华庆油田长4 5低阻油藏成因分析.pdf

收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 3作者简介:王明瑜(1 9 7 5-),男,山东省成武市人,本科,高级工程师,从事油田开发工作。华庆油田长4+5低阻油藏成因分析王明瑜,刘明明,于浩然,阳 波(长庆油田分公司 第十采油厂,甘肃 庆阳 7 4 5 0 0 0)摘要:华庆油田长4+5油藏发育低阻油藏,常规测井解释图版法无法有效识别油水层,复杂油水关系成因机理不清,为探明低阻油藏富集区并进行优质高效开发,必须查明低阻油藏的成因。为此利用研究区分析化验、生产动态等资料,从束缚水饱和度、地层水矿化度及构造幅度等角度出发,深入剖析了低阻油藏的成因。研究表明:岩石结构成熟度低、高放射性砂岩、岩石颗粒粒径小、水化粘土矿物含量高、地层水矿化度高、油水分异不彻底是形成低阻油藏的主要因素,该研究成果可为低阻油藏测井识别提供理论依据。关键词:华庆油田;长4+5;低阻油藏;成因中图分类号:P 6 1 8.1 3 0.2 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 7-0 0 9 2-0 41 引言华庆油田近年在长4+5段相继发现多个有利建产区,但试油成果显示,长4+5油藏存在低阻油层,与油水同层、水层的电性差异非常小或无差别,常规测井解释图版法无法有效识别油水层。且长4+5油藏普遍存在高放射性砂岩段,导致测井解释容易漏失油层。为此,本文结合前人研究成果,系统分析了地层水矿化度、束缚水饱和度、矿物成分及油藏高度等低阻油藏成因,查明了研究区低阻油藏的主控因素,以期为油藏测井识别提供理论依据。2 研究区地质概况华庆油田长4+5油藏构造表现为东北高西南低,各油层组顶面发育多个低幅鼻状隆起,断层不发育。长4+5油藏主要发育三角洲前缘亚相沉积,水下分流河道是油藏富集的主要微相。长4+5油藏孔隙 度 在7.2%1 4.8%之 间,平 均 孔 隙 度 为1 1.6%;渗透率在0.4 21 0-31.4 31 0-3m2之间,平均渗透率为0.8 51 0-3m2,该段储层为低孔特低渗储层。3 油藏低阻成因分析3.1 束缚水饱和度的影响储层岩石本身的性质影响束缚水饱和度,包括岩石组成、岩石颗粒粒径、粘土矿物、泥质含量及孔隙结构等1,下面针对岩石不同特征对束缚水饱和度的影响,判断其对电阻率的影响程度。3.1.1 岩石组成的影响华庆油田长4+5油藏岩石组分(图1)中石英含量偏低,长石含量较高,以细粒-极细粒岩屑长石砂岩为主。表明该区砂岩成分成熟度较低,岩石比表面积大,易形成大量微毛细管孔隙。微毛细管孔隙中的原生水易形成束缚水,原生地层水矿化度较高,大量高矿化度束缚水易导致油层电阻率较低2。图1 华庆油田长4+5储层砂岩组分柱状图3.1.2 高放射性砂岩的影响长4+5油藏岩石组分中岩浆岩占比1 6%,为高放射性砂岩。火山岩碎屑颗粒蚀变-次生孔隙(图2 a),后期被方解石交代(图2 b),非均质性增强,使得油层粒间孔隙更为复杂。凝灰岩蚀变为粘土矿物(图2 c),形成更多的晶间微孔隙及细小喉道,束缚水含量增高,降低了储层电阻率。3.1.3 岩石颗粒粒径的影响多数低阻油层的岩性是粉砂岩或泥质粉砂岩,其特点是粒度细或极细,平均粒径普遍较小3。华庆油田长4+5油藏岩石粒径主要介于0.1 00.2 5 mm,颗29 内蒙古石油化工2 0 2 3年第7期 粒之间多为线接触。由于岩石颗粒细,导致地层难以出现大孔隙、大孔洞、大裂缝,而是微孔隙发育。微孔隙发育使岩层中束缚水含量增高,形成以束缚水为主要成分的导电网络,使油层电阻率降低。a.粒间孔、岩屑溶蚀孔 b.方解石充填交代、长石溶蚀孔 c.火山灰蚀变产物绿泥图2 高放射性砂岩铸体薄片和扫描电镜图3.1.4 粘土矿物的影响长4+5油藏粘土矿物以伊蒙混层和绿泥石为主(表1)。