塔里木盆地順托果勒地區(qū)志留系柯坪塔格組下段低滲儲(chǔ)層物性下限研究——以順9井區(qū)為例

趙 建，馬海隴

（中國(guó)石化西北油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011）

順托果勒地區(qū)位于塔里木盆地順托果勒低隆，是北部順托果勒地區(qū)及東部滿加爾坳陷油氣長(zhǎng)期運(yùn)移的指向區(qū)（圖1）。三維地震精細(xì)解釋在三疊系發(fā)現(xiàn)構(gòu)造圈閉7個(gè)及多個(gè)志留系柯坪塔格組楔狀體，順9井在志留系柯坪塔格組下段5 560.5～5 589.5 m 低孔低滲儲(chǔ)層加砂壓裂獲低產(chǎn)油流，揭開了順托果勒地區(qū)低孔低滲儲(chǔ)層油氣勘探的序幕［1-8］。

圖1 順9井區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置

1 巖石學(xué)特征

柯坪塔格組下段儲(chǔ)層巖石類型主要為細(xì)粒、中-細(xì)粒巖屑砂巖，偶夾灰綠色泥質(zhì)條帶。石英含量較低（30%～57%），巖屑含量較高（38%～62%），長(zhǎng)石含量低（5%～10%），巖石顆粒多定向排列，顆粒分選中-好，次棱-次圓，顆粒支撐，顆粒接觸關(guān)系多為線狀和凹凸接觸，膠結(jié)類型以次生加大和孔隙式膠結(jié)為主；巖石填隙物成分復(fù)雜，有酸性噴出巖、中基性噴出巖、千枚巖、泥巖等。掃描電鏡見石英Ⅰ級(jí)加大，粒表及粒間分布有綠泥石、綠蒙混層、伊利石、黃鐵礦，屬晚成巖A 期中-晚階段產(chǎn)物。

2 孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)分析

柯坪塔格組下段儲(chǔ)層巖石類型主要為細(xì)粒、中-細(xì)粒巖屑砂巖。根據(jù)順9井區(qū)91塊壓汞樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，排驅(qū)壓力介于0.4～5.0 MPa之間，平均1.49 MPa；中值壓力介于1.57～57.44 MPa之間，平均15.55 MPa；退汞效率平均32.13%；平均喉道半徑介于0.03～0.47μm，均值為0.2μm；吼道分選系數(shù)在1.54～4.98，平均2.41；歪度在0.62～1.97，平均0.95。總體表現(xiàn)為細(xì)孔喉儲(chǔ)層特征，儲(chǔ)層物性較差。

3 有效儲(chǔ)層物性下限確定

油層有效厚度是指儲(chǔ)層中具有產(chǎn)油能力的那部分厚度，是在現(xiàn)有的工藝技術(shù)條件下可以采出油氣那部分儲(chǔ)層。結(jié)合本區(qū)現(xiàn)有資料，采用以下8種方法確定有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法

經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法是以巖心分析孔隙度和滲透率資料為基礎(chǔ)，以低孔滲段累計(jì)儲(chǔ)滲能力丟失占總累計(jì)的5%左右為界限的一種累計(jì)頻率統(tǒng)計(jì)法。儲(chǔ)集體物性越好的儲(chǔ)層，原油越容易流動(dòng)；反之，孔隙度越小、滲透率越低的儲(chǔ)層，原油越難流動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)表明，不動(dòng)油含量一般占總含油量的10.0%～15.0%，根據(jù)不可動(dòng)油占總含油量的百分?jǐn)?shù)來確定儲(chǔ)層出油物性下限［9-14］。考慮到本區(qū)特低孔、低滲的儲(chǔ)層特點(diǎn)，確定累計(jì)頻率丟失不超過總累計(jì)的5%累計(jì)儲(chǔ)能丟失。下限值一般出現(xiàn)在頻率累計(jì)曲線的拐點(diǎn)處，根據(jù)研究區(qū)孔、滲分布特征，下限拐點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的孔隙度5.2%、滲透率0.06×10-3μm2即為有效儲(chǔ)層物性下限（圖2）。

