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东胜气田盒1段地质特征及水平井储层改造对策

2019-12-30荀小全

天然气技术与经济 2019年6期
关键词:东胜气层泥质

荀小全

(中国石化华北油气分公司勘探开发研究院,河南 郑州 450006)

0 引言

东胜气田作为中国石化华北油气分公司的主要上产地,其下石盒子组盒1段储层厚度大,纵向多套气层叠置,是主要的开发层系。通过对东胜气田盒1段构造、沉积、岩石学、物性、孔喉特征等方面的研究[1-2],明确了盒1 段气藏构造、沉积及储层等地质特征,并分析了盒1 段隔夹层发育情况。根据气层、隔夹层叠置关系及规模有针对性地提出了储层改造对策,对释放气井产能、高效建产具有指导意义。

1 地质特征

东胜气田位于鄂尔多斯盆地北缘,上古生界沉积前古地貌呈现为北高南低的特征,物源区为盆地北缘的阴山古陆,研究区距物源区近[3-5],该区构造、沉积及储层特征与盆地内部有一定的差异。结合前人研究成果,通过地质物探构造刻画开展沉积、储层特征研究,明确了该区下石盒子组盒1段气藏地质特征。

1.1 构造特征

东胜气田构造位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部,通过地质物探对盒1段底部构造进行刻画,构造上整体较为平缓,表现为向西南倾斜的单斜形态,局部发育鼻状隆起、低洼带的特征,沿北东到南西方向平均构造坡降为8.4 m/km。区域内发育一组近东西走向的乌兰吉林断裂,区内延伸长度近32 km,盒1段目的层断距为10~30 m,研究区内小断裂和裂缝不发育。

1.2 沉积特征

东胜气田盒1沉积期物源方向主要为北西向,受北部公卡汉凸起影响,物源充足,为近物源的冲积扇—辫状河沉积体系(图1),乌兰吉林断裂以北主要为冲积扇沉积,发育3个冲积扇,其中2号冲积扇规模最大,沉积砂体最厚,向南逐渐过渡为辫状河沉积,形成3条辫状河道。盒1段地层岩性由浅灰色含砾粗砂岩、粗砂岩、粗—中砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩及深色泥岩等组成,而该沉积期洪水的水动力强,所以主要为砂质沉积,砂体在平面上具有较好的连续性,连片展布,纵向上叠合程度高,心滩为有利沉积微相,在纵横向延续范围大,分布稳定,以含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩为主,是天然气的主要储集层。因受洪水规模变化及河道不断迁移演化的影响,在盒1段纵向上表现为以砂泥互层发育为主、隔夹层相对发育的特征。

图1 东胜气田下石盒子组盒1段沉积相图

1.3 岩石学特征

东胜气田盒1沉积期北部为公卡汉凸起,物源为贫长石、富岩屑。通过薄片鉴定可知,盒1段砂岩碎屑中石英、岩屑含量较高,长石含量较低,岩性以浅灰色粗— 中粒岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主(图2),长石岩屑砂岩较少。储层砂岩填隙物中包含杂基和胶结物,杂基是以伊利石、绿泥石为主的泥质杂基,胶结物主要为方解石、自生石英、自生黏土[6-9]。

图2 东胜气田盒1段岩石学图版

1.4 物性特征

盒1段储层砂岩物性具有以下特征:孔隙度分布区间为5.0%~16.9%,平均值为9.3%,主要集中在6.0%~10.0%;渗透率分布区间为0.15~5.24 mD,平均值为0.89 mD,主要集中在0.3~0.9 mD[9]10。研究区储层受沉积压实作用和成岩胶结作用影响,孔隙度、渗透率较低,砂岩储层属于特低孔—超低渗型储层。

1.5 孔喉特征

东胜气田盒1 段砂岩储层孔隙类型以次生粒间溶孔和原生粒间孔为主,其次为粒内溶孔和微裂缝。储层孔隙直径主要分布在15~90 μm,平均值为58.7 μm,以细孔为主。储层喉道中值半径为0.12 μm,最大喉道半径为1.76 μm,以中小喉为主。

2 隔夹层特征

受沉积作用和成岩作用影响,在盒1段储集层发育泥岩、粉砂岩等基本不渗透的隔挡层[10-11],这部分非渗透性岩石称之为隔夹层。根据隔夹层的岩性、渗透性,可将其划分为泥质隔夹层、物性隔夹层和钙质隔夹层[12]。结合东胜气田盒1 段录井、测井、化验分析等资料分析可知,该区主要发育泥质隔夹层和物性隔夹层,少见钙质隔夹层(图3)。

2.1 泥质隔夹层

图3 东胜气田盒1段隔夹层特征图

该隔夹层岩性有泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等,泥质含量高,渗透性极低甚至不具有渗透性,主要由辫状河道的细粒悬浮质沉积形成,常见于辫状河的河漫沉积。其电性特征表现为自然伽马值明显高于邻层砂岩,自然电位为基值,井径严重扩径或稍有扩径,高电阻、高声波、高中子、高密度。

2.2 物性隔夹层

该隔夹层岩性以粉砂岩、泥质细砂岩等为主,部分为杂基支撑的砂砾岩和含砾不等粒砂岩,该类隔夹层具有一定的孔隙度和渗透率,但物性差,低于有效储层物性下限。其电性特征表现为自然伽马值明显低于泥质隔夹层值,自然电位曲线略有偏移基值,井径无明显扩径,高电阻、低声波、低中子、高密度。

