準(zhǔn)中1區(qū)塊侏羅系三工河組低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)集特征

張江華

(中國(guó)石化勝利油田分公司新春采油廠，山東 東營(yíng) 257000)

隨著油氣勘探、開(kāi)發(fā)程度的不斷提高，低孔低滲及致密砂巖油藏日益成為增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要類(lèi)型[1-5]。低滲透儲(chǔ)層形成和演化過(guò)程中，經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖演化，導(dǎo)致其現(xiàn)今儲(chǔ)集性能復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣富集規(guī)律復(fù)雜[6-8]，從而使油氣勘探難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。但是，前人對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層成巖作用特征的研究多偏于定性的描述[9-12]，缺乏對(duì)該區(qū)低滲透儲(chǔ)層的儲(chǔ)集特征系統(tǒng)表征，這極大制約了油氣勘探開(kāi)發(fā)。因此，開(kāi)展準(zhǔn)中1區(qū)塊三工河組低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)集特征研究，對(duì)研究區(qū)的高效勘探和效益開(kāi)發(fā)均有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 準(zhǔn)中1區(qū)勘探地質(zhì)簡(jiǎn)圖

準(zhǔn)中1區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷盆1井西凹陷內(nèi)，勘探面積為3 648 km2，主要包括沙窩地、莫西莊和征沙村三個(gè)地區(qū)。截至2011年底，研究區(qū)上報(bào)三級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量為5 733×104t，周邊莫北油田和莫索灣油田探明儲(chǔ)量在5 000×104t以上，均表明該區(qū)是勝利油田西部探區(qū)重要的增儲(chǔ)上產(chǎn)陣地。

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，主要表現(xiàn)為南深北淺的單斜構(gòu)造。侏羅系三工河組二段為研究區(qū)的主要含油層，侏羅系三工河組二段上、下亞段分別發(fā)育曲流河三角洲和辮狀河三角洲前緣亞相沉積，砂體厚度大、分布廣，但是該套儲(chǔ)層的物性較差，具有低孔低滲的特點(diǎn)，是本文研究的主要對(duì)象(圖1)。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

巖心觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：研究區(qū)主要儲(chǔ)層侏羅系三工河組二段巖石類(lèi)型以細(xì)砂巖、中砂巖為主。砂巖類(lèi)型主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖,其中石英含量平均為47.46%，長(zhǎng)石含量平均為20.57%，巖屑含量平均為31.41%。巖石碎屑顆粒分選較好，分選系數(shù)在1～1.5，磨圓次圓-次棱角，結(jié)構(gòu)成熟度好-較好。

2.2 物性特征

三工河二段上亞段孔隙度分布范圍1.0%～20.5%，平均11.12%，滲透率分布范圍(0.005～689.86)×10-3μm2，平均26.27×10-3μm2；下亞段孔隙度平均12.13%，滲透率平均40.69×10-3μm2。物性統(tǒng)計(jì)表明，儲(chǔ)層孔隙中低孔-特低孔儲(chǔ)層占75.8%;滲透率小于1×10-3μm2的儲(chǔ)層占29.5%，(1～10)×10-3μm2的儲(chǔ)層占26.4%，(10～50)×10-3μm2的儲(chǔ)層占22.6%,可見(jiàn)特低-超低滲儲(chǔ)層占55.9%。三工河組儲(chǔ)層孔滲相關(guān)性較好(圖2)，整體上具有中低孔-低滲、特低滲的特征。

圖2 準(zhǔn)中Ⅰ區(qū)侏羅系三工河組儲(chǔ)層物性分布

2.3 儲(chǔ)集空間特征

根據(jù)鏡下鑄體薄片觀察，準(zhǔn)中1區(qū)侏羅系三工河二段低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要發(fā)育原生孔隙、次生孔隙、混合孔隙及少量微裂縫等類(lèi)型(圖3)。

