阿尔及利亚A区块三叠系砂岩储层特征及其影响因素

翁望飞 李 争 季红军 马 成 张金华

(1.中国石化江苏油田分公司物探技术研究院 2.中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院 )

阿尔及利亚A区块三叠系砂岩储层特征及其影响因素

翁望飞1李 争2季红军1马 成1张金华1

(1.中国石化江苏油田分公司物探技术研究院 2.中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院 )

三叠系砂岩储层是阿尔及利亚A区块最主要的勘探目的层,研究其储层特征及控制因素对区块内油气勘探及井位部署有着重要的指导意义。通过岩心观察,结合区域地质资料及样品实验室分析测试资料,认为阿尔及利亚 A区块三叠系砂岩储层以中粒、细粒岩屑石英砂岩为主,成分成熟度高,结构成熟度中等,分选好,颗粒圆度为次棱角—次圆,发育有原生粒间孔、次生溶蚀粒间孔,孔喉组合类型以大孔 -细喉道为主。受机械压实作用、化学压溶作用、胶结作用、溶蚀作用等成岩作用影响和沉积环境、构造作用控制,阿尔及利亚 A区块三叠系砂岩储层属于低孔、特低孔 -中低渗、特低渗储层。图 4表 2参 4

三叠系 储层特征 物性 孔隙结构 成岩作用 影响因素 阿尔及利亚

阿尔及利亚A区块位于非洲撒哈拉地台的中北部,横跨了三个一级构造单元,区块北部属图古尔特低隆起,西南为韦德迈阿盆地,东南为哈西迈斯欧德隆起的部分区域,面积约为 6865.57km2[1]。沉积盆地的整个演化过程主要经历了加里东、海西、早阿尔卑斯和晚阿尔卑斯 4个构造阶段[2,3],各构造阶段不同的褶皱幕运动对盆地产生了不同程度的影响,形成了目前的构造面貌和沉积地层。早三叠世,地层停止抬升剥蚀,在海西不整合面上接受沉积,发育了三叠系陆相河流 -三角洲地层,为一套棕红色、灰色细砂—粉砂岩与棕红色、灰绿色、灰色泥岩互层。

A区块油气发现始于上个世纪八十年代,MEK-1和 EHC-1井在三叠系下统 SI段砂岩储层中获得有高产油流,其中MEK-1井稳产至今,平均产量可达 130m3/d。但从上世纪 90年代以来,该区块油气勘探再没有大的突破,其中储层的研究力度不足,是一个很大的制约因素。在对区块内 9口探井岩心描述及砂岩分布研究基础上,采集了 90余块砂岩岩心及岩屑样品,通过常规物性、铸体薄片、扫描电镜、X-射线衍射、压汞实验等多项测试方法,对储集岩的岩石学特征、储集物性、孔隙发育特征及其影响因素进行了细致的探讨。

1 储层特征

1.1 碎屑岩石学特征

A区块三叠系砂岩储层分为 SI砂岩段和 T1砂岩段,两者岩石学特征相似,岩性以中砂岩和细砂岩为主,其次为粉砂岩,含极少量砾岩。粒径的分布区间为0.13Pmm ～0.3Pmm,碎屑岩结构成熟度中等,颗粒圆度为次棱角—次圆,分选好;砂岩为颗粒支撑,颗粒间的接触方式以点 -线、线 -凹凸接触为主,少量点、线接触。碎屑中石英含量高,为 76.7%～96.0%,平均87.8%,岩屑 2.0%～18.7%,平均 10.1%,长石 1.0%～4.7%,平均 2.1%,主要为沉积岩、变质岩类岩屑,含少量的云母。成分成熟度介于 3.3～24.0之间,平均为 8.84。按福克分类[4],砂岩类型主要为岩屑石英砂岩 (图 1)。胶结物主要为白云石、硅质、硬石膏,自生粘土等,少量为氧化铁及菱铁矿。胶结类型有接触 -压嵌、接触 -孔隙、压嵌 -孔隙、接触、压嵌等。砂岩 X-射线衍射分析结果也表明碎屑物颗粒以石英为主,平均含量 86.7%,铁白云石 5.3%,硬石膏 5.0%,斜长石 2.3%,钾长石 3.7%,粘土矿物 4.6%。

1.2 储层孔隙结构特征

(1)孔隙类型

铸体薄片和扫描电镜分析表明,该区块三叠系砂岩储层孔隙类型以次生孔隙和原生孔隙混合发育为特点,砂岩储层面孔率在 1.13%～8.40%之间,平均4.21%。主要的孔隙类型有原生粒间孔 (图 2-1)、溶蚀 粒间孔 (图 2-2)、铸模孔 (图 2-3)、粒内溶孔(图 2-4)、裂缝孔隙及局部微孔隙 (图 2-5)等。

