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扎格罗斯盆地X油田渐新统—...新统混积储层特征及定量评价_伊硕.pdf

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资源描述

1、大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 4 月 第 42 卷第 2 期Apr.,2023Vol.42 No.2DOI:10.19597/J.ISSN.1000-3754.202202027扎格罗斯盆地X油田渐新统中新统混积储层特征及定量评价伊硕1 王龙2 李晨1 陈培元2 郭丽娜2(1.中海油研究总院有限责任公司 北京100028;2.中国海洋石油国际有限公司 北京100028)摘要:扎格罗斯盆地中部X油田渐新统中新统Asmrai组的陆源碎屑-碳酸盐混积储层岩性复杂、非均质性和后期改造强,储层评价成为制约

2、油气开发的瓶颈。为了规避评价参数相互交叉及人为因素对储层品质评价的影响,综合考虑影响储层质量的主要控制因素,优选混积系数、储层厚度、孔隙度、孔隙结构系数和非均质性系数等5种关键指标,运用灰色关联理论,提出储层综合定量评价标准,对混积储层进行综合评价。结果表明:Asmari组混积储层可划分为类储层、类储层、类储层和类非储层;储层分布主要受气候及海平面变化导致的薄层砂岩与碳酸盐岩交替沉积控制;古气候潮湿、陆源碎屑供给充足时,三角洲前缘水下分流河道主体发育类储层,河道侧翼及混积台地发育类储层,气候干燥、陆源碎屑供给不足时,储层发育较差,仅在台内滩随机发育类储层。研究成果可为X油田以及其他类似混积储层

3、油田的开发方案调整和井位部署提供借鉴。关键词:混积储层;储层特征;主控因素;灰色关联理论;定量评价中图分类号:TE122.2 文献标识码:A 文章编号:1000-3754(2023)02-0040-10Characteristics and quantitative evaluation of OligoceneMiocene hybrid sediments reservoirs in X Oilfield in Zagros BasinYI Shuo1,WANG Long2,LI Chen1,CHEN Peiyuan2,GUO Lina2(1.CNOOC Research Institut

4、e Co Ltd,Beijing 100028,China;2.CNOOC International Ltd,Beijing 100028,China)Abstract:The terrigenous hybrid clastic-carbonate reservoirs of Oligocene-Miocene Asmari Formation in X Oilfield in central Zagros Basin has complex lithology,high heterogeneity and strong late reformation.Reservoir evaluat

5、ion is a bottleneck restricting for oil and gas development.In order to avoid impacts of evaluation parameters mutual crossing and human factors on reservoir quality evaluation,considering the main control factors affecting reservoir quality,5 key indexes including hybrid sediments coefficient,reser

6、voir thickness,porosity,pore structure coefficient and heterogeneity coefficient are selected.Using gray correlation theory,comprehensive quantitative evaluation criteria for hybrid sediments reservoirs is put forward.The results show that hybrid sediments reservoirs of Asmari Formation are divided

7、into Class reservoir,Class reservoir,Class reservoir and Class non-reservoir.Reservoirs distribution is mainly controlled by alternating deposition of thin sandstones and carbonate rocks caused by climate and sea level changes.When the paleoclimate is humid and the supply of terrigenous clasts is su

8、fficient,the main body of underwater distributary channel of delta front develops Class reservoirs,and the flanks of chan收稿日期:2022-02-22 改回日期:2022-12-24基金项目:国家科技重大专项“海外重点油气田开发钻采关键技术”(2017ZX05032-004)。第一作者:伊硕,女,1989年生,博士,高级工程师,从事沉积学及储层地质学研究。E-mail:第 42 卷 第 2 期伊硕 等:扎格罗斯盆地X油田渐新统中新统混积储层特征及定量评价nel and hy

9、brid sediments platforms develop Class reservoirs.When the climate is dry and the supply of terrigenous clasts is insufficient,reservoirs are poorly developed,with Class reservoirs developed randomly only in the intra-platform shoal.The research provides reference for development plans adjustment an

10、d well deployment in X Oilfield and other similar hybrid sediments reservoir oilfields.Key words:hybrid sediments reservoir;reservoir characteristics;controlling factors;grey correlation theory;quantitative evaluation0引言混合沉积(盆外陆源碎屑与盆内碳酸盐组分在沉积上的混合)及其相关的油气储层是当今沉积学及油气地质领域中颇受关注的新兴热点15。20 世纪 80 年代 J.F.Mo