伊蒙混层易于在黏土颗粒表面吸附大量的地层水,进而导致束缚水饱和度高;而绿泥石的比表面积相对较大,在储层孔隙中多以孔桥形式存在,相比于蒙皂石,其束缚水饱和度较低4。3.1.5 高泥质含量的影响长4+5油藏泥质含量主要分布在1 6%2 5%之间,均值为1 9.1%。低电阻率油层一般出现在泥岩电阻率低的层段5,因为泥质含量高会导致岩石内比面的增大,薄膜滞水增多,含水饱和度增加,使油层电阻率降低6,但高阻油层对应的泥质含量均值在1 8%左右,说明泥质含量不是形成低阻油藏的主要影响因素。表1 华庆油田长4+5储层粘土矿物相对含量占比表层位样品数(块)粘土矿物相对含量(%)伊/蒙混层伊利石绿泥石长4+565 6.51.24 2.33.1.6 复杂孔隙结构的影响根据长4+5油藏恒速压汞资料(表2)可知,吼道进汞饱和度接近孔隙进汞饱和度的7 2倍,说明有效孔隙体积较少,油气运移通道主要为喉道。但排驱压力低,分选系数小,储集性能以及渗透性能均较好,说明复杂孔隙结构不是形成低阻油藏的主要影响因素。表2 华庆油田长4+5恒速压汞毛管压力曲线层位样品数(块)喉道半径平均值(m)孔隙半径平均值(m)孔喉半径比平均值总孔隙进汞饱和度(%)总喉道进汞饱和度(%)均质系数(%)分选系数(%)排驱压力(MP a)长4+526.7 41 7 4.7 12 0 1.2 10.4 73 4.1 12.0 21.6 50.2 5 通过岩石特征分析,岩石组分、岩石颗粒粒径和粘土矿物不同程度上使华庆油田长4+5油藏的束缚水含量升高,导致储层导电能力增强,电阻率降低,2个岩心实验样品相对渗透率基础数据分析,平均束缚水饱和度为4 0.4%,分析认为本区高束缚水饱和度对低阻油层的形成有重要影响。3.2 高地层水矿化度的影响碎屑岩储层以离子导电为主,孔隙中地层水的离子质量浓度严重影响着储层的电阻率7,8。对相同岩性、相同润湿性、物性相近的储层,地层水矿化度越高,则储层导电性越好,电阻率越低。研究区平均地层水矿化度集中分布在9 01 2 0 g/L,地层水矿化度对测井曲线电阻测试影响强烈,导致测试显示多为低阻油藏,是低阻油藏形成的主要因素之一。图3 华庆油田长4+5油藏地层水矿化度柱状图3.3 构造幅度低、油水分异不彻底的影响3.3.1 油水分异的阻力石油运移时优先选择进入渗透性好、排替压力低的部位,随着油的不断注入,在驱动力的作用下,逐渐向更小的孔隙部分扩展,孔隙中的水不断被排出,从39 2 0 2 3年第7期王明瑜等 华庆油田长4+5低阻油藏成因分析而形成油气聚集。地层中油气运聚成藏过程中,多以游离相态进行,其受到的阻力主要为毛细管力。毛细管力是由毛细管中的液面的曲面附加压力产生,其大小取决于流体的表面张力和毛管半径,同时也与岩石本身的润湿性有关,其数学表达式为:PC=2 c o s r(1)式中:PC毛管压力,MP a;界面张力,mN/m;润湿角度,o;r毛细管半径。不同流体的表面张力不同,导致试验测得的毛管压力与地下油藏的毛管压力有一定的差别。公式1分别代入不同的参数,可以求得两种毛管压力的表达式。在油藏条件下,毛细管压力表达式为:PC R=2 o c o s o r(2)压汞分析获得的毛细管力表达式为:PC H g=2 H gc o s H gr(3)对同一岩样,由于毛细管半径r相同,这样即可建立两种条件下毛细管力关系式:PC RPC H g=o c o s o H gc o s H g(4)式中:PC R油 藏 状 态 下 毛 细 管 压 力,MP a;PCH g压汞 分 析 获 得 的 毛 细 管 压 力,MP a;H g汞汞蒸气的界面张力,为4 8 0 mN/m;o 油藏条件下油水表明的界面张力,取值为3 0 mN/m;H g汞与岩石的湿润接触角,为1 4 0;o 为油水湿润接触角,为0。