安棚深层系致密砂岩有效储层识别与评价

2014-04-27梁丽梅周永强李黎明韩丰华

石油地质与工程 2014年3期

黎明，梁丽梅，周永强，李黎明；黄磊，韩丰华

（中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院，河南南阳473132）

安棚地区构造上位于南襄盆地泌阳凹陷赵凹－安棚鼻状构造东南部，该区深层系主要指埋深在3 000～3 600 m 左右的目的层系，构造面积约17.5 km2，分为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ三个油组。储层平均孔隙度为4.16%，平均渗透率2.82×10－3μm2，为特低孔低渗致密性储层。安棚深层系直井常规试油产能低，一般小于2 t／d，压裂后初期效果明显，平均13 t／d左右。2001年始采用直井同步注水开发，截止2011年12月开发区累计产油9.8×104t，综合含水93.55%，目前油井开井数9口，日产油9.6 t，水井开井数3口，日注水142 m3，注水开发效果差，采出程度低。通过储层特征、油气显示、试油生产情况及压裂后四性关系等分析与研究，对安棚深层系有效储层进行再认识与分类评价，可进一步扩大其储量规模，落实非常规开发潜力，为其下步整体有效开发动用奠定基础。

1 储层基本特征

1.1 沉积特征

安棚深层系属于扇三角洲沉积［1］，沉积环境主要为扇三角洲前缘亚相和前扇三角洲亚相，发育的微相类型有：近岸水道、远岸水道、河口坝、席状砂、河道间等微相。物源供给主要有东南方向的栗园、杨桥砂体和西南方向的平氏砂体，平氏砂体规模较大，为主要物源供应者，和规模较小的栗园、杨桥砂体交汇共同形成该区的砂体。深层系沉积剖面上呈灰白－浅灰色粗－中－细砂岩和砂砾岩与深灰－灰黑色泥岩互层。分流河道砂体岩性较粗，以砾状砂岩和中粗砂岩为主，厚度较大；河口坝岩性以砂岩和含砾砂岩为主，厚度较大；前缘席状砂砂体岩性偏细，以粉细砂岩为主，砂层薄。水下分流河道和河口坝微相的储层物性较好，席状砂次之，远岸水道和河口坝微相是安棚深层系最重要的储集砂体。

从常规试油及压裂后油气井产能分析来看，一般产能较高的井层主要分布在分流河道微相和河口坝微相，中低产能井层主要分布在前缘席状砂微相带。

1.2 储层孔喉特征

安棚深层系储层孔隙类型主要有原生粒间孔、次生粒间溶孔、组分内溶孔（包括粒内溶孔、胶结物内溶孔及交代物溶孔）、原生杂基内微孔、次生填隙物内微孔和裂缝孔隙等。喉道类型包括缩小型、缩颈型、片状／弯片状、管束状四类，其中片状／弯片状、管束状在本区较发育。孔喉组合类型大致划分为：次生粒间溶孔－片状喉道组合型、原生粒间孔－片状喉道组合型（分布在泌252、泌185、泌212、泌246井一带，微相类型以水下分流河道、河口砂坝为主）、原生杂基内和次生晶间微孔－管束状喉道组合型（常见于东南部近源水下分流河道发育区及东北部席状砂发育区）、次生溶孔－原生杂基内微孔－片状／弯片状／管束状喉道复合型。

从压汞曲线分析，该区以片状－弯片状细喉道和微细喉道为主，均匀程度较差。主要流动孔隙半径比较小，分布在0.47～1.06μm之间的范围内，最大喉道半径1.08～3.26μm，小于4μm的喉道占总孔隙体积的91.06%，大于10μm的仅占0.24%，孔喉相对分选系数普遍较大，平均为1.134；微观均值系数较小，平均为0.1976，反映出安棚地区储层孔喉大小分布不均匀，孔喉分布状况差。

1.3 储层物性特征

储层物性是沉积物结构、构造及成岩改造的综合反映，物性的好坏反映了储集层的储集能力和流体在其中的渗流能力［2］。安棚深层系致密砂岩属于快速堆积的碎屑岩储层，颗粒大小混杂，分选差，成分成熟度和结构成熟度低，再加上较强的机械压实作用和化学压溶作用，共同导致了储层的致密低渗；另外，晚期碳酸盐胶结中的铁白云石和含铁方解石胶结物充填于残余粒间孔和次生溶孔内，也是导致安棚深层系砂岩致密低渗的主要因素。

从孔隙度和渗透率统计资料看出（表1），安棚深层系储层孔隙度和渗透率平均值分别为4.16%和2.82×10－3μm2，属于特低孔低渗致密性储层，总体上随埋深增加，其物性变差。