11、unt6提出混合沉积物的概念,揭开了混合沉积研究的序幕,但截至目前国内外学者对混合沉积的分类仍未形成统一认识,主流分类方案多侧重于按成分划分67,虽然满足了沉积研究的需求,却很少考虑到储层评价应用的实用性。2000 年以来,国内外学者在不同沉积背景下的混合沉积机制及混合沉积控制因素等方面的研究不断深入,例如渤海油田首次建立了陆相断陷盆地混合沉积相体系89,并认为混合沉积的主控因素主要为相对海平面与气候变化控制下的物源不稳定供给与较高盐度水体条件1011。近几年对该类储层的系统表征及预测研究逐渐增多,但不同类型的混合沉积在储层规模、储层特征及油气产能方面存在较大的差异1214。肖佃师等15认为混

12、积岩组分含量及排列方式控制了储层孔喉系统类型及变化,并以此为基础建立了混积岩孔喉分类模式;庞小军等16通过对优质储层分布特征的剖析,总结出渤中凹陷深层混积岩优质储层发育的主要原因是含生屑白云岩早期抗压实、中晚期遭遇超压和油气侵位的强烈溶蚀;王志萍等17通过地震正演模拟及匹配追踪方法等,有效实现了对不同厚度及岩性组合的混积储层的预测。储层特征认识不清、评价信息不完备等主客观的限制是制约油气田开发的重要因素,然而目前针对混积储层的定量化评价鲜有研究。扎格罗斯盆地 X 油田渐新统中新统发育一套厚层混积主力油层,其“岩性复杂、非均质性强”的地质特征导致油田开发出现油井产能差异大、见水规律复杂等矛盾18

13、,因此亟需针对油田高效开发的重要环节储层特征及储层品质评价开展深入研究。本文基于 3口取心井 137 m 岩心观察及554 个铸体薄片、273 个常规物性、37 个压汞测试数据资料的分析,探讨了混积储层质量及其发育规模的主控因素,选择有代表性的评价参数,并运用灰色关联理论规避评价参数相互交叉的问题,对储层进行定量综合评价,以期对该地区后期的开发井位部署以及周缘或类似的混合沉积油气藏的储层评价提供参考。1地质概况X油田位于扎格罗斯盆地中部,为中东地区重要的油气聚集区1920,油气资源丰富。中新世开始并持续至今的扎格罗斯造山运动致使扎格罗斯褶皱加剧、特提斯洋于晚始新世闭合,并在褶皱带形成之后,形成

14、了扎格罗斯前陆盆地21。整体上 X 油田构造为呈 NWSE 走向的背斜(图 1(a),主要形成于新近纪的扎格罗斯造山运动。研究区地层自下而上发育白垩系、古近系、新近系、第四系,主要生产层位为古近系的渐新统新近系中新统的 Asmari 组混积储层,海拔深度为-2 800-3 300 m。Asmari 组可分为 A、B、C、D 共 4 段(图 1(b),混合沉积主要分布在 A 段和 B 段,可细分为 A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4共 7 个小层,C 段和 D 段因钻遇不全,且非当前生产层位,故未进行细分,亦非本次研究层位。扎格罗斯盆地中部古近纪新近纪经历了一次大的海侵,沉积了一套厚层碳酸

15、盐岩沉积。与此同时,一个三角洲体系从阿拉伯地盾向东蔓延至扎格罗斯地区,与 Asmari 组碳酸盐岩沉积呈指状交互22,形成陆源碎屑与碳酸盐岩混合沉积体系。研究区沉积相以三角洲前缘、局限台地及相缘混合形成的混积台地为主(图 1(c),陆源物源来自南西方向,向北东方向逐渐过渡为海相沉积。412023 年大庆石油地质与开发2储层特征2.1岩石特征针对研究区复杂岩性储层的岩石特征,对Mount的 4端元分类方案6进行调整,即依据“主成分+支撑结构”,以“陆源泥+陆源颗粒+碳酸盐异化颗粒+化学沉淀碳酸盐”为 4 个单元对混合沉积进行划分。将陆源泥体积分数大于等于 50%的岩石归为泥岩,陆源泥体积分数大于