图1 A区块三叠系砂岩类型三角分类图

铸体薄片显示原生粒间孔形态呈三角形、多边形,孔隙边缘平直,未见有明显的溶蚀现象。而溶蚀粒间孔则形态呈不规则状、多边形状、长条状、孤立状等,孔隙边缘见明显的溶蚀现象,部分呈溶蚀港湾状。扫描电镜下显示粒间溶蚀主要由骨架颗粒、胶结物和粘土基质溶蚀形成,粒间孔多分布伊利石、埃洛石、自生石英、绿泥石、水云母等溶蚀产物。粒内溶孔主要是由长石、易溶岩屑等碎屑颗粒局部溶蚀形成,部分孔隙内充填有伊利石、水云母、石英等自生矿物。铸模孔系由不稳定颗粒完全被溶蚀掉后所形成的孔隙,常通过原来的泥质包壳而保留其外形,常见长石和岩屑溶蚀而形成的铸模孔隙。

(2)孔隙结构特征

三叠系储层砂岩样品铸体薄片孔隙特征图像分析显示喉道以片状、弯片状为主,次为可变断面的收缩部分,粘土集中处为管束状喉道。平均孔隙半径分布在 17.6μm～74.4μm之间 ,均值 32.5μm,平均喉道半径分布在 8.1μm～23.4μm之间,均值15.5μm,孔喉配位数一般在 1～2,平均配位数 0.52,平均孔喉比 2.11。根据样品压汞资料可以看出 (表1),三叠系储层砂岩排驱压力主要分布在 0.03 MPa～2.90MPa,平均 0.49MPa,该压力值所反映的孔渗特征与物性测试获得的结果相符合。中值孔喉半径2.09μm,歪度 2.14,分选系数 2.29,变异系数 0.27,均值系数 9.01,最大进汞饱和度 89.13%,束缚水饱和度 10.09%,退出效率 20.51%。

1.3 储层物性特征及分类评价

根据 A区块探井岩心柱样品物性资料统计 (图3),三叠系砂岩储层孔隙度值分布稳定,集中在 5%～15%之间,平均 8.8%,而渗透率则有明显的局部变化,数值可从小于 0.1mD快速增加至 200mD以上,平均可达 26.23mD(表 2)。依据压汞、铸体薄片、岩心物性分析结果,按中华人民共和国石油天然气行业标准《SY/T 6285-1997油气储层评价方法》可以将储层划分为 4类。

(1)低孔 -中渗型:这是本区最好的一种孔隙结构,但在平面上分布较少,物性显示平均孔隙度12.8%,平均渗透率 157.4mD,排驱压力多数小于0.1MPa,平均孔喉半径为 1μm ～25μm,孔隙类型以连通性好,孔大喉粗的粒间溶孔、原生粒间孔为主。

(2)低孔 -低渗型:该类储层平均孔隙度10.1%,平均渗透率 21.3mD,压汞资料显示排驱压力集中在 0.1 MPa～0.4MPa,平均孔喉半径为 2μm～4μm,孔隙类型为连通性略差,大孔细喉的粒间溶孔、原生粒间孔。

(3)特低孔 -特低渗型:该类储层在本区分布广泛,物性差,孔喉偏细,平均孔隙度 9.2%,平均渗透率 3.5mD,排驱压力 0.4 MPa～1MPa,平均孔喉半径为 0.6μm ～3μm,孔隙类型包括连通性差的粒间溶孔、原生粒间孔及粒内溶孔。

(4)特低孔 -超低渗型:该类储层在本区同样分布广泛,为最差的一种孔隙结构类型。平均孔隙度 6.14%,平均渗透率 0.34mD,排驱压力大于1MPa,平均孔喉半径更小,孔隙极不发育,粒间溶孔、原生粒间孔少,多发于粒内溶蚀微孔。

表明A区块三叠系砂岩储层主要孔隙结构类型为特低孔 -特低渗型和特低孔 -超低渗型,其次为低孔 -低渗型,评价较好的低孔 -中渗型少见。

2 储层影响因素分析

影响一个地区储层发育的因素很多,是各种复杂地质事件综合作用的结果。A区块三叠系储层各项实验资料分析表明,控制储层性质的主要因素是沉积环境、成岩作用和构造作用。

2.1 沉积环境对储集性能的影响

沉积环境对储层性质的影响主要表现在:宏观上其控制着储层的厚度、规模及空间展布;微观上则决定着碎屑颗粒的大小、填隙物的种类和含量及砂岩岩石结构的好坏,甚至对后期成岩作用的强度都有着重要的影响,它对储层的控制作用是先天的。

