黄沙坨油田火山岩裂缝油气藏储层评价.doc

黄沙坨油田火山岩裂缝油气藏储层评价
马强作者简介：马强（1980-今），男，助理工程师，2003年毕业于大庆石油学院石油工程系，现在辽河金马油田开发公司生产技术科，从事生产管理工作。电话：[phone]；E-mail：starmq@。

（中油辽河金马油田开发公司，辽宁 盘锦 124010）
摘要：根据火山粗面岩的低渗透特点，从岩性特征、油层分布、孔隙和裂缝、孔道半径和相渗曲线等方面，揭示了开发生产中的间歇自喷和含水突进等现象，探讨了油藏埋深和油水界面的关系，建立了黄沙坨油田火山岩裂缝油气藏的储层评价指标；以压裂措施对裂缝宽度和渗透率的改善为依据，指出了改善流动系数，是中孔～低渗透油气藏，解决开发中、后期，压力和井温下降、油气比上升、产量递减、油层返吐压裂砂和渗透率降低等生产矛盾的有效途径。
关键词：黄沙坨油田 火山粗面岩 储层物性评价 裂缝宽度 相渗曲线

1 引言
黄沙坨油田位于辽河东部凹陷中段，储层为沙三下段火山喷发岩，自下而上钻遇的地层为：S3Ⅰ粗安岩；S3Ⅱ粗面岩和S3Ⅲ玄武岩。
储层为火山粗面岩；主要有灰绿色粗面岩和角砾状粗面岩，矿物的主要成分碱性斜长石具定向排列，蚀变较深，裂纹和溶孔发育在0.2mm至4.0mm。岩石具斑状和聚斑状结构，具块状、角砾状和气孔状构造，角砾间的孔隙和裂缝主要被沸石填充，少量为绿泥石和泥质[1]，油田开发中的泥岩膨胀等污染问题较少，多数油井下泵投产一段时间后，都能够自行解除钻井时的泥浆污染，转为连抽带喷或间歇性自喷生产。
2 油层特征
油层平均中深3145m，厚度125m；主要发育在S3Ⅰ和S3Ⅱ。其中：S3Ⅱ油层组自下而上又可细分为S3Ⅱ1，S3Ⅱ2和S3Ⅱ3等小油层；测井解释的主力油层在S3Ⅱ1和S3Ⅱ2。油藏的原始油水界面为3240m，在S3Ⅱ1附近；由于油层岩石的强亲水性，导致油田开发中的含水上升速度快，含水上升率高（4.3%以上）；初期产量递减较大，高达20%以上。
原始的S3Ⅰ油层组经过试油和开发验证，多数为油水同层或水层，导致后续的油井生产中，多采用避射水层或远离油水界面等措施，使S3Ⅰ油层组没有形成主力油层的开发规模。
从平面分布上看：黄沙坨油田属于火山岩裂缝性复杂断块气顶～边底水稀油气藏，受界西一级正断层和小22二级逆断层的影响，油田内部发育了十多条三、四级断层；构造呈NE～WS向展部，自北向南发育了小24、小22、小23、小28、小25、小29和小33等复杂断块，油藏埋深由北向南有逐渐变浅的趋势（表1）。
表1 主力断块小层埋深对比表
油层
小层号
小22断块
小23断块
底界
m
顶界
m
厚度
m
底界
m
顶界
m
厚度
m
S3Ⅱ3
3190
3140
50
3150
3065
85
S3Ⅱ2
3300
3190
110
3230
3150
80
S3Ⅱ1
3375
3300
75
3345
3230
115

油藏厚度由油田的中心部位向北部和南部有逐渐变薄的趋势。构造中心部位是小23断块，厚度125m；北部的小24断块，油层厚度减小到20m；南部的小29断块，厚度减小到30m（表2）。
表2 黄沙坨油田油层厚度参数表
断块名称
小24
16-40
小22
小23
14-18
小25
10-16
12-6
小28
小29
面积 Km2
1.79
0.96
2.06
1.28
0.6
0.75
0.46
0.72
0.73
1.03
储量　104t
87
151
400
456
171
252
105
120
83
88
厚度　m
20
55
80
125
100
110
80
59
40
30

