有机相对非常规油气储层评价

有机相对非常规油气储层评价

0储层特征及其评价方法石油、天然气等非正式油气资源在资源供应中发挥着越来越重要的作用。人们对岩浆岩油气储存的性质和评价方法的研究取得了许多进展。RogersMA提出有机相(OrganicFacies)概念,认为有机相类似于沉积相,可以跨越时间、不受地层或岩石单位的限制有机相是古环境判别、盆地分析及烃源岩评价的重要工具1深水湖盆束鹿凹陷束鹿凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷南部,总体呈NNE向展布,面积为700km束鹿凹陷基底地层主要为寒武系及奥陶系地层,在基底上主要发育古近系地层,自下而上分别是沙河街组三段(沙三段)、沙二段、沙一段和东营组。古近纪沙河街组沉积时期,沙三段早中期为断陷扩张深陷期,边界同沉积断层强烈活动,各湖盆快速下陷,是研究区主要成湖期和烃源岩发育期,在西高东低的背景下,形成深水湖盆束鹿凹陷在平面上具有南北分区和东西分带的特点(见图1(b))。荆丘、台家庄两个古隆起及相应的断陷活动,把束鹿凹陷划分为北洼槽、中洼槽和南洼槽三个部分。在东西向上,次级构造单元主要分为东部断阶带(陡坡带)、中央洼槽带和西部斜坡带,其中西部斜坡带又分为坡折带及缓坡带束鹿凹陷东、南、西三面的古生界碳酸盐岩隆起区为该地区主要物源区2致密储层的发育程度在非常规油气系统中,有机质不仅决定油气生成及富集程度,对致密储层的储集能力也有重要影响,主要体现在有机质孔隙发育、溶蚀孔洞发育和异常压力缝发育三个方面。2.1有机质孔隙发育的沉积相在富有机质泥页岩及泥灰岩中发现赋存在有机质中的孔隙———有机质孔隙有机质孔隙在页岩油气储层孔隙网络中占有重要地位,是由有机质在成熟热演化过程中排烃产生的束鹿凹陷泥灰岩中有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ型,位于热成熟区,有机质中发育有机质孔隙(见图3(a-b))。有机质孔隙呈不同形状,通常为略不规则的椭球形,部分为近圆形或不规则形状;孔隙直径约为1.0μm,部分直径小于0.5μm,表明大部分为纳米孔(见图3(a-b))。有机质孔隙在该地区泥灰岩中为主要储集空间类型。在一定的成熟度条件下,有机质质量分数越高、类型越好,可供有机质孔隙发育的物质基础越多,有机质孔隙度越高,对储层物性改善程度越明显。2.2溶蚀洞发育在深埋藏阶段(温度为80~120℃),有机质成熟和干酪根脱羧作用产生一定数量的有机酸(如羧酸和酚酸),以及不同类型的气体,如CO2.3有机质含量及天然气束鹿泥灰岩中常见与层理平行的、与残余沥青伴生的纤维状方解石(见图3(e-f)),纤维状方解石形成于油气形成过程产生的较高压力条件束鹿凹陷泥灰岩富含有机质并处于成熟阶段,固态的干酪根热解生成液体的石油及气态的天然气,同时体积膨胀;伴随深部高温增压作用,孔隙流体压力增大由束鹿凹陷泥灰岩孔隙度及TOC质量分数交会图(见图4)可见,该地区泥灰岩孔隙度与TOC质量分数表现为正相关关系,随着TOC质量分数的增大,泥灰岩孔隙度升高,表明有机质质量分数是控制储层物性的重要因素3层的评估和应用3.1陆相有机质输入的沉积相有机相有多种划分方法,JonesMA提出利用有机地化特征将有机相划分为七种类型的方法(1)A类型。有机相HI≥850mg/g,H/C≥1.45。岩石富含有机质,呈纹层状层理,沉积于盐湖或海洋持续缺氧环境。有机质主要来自藻类或细菌,发明亮荧光。通常发育在碳酸盐岩环境中,分布于氧化水体隔绝的湖泊凝缩段或海洋边缘。(2)AB类型。有机相HI为850~650mg/g,H/C为1.45~1.35。岩石富含有机质,呈纹层状层理。其有机质特征与A类型的相似,但它可以发生部分降解、稀释,或存在少量陆源有机质输入。其分布范围及发育数量比A类型的大,既可发育于碳酸盐岩,也可发育于泥页岩,为持续缺氧环境沉积形成的。(3)B类型。有机相HI为650~400mg/g,H/C为1.35~1.15。该类型有机相分布广,是大多数油田中油气的来源(4)BC类型。有机相HI为400~250mg/g,H/C为1.15~0.95。该类型有机相在古海洋和古湖泊环境中发育。常分布于细粒硅质碎屑岩,快速沉积使沉积物捕获少量氧气,“沉积氧”环境促进沉积物的生物活性。陆相有机质是其有机质的主要来源之一。