巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲層裂縫與含氣性的關(guān)系

申珍珍,潘仁芳,金吉能,袁 琪,王丹玲

(1.長江大學地球科學學院,湖北武漢430100;2.長江大學油氣資源與勘查技術(shù)教育部重點實驗室,湖北武漢430100;3.中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司,河北任丘062552)

隨著油氣勘探開發(fā)的深入,致密砂巖油氣勘探開發(fā)逐漸為人們所重視[1-2],開發(fā)經(jīng)驗表明,裂縫發(fā)育程度及分布情況對致密砂巖儲層高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與否有重大意義[3-4]。國內(nèi)外學者針對致密砂巖儲層中的裂縫進行了大量的研究,MICHAEL等[5]認為裂縫在致密砂巖氣藏中可以起到壓力調(diào)整作用;趙靖舟等[6]認為致密砂巖儲層中的裂縫可為油氣運移提供滲流通道;蘆慧等[7]認為在致密砂巖儲層中裂縫能將孤立的孔隙連通起來形成油氣賦存場所,同時裂縫自身也可作為儲集空間;王鵬威等[8]認為裂縫的發(fā)育程度以及時空關(guān)系不同均會對致密砂巖氣藏造成不同影響。由于致密砂巖儲層多是低孔低滲儲層,存在的油氣需經(jīng)后期改造才能產(chǎn)出[9-11],裂縫能降低巖石破裂強度,減小開采成本;此外,裂縫的發(fā)育還可能會造成油氣散失,不利于油氣保存[12]。因此,裂縫的研究對致密砂巖氣儲層預測意義重大。本文綜合利用多種資料及技術(shù)手段對巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲層裂縫與含氣性關(guān)系進行了研究,主要從裂縫的發(fā)育及分布特征,含氣性的分布特征以及裂縫與含氣性在平面、剖面上的相關(guān)性等幾個方面進行了研究。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于巴中區(qū)塊東部,面積約406km2,位置如圖1所示。構(gòu)造具有沉降穩(wěn)定緩慢、盆地開闊、盆緣距離遠且坡度平緩的特征,主要發(fā)育湖泊相和淺水三角洲相沉積。目的層位為中侏羅統(tǒng)千佛崖組地層,巖石類型主要為巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖。薄片觀察可見少量粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔,具有低孔低滲特征。孔隙度分布范圍為1.520%～9.320%,平均為4.017%;滲透率分布范圍為0.05～0.78mD,平均為0.159mD(1mD≈0.987×10-3μm2)。

勘探開發(fā)結(jié)果表明研究區(qū)千佛崖組致密砂巖的油氣成藏配置條件好,多井可見凝析油氣藏。

圖1 研究區(qū)位置

2 裂縫發(fā)育特征

巴中地區(qū)千佛崖組裂縫類型復雜多樣、產(chǎn)狀多變。統(tǒng)計各裂縫參數(shù)可以發(fā)現(xiàn),巴中地區(qū)千佛崖組發(fā)育裂縫的傾向主要為北東向、北西向和南西向,以北東向發(fā)育居多,如圖2a所示;裂縫傾角分布主要為20°～60°和80°～90°,該段發(fā)育有高傾角縫和大量的中低傾角縫,并且中傾角縫最為發(fā)育,如圖2b所示;統(tǒng)計各巖石組分中裂縫線密度發(fā)現(xiàn)研究區(qū)裂縫多分布于細砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中,如圖2c所示。對研究區(qū)元陸4,元陸17和元陸171井成像測井資料的分析以及對元陸,元陸17,元陸173和元陸175井巖心資料和顯微裂縫的觀察研究發(fā)現(xiàn):目的層裂縫大都呈未充填或半充填狀態(tài),少數(shù)裂縫被瀝青、鐵質(zhì)等充填,裂縫整體有效性較好,如圖3所示。

圖2 巴中地區(qū)千佛崖組裂縫參數(shù)統(tǒng)計a 裂縫傾向統(tǒng)計; b 裂縫傾角統(tǒng)計; c 裂縫與巖性關(guān)系

圖3 研究區(qū)目的層裂縫充填情況a 元陸173井,井深3745.31～3745.49m,低角度未充填裂縫; b 細粒巖屑石英砂巖裂縫(充填瀝青),3654m,放大100倍(-),元陸4井; c 成像測井資料分析,3548～3549m,元陸17井