16、等于 25%小于 50%的岩石归为泥质岩,碳酸盐体积分数大于95%的岩石归为纯碳酸盐岩,陆源碎屑体积分数大于 75%的岩石归为纯陆源碎屑岩。其余混积岩则分为3类(图2):(1)泥质混积岩,陆源泥体积分数大于等于25%小于 50%,且以碳酸盐岩和陆源泥为主的混积岩;(2)碳酸盐型混积岩,陆源泥体积分数小于图 1研究区地质概况Fig.1 Geological overview of studied area42第 42 卷 第 2 期伊硕 等:扎格罗斯盆地X油田渐新统中新统混积储层特征及定量评价25%,且陆源颗粒体积分数大于等于 10%小于25%,以碳酸盐岩为主的混积岩;(3)陆源碎屑型混积岩,陆

17、源泥体积分数小于25%且碳酸盐岩体积分数大于等于 25%小于 50%、以陆源碎屑颗粒为主的混积岩,根据异化颗粒及泥晶碳酸盐岩含量对陆源碎屑型混积岩进行细分。基于薄片鉴定、钻井及测井岩性解释等资料分析,认为目的层岩石类型主要由砂岩、颗粒碳酸盐岩、泥晶颗粒碳酸盐岩、泥晶碳酸盐岩及其过渡的混合沉积组成,研究区发育的混合沉积以含砂泥晶碳酸盐岩、含砂粒泥碳酸盐岩及泥晶碳酸盐质砂岩为主(图2)。其中 Asmari 组 A 段以碳酸盐岩及碳酸盐岩型混积岩为主,B段以陆源碎屑岩与碳酸盐岩交替发育为特征,发育多种岩石类型。通过对不同层位混积储层的组分差异及物性特征进行统计,将砂岩组分(或纯碳酸盐组分)与岩性总组

18、分的占比定义为混积系数(图3)。从图3可以看出,岩石类型的混合沉积程度越高,混积系数越大,储层的储集性能越差。2.2储层厚度沉积环境差异导致研究区内储层厚度跨度较大,为 0.0111.8 m,其中,砂岩型混积储层单层厚度为 0.211.8 m;碳酸盐岩型混积储层单层厚度为 0.055.78 m;粉晶碳酸盐岩储层单层厚度为0.011.73 m。不同厚度储层物性存在差异,通过对有效储层尤其是混积储层的厚度及物性相关性进行统计,认为储层物性与储层存在一定程度的正相关关系。在储层沉积环境相同或相近的情况下,储层孔隙度随储层厚度的增大有增大的趋势。当储层单层厚度大于6 m时,物性提升幅度减缓,但仍具备储

19、层厚度越大渗透率能力越强的正相关趋势。因而储层厚度是决定储层品质的关键参数,其直接决定了后期开发井位部署及产层的射孔厚度。2.3孔隙结构根据研究区铸体薄片的特征鉴定及压汞法测试表征认为 Asmari 组储层主要发育原生孔隙、次生溶孔、晶间孔隙和微裂缝等类型的储集空间,孔隙结构以中孔-中喉和小孔-细喉为主(图 4)。颗粒支撑、胶结物很少的砂岩型储层主要表现为长石或岩屑的溶蚀,以孔隙缩小型喉道为主,具中孔-中喉组合,毛管压力曲线略显台阶、略粗歪度,排驱压力一般小于 0.1 MPa。粒间溶蚀孔较为发育的颗粒碳酸盐岩型储层内主要表现为颗粒间碳酸盐胶结物溶蚀,储集空间以次生溶孔为主。粒泥碳酸盐岩型储层粒

20、内孔和铸模孔更为发育,喉道以管束状喉道为主,小孔-细喉,孔喉分选一般,略粗歪度,排驱压力一般小于 0.5 MPa。当砂岩与泥粉晶碳酸盐岩混合时,储集空间以晶间溶孔为主,发育晶间隙型喉道,具中孔-细喉组合,孔喉分选稍差。较为致密的泥晶碳酸盐岩和部分粒泥碳酸盐岩储层储集空间主要以晶间溶孔和微裂缝为主,喉道图 2Asmari组岩石类型划分Fig.2 Classification of rock types in Asmari Formation图 3Asmari组混积系数与孔隙度关系Fig.3 Relationship between hybrid sediments coefficient and