2.3 钙质隔夹层

该类型隔夹层较为少见,主要在成岩作用中钙质成分对砂岩起到胶结作用。其电性特征与物性隔夹层类似,但自然伽马、声波时差值明显低于物性隔夹层。钙质隔夹层不具代表性,发育少,井间连续性差。

2.4 隔夹层分布特征

东胜气田盒1段隔夹层厚度差异大,最薄隔夹层仅十几厘米,最厚隔夹层超过25 m,集中在3~12 m,平均厚度为7 m,全区广泛分布。较厚的泥质隔夹层主要位于河漫沉积微相内,一般分布稳定广泛,能够有效隔挡上下两套气层,而较薄的泥质隔夹层稳定性差,起不到隔挡作用。物性隔夹层变化较大,呈孤立分散发育,厚度多数介于2~6 m,主要位于辫流水道边部(图4)。

3 储层改造对策及现场应用效果

目前除乌兰吉林断裂带附近受到断裂影响,气井产能未落实而尚未被开发,其他部位均已得到开发。通过对东胜气田地质特征及砂体纵向分布特征的分析,盒1 段为冲积扇— 辫状河沉积,岩性以粗—中粒岩屑砂岩、岩屑石英为主,泥质含量高,孔隙较小、喉道连通性差,导致储层孔隙度、渗透率低。该区裂缝不发育,自然建产效果差,不具有经济效益,需要对储层进行改造以提高气井产量。同时盒1段气藏纵向结构较为复杂,多套气层叠合发育,气层内部发育多个小层,且小层间的隔夹层厚度差异较大,往往通过加砂压裂储层改造能够破坏隔夹层,实现气层之间的连通,因此在该区采用加砂压裂储层改造方案进行储层改造。

图4 东胜气田盒1段隔夹层分布连井剖面图

统计分析前期东胜气田已完钻直井、水平井导眼段资料,盒1段储层、隔夹层结构特征表现为纵向多发育单套至三套气层,其中发育两套和三套气层的占比65%,隔夹层厚度不一,主要集中在3~12 m。研究表明:两套气层能否通过压裂连通,受到储层厚度、隔夹层厚度、应力差以及压裂规模的影响[13-14],隔夹层越厚,储层、隔夹层间应力差越大,就越难突破隔夹层,当两套储层之间隔夹层厚度大于等于7 m 时,储层之间应力差大,难以通过压裂沟通邻层;而隔夹层小于7 m时,通过加大压裂规模可以有效动用邻层。东胜气田盒1段水平井井眼通常在单套气层中钻进,隔夹层能够影响储层之间流体的流动,隔夹层厚度大,则两层之间流体不连通,纵向上多套气层在开发中较难完全动用。因此针对盒1段隔夹层及气层发育的不同关系,制定水平井不同的储层改造对策:①单套气层。盒1 段仅发育单套气层,上下为大套的隔夹层,这类储层占比为35%。针对这类储层,立足该层进行储层改造,设计思路为长缝压裂,采取中等施工排量、中等加砂规模。②两套气层。盒1段发育两套气层,这类储层占比为38%,根据气层间隔夹层厚度确定储层改造对策。如隔夹层厚度小于7 m,则考虑通过压裂改造动用上下两层,设计思路为穿层压裂,造缝高[15-16],采取大施工排量、加大加砂规模。隔夹层厚度大于等于7 m,两套气层间应力差大,难以通过压裂实现穿层,则按照单套气层储层改造对策实施。③三套气层。盒1 段发育三套气层,这类储层占比为27%,根据目的层及邻层间隔夹层厚度确定压裂思路。目的层为最上、下部气层时,与邻层气层隔夹层厚度小于7 m,则考虑动用上下2层,设计思路为穿层压裂,造缝高,采取大施工排量、加大加砂规模。与邻层气层隔夹层厚度大于等于7 m,隔夹层应力大,难以实现穿层,则按照单套气层储层改造对策实施。目的层为中间气层时,与邻层气层隔夹层厚度小于7 m,则考虑压裂动用上下层,设计思路为穿层压裂,造缝高,采取大施工排量、加大加砂规模。与邻层气层隔夹层厚度大于等于7 m,隔夹层应力大,难以通过压裂实现穿层,设计思路为长缝压裂,则按照单套气层储层改造对策实施。

基于东胜气田盒1段储层及隔夹层发育特征确定了对应储层的改造对策。2015-2018 年对该气田盒1段水平井采用差异化压裂,共累计实施85 口水平井,平均测试无阻流量为12.40×104m3/d,测试结果与气层套数、隔夹层厚度具有相关性,其中立足单套气层储层改造的平均测试无阻流量为11.29 ×104m3/d,立足两套气层储层改造的平均测试无阻流量为12.03×104m3/d,立足三套气层储层改造的平均测试无阻流量为15.30×104m3/d,实现了东胜气田的高效开发。

4 结论

1)东胜气田盒1段为冲积扇—辫状河沉积,主要为浅灰色粗—中粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩,其物性较差,吼道连通性较差,属于特低孔—超低渗型储层。

2)盒1 段隔夹层较发育,以泥质和物性隔夹层为主,其中泥质隔夹层分布范围广而稳定,能够阻挡上下层流体之间的流动。

3)盒1 段发育多套气层,结合水平井目的层及邻层间隔夹层厚度,提出了相应水平井储层改造对策,并取得良好的建产效果。

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