阜东斜坡区头屯河组产能特征及其影响因素分析∗

柳妮，吴丛文，严世帮，于景维，李莉

(1.中国石油大学（北京）克拉玛依校区，新疆克拉玛依834000；2.中石油新疆油田分公司陆梁油田作业区，新疆克拉玛依834000；3.中石油长城钻探工程公司，北京10000)

0 引言

油田少井开发的目的是使油田以最少的投入来获取最大的开发效益，同时达到较高的采收率.因此产能的好坏是对油田进行综合评价的重要技术指标，各个油田都把产能的好坏作为油田效益的重要评估指数.

准噶尔盆地阜东斜坡区头屯河组储层的实测平均孔隙度为14.98%，渗透率的平均值为26.08mD，具有中孔中低渗的储层特征.研究区油井的自然产能一般，部分需要经过压裂处理后才能正式生产；另外油井含水上升较快是由于研究区油层渗流阻力较大.对于阜东斜坡区油井在开发生产过程中产能差异较大的问题，本文通过岩心、测井和地震等宏观资料，结合铸体薄片、扫描电镜及毛细管压力等微观测试手段进行详细分析.

1 地质概况

阜东斜坡区位于阜康凹陷东部，为一单斜缓坡构造单元，整体面积大约800平方公里（图1）.中侏罗统头屯河组由于在2012年发现高产油气流而受到普遍的关注，前人从层序、沉积、储层以及地震方面对头屯河组进行多角度研究[1−7]，取得良好效果.头屯河组自下而上划分为头一段、头二段和头三段.沉积环境主要为辫状河三角洲[1]，储集砂体主要为辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体，河道迁移范围大，砂体不连续，有利于岩性油气藏的形成.

图1 研究区位置和阜东构造纲要示意图

研究区头屯河组岩石类型和物质组分总体较复杂，砂岩中石英平均含量为18.63%，长石平均含量为21.51%，岩屑平均含量为51.97%，以火山岩（凝灰岩）为主.按刘宝珺的砂岩分类，岩石类型以细粒岩屑砂岩为主（图2A、B）.砂岩颗粒磨圆度以次棱角状为主，分选性中等-好.岩石颗粒接触紧密，以线-点-线接触为主.岩石胶结类型主要为压嵌和孔隙-压嵌式，胶结物主要为灰质和硅质.泥质填隙物以伊蒙混层为主，其次是高岭石，伊利石和绿泥石（图2C）.

图2 研究区头屯河组储层岩石学基本特征

2 阜东斜坡区油井产能特征

2.1 总体产量偏低

研究区头屯河组油藏自发现以来，前后所投入的勘探、评价以及开发井约70余口，单井产量一般在0～10 t/d，平均产能在2 t/d以上的不足10%.但部分井的产量较高，如F052井头屯河组油层平均产油量在9 t/d以上，并且产量随着增产措施的实行有增加的趋势；再如F5井头屯河组产油量总的达到了30 t/d以上.

2.2 油区非均质性较强

头屯河组储层有较强的非均质性，从表1可看出，研究区内的高产和低产井分布规律并不明显，同时其产量差异相对较大.即使是相邻井之间的产量也存在较大变化.研究区阜东F5井和F9井井底位移不超过100 m，不论是沉积相平面图、钻井射孔以及高分辨层序都表明两口井底部为同一套砂体，均属于辫状河三角洲前缘水道砂体.前者录井解释为干层，而后者解释为油层，试油结果与预测保持一致.

表1 研究区部分油气井产能对比

2.3 开采方式不同

阜东斜坡侏罗系岩性勘探中一直都有油井投入生产，增产措施（压裂、酸化等）和生产油的方式（捞油、抽油等）不尽相同，这些因素所得到的效果也不一样，有些井压裂后的产能反而降低，这为产能的评价以及开采手段的选取带来很多阻碍.

3 产能的影响因素

针对研究区油井产能特征，多种资料分析认为影响研究区油井产能的因素主要包括储层所处的沉积微相、平面非均质性、储层的微观特征、敏感性以及断裂造成的产能差异性.