圖2 順9井孔、滲分布頻率

3.2 四性關(guān)系法

在研究四性關(guān)系的基礎(chǔ)上，以測(cè)試資料為依據(jù)，以巖心分析、測(cè)井解釋為基礎(chǔ)，編制順9井電阻率-孔隙度交會(huì)圖，從圖中可以得出有效儲(chǔ)層孔隙度的下限為6.0%，根據(jù)孔滲關(guān)系，滲透率取值為0.07×10-3μm2（圖3）。

圖3 順9井區(qū)志留系電阻率-孔隙度交會(huì)圖

3.3 含油產(chǎn)狀法

含油產(chǎn)狀法是根據(jù)目的層巖心樣品物性分析資料，建立含油產(chǎn)狀與孔、滲之間的關(guān)系來確定有效儲(chǔ)層物性下 限 值［12，15-17］。順9 井 區(qū) 測(cè) 試 段 涵 蓋 了 油浸、油班和油跡三種顯示情況，油跡以上粉砂巖均有產(chǎn)出，所以將下限放在油跡以上。從柯坪塔格組下段含油產(chǎn)狀圖可以讀出孔隙度下限為5%，滲透率下限為0.04×10-3μm2（圖4）。

圖4 含油產(chǎn)狀法確定有效儲(chǔ)層孔滲下限值

3.4 最小喉道半徑法

利用毛管壓力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定油氣的最小流動(dòng)孔喉半徑，用統(tǒng)計(jì)法建立起孔喉半徑與常規(guī)物性分析的孔滲結(jié)果之間的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而確定有效儲(chǔ)層物性下限［9-10，18-19］。

巖石的宏觀孔滲特征是巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)及喉道大小的反映。在一定壓差下，原油能否從巖石中流出取決于喉道的粗細(xì)。壓汞法就是采用最小流動(dòng)孔喉半徑來確定孔隙度下限。本文選用Well法來計(jì)算集層最小有效孔喉半徑，進(jìn)而利用油層段的孔隙度與孔喉半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系作相關(guān)分析，得出各儲(chǔ)集巖的物性下限。

Well法以等孔隙體積增量為基礎(chǔ)，求每一個(gè)孔隙體積間隔中滲透率貢獻(xiàn)值及累計(jì)滲透能力。當(dāng)滲透率累計(jì)貢獻(xiàn)值達(dá)99.99%時(shí)，對(duì)應(yīng)的孔喉半徑可作為油氣層的最小流動(dòng)孔喉半徑。計(jì)算的最小有效喉道半徑為0.1039μm，根據(jù)喉道半徑與孔隙度、滲透率的相關(guān)性，計(jì)算出有效孔隙度下限為5.88%，有效滲透率下限為0.06×10-3μm2。

3.5 最小含油喉道半徑法

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究成果，0.1μm 厚度相當(dāng)于水濕性碎屑巖表面附著的水膜厚度，油藏形成過程中油氣驅(qū)替水需要克服非常高的毛管壓力。當(dāng)儲(chǔ)層的孔喉小于0.1μm 時(shí)油氣難以進(jìn)入其中形成有效的儲(chǔ)層，因此認(rèn)為該值為儲(chǔ)層的孔喉下限。

根據(jù)壓汞實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)滲透率與喉道半徑關(guān)系（圖5），0.1μm 喉道半徑對(duì)應(yīng)的滲透率為0.10×10-3μm2，此時(shí)的滲透率可以作為滲透率下限。根據(jù)本區(qū)孔滲關(guān)系確定的孔隙度下限為6.0%。

3.6 孔隙度與中值壓力交匯法

中值壓力為汞飽和度為50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力值，是毛細(xì)管壓力分布趨勢(shì)的量度，在劃分有效儲(chǔ)層時(shí)一般選取含油飽和度50%作為下限值。根據(jù)順9井區(qū)孔隙度與中值壓力關(guān)系，中值壓力和孔隙度交匯圖上7%附近存在一個(gè)明顯的分界，因此將下限定為7.0%作為參考；根據(jù)孔滲關(guān)系，此時(shí)滲透率取值0.08×10-3μm2。