3 储层特征
火山粗面岩的储集空间主要有孔隙和裂缝两大类，且以孔隙为主；孔隙类型主要有：气孔和杏仁体中的残留孔、砾（粒）间孔、晶间孔、溶蚀孔和微裂缝等，粗面岩储层的平均孔隙度为8.8%，属于中孔～低渗[2]，孔径0.2mm～8.1mm，面孔率10.9%，平均孔喉1.78mm，最大24.7mm，孔喉比1：2。
裂缝具有良好的储集性和连通性，主要类型有：构造裂缝、冷凝收缩裂缝和斑晶节理缝等，粗面岩储层的平均裂缝宽度0.3mm～3.5mm；宏观的裂缝间距以小于20mm为主，占61.5%；裂缝间距在20mm～70mm的，占32.7%；平均岩心的裂缝密度为18条/m（表3）。

表3 黄沙坨油田裂缝类型统计表
断块名称
小24
小22
小23
小25
油田平均
裂缝密度 条/m
32.0
13.1
7.5
18.1
18.0
水平裂缝比例 %
79.6
7.7
48.1

33.8
网状裂缝比例 %
11.8
25.6
26.4
50.0
28.5
垂直裂缝比例 %
8.5
66.7
25.5
50.0
37.7

构造裂缝是主要的储集和连通裂缝，它的发育密度大、延伸长；主要受界西等一、二级大断层地影响，呈条带状平行分布在断层附近。斑晶节理缝主要发生在重力渗流带和水平溶蚀带，它的影响深度相对有限。
由于小24断块，以水平裂缝为主，占79.6%，导致它的产能低，措施效果不理想；小22断块以垂直裂缝为主，占66.7%，生产中见水较快也较突然，反映出水窜严重，治理较难；小25断块的网状和垂直裂缝都高于小23断块，使小25断块的产能较高，井间干扰试验的效果也好于小23断块；小23断块的裂缝类型比较匀称，开发中油井的产能差异较大，北部的油井以水平裂缝为主，低产井比较集中；西部的油井以垂直裂缝为主，生产中含水高，含水上升速度快；只有断块中部，以网状裂缝为主的油井，产量较高，自喷生产时间较长，效益较好，反映出它们与裂缝性质的密切关系。
4 储层物性评价
4.1 孔道半径
根据黄沙坨油田102块岩样的常规分析可知：粗面岩储层属于中孔～低渗性裂缝组合，最大孔隙为18.4%，最小2.3%，平均孔隙度8.8%；分析渗透率平均为1.0×10-3μm2；碳酸岩含量平均为1.2%；所以，油田的酸化措施效果较差，压裂措施效果较好。
S3Ⅱ1油层的孔隙度分布在2.3%～18.4%，平均为8.2%；S3Ⅱ2油层的孔隙度分布在5.2%～11.5%，平均为8.3%；S3Ⅱ3油层的孔隙度分布在7.1%～12.9%，油田平均孔隙度为8.8%。
孔隙和裂缝交织的形态变化多样；有孔洞、有线状和片状、有细长和短粗、有开启缝和闭合缝、有垂直裂缝和交叉裂缝等，但是主力油层的孔隙度分布相对均匀，属于中孔范围，峰值出现在8%～10%（图1）。

图1 黄沙坨油田孔隙度分布频率图

孔道半径是表征低渗透储层岩心孔隙结构的重要因素，它影响低渗透油田的渗流能力[3]，应用孔道半径评价储层，是火山岩储层与砂岩储层的区别之一。孔道半径越大，渗流阻力越小，储层流体的开发潜力就越大；实验室采用恒速压汞仪来测定低渗透储层的孔道半径，确定黄沙坨油田的平均孔道半径为0.2mm～8.1mm，峰值出现在1.0mm～2.4mm（图2）。

图2 黄沙坨油田孔道半径分布频率图
4.2 裂缝宽度
裂缝宽度是表征火山粗面岩储层，裂缝流体储集和连通特征的一个重要参数，是不同于砂岩储层的特征参数之一。对于火山岩储层而言，不同的裂缝类型，不仅反映了成岩过程中的应力拉伸或剪切等性质，还反映了储集空间的不同类型，也就决定了油藏的不同产能和开发特点。
在建立物模的基础上，利用Midland公司的3D-Move和3D-Stress软件进行动态和非动态恢复，应变分析和曲率分析，对裂缝系统的滑动趋势、渗漏趋势和扩张趋势进行分析，判断裂缝的开启和闭合性；在131.7m长的岩心上分析裂缝宽度平均为0.3mm～3.5mm，裂缝密度为18条/m。
根据罗什金油田[苏]阿布纳长耶沃区泄油半径[4]与渗透率的经验公式(Re=171.8+0.53K),推测黄沙坨油田火山岩裂缝储层的泄油半径为171m左右。
探边测试结果表明：黄沙坨油田多数井的实测探边半径平均在175m左右（表4），单井控制储量平均为34.5×104t，与经验公式比较吻合。