图2 薄片鉴定图版

图3 A区块三叠系砂岩孔 -渗直方图

表1 A区块三叠系砂岩孔隙结构

表2 A区块三叠系砂岩孔隙度、渗透率及喉道统计表

阿尔及利亚 A区块三叠系储层地层古老,经历过多幕次的构造运动,后期成岩作用强烈,导致沉积环境对成岩作用主次和强弱的影响作用大幅度减退,沉积环境对储层物性的影响作用也相对较小。三叠系砂岩孔 -渗之间呈“带状”正相关关系 (图 4),但从图中可以看出孔隙度数值范围变化小,表明其分布相对稳定,不管在单井的纵向不同深度,还是在平面上的不同相带内,孔隙度平均值为 8.8%左右;而渗透率数值则跨度明显较大,从小于 0.1mD变化至 100mD以上,说明砂岩渗透性不仅在同一口井的不同深度,即使是短距离的不同横向砂体,数值变化也很迅速。从孔 -渗关系可以看出沉积环境对储层物性的影响较小,而后期成岩改造及因构造运动产生的裂缝对储层物性起着重大控制作用。

2.2 成岩作用对储层性质的影响

岩石薄片、扫描电镜、X-射线衍射、储层物性等测试分析结果显示,阿尔及利亚 A区块三叠系砂岩储层处于晚成岩阶段 A期,成岩作用对储层的物性起着重大的影响。其中压实作用、胶结作用主要是降低储层孔渗,使物性变差,而溶蚀作用则提高储层的孔隙度和渗透率,使物性得以改善。

图4 A区块三叠系砂岩孔 -渗半对数相关关系图

(1)成岩阶段划分

依据中华人民共和国行业标准《SY/T 5477-92油气储层评价方法》,认为 A区块三叠系砂岩储层主要处于晚成岩阶段A期。

岩石薄片显示三叠系储层碎屑颗粒之间以点 -线、线 -凹凸接触为主,在机械压实下表现出一定的压实或压溶定向;砂岩岩性较致密,孔隙以次生溶蚀粒间孔为主,低孔隙度,有被后期成岩改造的痕迹。

扫描电镜发现岩样中石英具有明显的次生加大,级别 II～III(图 2-7),长石普遍发生溶蚀,常见有白云石、硬石膏等盐类自生产出。

非粘土矿物 X-衍射分析结果显示,有铁白云石存在,表明成岩作用较强。粘土矿物 X-衍射定量分析结果则表明,粘土矿物含量以伊利石最高,平均含量 55.3%,其次为绿泥石 8.7%和高岭石8.6%,伊利石 /蒙脱石混层中蒙脱石含量为 14%,属有序混层带,储层处于晚成岩阶段。

根据区块 HJS-1井储层试油资料,三叠系平均地温为 108℃,其下伏志留系暗色泥岩 Ro值为0.55%～0.95%,据此判断储层处于晚成岩阶段。

(2)机械压实和化学溶蚀

机械压实和化学压溶是导致储层物性变差的主要因素之一,随着埋藏深度的增加,碎屑颗粒之间接触方式主要以点 -线,线 -凹凸方式为主,部分发育有缝合线。受颗粒间压溶作用影响,岩石成岩期的硅质组分增多,从而促使石英的次生加大和自生石英的形成,同时岩石中的塑性颗粒,如云母、泥岩岩屑等被挤压弯曲变形 (图 2-6),使得颗粒紧密镶嵌,导致物性变差。

(3)胶结作用

从对储层性质的影响程度来看,最重要的是碳酸盐岩胶结,此类胶结物主要为白云石,镜下多呈细晶—粉晶,边缘部分含氧化铁,少数白云石呈连晶状分布于粒间,多交代碎屑颗粒边缘及石英次生加大边,呈锯齿状和港湾状;硅质胶结主要表现为石英的次生加大和自生石英晶体的形成。石英的次生加大作用无论在垂向上还是横向上都较发育,加大级别 II～III,部分石英次生加大形成自形晶面。次生加大强烈时,颗粒间会彼此形成紧密镶嵌状接触;粘土矿物在储层中表现为孔隙充填式和颗粒包裹式。前者在扫描电镜中表现为粘土矿物,以多种形式充填于砂岩粒间孔隙中,包括伊利石呈片状、丝状,伊 /蒙混层呈丝缕状、蜂窝状,高岭石呈书页状集合体,绿泥石呈叶片状 (图 2-8)、绒球状等。粘土矿物,产状呈薄膜状或栉壳状,包裹在碎屑颗粒的周围;硫酸盐胶结物主要为硬石膏,斑块状分布,多呈它形充填于孔隙中。