表1 安棚深层系储层岩心物性统计

1.4 裂缝特征

裂缝是安棚深层系低渗透砂岩储层流通的主要渗流通道，控制了低渗透砂岩油气藏的渗流系统，对提高储层的渗透性能起十分重要的作用，从而影响着油气田注水开发方案及其开发效果［3］。受盆地周边构造应力和埋深影响，安棚区主要发育高角度裂缝，裂缝的倾角大多数在70°以上；此外，在一些局部井段还发育近水平裂缝，而低角度裂缝的数量较少。裂缝主要沿构造轴部分布，翼部裂缝不发育，裂缝成组出现，基本平行，走向为近东西向，与区域最大主应力方向一致，为区域性裂缝类型，缝长以中－短缝为主。安棚深层系储层裂缝整体较发育，构造轴部的泌252和泌246井区岩性粗－细，颗粒均匀，物性好，裂缝发育，含油性好，特别是泌252井区是裂缝的集中发育区，油井产能高。裂缝的存在一方面有效地提高了安棚地区储层的连通性，明显改善了储层物性，增大了储集空间；另一方面也进一步加剧了安棚地区储层的非均质性。

2 有效储层识别标准研究

“四性”关系是指储层岩性、物性、电性、含油性之间的关系，是进行有效储层识别的基础［4］。安棚深层系开发过程中，原有电性解释为“干层”的部分砂体在常规压裂后也能见到一定的产能，这种现象一方面表明安棚深层系致密砂岩油气藏蕴涵着巨大的潜力，另一方面也反映出已有的“四性”关系不能满足新工程工艺技术下开发的需求，而必须通过统计和分析压裂井试油、生产资料，对安棚深层系“四性”关系进行研究。

“四性”关系中岩性一般起主导作用，岩石颗粒粗细、分选好坏、粒序变化、泥质含量及胶结类型等直接控制着储层的物性［4］。从孔隙度、渗透率与岩性的统计关系可以看出（图1），安棚地区储层中的中砂岩、细砂岩孔隙度和渗透率最好，砾状砂岩、粗砂岩次之，粉砂岩孔隙度、渗透率较差。根据钻井取芯和录井资料对比分析（图2），深层系细砂岩以上含油性较好，粉砂岩含油性较差，表明岩性对含油性也有很好的控制作用。根据压裂试油、生产效果与岩性关系统计分析也验证了这一点，统计分析表明，细砂岩、含砾细砂岩、砾状砂岩压裂效果较好；粉砂岩、砂砾岩压裂效果较差（图3）。因此确定安棚深层系岩性下限为细砂岩，含油性显现为荧光级。

图1 岩性与物性关系

电性是岩性、物性、含油性的综合反映。通过对压裂试油资料进行统计，结合录井资料与电测资料对比分析表明，深层系油气层的电阻率一般大于100Ω·m，水层电阻率一般小于100Ω·m。干层电阻率受含油性的影响，含油干层一般大于100Ω·m，不含油干层一般在70～100Ω·m之间；声波时差一般在大于185μs／m时可见到一定的产量。

图2 岩性与含油性关系

图3 岩性与压裂效果关系

安棚深层系油气藏类型多，油气流体性质复杂，有挥发性油藏、带油环的凝析气藏和凝析气藏，前人研究利用常规试油资料确定的油气孔隙度下限为5%，渗透率下限为0.6×10－3μm2。考虑压裂对储层的改造作用，运用统计分析法、含油产状数理统计法综合分析（图4、图5），重新确定安棚深层系油层物性下限孔隙度下限为3%，渗透率下限为0.4×10－3μm2。气层孔隙度下限定在2.4%，渗透率下限定为0.2×10－3μm2。

图4 油层、干层含油性与物性散点图

致密砂岩储层物性差，渗流孔道复杂，自然产能低，裂缝发育的区域是油气良好的储集空间和运移通道［3］。通过对取心井岩心观察及全区裂缝发育密度系统研究后认为，研究区西南部裂缝发育程度低，而西北部、北部、中部、东南部和东部是裂缝发育的有利区域，这些区域范围中砂体发育的部位是油气聚集的有利区，因此，将裂缝发育程度也作为有效储层识别的一个定性标准。

图5 气层、干层含气性与物性散点图

3 有效储层分类评价

根据压裂后“四性”关系分析，为满足深层系下部开发的需要，综合考虑安棚深层系储层含油性、孔隙度、沉积微相、裂缝、电性及压裂后产能等因素，结合微观孔隙结构特征参数，建立安棚深层系有效储层识别标准（表2）。依据有效储层识别标准，对H3Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ油组50个小层的有效储层逐层进行了识别与刻画。安棚深层系有效储层平面上分布面积大，呈连片状，长度一般3 500～6 500 m，宽度一般900～2 800 m。纵向上层位分布集中，厚度大，最大厚度12.6 m，最小厚度2.4 m。

为了反映不同层段不同类型的有效储层在平面上的展布特征，依据有效储层识别标准，结合压裂后的产能、孔隙度、渗透率、沉积微相等平面展布特征，对安棚深层系有效储层逐层进行了平面分类评价（图6）。受储层特征及含油气性影响，Ⅰ类有效储层是较好的有效储集层，压裂后初期产能一般较高，油井常规压裂初期日产油一般大于4 t，气井日产气一般大于5 000 m3，Ⅱ类有效储层为较差有效储集层，产能相对较低。纵向上，Ⅰ类有效储层主要分布在 H3Ⅶ1、5、8、11、12、Ⅷ2、4、13、14挥发油层和 H3Ⅸ14、16凝析气层，其它小层以Ⅱ类有效储层为主；平面上，Ⅰ类有效储层主要集中发育在泌252、泌212和泌246井区，平面上分布范围较小，其他部位则主要以Ⅱ类有效储层为主。