21、 porosity of Asmari Formation432023 年大庆石油地质与开发以晶间隙型和裂缝型为主,具小孔-微喉组合,分选差,细歪度,具较高排驱压力及中值压力,孔隙相互连通性较差。2.4储层物性根据研究区 25 口取心井 273 个实测有效孔渗样品点测试结果统计,Asmari组混合层系的孔隙度主要为 10%30%,占样品总数的 68.34%,渗透率差距较大,主要为0.110-310010-3 m2,平均为25.3910-3 m2,最大渗透率出现在砂岩储层中,为5 29010-3 m2。岩心孔隙度和渗透率交会显示(图 5),孔隙度与渗透率基本呈正相关关系,渗透率随着孔隙度增大而增

22、大,整体上为孔隙型储层的特征,部分样品具有裂缝和溶洞的特征,渗透率较高。按照SY/T 62852011油气储层评价方法23的评价标准,碎屑岩储层总体具有中高孔、中特高渗的特点,碳酸盐岩储层、混积型储层具有中低孔、低渗的特点。2.5非均质性储层非均质性为在储层的沉积、成岩过程中受多方面影响导致储层内部岩性、物性等方面的不均匀变化。储层非均质性分类由大到小分为层间非均质性、层面非均质性、层内非均质性及微观非均质性4级。其中宏观上的层间非均质性及层面非均质性主要体现不同储层段之间的差异,由沉积相差异进行体现;微观非均质性是指微观孔道内影响流体流动的地质因素,由储层孔隙结构表征进行体现;本文主要针对层

23、内非均质性,即单一砂体规模内垂向上的储层性质变化。研究区层内储层非均质性主要由于沉积环境变化导致的岩性韵律及岩性交互造成的。通过地质统计学方法运用渗透率级差(Jk)、变异系数(Vk)和突进系数(Tk)等参数来定量表征层内非均质性。鉴于指标过多,本文采用“非均质性系数(Kmn)”(级差、变异系数和突进系数的乘积)来综合反映层内非均质性,非均质性系数越大非均质性越强。例如X32井中2个不同深度段储层:1号储层图 5X油田Asmari组储层孔隙度与渗透率关系Fig.5 Relationship between porosity and permeability of Asmari Formation

24、 in X Oilfield图4Asmari组储层孔喉结构类型Fig.4 Pore throat structure types of Asmari Formation reservoirs44第 42 卷 第 2 期伊硕 等:扎格罗斯盆地X油田渐新统中新统混积储层特征及定量评价段的非均质系数为 6 496.8(Tk=3.14;Jk=1 831.0;Vk=1.13);2 号储层段的非均质系数为 45.0(Tk=1.83;Jk=40.3;Vk=0.61)。从数值分布及统计结果均可看出,不论物性差异还是分散程度上,1号储层段的非均质性较强(图6)。3储层综合评价3.1评价参数的确定为了达到综合认识

25、储层特征的目的和效果,需要采用多项参数、从多个方面进行储层综合评价24。本次研究最初统计计算了 3 个方面 11 个参数,分别是:(1)研究区储层分布主要受沉积特征控制(微相类型、混积系数、储层厚度、砂地比),在沉积相内部组分差异及混合程度不同发生差异性储层改造,混积储层内不同沉积相的厚度差异很大,且相似物性特征前提下,储层厚度越大储集能力越强。(2)储层物性参数(孔隙度、渗透率)是沉积作用和成岩作用的综合结果,总体上反映了储层的物性特征,是评价油气运移和富集的关键因素。(3)混合沉积储层内部非均质性强,孔隙结构差异(喉道半径、孔隙结构系数)及非均质性程度(非均质性系数、突进系数、渗透率级差)