圖5 順9井區(qū)志留系滲透率與孔喉半徑關(guān)系

3.7 核磁共振法

核磁共振技術(shù)在油氣儲(chǔ)層流體可動(dòng)規(guī)律研究中廣泛應(yīng)用［20-25，27-30］，核磁孔隙度更真實(shí)地反映巖石實(shí)際孔隙度。

根據(jù)順9井區(qū)34個(gè)核磁共振樣品分析結(jié)果，孔隙度、滲透率和可動(dòng)流體飽和度相關(guān)性較差相關(guān)系數(shù)分別為0.596（冪回歸）和0.811（對(duì)數(shù)回歸）（圖6）；可動(dòng)流體飽和度分布在2.78%～26.3%，平均13.4%；分析原因?yàn)槭⒋紊哟蟆⒘１砑傲ｉg分布有綠泥石等粘土礦物，堵塞了孔隙和流體運(yùn)移通道。

圖6 孔隙度、滲透率與可動(dòng)流體關(guān)系

根據(jù)樣品核磁孔隙度、滲透率與可動(dòng)流體飽和度的關(guān)系，當(dāng)可動(dòng)流體飽和度≥10%時(shí)最低孔隙度為6.3%，最低滲透率為0.11×10-3μm2，此時(shí)儲(chǔ)層具有一定的開發(fā)潛力［20］。因此取孔隙度≥6.3%，滲透率≥0.11×10-3μm2可以作為研究區(qū)有效儲(chǔ)層物性下限值。

3.8 類比法

研究區(qū)柯坪塔格組下段砂巖屬于特低孔、特低滲的致密砂巖儲(chǔ)層，孔隙度分布主要集中在6%～10%，最小1.7%，最大9.0%，平均值6.33%；滲透率 主要分布在（0.08～1.28）×10-3μm2，最小值0.01×10-3μm2，最大值34.3×10-3μm2，平均值0.77×10-3μm2。

根據(jù)本區(qū)儲(chǔ)層物性特征，類比長(zhǎng)慶西峰油田［30］和準(zhǔn)噶爾盆地永進(jìn)油田［9］，綜合考慮本區(qū)有效儲(chǔ)層物性下限取值為孔隙度≥6.0%，滲透率≥0.10×10-3μm2（表1、表2）。

表1 儲(chǔ)層物性下限綜合取值

表2 類比法確定有效儲(chǔ)層物性下限

4 結(jié) 論

（1）研究區(qū)儲(chǔ)層具有較高的排驅(qū)壓力、中值壓力、孔喉半徑小等特征，孔隙度平均值為6.33%，滲透率幾何平均值為0.18×10-3μm2，屬特低孔、特低滲儲(chǔ)層；分析認(rèn)為成巖晚期的石英次生加大和粒表及粒間分布有綠泥石等粘土礦物，堵塞了孔隙和流體運(yùn)移通道。

（2）應(yīng)用8種方法，明確了順托果勒地區(qū)志留系柯坪塔格組下段有效儲(chǔ)層物性下限孔隙度為6.0%，滲透率為0.10×10-3μm2，為儲(chǔ)量計(jì)算提供科學(xué)依據(jù)。通過核磁實(shí)驗(yàn)研究，可動(dòng)流體飽和度分布在2.78%～26.3%，平均13.4%，儲(chǔ)層具有一定開發(fā)前景。

（3）確定的儲(chǔ)層物性下限真正反映了儲(chǔ)集層的特征，并得到了試氣試采資料證實(shí)，為塔里木盆地同類儲(chǔ)層的開發(fā)、試油試采提供依據(jù)，對(duì)特低孔、低滲儲(chǔ)層評(píng)價(jià)具有重要意義。

（4）在確定特低孔、低滲砂巖儲(chǔ)層有效厚度物性下限的時(shí)候，兼顧多種方法綜合運(yùn)用，互相驗(yàn)證，綜合考慮各因素的影響，避免因研究方法單一而使得下限取值出現(xiàn)較大偏差。

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