(1)原生孔隙：原生孔隙主要是壓實(shí)作用、膠結(jié)作用后的殘余原生孔隙，呈多邊形孔隙形態(tài)，在高嶺石自生礦物、碳酸鹽膠結(jié)及黏土礦物膠結(jié)物填充時(shí)發(fā)育較差。工區(qū)原生粒間孔隙基本為顆粒之間的殘余孔隙，多為形態(tài)規(guī)則的三角形(圖3a)，為顯孔的主要孔隙類(lèi)型。

(2)次生孔隙：研究區(qū)次生孔隙主要有粒內(nèi)溶孔及粒間溶孔。準(zhǔn)中1區(qū)的粒間溶孔主要表現(xiàn)為長(zhǎng)石、巖屑顆粒邊緣發(fā)生溶解而形成的不規(guī)則狀粒間溶擴(kuò)孔，在溶蝕的長(zhǎng)石顆粒附近可見(jiàn)高嶺石。粒內(nèi)溶孔主要為長(zhǎng)石、巖屑因選擇性溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔，部分顆粒甚至全部溶解，形成鑄模孔隙(圖3b)。晶間微孔隙主要是研究區(qū)普遍發(fā)育的自生高嶺石充填原生孔隙所致(圖3c)。

(3)混合孔隙：混合孔隙在研究區(qū)普遍發(fā)育，是原生孔隙與次生孔隙的組合，其分布不均勻，孔隙形狀不規(guī)則(圖3d)。

(4)微裂縫：研究區(qū)微裂縫主要發(fā)育在埋藏更深，壓實(shí)作用更強(qiáng)的莫西莊地區(qū)和征沙村地區(qū)。征沙村地區(qū)常見(jiàn)支撐礦物的線-線接觸，同樣可見(jiàn)長(zhǎng)石、石英的壓實(shí)破裂縫(圖3e)。莫西莊地區(qū)點(diǎn)-線接觸為主的儲(chǔ)層中，常見(jiàn)長(zhǎng)石、石英等脆性顆粒破碎的現(xiàn)象(圖3f)。

圖3 準(zhǔn)中1區(qū)侏羅系三工河組儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征

對(duì)目的儲(chǔ)層中原生孔隙、次生孔隙百分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明，該區(qū)儲(chǔ)集空間以原生孔隙為主，其相對(duì)含量普遍在80%以上(圖4)。

圖4 準(zhǔn)中1區(qū)侏羅系三工河組低滲透儲(chǔ)層原生孔隙與次生孔隙含量統(tǒng)計(jì)

2.4 儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)

2.4.1 孔喉結(jié)構(gòu)分類(lèi)

孔喉結(jié)構(gòu)分類(lèi)主要是依據(jù)能夠反映儲(chǔ)層孔隙喉道大小和孔隙體積的毛管壓力曲線形態(tài)的排驅(qū)壓力Pd和飽和度中值毛管壓力Pc50兩個(gè)關(guān)鍵特征參數(shù)開(kāi)展的。

在直角坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)以排驅(qū)壓力值按照0.05 MPa，0.15 MPa，0.45 MPa，1 MPa，2.5 MPa為門(mén)限值，縱坐標(biāo)以毛管壓力中值按照 0.2 MPa，1 MPa，2.7 MPa，8 MPa，25 MPa為門(mén)限值，將儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分為三大類(lèi)六小類(lèi)，由此將研究區(qū)三工河組儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)分為3大類(lèi)6小類(lèi)(圖5)。

圖5 準(zhǔn)中Ⅰ區(qū)侏羅系三工河組儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)分類(lèi)

2.4.2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

(1)ⅠA類(lèi):儲(chǔ)層巖石粒度中等-粗，分選好，雜基含量低，膠結(jié)物含量極少，原生粒間孔隙發(fā)育，孔隙連通性好。壓汞曲線表現(xiàn)為粗歪度、分選好，平均孔喉半徑平均12.46 μm，排驅(qū)壓力平均值為0.023 MPa，中值壓力平均為0.086 7 MPa。屬于大孔粗喉型儲(chǔ)層，具有中孔高滲的特征(圖6a)。

