吴起油田楼坊坪油区储层特征研究及评价

张小奇,赵小春,马 涛,双立娜,齐 博,冯全宏,张文奕,高胜利

(1. 延长油田股份有限公司吴起采油厂,陕西 延安 717600; 2. 西安石油大学 地球科学与工程学院,西安 710065)

0 引言

储层特征及其精细描述与评价是现代油气藏研究的核心内容之一,对油气储量计算和勘探开发至关重要,其结果会影响到对油藏整体的评价[1-2]。研究区位于陕西省吴起县白豹镇境内,区域地理条件复杂多变,油藏规模小且不连续。目前对于吴起油田楼坊坪油区的研究多在注水生产动态、油气富集规律以及沉积相等方面[3-8]。在注水开发方面,邓缘[8]分类并总结出井场单井产能随注水量的变化规律,并根据现有的生产动态数据估算出延10油层的储量。在沉积方面,王海军[7]对长6、长4+5和长1地层进行了精细划分,分析了砂体展布、沉积分布和有利区;孟志峰等[5]对延10和长3油组的沉积进行研究,曹卫东[4]对楼坊坪区块北部长 6油层沉积相进行研究,郭强等[3]主要对长2沉积相展开研究。在油气富集规律方面,孟志峰等[5]明确了延10和长3油藏主要控制因素和分布规律,王海军[7]在沉积相、砂体展布及储层研究的基础上给出长6、长4+5 和长1油藏富集及成藏模式。综上所述,发现对于研究区长8和长9储层特征方面的研究还相对薄弱。为更进一步挖掘吴起油田楼坊坪油区袁和庄区域储层的开发潜力,该文通过对研究区目标层位的岩石学特征、物性、孔隙和非均质性进一步分析[10],结合周围相邻井,使用多个参数指标对目标层储层进行了分类评价,为后期持续开发提供一定理论依据。

1 地质背景

吴起油田楼房坪油区袁和庄区队地理位置位于陕西省吴起县白豹镇境内(如图1所示),勘探开发面积约54 m2,海拔1 317～1 730 m。地貌属于沟壑纵横和深谷梁峁相间的黄土塬地貌,为地表径流长期侵蚀下形成,地势由西南向东北洛河方向降低,地表相对高差约为100～300 m。研究区位于鄂尔多斯盆地中部陕北斜坡西部,区域地质构造特点为南西低、北东高,构造内部平缓。自上而下共沉积了10套地层,研究区目的层为中生界三叠系上统延长组的长8和长9油层,其沉积相以三角洲前缘亚相为主,沉积微相为水下分流河道、分流间湾和席状砂。

2 研究区储层特征

2.1 岩石学特征

依据收集到的楼坊坪区楼10井、楼11井、楼12井和楼13井等18口探井的50余件岩心薄片鉴定数据分析结果,统计了吴起油田楼坊坪区延安组和延长组长8和长9的矿物成分、填隙物组分含量及其主要岩石类型,编制了矿物成分统计表(见表1)和填隙物组分含量统计表(见表2),绘制了砂岩碎屑矿物组成图(如图2所示)和砂岩成分分类三角图(如图3所示)。

表2 吴起油田延长组填隙物组分含量统计表Table 2 Statistics on the content of filler fractions of Yanchang Formation, Wuqi Oilfield

图2 延长组—延安组砂岩碎屑矿物组成图Fig.2 Mineralogical composition of the sandstone clasts of Yanchang Formation-Yan’an Formation

图3 延长组长8和长9砂岩成分分类图Fig.3 Sandstone compositional classification of Chang8 &Chang9 in Yanchang Formations

由图2可知,研究区内砂岩以石英为主,其中长8和长9油层组砂岩也是以石英为主。根据表1数据可知,长8和长9储层主要的矿物组成成分由高到低依次是石英、长石、岩屑、填隙物和云母,石英含量为34.5%和28.8%,长石含量为26.4%和22.1%,岩屑含量为31.4%和16.6%,填隙物含量为16.8%和13.7%,云母含量为6.5%和2.4%。由表2可知,长8和长9储层填隙物含量最高的是绿泥石,其次为方解石。由图3可以看到,长9储层所获得的样品全落在长石砂岩区域,长8储层大部分样品落在长石砂岩区域,只有少量样品落在岩屑长石砂岩区域。总体上看,长8和长9油层组砂岩类型仍为长石砂岩。