将上述参数代入两种条件下的毛细管力换算公式,即得油藏条件下的毛细管压力关系式:PC R=0.0 8 1 5 9 PC H g(5)通过对1 5 7块岩样排驱压力和渗透率统计分析表明,渗透率与排驱压力具有良好的双对数线性关系:Y=0.0 5 9 2 5 X0.5 9 5 9,R2=0.8 3 9 5(6)中值压力与渗透率的关系式:Y=3.1 4 3 7 X-0.5 4 4,R2=0.7 8 7 9(7)据此,求得生排烃高峰期古油藏状态下的毛细管力,即古油藏状态下油气运移的阻力约为0.0 1 30.0 6 6 MP a,同样,可根据中值压力和渗透率的关系,求得生排烃高峰期古油藏条件下的毛细管阻力分别为0.0 5 60.3 2 3 MP a。3.3.2 油水分异的动力浮力与油气柱高度有关,而油气柱高度又取决于油气层的长度与倾斜角度。研究区长4+5地层厚度变化稳定,构造平缓,总体为东高西低、倾角为0.4 3 的单斜形态,局部发育低幅度鼻状构造,故石油运移过程中的动力一般认为主要是由油水密度差所造成的,其方向垂直向上。其关系式为:FC R=(w-o)g h0(8)h0=FC R(w-o)g(9)式中:FC R浮力,MP a;h0油柱高度,m;g重力加速度,g/m2;w水的密度,本区取值1.0 4 g/c m3;o油的地下密度,本区取值0.7 7 g/c m3。根据上面公式可求得,在古油藏状态下储层不同演化阶段克服毛细管阻力所需要的油柱高度,利用排驱压力与渗透率的关系计算的在油藏状态下克服毛细管阻力所需的连续油柱高度分别为4.9 l 2 4.9 5 m;根据中值压力与渗透率的关系计算的在油藏状态下克服毛细管阻力所需连续油柱高度分别为2 1.1 61 2 2.0 7 m。表3 延长组长4+5油层组油层条件下克服毛管阻力需要的连续油柱高度层位利用排驱压力计算利用中值压力计算古油藏状态下毛细管阻力(MP a)克服毛管力需要的连续油柱高度(m)古油藏状态下毛细管阻力(MP a)克服毛管力需要的连续油柱高度(m)延长组0.0 1 30.0 6 64.9 12 4.9 50.0 5 60.3 2 32 1.1 61 2 2.0 7 根据排驱压力计算的油柱高度反映的是石油在最好的物性条件下运移所需要的动力。中值压力是指进求饱和度为5 0%时对应的毛细管压力,因此中值压力反映的是流体在储层中大规模运聚所需要的动力,从计算结果分析,早白垩世仅仅依靠浮力,石油有可能在最好的储层中运聚成藏,但要形成大规模岩性油藏存在较大困难。华庆油田长4+5油藏在区域构造背景上发育系列低幅鼻隆,受低幅度构造影响,圈闭中油的浮力作用有限,导致油水分异不彻底,油水界面难以确定,从 而 降 低 储 层 的 含 油 饱 和 度,形 成 低 阻 油层9。长4+5油藏中油水同层解释占比4 5.3%,各解释的电阻差异不大。因此,构造幅度低、油水分异不彻底是形成华庆油田长4+5低阻油藏的主要因素之一。49 内蒙古石油化工2 0 2 3年第7期 图4 华庆油田长4+5油藏层内砂体解释及电阻率柱状图4 结论华庆油田长4+5低阻油藏的形成是多种因素共同作用的结果,但岩石结构成熟度低、高放射性砂岩、岩石颗粒粒径小、水化粘土矿物含量高、地层水矿化度高、油水分异不彻底是形成低阻油藏的主要因素。高泥质含量、复杂孔隙结构对储层电阻率的影响相对较小。参考文献1 杨毅,袁伟,杨冬,等.北部湾盆地乌石凹陷低阻油层微观成因机理J.西南石油大学学报(自然科学版),2 0 1 9,4 1(4):8 1-8 9.2 陶红胜,刘绍光.鄂尔多斯盆地中部吴仓堡地区长61低阻油层成因分析J.非常规油气,2 0 1 4,1(2):7-1 2.3 李秋政.高邮凹陷吴堡断裂带上白垩统赤山组低阻油藏成因分析J.石油天然气学报(江汉石油学院学报),2 0 1 1,3 3(8):9 9-1 0 3.4 刘之的,刘一仓,王联国,等.鄂尔多斯盆地演武油田延9段油藏低阻成因分析J.断块油气田,2 0 2 1,2 8(4):4 9 8-5 0 3.5 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