3.1 沉积微相影响产能

储集层孔隙度、渗透率及含油气饱和度是估算储量、划分开发层系和制定布井方案的直接依据[8].

阜东斜坡区油井大部分处于辫状河三角洲前缘环境，其微相包括水下分流河道、分流间湾、水下决口河道、水下天然堤和河口坝等.对研究区20余口井核磁共振曲线成果解释图进行汇总，将所解释的油层与相应沉积微相进行交汇，发现产能总体较好的井基本分布于水下分流河道微相，反映出沉积微相的展布控制了高产油井的位置[9,10].

3.2 非均质性对产能的影响

砂体非均质性直接关系到油气储层在空间上的分布，影响到产能的变化[11].对于研究区而言，主要的影响因素在于砂体连通性和孔渗在平面上的变化.

砂体的连通性主要受到构造以及沉积的影响.研究区构造作用相对稳定，因此砂体的连通性主要是受沉积的控制作用，其评价标准为砂体密度[11].研究区头屯河组砂体密度要小于30%，大部分砂体以孤立形式存在.研究发现连通性好的砂体产能总体要好于连通性差的砂体的产能.

砂体内孔渗在平面上的变化依靠非均质性系数K的平面等值线图来反映（图3）.以头屯河组二段来表示，受多物源的影响，研究区非均质系数由北东向南西是逐渐增强的，高产能的井基本分布在非均质系数较小区域，规律性较明显.

3.3 储集碎屑成分及结构特征对于产能的影响

3.3.1 碎屑矿物对产能的影响

岩石矿物中石英是最稳定的，一般情况下，碎屑石英对储层起到保护原生孔隙等有利作用[11−14]，但粉砂级以下的石英在碱性条件下，会同斜长石以及钾长石所溶解并运移的K+、Na+结合可形成硅酸盐与硅凝胶体沉积[15]，这些沉积物会粘附岩石表面之上，造成储层物性变差，降低产能.研究区中斜长石含量大于30%，钾长石的含量大于10%，同时粉砂岩所占含量仅次于细砂岩，因此在一定区域内会造成胶体堵塞孔隙，对产能保持不利.

图3 头二段非均质性系数K等值线图

3.3.2 碎屑颗粒结构特征对产能影响

碎屑颗粒的形状、分选性与磨圆度等结构特征以及碎屑矿物的风化与蚀变特征会影响喉道的宽窄与大小，因而直接影响储集层中流体的流态和油气采收率[16].

头屯河组辫状河三角洲砂体分选性为中-好，磨圆度较差，以次棱角状为主，颗粒间的接触方式以点-线接触为主，胶结类型主要为压嵌-孔隙型，总体可反映出研究区储层砂体，吼道形状较复杂，颗粒比表面积大，在压裂过程中易对储层的物性造成较大影响.

3.4 敏感性对产能的影响

几乎所有井的油层都会受到不同程度的损害，油层必然导致产能损失及产量下降.储层对于各种类型地层损害的敏感性程度，即为储层敏感性[17].本区头屯河组的敏感性主要为速敏、酸敏和水敏，其与特定粘土矿物的含量有密切关系.

3.4.1 速敏

出现速敏总体上有两种原因：一个是流体的流动状态.储层中的流体流动状态一旦发生变化，地层中的微粒受其影响在经历一段距离运移之后会在流体流动影响较小的区域聚集，影响储层的物性.另一个原因就是粘土矿物本身遇水膨胀影响储层物性.将研究区的几种主要粘土矿物的含量同水敏的损害率进行统计分析，发现伊蒙混层的含量同速敏损害率成正相关.伊利石同速敏损害率是负相关的关系，因此伊蒙混层中造成速敏的主要因素归结为蒙脱石.理论上解释为蒙脱石是膨胀能力最强的粘土矿物，其遇水膨胀堵塞孔吼，使得储层物性发生变化增加其对储层的敏感性程度，降低产能.