(2)ⅠB類(lèi):儲(chǔ)層巖石粒度中等-較細(xì)，分選好，雜基含量低，膠結(jié)物含量基本不發(fā)育，原生孔隙為主，含有少量的次生孔隙，孔隙連通性好。壓汞曲線表現(xiàn)為粗歪度、分選較好。平均孔喉半徑平均1.426 2 μm，排驅(qū)壓力平均值為0.051 4 MPa，中值壓力平均值為0.595 4 MPa。屬于大孔中喉型儲(chǔ)層，具有中孔中高滲特征(圖6b)。

(3)ⅡA類(lèi):儲(chǔ)層粒度中等-較細(xì)，分選較好，雜基含量較低，膠結(jié)物含量少，原生孔隙為主，次生孔隙較發(fā)育，孔隙連通性一般。壓汞曲線特征表現(xiàn)為較粗歪度、中等分選。平均孔喉半徑平均0.442 4 μm，排驅(qū)壓力平均0.136 MPa，中值壓力平均值為1.79 MPa。屬于中低孔中細(xì)喉型儲(chǔ)層，具有中低孔低滲特征(圖6c)。

(4)ⅡB類(lèi)：儲(chǔ)層粒度中等-較細(xì)，分選中等，雜基含量中等，膠結(jié)物含量較高，原生孔隙與次生孔隙含量相當(dāng)，孔隙連通性差。壓汞曲線特征表現(xiàn)為中等歪度、分選中等。平均孔喉半徑平均0.193 9 μm，排驅(qū)壓力平均0.403 MPa，毛管壓力中值平均值為4.145 MPa。屬于中低孔細(xì)喉型儲(chǔ)層，具有中低孔低滲特低滲特征(圖6d)。

(5)ⅢA類(lèi)：儲(chǔ)層粒度較細(xì)，分選較差，雜基含量中等，膠結(jié)物含量較低，原生孔隙相對(duì)含量低于次生孔隙，孔隙連通性差。壓汞曲線表現(xiàn)為較細(xì)歪度、較差分選。平均孔喉半徑0.067 μm，平均排驅(qū)壓力0.818 MPa，平均中值壓力11.885 MPa。屬于低孔微細(xì)喉型儲(chǔ)層，具有低孔特低滲特征(圖6e)。

(6)ⅢB類(lèi)：儲(chǔ)層粒度細(xì)，分選較差，雜基含量中等-較高，粒間自生高嶺石強(qiáng)烈充填，次生孔隙為主，孔隙系統(tǒng)性極差。壓汞曲線表現(xiàn)為細(xì)歪度、分選差。平均孔喉半徑平均為0.027 6 μm，排驅(qū)壓力平均值為2.129 MPa，中值壓力平均為56.209 MPa。屬于特低孔及細(xì)喉型儲(chǔ)層，具有特低孔特低滲、超低滲特征(圖6f)。

總體而言，Ⅰ類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層以原生孔隙為主，屬于中孔中高滲儲(chǔ)層，其中A型的孔喉半徑更大，孔喉連通性更好。Ⅱ類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層中次生孔隙比例增加，屬于中低孔低滲儲(chǔ)層。Ⅲ類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的原生孔隙少，孔喉連通性差，屬于特低孔特低滲儲(chǔ)層。因此，研究區(qū)三工河組儲(chǔ)層物性主要受原生孔隙發(fā)育程度的控制。

3 儲(chǔ)集性能差異性分析

不同孔喉結(jié)構(gòu)類(lèi)型儲(chǔ)層的物性及其分布具有明顯差異，其中ⅠA類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的中孔儲(chǔ)層占66.67%，大于50×10-3μm2的高滲儲(chǔ)層占93.33%；ⅠB類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的中孔儲(chǔ)層占71.88%，大于50×10-3μm2的高滲儲(chǔ)層占59.38%；ⅡA類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的中孔儲(chǔ)層占65.45%，一般低滲儲(chǔ)層占83.33%；ⅡB類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的中孔儲(chǔ)層占70.37%，特低滲儲(chǔ)層占58.92%；ⅢA類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的低孔儲(chǔ)層占58.36%，超低滲儲(chǔ)層占88.24%；ⅢB類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的特低孔儲(chǔ)層占76.92%，超低滲儲(chǔ)層占99.63%。

