沥青对储层特征的影响及测井定量评价

齐婷婷, 苏波, 廖茂杰

(中国石油集团测井有限公司塔里木分公司, 新疆 库尔勒 841000)

0 引 言

塔中11号构造位于塔里木盆地中央隆起塔中低凸起西端[1]。该构造发育于加里东早期,主要形成于晚加里东-早海西期,基本定型于晚海西期,后期构造运动对其影响很小[2-3]。盆地内志留系具有广泛的沥青砂岩分布[4],根据试油、测井等资料分析发现沥青砂岩主要分布在塔中11井区柯坪塔格组上三亚段,上一亚段分布着正常黏度原油,上三亚段砂岩以岩屑砂岩为主,其次为石英砂岩。胶结物以铁方解石、方解石为主,个别井见铁白云石。这套储层具有分布广泛、成分成熟度较低、结构成熟度较高、成岩作用强的特征[5-6]。

本文以塔中11井区为例,通过洗油洗盐洗沥青实验,研究了沥青的类型和分布形式规律,及其对储层物性、孔隙结构和电性的影响,以及不同孔隙结构岩性的T2值的变化,并在此基础上重新构建沥青砂层的孔隙度模型,定量计算油胶质沥青的含量,为沥青砂层储层的解释评价提供了孔隙度模型、油胶质沥青含量模型,为沥青砂岩储层的解释评价打下了基础。

图1 洗油盐前后及洗沥青前后核磁共振T2谱

1 沥青对储层特征的影响

1.1 沥青类型及分布规律

结合前人研究成果及荧光薄片资料分析,塔中志留系沥青[7]主要分布在碎屑、杂基、胶结物及粒间孔中,并以油质沥青、胶质沥青及沥青质沥青3种形式分布在其中,其中油质沥青和胶质沥青为稠油(油胶质沥青),沥青质沥青为不可动干沥青[8]。由于沥青的类型不同,其在单偏光下呈现的颜色亦不同,油质沥青主要分布于颗粒之间的孔隙中,在单偏光下呈现出棕黄色光泽,未固结,为均质体,正交偏光下应为全消光。随着氧化程度的加深,胶质沥青在单偏光下为深棕色。也可以通过荧光下沥青的颜色对沥青进行分类,轻质油为淡绿色,油质沥青为棕黄色,胶质沥青有棕色或深棕色光泽[9-10]。随着氧化程度的加深,沥青质沥青则为黑色或者深棕色。干沥青甚至还有收缩缝,主要分布在碎屑、杂基、胶结物中。由于沥青质沥青在单偏光下为黑色,与黄铁矿很难区分,故可通过镜下反光来完全区分出黄铁矿与沥青。

1.2 沥青对储层四性的影响

由于油、盐、沥青的溶解性质不同,本文实验采用四氯化碳、苯-甲醇溶剂洗油洗盐,然后采用氯仿、甲苯溶剂洗沥青。洗油对油胶质沥青(稠油)效果很好,洗沥青对分布在粒间孔中干沥青有明显效果,对分布在孔隙表面及碎屑、胶结物中的沥青效果不太明显。地面条件下沥青样品(稠油)的T2谱相对集中,T2峰值主要集中在1 ms左右[见图1(a)],干沥青核磁共振T2谱较油质沥青更靠前且幅度值低,且呈多峰形态特征[见图1(b)],油胶质沥青(稠油)对核磁共振贡献高于干沥青。

(1) 沥青砂岩的岩性特征。塔中11井区柯坪塔格组上三亚段砂岩以岩屑砂岩为主,其次为石英砂岩。岩屑砂岩的岩屑含量18%～42%,平均31.5%,岩屑成分主要为变质岩块及岩浆岩块,石英含量56%～74%,平均63.8%,长石含量1%～10%,平均4.5%。石英砂岩的石英含量75%～91%,平均79.4%,以单石英为主,次生加大常见-普遍;岩屑含量9%～24%,平均18.3%;长石含量0～7%,平均2.3%。砂岩颗粒分选好,磨圆度为次棱角—次圆状。

胶结物以铁方解石、方解石为主,个别井见铁白云石。胶结物含量分布不均,铁方解石最高可达21%。含少量硅质,一般不大于1%,但较普遍,均以石英次生加大形式出现。杂基以泥质、高岭土为主。胶结类型以孔隙式为主,少量薄膜-孔隙式。另外,在柯坪塔格组下亚段都有多层沥青砂岩,沥青作为填隙物充填于孔隙中。

(2) 沥青对储层物性的影响。通过对岩样进行洗油洗盐、洗沥青实验后发现,洗油洗盐后孔隙度有整体增大的趋势,最大增加4.8%,平均增加2.2%;洗沥青后孔隙度也略有增加,最大增加1.2%,平均增加0.3%。综合分析认为,干沥青、稠油含量与孔隙度呈正相关关系,孔隙空间中稠油含量高于干沥青含量(见图2)。

(3) 沥青对储层孔隙结构的影响。通过对比分析洗沥青前后压汞曲线变化特征,分析沥青对孔隙结构的影响(见图3)。塔中×3、×4号样品洗沥青前最大孔喉半径为0.833 μm,平均孔喉半径为0.145 μm;洗沥青后孔隙结构参数整体都有增大的趋势,最大孔喉半径为1.459 μm,平均孔喉半径为0.244 μm,主要是因为干沥青主要分布在大孔喉中,洗沥青后大孔喉部分孔隙结构变好,反映在压汞曲线上为排驱压力变小,最大进汞饱和度增加,大孔喉占比增加。