2.2 物性特征

储层物性研究在实现更高效地评估储层的储油能力、产能和开发难度等方面具有重要意义。通过对吴起油田楼坊坪区18口取心井的物性参数的统计(见表3),绘制了楼坊坪区延长组长8和长9储层渗透率和孔隙度直方图(如图4所示)。由表3可知,渗透率最大值为7.50×10-3μm2,最小值为0.03×10-3μm2,平均值为0.53×10-3μm2;孔隙度最大值为18.9%,最小值为3.9%,平均值为9.8%。

表3 楼坊坪区延长组长8和长9储层物性Table 3 Physical properties of Chang8 &Chang9 reservoir of Yanchang Formations in Loufangping district

图4 楼坊坪区延长组长8和长9储层渗透率和孔隙度直方图Fig.4 The permeability and porosity histogram of Chang8 &Chang9 reservoir of Yanchang Formations in Loufangping district

由图4可知,孔隙度和渗透率的分布都近似于正态分布,孔隙度的分布更接近于正态分布。渗透率的直方图在中部和两侧的差距较大,渗透率位于0.50×10-3μm2处的样品最多,占24%,而且84.8%的样品渗透率都为(0.3～1.0)×10-3μm2。孔隙度的直方图在中部和两侧较为平缓,孔隙度位于10%的样品最多,占18%,有85.5%的样品孔隙度为6%～12%。

根据上述物性特征,参考我国石油天然气行业标准《油气储层评价方法》(SY/T 6285—1997)(见表4)[11],整体上看,目标区砂岩物性较差,属于低-特低孔隙度及超低渗透率储层。

表4 油气储层评价方法(SY/T 6285—1997)Table 4 Evaluating methods of oil and gas reservoirs(SY/T 6285—1997)

2.3 孔隙特征

2.3.1 孔隙大小

研究储层孔隙特征,可以更深入的从内部结构揭示油气储层,对油气田勘探和开发有着重要的意义。通过统计研究区压汞和铸体薄片资料,绘制了长8和长9储层孔隙结构参数统计表(见表5),结合1994年谢庆邦等人提出的储层孔隙喉道分类标准(见表6[12]),得出如下认识:

表5 楼坊坪区延长组长8和长9储层孔隙结构参数统计表Table 5 Statistics of pore structure parameters of Chang8 &Chang9 reservoirs of Yanchang Formations in Loufangping district

表6 储层砂岩孔隙和喉道分级标准Table 6 Reservoir sandstone pore and throat grading criteria

1)楼坊坪区延长组长8和长9储层平均孔径为30.9 μm和30.1 μm,平均最大孔喉半径为1.57 μm和1.49 μm,平均中值半径为0.28 μm和0.22 μm,以小孔隙为主;

2)楼坊坪区延长组长8和长9储层砂岩平均排驱压力为0.53 MPa和0.61 MPa,平均中值压力为4.28 MPa和4.40 MPa;

3)楼坊坪区延长组长8和长9储层喉道(参考表6划分标准)主要表现为微细喉道和微喉道。

因此,研究区储层砂岩皆属于小孔隙及微细型-微喉道孔隙结构。

2.3.2 孔喉结构特征

根据研究区楼2、楼5、楼8、楼9和楼12等5口井和相邻研究区4口井的31块样品压汞分析资料,编制了楼坊坪区延长组长8和长9储层砂岩压汞参数及其相关性分析表(见表7),得出长8和长9储层毛管压力曲线特征(如图5所示)。从表7的前4列数据可以分别得出目标储层的储层物性、孔喉连通特征、孔喉半径及分布参数以及孔喉分选特征参数的分布范围和平均值。具体数据如下:平均孔隙度(φ)分别为9.31%和10.16%;平均渗透率(K)分别为0.94×10-3μm2和0.82×10-3μm2;平均排驱压力(pd)分别为1.94 MPa和2.67 MPa;平均中值压力(p50)分别为7.84 MPa和15.55 MPa;平均最大进汞饱和度(SHg)分别为67.98%和66.96%;平均退汞效率(WE)分别为23.52%和29.92%;平均中值半径(R50)分别为0.21 μm和0.1 μm;平均分选系数(Sp)分别为1.64和1.31;平均均值系数分别为10.98和9.98。根据表7第5列渗透率与孔隙结构参数相关性分析图可知,储层物性与孔喉大小及分布的参数之间的相关性好;渗透率与排驱压力呈负相关,与平均喉道半径、中值半径及分选系数呈正相关。从图5可以看出,长8和长9储层毛管压力曲线的上升阶段差异较大,总体看上升阶段较长,说明储层内部孔喉总体尺度偏小;中间有部分较长且稳定的平台(如L34和L39),但也有一些中间平滑段较短(如L32和L35),说明有部分样品分布集中且较为均匀,也有一些样品均质性较差。总体来看,研究区内孔喉特征各参数变化明显,表明研究区长8和长9储层砂岩孔喉分布较为不均。