在研究區(qū)發(fā)育的曲流河三角洲和辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積砂體的背景下，不同孔喉結(jié)構(gòu)類(lèi)型儲(chǔ)層及其儲(chǔ)集性能、分布主要表現(xiàn)在其成巖相類(lèi)型的差異性方面(圖7)。

Ⅰ類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層主要發(fā)育弱壓實(shí)、弱溶解、弱(中)膠結(jié)成巖相，多分布于沙窩地地區(qū)和莫西莊北部地區(qū)的三角洲前緣水下分流河道微相中(圖8)。該類(lèi)儲(chǔ)層中石英含量40.2%、分選中等-好、雜基含量低，因其埋藏較淺，壓實(shí)作用較弱，顆粒支撐，膠結(jié)作用較弱(圖7a)，原生孔隙保存較多，儲(chǔ)層孔、滲物性好，是研究區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層類(lèi)型。

圖6 準(zhǔn)中1區(qū)6種孔喉結(jié)構(gòu)類(lèi)型儲(chǔ)層壓汞曲線、鏡下、圖像及孔喉圖像

Ⅱ類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層主要發(fā)育中壓實(shí)、弱溶解、強(qiáng)膠結(jié)成巖相，在沙窩地南部、莫西莊地區(qū)、征沙村北部地區(qū)及征沙村南部主河道、河口壩等部位發(fā)育(圖8)。該類(lèi)儲(chǔ)層埋深4 000～4 500 m，壓實(shí)作用相對(duì)較強(qiáng)，碳酸鹽(硬石膏)膠結(jié)作用較強(qiáng)(圖7b、d)，原生孔隙具有一定的保留，儲(chǔ)層孔、滲物性較差，是研究區(qū)的中等儲(chǔ)層。

圖7 準(zhǔn)中1區(qū)三工河組二段儲(chǔ)層成巖相特征

Ⅲ類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層主要發(fā)育強(qiáng)壓實(shí)、弱溶解、弱膠結(jié)成巖相，主要分布于埋藏深度較大的征沙村地區(qū)，莫西莊和沙窩地地區(qū)遠(yuǎn)離主河道的區(qū)域(圖8)。該類(lèi)儲(chǔ)層埋藏深，一般大于5 000 m，壓實(shí)作用強(qiáng)(圖7c)，巖性以粉細(xì)砂巖為主，雜基含量較高。由于早期壓實(shí)強(qiáng)烈，原生孔隙消耗殆盡，所以晚期碳酸鹽膠結(jié)作用弱，對(duì)儲(chǔ)層物性影響不明顯。該類(lèi)成巖相儲(chǔ)層孔隙度和滲透率非常低，基本為致密儲(chǔ)層。

圖8 準(zhǔn)中1區(qū)三工河組二段儲(chǔ)層類(lèi)型分布

4 結(jié)論

(1)準(zhǔn)中1區(qū)侏羅系三工河組二段儲(chǔ)層孔隙中低孔-特低孔儲(chǔ)層占75.8%；特低-超低滲儲(chǔ)層占55.9%，儲(chǔ)層整體上以低孔-特低孔、特低-超低滲為主，二者相關(guān)性較好。

(2)研究區(qū)低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間發(fā)育原生孔隙、次生孔隙、混合孔隙及少量微裂縫，其中原生孔隙相對(duì)含量在80%以上。

(3)研究區(qū)儲(chǔ)層可劃分為三大類(lèi)，Ⅰ類(lèi)為原生孔為主的大孔中喉型儲(chǔ)層、Ⅱ類(lèi)為次生孔相對(duì)發(fā)育的中低孔細(xì)喉型儲(chǔ)層、Ⅲ類(lèi)為特低孔及細(xì)喉型儲(chǔ)層。儲(chǔ)層類(lèi)型及其物性分布受控于沉積作用和成巖作用雙重因素。沙窩地地區(qū)和莫西莊北部地區(qū)的三角洲前緣水下分流河道微相儲(chǔ)層是研究區(qū)的有利儲(chǔ)層類(lèi)型。