(4) 物性与电性的关系。通过不同物性岩样的核磁共振、压汞、岩电配套实验的分析(见图4),研究储层电阻率与物性、孔隙结构的关系。随着核磁共振、压汞曲线指示岩样的物性变差,其对应的岩石导电能力逐渐变差,电阻率增大系数增加;同时, 孔隙度越小电阻率越大。总之,岩石导电能力随物性、孔隙结构变差而降低,因此针对不同物性、孔隙结构储层需要分类评价。

图3 洗沥青前后压汞核磁共振配套实验

图4 物性与岩电关系交会图*非法定计量单位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

图6 不同离心力下核磁共振实验

(5) 沥青对储层电性的影响。通过沥青对储层电性影响实验分析,储层物性差的岩样洗沥青后其导电能力变好,随着储层物性条件变好,洗沥青前后岩样电阻率的差异逐渐降低。干沥青主要导致中-低渗透率储层电阻率升高,一般在孔隙度小于15%的情况下影响较大,而研究区储层的孔隙度主要分布在8%～16%范围内,因此,沥青影响研究区流体识别及饱和度的计算。通过洗沥青前后岩电参数变化规律分析,洗沥青前后m值变化不大,干沥青主要影响中-低物性储层n值,洗沥青后n值降低。当Sw>65%时,干沥青对电阻率影响小,即干沥青对塔中志留系水层识别及水层饱和度定量评价基本没有影响(见图5)。

图5 物性与岩电关系交会图

(6) 不同离心力核磁共振实验及T2截止值优选。在不同离心力核磁共振实验下,随着离心力的增加,核磁共振T2谱峰逐渐前移,孔隙度分量逐渐减小,岩样由100%含水状态逐渐趋近于束缚水状态。高孔隙度渗透率储层核磁共振实验离心力在1.7 MPa即可达到束缚水状态(7 000 r),即含水饱和度随着离心力的增加不发生变化,孔隙空间只存在束缚流体;但在低渗透率储层核磁共振实验要达到束缚状态离心力需4.4 MPa以上(11 000 r以上)[见图6(a)、(b)];在实际核磁共振资料处理中建议采用变T2截止值[见图6(c)],用于区分束缚流体和可动流体,为后期重构束缚流体T2谱打下基础,T2截止值优选公式为

(1)

2 沥青砂岩孔隙度模型及定量评价

2.1 沥青砂岩的总孔隙度模型

常规的孔隙度模型只考虑了含水孔隙、含油气孔隙,没有考虑沥青砂岩中具有开采价值的稠油(油胶质沥青)所占的孔隙空间,为此,本文提出了沥青砂岩的总孔隙度模型。沥青砂岩的总孔隙模型由孔隙干沥青、孔隙可动稠油沥青、轻质油气及水组成,其中孔隙干沥青可以由洗沥青、薄片实验确定,孔隙可动稠油沥青可由洗油实验确定,有效孔隙度模型可以由测井密度—岩心孔隙度的关系得出。

沥青砂岩的总孔隙度模型

φd+φo+φl+φw=φt

(2)

有效孔隙度模型

φo+φl+φw=φe

(3)

粒间孔沥青含量

φo+φd=φd1

(4)

粒间孔干沥青含量

(5)

粒间孔可动油胶质沥青(稠油)含量

(6)

总沥青含量

φt=-0.08GR-26.98DEN+81.49

(7)

式中,DEN为测井密度,g/cm3;φe为有效孔隙度,%;Rt为原状地层电阻率,Ω·m;φd为粒间孔干沥青含量,%;φd1为粒间孔沥青含量,%;φo为粒间孔中可动油胶质沥青(稠油)含量,%;φl为正常黏度原油(气)的含量,%。粒间孔干沥青含量模型和粒间孔可动油胶质沥青含量通过多元回归得出。

2.2 沥青含量计算模型效果检验

图7为塔中××1井沥青砂岩沥青含量计算效果。其中,沥青含量道包含总沥青含量、粒间孔沥青、粒间孔可动沥青与岩心资料对比;孔隙空间道包含水、轻质油气、孔隙可动沥青、孔隙干沥青在孔隙中所占的百分比;岩性剖面道在原有泥岩、砂岩、有效孔隙度的基础上,精细计算了孔隙中干沥青含量。从图7可以看出,由测井资料计算出的总沥青含量、粒间孔沥青含量、粒间孔可动沥青含量与洗沥青、薄片实验确定的沥青含量对应性好,孔隙空间剖面中计算出沥青含量较多的层位与岩心描述一致。

图7 塔中××1井沥青含量计算效果*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

3 结 论

(1) 在现有实验的基础上分析发现,研究区志留系沥青主要分为油质沥青、胶质沥青和沥青质沥青3类,其中油质沥青和胶质沥青为稠油,沥青质沥青为干沥青。沥青主要分布在碎屑、杂基、胶结物及粒间孔中,流动性较强的油质沥青主要分布在粒间孔中,流动性较差的沥青质沥青主要分布在碎屑、杂基及胶结物中。

(2) 干沥青、稠油含量与孔隙度呈正相关关系,孔隙空间中稠油含量高于干沥青;干沥青主要分布在大孔喉中,洗沥青后大孔喉部分孔隙结构变好,反映在压汞曲线上为排驱压力变小,最大进汞饱和度增加,大孔喉占比增加;岩石的导电能力随物性、孔隙结构变差逐渐降低;洗沥青前后m值变化不大,干沥青主要影响中-低物性储层n值,洗沥青后n值降低。

(3) 沥青砂岩总孔隙度模型,充分考虑了稠油所占的孔隙空间,有利于区分出稠油与正常黏度原油,为后期的流体性质识别打下基础。

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