3 裂縫分布預測

含裂縫地層的彎曲度和連續(xù)性變化是地層形變的最直觀表現(xiàn),綜合應(yīng)用曲率分析法和相干分析技術(shù)可提高復雜密集裂縫預測的準確度[13-15]。采用曲率分析法[16]和相干分析技術(shù)[17]分別對千佛崖儲層裂縫進行預測,如圖4和圖5所示,虛線區(qū)域為裂縫分布區(qū)。

圖4 千二段底傾角邊緣體屬性預測的儲層裂縫平面分布

圖5 千二段底相干體屬性預測的儲層裂縫平面分布

結(jié)果表明曲率分析法和相干分析技術(shù)預測結(jié)果具有較好的一致性,裂縫預測效果好。

分析巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲層裂縫分布特征可以發(fā)現(xiàn),陡傾角大斷層附近易發(fā)育裂縫(與斷層距離小于500m、斷層傾角大于50°、延伸長度大于2km);處于斷層上盤大構(gòu)造曲率位置易發(fā)育裂縫,較厚且較純的單層與較高的砂地比易發(fā)育裂縫(平均單層厚度大于2m或砂地比大于0.3)。研究區(qū)過井地震剖面顯示裂縫特征見表1,由表1可見,裂縫多發(fā)育于元陸17和元陸171井處,元陸175井處裂縫相對發(fā)育,且主要在千一段、千二段逆斷層上盤構(gòu)造曲率大的區(qū)域發(fā)育。

表1 研究區(qū)6口井附近裂縫特征統(tǒng)計

4 含氣性分布特征

4.1 含氣性分布預測原理

本文主要采用AVO技術(shù)進行研究區(qū)含氣性分布預測,該技術(shù)可以從目的層的地震反射信息中獲取彈性參數(shù)[18-19]。Zoeppritz方程是AVO技術(shù)的理論基礎(chǔ),由于Zoeppritz方程過于復雜且無法直觀表達真實地下巖層實際情況,所以有了Zoeppritz方程的簡化形式,從而使AVO技術(shù)在油氣勘探中得到了廣泛應(yīng)用。本文首先對研究區(qū)進行單井AVO正演模擬,并以此來獲取含氣層AVO響應(yīng)特征,在此基礎(chǔ)上進行地震屬性分析,提取敏感類地震屬性,建立烴類指示因子,分別對千一段、千二段和千三段進行含氣分布預測。

4.2 含氣性分布預測模型

通過實際地層的AVO正演模擬來分析含氣層和差氣層的AVO響應(yīng)特征。選取元陸175井千二段上亞段的含氣層和元陸171井千二段上亞段的差氣層段進行基于原始測井資料的AVO正演模擬。元陸175井千二段上亞段的含氣層模擬結(jié)果表明:含氣層的密度(ρ)、縱橫波速度(vP,vS)都比上覆層小;反射系數(shù)(R0)極性為負,且隨角度的增大而減小;P-G交會圖(圖6)顯示,截距P為負,斜率G為正,處于第Ⅱ象限,表現(xiàn)為第Ⅳ類含氣砂巖。元陸171井千二段上亞段的差氣層模擬結(jié)果表明:含氣層的密度(ρ)、縱橫波速度(vP,vS)與上覆層相近;反射系數(shù)(R0)極性為正,且隨角度的增大而減小;P-G交會圖(圖6)顯示,截距P為正,斜率G為負,處于第Ⅳ象限,表現(xiàn)為第Ⅱ類含氣砂巖。

對研究區(qū)目的層段進行地震屬性分析,提取敏感類屬性,建立烴類指示因子DHI,進行含氣性預測。研究表明,千一段敏感屬性為流體因子(FF)、AVO強度(PD);烴類指示因子DHI(ADHI=0.6×BFF+0.4×CPD/1000),DHI取負異常指示含氣性分布。

圖6 P-G交會顯示a 元陸175含氣層; b 元陸171差氣層

千二段敏感屬性為泊松比(PR)、AVO強度(PD);烴類指示因子DHI(ADHI=0.4×DPR+0.6×CPD/1000),DHI取負異常指示含氣性分布。千三段敏感類屬性為泊松比(PR)、P×signG;烴類指示因子DHI(ADHI=0.4×DPR+0.6×P×signG),DHI取負異常指示含氣性分布。

