儲層識別標準（表2）。依據有效儲層識別標準，對H3Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ油組50個小層的有效儲層逐層進行了識別與刻畫。安棚深層系有效儲層平面上分布面積大，呈連片狀，長度一般3 500～6 500 m，寬度一般900～2 800 m。縱向上層位分布集中，厚度大，最大厚度12.6 m，最小厚度2.4 m。

為了反映不同層段不同類型的有效儲層在平面上的展布特征，依據有效儲層識別標準，結合壓裂后的產能、孔隙度、滲透率、沉積微相等平面展布特征，對安棚深層系有效儲層逐層進行了平面分類評價（圖6）。受儲層特征及含油氣性影響，Ⅰ類有效儲層是較好的有效儲集層，壓裂后初期產能一般較高，油井常規壓裂初期日產油一般大于4 t，氣井日產氣一般大于5 000 m3，Ⅱ類有效儲層為較差有效儲集層，產能相對較低。縱向上，Ⅰ類有效儲層主要分布在 H3Ⅶ1、5、8、11、12、Ⅷ2、4、13、14揮發油層和 H3Ⅸ14、16凝析氣層，其它小層以Ⅱ類有效儲層為主；平面上，Ⅰ類有效儲層主要集中發育在泌252、泌212和泌246井區，平面上分布范圍較小，其他部位則主要以Ⅱ類有效儲層為主。

表2 安棚深層系有效儲層劃分標準及分類評價表

圖6 核三段Ⅸ油組14小層有效儲層分類

4 結論

（1）安棚深層系的扇三角洲沉積環境，決定了深層系砂巖快速堆積，顆粒大小混雜，分選差，成分成熟度和結構成熟度低等特征，再加上地層深部的機械壓實作用、化學壓溶作用和晚期碳酸鹽膠結作用，共同導致了深層系儲層的致密低滲。

（2）安棚深層系廣泛分布的壓裂見油“干層”表明，單純依靠已有的儲層四性關系參數很難實現對致密砂巖儲層的有效性進行評價，必須依據儲層特征、油氣顯示、試油生產情況及壓裂后四性關系分析來實現對這類儲層的有效性進行整體識別。

（3）安棚深層系致密砂巖有效儲層平面上分布范圍大，連片性好，縱向上層位分布集中，厚度大，這種分布特點有利于采用直井大段分層壓裂和水平井分段壓裂等新型壓裂工藝，來實現對這類儲層的整體開發運用。

［1］ 王國鵬，鄭浚茂.泌陽凹陷安棚鼻狀構造的沉積成因及裂縫分布［J］.石油學報，2005，（2）：41－44.

［2］ 龔銀忠，胡書奎，沈宜吉，等.安棚深層系儲層裂縫對開發的影響及對策［J］.石油地質與工程，2010，24（5）：76－79.

［3］ 崔健，張軍.儲層裂縫預測方法研究［J］.重慶科技學院學報，2008，10（1）：5－8.

［4］ 王振奇，張昌民，候國軍，等.安棚深層系扇三角洲低滲致密砂巖儲層綜合評價［J］.江漢石油學院學報，2002，（3）：8－13.