26、是影响储层质量的关键要素,可从不同级次评价储层非均质程度。在综合考虑以上影响储层质量的主要控制因素的基础上,规避因资料(喉道半径)短缺无法准确获得、赋值时很难掌握统一的标准(微相类型)及代表储层同一方面特性的相似性指标(砂地比、渗透率、突进系数、渗透率级差),选取能够充分体现储层不同方面特性、相互独立、易于获取进行平面及纵向整体评价的参数作为表征研究区储层性质的关键参数,用于储层综合评价与分类:混积系数、储层厚度、孔隙度、孔隙结构系数及非均质性系数。3.2参数权系数的确定本文运用灰色关联原理2527对储层类型判别参数的权系数进行确定。3.2.1确定母序列与子序列在储层综合评价参数判定过程中,将

27、对影响储层品质程度较大的参数渗透率确定为母因素,构成关联分析的母序列,其余参数为子序列。根据评价参数与储层发育的关系分别进行处理:储层厚度越大,储层品质越好,用单个参数值除以本组参数的极大值;混积系数越大,储层物性越差,把它们的数值作倒数处理,先用本组参数的极大值减去单个参数值,再用其差值除以本组参数的极大值。由于不同参数代表不同的物理意义,本次采用均值化变换对原始数据进行无因次化处理,计算公式为Xt1(i)=Xt0/1ni=1nXt0(i)(1)式中:Xt1(i)某一观测点均值变换后数据;Xt0某一观测点原始数据;1ni=1nXt0(i)所有比较序列的平均值。3.2.2计算灰关联系数及关联度

28、在评价指标标准化并确定母序列和子序列后,利用式(2)计算母序列与各子序列的灰色关联系数,子因素与母因素的灰关联系数表示为ri,0=min+maxt(i,0)+max,i=1,2,m(2)式中:t(i,0)同一观测点各子因素与母因素绝对差值,且t(i,0)=|X1t(i)-X1t(0)|;max所有比较序列中绝对值差值的最大值,max=maxtmaxi|x1t(i)-x1t(0)|;min所有比较序列中绝对值差值的最小值,且min=mintmini|x1t(i)-x1t(0)|;分辨系数,0.1,1,能够提高关联系数之间的差异,减少由于max太大而导致数据图6X油田X-32井Asmari组储层非

29、均质性Fig.6 Reservoir heterogeneity of Asmari Formation of well X-32 in X Oilfield452023 年大庆石油地质与开发失真的现象,一般取0.527。对灰关联度进行归一化处理后,便可得到各参数的权系数,即ai=ri,0/i=1mri,0(3)式中:ai 归一化后的权系数;ri,0 子序列i与母序列0的灰关联度。通过式(3)计算,最终确定各个评价参数的权系数(Wc),通过计算各影响因素之间的数值关系,得出每个参数对其他任一参数的关联系数为Wc(Mx,H,Kmn,R35)=(0.18,0.20,0.24,0.14,0.24)(

30、4)式中:Wc权系数;Mx混积系数;H 储层厚度,m;孔隙度,%;Kmn非均质性系数;R35孔隙结构系数。3.3储层类型的划分当储层品质判别参数和这些参数的权系数已知时,就可以根据计算出的储层综合评价因子来判断储层类型,公式为Q=f(Mx)0.18+f(H)0.20+f()0.24+f(Kmn)0.14+f(R35)0.24(5)式中Q储层综合评价因子。采用极大值标准化法计算各单项参数的评价分数,即以单项参数除以同类参数的极大值,使每项评价分数为 01。根据各样品的储层质量综合评价因子的差别情况,应用“拐点法”对综合判别指标进行划分,即综合系数大于等于 0.6 为类,综合系数大于等于 0.4

31、小于 0.6 为类,综合系数大于等于 0.2 小于 0.4 为类,综合系数小于等于 0.2为类,研究区 Asmari 组混合沉积储层可划分为、类储层和类非储层,划分的类别与储层品质对应关系较好。4储层评价结果及讨论基于综合评价因子,划分出不同储层类别的纵向与横向分布,结合X油田Asmari组的沉积环境演化规律,对储层综合品质分布进行分析,同时运用开发动态资料,对静态研究结果进行验证。纵向上,整体表现为 B 段储层品质优于 A 段(图 7)。储层分布主要受气候及海平面变化导致的薄层砂岩与碳酸盐岩交替沉积控制。B段沉积时期古气候较为潮湿,大量陆源碎屑输入沉积盆地,形成以分流河道砂岩为主的陆源碎屑沉