3.4.2 酸敏

研究区样品实验所用的是12%的HCl和3%的HF处理水，反向注入孔隙体积倍数为1.0左右.在33块样品中表现弱酸敏-中等偏弱酸敏占50%，中等偏强酸敏占30%，剩下20%为强酸敏.将酸敏损害率同各种粘土矿物进行统计分析，发现随绿泥石以及伊蒙混层含量的增加，酸敏的损害程度也持续增加.绿泥石本身是富铁的粘土矿物，遇到储层的酸化处理时会溶解析出铁，最终形成氢氧化铁的沉淀，降低储层物性.伊蒙混层是成岩作用的产物，受沉积环境的影响较大，其遇酸会形成硅酸盐类矿物[18]，当残余酸的PH值升高会逐步形成Al(OH)3沉淀，破坏储层物性.同时，前人研究认为多含有凝灰质的层段胶结松散，酸液会使地层中的颗粒产生松动并堵塞孔隙[19].本区岩石中70%～80%的岩屑是凝灰质，岩石胶结疏松，也会造成一定程度的酸敏，最终会导致产能的下降.

3.4.3 水敏

研究区水敏指数在0.35～0.96之间，平均值为0.62，砂岩储层的水敏伤害处于中等-极强.通过粘土矿物的含量同水敏损害程度统计分析，发现水敏伤害率随伊利石以及伊蒙混层的增长而增加.高岭石类矿物是1:1层型粘土矿物，因此其层间膨胀相对较弱，具有较弱的水敏.蒙脱石是2:1型粘土矿物中最典型的，此类矿物常常吸引溶液中的阳离子，导致粘土矿物体积的膨胀[20,21].虽然伊利石并不具有很强的膨胀效应[19]，但是其在吼道中形成毛发状结晶而增加孔隙的复杂程度，遇水便易造成碎屑颗粒的流动，堵塞吼道，使产能降低.

3.5 断裂对产能的影响

断裂的形成往往沟通了烃源岩和储层，使油气运移获得有效渠道；另一方面不管断裂活动与否，只要断层附近泥含量较大，将裂隙填满，可对油气进行封堵[20−23].

研究区阜东W井和J井头屯河组二段的底部不超过50 m，不论是沉积相平面图、钻井射孔以及高分辨层序都表明两口井底部为同一套砂体，均属于辫状河三角洲前缘水道砂体.测井解释的储层物性为平均有效孔隙度16.2%，平均渗透率为7.26mD；测井解释的储层物性为平均有效孔隙度15.9%，平均渗透率：9.37mD.但是测试结果显示，W井气测全烃0.17984%↑1.1755%，C1：0.1276%↑0.8337%，组分出至nC5；录井解释干层.J井气测全烃由0.422 0%升至15.154 6%，C1由0.316 2%升至11.862 5%，组分出至C5，录井解释为油层.试油结果与测试分析一致，两口井产能相差较为悬殊.

通过对两口井的连井对比剖面，可看到W井附近的断裂断在头一段的顶部地层（图4），而J井的附近断裂比较发育，直接断穿或者是断到头屯河组二段地层中，因此为J井的油藏提供油气运移的通道，使得J井获得高产；由于断裂没有断穿头二段地层，加上局部泥岩的封堵，使得阜东W井产能极低.

图4 阜东斜坡区J井和W井连井地震剖面

4 结论

（1）研究区头屯河组产能具有总体偏低、油区非均质性较强和开采方式不相同的特点；

（2）影响阜东斜坡区头屯河组油井开发的主要因素有沉积微相、平面非均质性、储层的微观特征、敏感性以及断裂，因此开发过程中应当考虑这些因素.

高产井的分布同水下分流河道展布特征一致；同一水下分流河道微相砂体中，砂体厚度大、连通性好的产能一般较高；粒度较大、分选以及磨圆等结构特征相对较好的砂体产能相对较高；断裂附近泥岩含量多的井产能相对较高；粘土矿物含量较少，导致敏感性损害率较低的井产能相对较高.根据上述特征调整开发方案，改善储层物性条件，提高总体油井的产能.对不同级别的储量采用不同的开采策略，包括开发方式、布井方式、井型等方面的差异等，从而实现少井高产.