4.3 含氣性分布特征

利用建立的烴類指示因子DHI,對研究區(qū)地層進行含氣性分布預測。預測結(jié)果表明,含氣性主要分布于千二段中、上亞段,千一段次之。千一段含氣分布范圍為元陸173井周緣,元陸176—元陸175井一線和元陸171—元陸17—元陸172一線周緣和工區(qū)東南部區(qū)域。千二下亞段含氣分布范圍為元陸173周緣,元陸175井周緣,元陸176—元陸171井一線和元陸17井周緣區(qū)域。千二段中亞段含氣分布范圍為元陸173周緣,元陸175—元陸176—元陸171井一線和元陸17井周緣區(qū)域。千二段上亞段含氣分布范圍為元陸173井周緣,元陸175—元陸171—元陸17井一線和工區(qū)東北部區(qū)域。

5 裂縫與含氣性關(guān)系

對比分析千一段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布(圖7)和千一段底相干體屬性預測的裂縫平面分布(圖8)可以發(fā)現(xiàn),研究區(qū)千一段含氣性分布與裂縫分布方位高度一致,受裂縫分布影響較大。對比分析千二段下亞段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面(圖9)和千二段下亞段底相干體屬性預測的裂縫平面分布(圖10),可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)千二段下亞段含氣性分布局部與裂縫分布方位一致,其含氣性分布局部受裂縫分布影響。對比分析千二段中亞段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布(圖11)和千二段中亞段底相干體屬性預測的裂縫的平面分布(圖12),可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)千二段中亞段含氣性分布與裂縫分布方位高度一致,受裂縫分布影響較大。對比分析千二段上亞段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布(圖13)和千二段上亞段底相干體屬性預測的裂縫平面分布(圖14)可以發(fā)現(xiàn),研究區(qū)千佛崖組二段上亞段含氣性分布與裂縫分布方位差異較大,受裂縫分布影響小。

圖7 千一段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布

圖8 千一段底相干體屬性預測的裂縫平面分布

圖9 千二段下亞段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布

圖10 千二段下亞段底相干體屬性預測的裂縫平面分布

圖11 千二段中亞段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布

對比分析千三段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布(圖15)和千三段底相干體屬性預測的裂縫平面分布(圖16)可以發(fā)現(xiàn),研究區(qū)千三段含氣性分布與裂縫分布方位高度一致,受裂縫分布影響較大。

圖12 千二段中亞段底相干體屬性預測的裂縫平面分布

圖13 千二段上亞段含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布

圖14 千二段上亞段底相干體屬性預測的裂縫平面分布

將千佛崖組含氣性分布和裂縫分布進行疊合可得含氣性儲層綜合預測分布圖(圖17),與實際開采情況吻合度較高。

圖15 千三段儲層含氣指示因子預測的含氣區(qū)平面分布

圖16 千三段底相干體屬性預測的裂縫平面分布

圖17 含氣性儲層綜合預測平面分布

圖18給出了致密儲層裂縫與含氣性關(guān)系,可以看出,剖面上裂縫比較發(fā)育的層段,儲層致密砂巖含氣性明顯比一般的致密砂巖儲層高,氣層與裂縫比較發(fā)育的井段相對應(yīng)。

圖18 致密儲層裂縫與含氣性關(guān)系(元陸175井,1ft≈0.3048m)

可見,研究區(qū)千佛崖組致密砂巖儲層中,裂縫的存在是形成高產(chǎn)氣藏的重要條件。

6 結(jié)論

巴中地區(qū)千佛崖組致密砂巖儲層中裂縫發(fā)育位置主要為千一段和千二段逆斷層上盤構(gòu)造曲率大的區(qū)域,裂縫多分布于細砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中,傾向以北東向為主,傾角分布范圍廣,整體有效性較好。氣層主要分布于千二段中、上亞段,千一段次之。目的層段致密砂巖儲層中氣層多聚集于裂縫發(fā)育帶,裂縫的形成有利于致密砂巖氣藏的形成,研究裂縫分布規(guī)律對于在致密砂巖儲層中尋找高產(chǎn)氣藏具有重要指導意義。