32、积。厚层箱状河道砂岩发育时,储层储渗能力强,非均质性弱,为类储层;河道侧翼及混积台地内因混合作用及其所引发的破坏性成岩作用而呈现较差的储渗能力,形成类储层。该油组储层整体以类和类为主,类储层较少。A段,随着气候转为干燥,沉积时期陆源碎屑供给不足,水体蒸发,沉积环境利于碳酸盐饱和沉淀,沉积以蒸发-局限环境下的碳酸盐岩沉积为主。该油组整体以发育类、类储层为主,下部由于海平面较高,在远离陆地的局限台内滩(颗粒滩)有类储层的发育,随海平面上升及向陆地过渡,沉积相以蒸发台地及局限台地为主,泥质含量较高,物性较差,多以类储层为主。平面上,以小层为作图单位,在单井按照综合评价因子划分储层类型之后,统计井上不

33、同储层类型累计厚度进行平面图的绘制,以优势储层类别分布趋势来分析储层品质的分布规律。以混积现象最为明显且为主力油层的B1小层为代表层位,从其储层分类平面图(图8,结合图1(c)沉积相图)可以看出,类储层优质储层主要分布在三角洲前缘水下分流河道砂岩主体部分,在河道侧缘及混积台地则以类储层为主。而碳酸盐岩储层的发育具有一定的继承性,滩体中部厚度较大的部分以类储层为主,在其上下缘、侧缘及靠岸方向蒸发台地则发育厚度相对薄、储层物性相对较差的类储层。类储层主要发育在气候干旱时期,受西南物源影响形成的陆源碎屑及陆源碎屑混积区域,其中水下分流河道亚相因其结构成熟度高、泥质含量低,且受地层水影响胶结作用相对较

34、弱而表现为物性最佳。通过统计不同类型储层初始比采油指数发现,储层类型和油井产能密切相关:类储层初始比采油指数可达 38.74 m3/(MPadm),而类储层和 类 储 层 的 初 始 比 采 油 指 数 分 别 为 6.92、1.15 m3/(MPadm),不同类型储层的初始比采油指数的分析结果与储层评价结果正相关,且类储层的初始比采油指数明显高于类、类储层,验证了储层评价分类的合理性。46第 42 卷 第 2 期伊硕 等:扎格罗斯盆地X油田渐新统中新统混积储层特征及定量评价图 7X油田Asmari组储层对比剖面Fig.7 Reservoir correlation section of As

35、mari Formation in X Oilfield图 8X油田Asmari组B1小层储层厚度Fig.8 Reservoir thickness of B1 layer in Asmari Formation in X Oilfield472023 年大庆石油地质与开发5结论(1)伊拉克X油田渐新统中新统Asmari组混合沉积储层中砂岩型储层属于高孔、中高渗储层,碳酸盐岩型储层及混积型储层属于中低孔、低渗储层,储层非均质性强。(2)优选混积系数、储层厚度、孔隙度、孔隙结构系数及非均质性系数作为储层评价的关键参数,计算综合评价指数,并将 X 油田 Asmari 组混合沉积储层划分为4类,其中

36、、类为有效储层,类为非储层。(3)研究区储层以、类储层为主,储层分布主要受气候及海平面变化导致的薄层砂岩与碳酸盐岩交替沉积控制。古气候潮湿、陆源碎屑供给充足时,三角洲前缘水下分流河道主体发育类储层,河道侧翼及混积台地发育类储层;气候干燥、陆源碎屑供给不足时,储层不发育,仅在台内滩随机发育类储层。参考文献:1 高岗,杨尚儒,屈童,等.混合沉积研究现状及其与油气富集的关系J.地质科技情报,2018,37(6):82-88.GAO Gang,YANG Shangru,QU Tong,et al.Research status of mixing sediments and their relatio

37、nship with petroleum enrichment J.Geological Science and Technology Information,2018,37(6):82-88.2 李泉泉,鲍志东,肖毓翔,等.混合沉积研究进展与展望J.沉积学报,2021,39(1):153-167.LI Quanquan,BAO Zhidong,XIAO Yuxiang,et al.Research advances and prospect of mixed deposition J.Acta Sedimentologica Sinica,2021,39(1):153-167.3 何登发,何

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