此外,海底生物扰动降低沉积物的有机质等级,使其有机质质量分数降低。(5)C类型。有机相HI为250~125mg/g,H/C为0.95~0.75。该类型有机相主要生成气态烃类。有机质主要为陆生木本植物,与大部分煤的组成相近。该类有机相包括富氢和贫氢的显微组分混合物,或被降解的富氢显微组分。与它相近的BC及CD类型可发育于成煤的沼泽环境、三角洲沉积环境和生物扰动的海相泥岩。该类型有机相的发育环境常具有一定氧化作用,不同干酪根组分混合沉积于海侵和早期高位体系域。(6)CD类型。有机相HI为125~50mg/g,H/C为0.75~0.60,为通过重度氧化环境搬运来的陆相有机质。该类有机相反映有机质在沉积物中被侵蚀再沉积的过程。(7)D类型。有机相HI不超过50mg/g,H/C≤0.60。该类有机相含有被高度氧化的有机质,包括烧焦的木质(木炭)、再循环的陆生来源有机质、经历热演化而过成熟的组分,以及大量从多孔沙质中经历氧化再沉积循环的木质的碎片。该类型有机相质量分数很低,没有生烃能力。3.2热解峰温和热解峰温束鹿凹陷泥灰岩干酪根类型主要为Ⅰ型及Ⅱ型,含少量Ⅲ型干酪根。最大热解峰温为424~452℃,平均为444℃,位于成熟阶段以晋116X井为例,综合岩性特征及样品的TOC质量分数、HI及H/C,在单井上进行有机相划分(见图5),可划分为AB、B、BC和C类型。3.3有机相类型及储层储层精细评价束鹿凹陷泥灰岩储层孔隙度与有机质质量分数具有正相关关系(见图5)。不同类型有机相层段的孔隙度具有明显差别(见图6)。有机相AB类型孔隙度为3.20%~4.60%,平均为3.90%;B类型孔隙度为1.30%~4.80%,平均为3.00%;BC类型孔隙度为0.80%~3.70%,平均为2.30%;C类型孔隙度为0~2.10%,平均为0.90%。反映有机相类型对储层孔隙度起主要控制作用,有机相类型越好,储层孔隙度越高。晋116X井泥灰岩发育有机相AB、B、BC和C类型,其中AB类型的泥灰岩储集物性最好,为有利储层;B、BC和C类型的泥灰岩储集物性分别为较好、较差和最差。有机相控制页岩油气储层的储集性能,并可作为储层评价重要因素。有机相可以综合反映有机质质量分数、类型、沉积环境等因素,以及有机质质量分数在空间的连续性变化。通过对单井在剖面上绘制有机相连井剖面图、在平面上绘制有机相平面分布图,对单井进行有机相划分,进而对储集层进行评价。为了分析有机相在纵向上的变化及从盆地边缘到盆地中央平面上的分布,选取束鹿凹陷从湖盆边缘到湖盆中央的晋100井—晋97井—束探3井绘制有机相连井剖面图(见图7)。晋100井靠近湖盆边缘,发育有机相B、BC、C、CD和D类型,其中有机相D类型最发育,其次为C类型,其他类型发育较少。晋97井发育有机相AB、B、BC、C和CD类型,其中有机相B类型最为发育,其次为C类型。束探3井相对靠近湖盆洼槽区,发育有机相AB、B、C、CD和D类型,其中以有机相B类型为主,发育较厚层的AB类型。由图7可以看出,有机相在纵向上及横向上分布不均,在靠近湖盆边缘有机质质量较差,主要为D及C类型;往湖盆中央有机质质量逐渐变好,靠近湖盆洼槽区主要发育B和AB类型。另外,不同层序的有机相发育类型相差较大,其中SQ2有机质质量最好,主要以B类型为主,且发育较厚的、有机质质量分数高的AB类型,其他层序中缺少A类型发育。有机相发育不均导致该泥灰岩储层的储集性能差异较大,具有纵向分层、横向分带的特点。纵向上,SQ2以高有机质泥灰岩发育为主。有机相主要为AB和B类型,储集性能较好。该层为研究区主力烃源岩层,源储一体,近源成藏,为有利目标层。横向上,靠近湖盆边缘的泥灰岩有机质质量分数低,有机相以D、CD和C类型为主,且离主力生油岩较远,不利于油气的聚集。坡折带及洼槽区部位发育高有机质质量分数的纹层状泥灰岩,生储配置良好,有利于油气的运移及聚集。4有机相类型及其分布特征(1)束鹿凹陷中洼槽沙三下亚段富有机质泥灰岩为自生自储型非常规油气藏,有机质在热演化过程中可以生成有机质孔隙、产生酸性流体、形成溶蚀孔隙,以及形成异常高压并产生高压裂缝,为致密油气的聚集和运移提供储集空间及渗滤通道,是控制储层质量的重要因素。(2)根据岩石热解参数、干酪根元素组成及有机质来源等,研究区有机相包括AB、B、BC、C、CD和D六种类型,缺少A类型发育。有机相对储层孔隙度有重要控制作用,有机相类型越好,储层孔隙度越高。根据有机相连井