(4)溶蚀作用

A区块三叠系储层中存在着不同程度的颗粒溶蚀作用,其对形成次生孔隙,改善储集层物性起着积极的作用。作用方式有两类:格架颗粒的溶蚀和粒间扩大溶蚀。前者主要是对长石颗粒沿解理或裂缝进行不同程度的溶蚀,作用强烈时可将长石颗粒全部溶蚀掉,形成铸模孔,仅残留粘土包壳;后者是在原生粒间孔的基础上,对周围碎屑颗粒或胶结物进行溶蚀,使碎屑颗粒边缘不规则收缩,形成溶蚀扩大的粒间孔。

(5)构造作用对储层性质的影响

阿尔及利亚A区块自三叠系沉积以后,经历了阿尔卑斯等构造运动的多次改造,形成了对储层物性影响较大的断裂及裂缝。钻井岩心描述及照片显示,三叠系储层中分布有裂缝,对储层渗透性的改善是积极明显的。从裂缝沟通油气性能上来看,可以分为无效缝和有效缝,前者在裂缝发育之后,被充填有方解石、石英等自生矿物,堵塞缝道,对储层物性的改善并不起实际作用。而有效缝在形成后,没有被充填和胶结,沟通性能良好,能极大的提高储层渗透性,对油气的运移及储集起到了重要作用。

3 结论

(1)A区块三叠系储层岩石类型为岩屑石英砂岩,成分成熟度高,结构成熟度中等,分选好,颗粒圆度为次棱角—次圆,发育有原生粒间孔、次生溶蚀粒间孔,孔喉组合类型以小孔 -细喉道为主。

(2)A区块三叠系砂岩储层孔隙度分布稳定,平均值 8.8%左右,而渗透性能纵向、横向变化均较大,在有效裂缝的沟通改善下,渗透性可以达到200mD以上的中渗。

(3)A区块三叠系砂岩储层性质主要受沉积环境、成岩作用和构造运动等因素的影响,各种因素间存在一定的相关关系。其中成岩作用的机械压实、化学压溶、矿物胶结与交代、溶蚀作用是最重要的,其次是构造运动和沉积条件。

1 杨军,王永刚,季红军,等 .韦德迈阿盆地 416a-417区块石油勘探潜力[J].新疆石油地质,2007,28(4):516-520.

2 李大荣,黎发文,唐红 .阿尔及利亚三叠盆地、韦德迈阿次盆地石油地质特征及油气勘探中应注意的问题[J].海相油气地质,2006,11(3):19-26.

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4 赵澄林,朱筱敏 .沉积岩石学[M].北京:石油工业出版社.2004:99-101.

RESERVOIR CHARACTERISTICS OF TRIASSIC SANDSTONE AND ITS INFLUENCING FACTORS,ALGERIA A BLOCK

WENGWangfei1,LIZheng2,J IHongjun1,MA Cheng1and ZHANG Jinhua1(1.Research Institute of Geophysical Prospecting,Sinopec Jiangsu Oilfield Company;2.Research Institute of Exploration and Development,Sinopec Jianghan Oilfield Company).

Triassic Sandstone is the main target formation in Algeria A block.So,to study its reservoir characteristics and influencing factors is significant for both hydrocarbon exploration and wellsite deployment.Based on core observation,regional geology data analysis and sample experimental test,we consider that(1)Triassic Sandstone ismainly composed ofmiddle-to fine-grained lithic quartz sandstone with a high compositionalmaturity and a middle texture maturity;(2)it is well-sorted and its particle is of both subangular and subcircular roundness;(3)primary intergranularpore and secondary dissolved intergranularpore are developed in Triassic Sandstone with a type of large pore and fine throat as the soul;(4)it is affected by diagenesis of mechanical compaction,chemical pressure solution,cementation and dissolution,meanwhile it's controlled by sedimentary environment and tectonism;and(5)Triassic Sandstone is one reservoirwith low porosity,extra low porosity and middle to low permeability,extra low per meability.

Triassic,reservoir characteristics,physical property,pore structure,diagenesis,influencing factor,Algeria

翁望飞,男,1980年出生,浙江金华人,工程师;西北大学硕士研究生,现从事油气地质研究。地址:(210046)江苏省南京市栖霞区尧化门江苏油田物探技术研究院(计算中心)。电话:13951622001,(025)83503173。E-mail:fiyan@163.com

NATURALGAS EXPLORAT ION&DEVELOPMENT.v.33,no.2,pp.6-10,4/25/2010

(修改回稿日期 2009-08-14 编辑 王晓清)