表7 楼坊坪区延长组储层砂岩压汞参数统计及相关性分析表Table 7 Statistical and correlation analysis of mercury compression parameters in reservoir sandstonesof Yanchang Formations in Loufangping district

图5 楼坊坪区长8和长9储层毛管压力曲线特征Fig.5 Characterization of the capillary pressure curve of Chang8 &Chang9 reservoir in Loufangping district

2.4 储层非均质性特征

表8 砂岩储层非均质程度划分标准(中石油)Table 8 Criteria for classifying the degree of inhomogeneity in sandstone reservoirs(CNPC)

得出以下结论:

1)层内非均质性是指单砂层内部竖直方向的储层性质的差异。根据研究区内岩心分析渗透率非均质参数统计,长8和长9储层的Kj为12.8～1 456.0,平均值为229.7;Kt为1.96～14.28,平均值为6.04;Kv为0.72～2.56,平均值为1.40,属于不均质地层。

2)层间非均质性是指各小层之间纵向上非均质特点。根据Kj,Kt和Kv的计算公式,计算出区内诸井各小层之间的非均质性参数(见表9);结合表8划分标准,得出该区目标油层组砂岩储层的非均质程度属于“极不均质”。

3 储层分类评价

储层评价可以提高钻井的成功率,为继续开发研究奠定可靠的地质基础。根据有效厚度划分的标准,结合研究区实际情况并考虑到楼坊坪区及相邻区域,此次分类评价使用中生界鄂尔多斯盆地碎屑岩储集层分类评价标准进行评价(见表10[13])。

表10 鄂尔多斯盆地中生界碎屑岩储层分类评价标准Table 10 Evaluation criteria for classification of Mesozoicclastic reservoirs in Ordos Basin

依据对楼坊坪区延安组—延长组物性统计分析及压汞参数数据分析,结合孔隙结构参数分析,研究区内长8和长9储层的渗透率为(1.0～0.3)×10-3μm2的数目最多,占样品总数的84.8%,由表10可知其符合Ⅳa类超低渗透储层的要求;再根据Ⅳa类的其他评价标准(孔隙度10%～8%,排驱压力0.37～0.72 MPa,中值压力2.49～4.90 MPa,最大孔喉半径2.01～1.03 μm,中值半径0.30～0.15 μm,孔喉均值0.52～0.27 μm,孔隙组合为小孔细喉)进行逐一筛查对比可知,符合Ⅳa类超低渗透储层的样品占了66.53%。按照表10的评价标准对研究区其他样品进行划分,划分结果为Ⅳb类占24.84%,Ⅲb类占8.63%。

由以上划分标准可知,长8和长9储层以Ⅳa类和Ⅳb类为主体,属超低渗储层。

4 结语

吴起油田楼坊坪油区袁和庄区队长8和长9储层是重要的含油层系,具有较大勘探开发前景。由于油藏规模小且不连续,含油层系较多,属超低渗储层,勘探开发难度较大。该文对长8和长9储层岩石学特征、储层物性、孔隙结构以及非均质性等因素进行研究,明确了研究区主要的岩石类型为长石砂岩,是以Ⅳa类和Ⅳb类为主的超低渗储层,可为下一步开展油气区储量计算和勘探开发奠定基础。针对研究区的储层孔隙类型与演化、孔喉结构及储层分类评价等方面研究存在的不足,建议加强资料录取工作,加大储层评价力度。