表4 黄沙坨油田探边测试表
井号
近边界
m
远边界
m
探测半径
m
单控储量
104t
14-18
90
200
121.1
7.44
16-24
320
560
34.2
54.2
16-26
170
400
258.3
34.6
18-30
210
330
145.3
20.6
小23
240
550
519.0
142.0
平均
207
427
174.9
34.5
黄沙坨裂缝性油气藏的含油饱和度平均为46.0%，束缚水饱和度平均为47.3%，残余油饱和度平均为30.7%，平均无水期采收率预测最高为21%；以小10-16井的低渗透（8.3×10-3μm2）岩样相渗曲线为例：低含水（小于20%）开发阶段的水相渗透率仅增加5%，油相渗透率就下降了90%以上（见图3），说明了岩石的强亲水性和含水上升速度加快的原因。

图3 小10-16井相渗曲线
对比分析高产井的裂缝类型都以网状缝为主，而且压裂后的有效渗透率可提高到21×10-3μm2以上，最高达49.2×10-3μm2；裂缝宽度平均可提高20%以上，达到20mm以上（见图4），可见：孔道半径和裂缝宽度是评价火山岩裂缝油气藏的重要指标，其中的裂缝宽度指标，揭示了油井产能和措施效果之间的因果关系。

图4 黄沙坨油田裂缝宽度分布频率图
5 开发中后期的渗透率变化
随着开发时间地延长，黄沙坨油田的地层压力和温度不断下降，油层开始脱气，油气比上升，结蜡程度日益严重；采出程度增加，上覆岩层的重力持续作用，导致裂缝宽度不断减小，渗透率不断降低（图5），油层返吐压裂砂，使卡泵检修等现象频繁发生，经济效益有所下降。

图5 黄沙坨油田渗透率下降曲线
在油相渗透率下降的同时，水相渗透率急剧上升，束缚水饱和度增加，油田的综合含水上升，采油速度下降，天然能量开发的采收率预测在18%左右（图6）。

图6 黄沙坨油田平均相渗曲线
火山岩裂缝性油气藏开发的关键是：充分利用储层的特点，及时保持充足的地层能量，改善流动系数，不断提高裂缝宽度和油相渗透率，防止油层严重脱气和返吐压裂砂，采取有效措施，抑制含水上升速度加快和递减加大，使油田保持长期稳产。
6 结论
（1）火山岩裂缝性油气藏不同于砂岩储层，必须建立新的储层评价指标；粗面岩储层是孔隙和裂缝交织发展的特殊油气藏，必须用孔道半径和裂缝宽度等指标来评价储层的好坏，揭示油井生产中的各种矛盾。
（2）黄沙坨油田中孔～低渗性裂缝油气藏，岩石的亲水性较强，油相渗透率下降较快，油井含水上升速度快，天然能量开发的采出程度低，储层的有效渗透率不断降低，裂缝宽度不断减小，油田递减加大；应尽量保持地层的能量，采取有效措施提高流动系数。
参考文献：
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Reservoir Evaluation of Volcanic Fractured Oil and Gas Reservoir in Huangshatuo Oilfield
Ma Qiang
PetroChina Liaohe Jinma Oifield Develop Co., Panjin, Liaoning,124010
Abstract: Based on the low permeable features of volcanic trachyte, from the aspects of lithologic character, oil layer distribution, pores and fractures, pore radius and relative permeability curve, the phenomena like intermittent flow and water breakthrough in the process of production are showed, the relation between depth of reservoir and oil/water contact is investigated, the reservoir evaluation indexes for volcanic fractured oil and gas reservoir in Huangshatuo oilfield are established. Relying on principle that fracturing stimulation can improve width of fracture and permeability, it is pointed out in the paper that the improvement of flow coefficient is an effective method to resolve such problems as decrease of pressure and well temperature, increase of gas/oil ratio, declining of production rate, production of fracture sand and decrease of permeability in the late development phase of medium porous~low pearmeability oil and gas reservoir.
Keywords: Huangshatuo oilfield, volcanic trachyte, reservoir evaluation, width of fracture, relative permeability curve
Bio: Ma Qiang(1980~), male, assistant engineer, graduated from Department of Petroleum Engineering in Daqing Petroleum Institute, currently working on oilfield production administration in the Department of Production Technology of Liaohe Jinma Oilfield Development Co., PetroChina. Tel: [phone]; e-mail: starmq@