夹层对油藏的控制作用分析_以准噶尔盆地中部1区块莫西庄地区三工河组为例.pdf

夹层对油藏的控制作用分析 以准噶尔盆地中部 1区块莫西庄地区三工河组为例 王延章 1 林承焰1 温长云2 董春梅1 娄国全3 1 中国石油大学 华东 地球资源与信息学院 山东 东营 257061 2 中国石化胜利油田 东胜精攻石油开发集团有限公司 山东 东营 257000 3 中国石化江苏油田分公司 地质科学研究院 江苏 扬州 225261 摘要 针对准噶尔盆地中部 1区块莫西庄地区三工河组厚层砂体内部油水分布关系复杂 油藏圈闭类型难以识别 等问题 从非均质性研究入手 描述了主力夹层的分布特征 计算了夹层的排替压力 利用夹层与储层的排替压力 差分析了夹层对油气的封堵能力 揭示了夹层对油气水分布的控制作用 夹层造成了纵向上油水关系的不同 使 部分井区形成了 上水下油0的油水分布状况 具有一定封堵能力的非均质性夹层在侧向上造成了厚层砂体内油水 界面的不同 夹层还能够降低底水油藏的含水上升速度 关键词 油水分布 夹层 封堵能力 排替压力 莫西庄地区 中图分类号 TE112 23文献标识码 A文章编号 1009 9603 2006 02 0017 04 准噶尔盆地中部 1区块莫西庄地区构造上位于 准噶尔盆地中央隆起马桥凸起的西部倾没端 其主 要的含油层系是侏罗系三工河组二段 J1s2 油藏 埋深在 4 300m 左右 其主要沉积相类型为三角洲前 缘亚相 从 2000年 11月开始 在中部 1区块的勘 探经历了构造油气藏 岩性油气藏和构造 岩性复 合油气藏 3个勘探阶段 但是 随着油气勘探开发 工作的深入 以油藏圈闭形态为主的一系列问题束 缚了油田开发的进程 这些问题主要有 油藏圈闭形 态难以识别 取心和测井解释的油层 油水层与试油 测试结果吻合较差 油水同出现象普遍 隔夹层的分 布状况及其对油藏的控制作用不清 油气分布规律 及油藏控制因素不明等 夹层主要是指储层内部不渗透或低渗透 能够 对油气的流动 运移或聚集产生作用的条带 1 目 前 对夹层的研究主要体现在夹层的成因 类型和展 布规律等方面 而对于夹层对油水分布的控制作用 研究较少 2 8 为此开展了以非均质性研究为主要 内容的油藏描述工作 重点研究储层非均质性对油 藏的控制作用 取得了新的认识 1 夹层类型 对于准噶尔盆地中部 1区块 J1s2砂岩储层内存 在多层物性差的砂岩或砂质泥岩 9 10 统称为夹 层 其形成原因包括粒度变小 分选性变差 胶结物 含量增加和胶结作用增强等 在该区大的构造圈闭 不发育 断层断距小及封闭性差的情况下 这些夹层 的存在对油气水分布具有较大影响 该区夹层主要 包括泥质夹层 砂岩物性夹层和砂岩钙质夹层等 1 1 泥质夹层 泥质夹层包括灰色 深灰色泥岩 粉砂质泥岩以 及含砂 砾泥岩 是在半深湖或者水下河道间条件下 形成的 有时层理面含砂或泥岩中夹小型砂纹透镜 体 砂质泥岩的渗透率为 0 2 10 3 L m 2左右 根据 压汞法分析 其封堵流体的能力最好 排替压力和中 值压力高 在电测曲线上主要表现为低电阻率 自 然电位曲线上负异常幅度下降 密度测井曲线上表 现为低密度 密度值一般低于 2 0g cm 3 井径曲线 上表现为扩径 1 2 砂岩物性夹层 砂岩物性夹层是指较高渗透率厚层砂岩储层中 的低渗透条带 主要由细砂岩 粉砂岩和泥质细砂岩 组成 物性较差 局部往往与砂质呈波状 水平状韵 律或递变接触 厚度一般小于 2 0m 是在分支河道 由枯水期向洪水期转换时或者两期河道作用间歇期 形成的 主要分布于单期河道的顶部 多期河道之间 或者砂坝之间 渗透率为 2 10 3Lm2左右 根据压 收稿日期 2005 11 08 改回日期 2006 02 15 作者简介 王延章 男 工程师 1993年毕业于石油大学 华东 勘探系矿场地球物理专业 现为该校油气田开发地质专业在读博士研究生 从事油气田开发地质综合研究 联系电话E ma i l wyz wbq sina com 该文为中国石化重点攻关项目 莫西庄地区三工河组油藏描述及表征0的部分研究成果 油 气 地 质 与 采 收 率 2006年 3月 PETROLEUM GEOLOGY AND RECOVERY EFFICIENCY 第 13卷 第 2期 汞法分析 物性夹层和泥质砂岩封堵流体的能力最 差 在电阻率曲线上主要表现为低电阻率 自然电 位曲线上表现为负异常幅度降低 砂体的密度值略 低 一般为 2 0g c m 3左右 井径曲线上表现为扩径 中部 1区块物性夹层发育 从取心情况来看 由 于埋藏深 压实及成岩作用强 渗透率低 在冲刷面 下部的物性夹层能够对油 气 水的分布起到控制作 用 J1s2 2 中上部隔夹层多 非均质性较强 油气主要 分布在中上部非均质段 1 3 砂岩钙质夹层 砂岩钙质夹层常夹在物性好的砂砾岩储层中 一般厚度不大 主要是在碱性环境中碳酸盐胶结成 岩过程中形成的 钙质砂岩的渗透率很低 其值为 1 10 3Lm2左右 根据压汞法分析 具有较高的排 替压力和中值压力 在电阻率曲线上表现为高电阻 率 微电极曲线上表现为尖峰状 砂岩呈现明显的高 密度 密度值一般大于 2 2g c m 3 声波曲线上表现 为声波传播速度升高 井径曲线较规则 在砂岩的层顶 层底往往具有较高的钙质胶结 物 其形成机理与粘土矿物成岩转变有关 根据研 究 蒙脱石在埋深 1 500m 左右向伊利石转化 转化 的同时析出 Na Ca 2 Fe 3 Mg 2 和 Si 4 等阳离子 和水 这些离子和水就随着有机质转化产生的 CO2 和烃类物质一起进入砂岩层 由于 CaCO3的溶解度 与 CO2的分压成正比 当富含 Ca HCO3 2的流体从 泥岩进入砂岩时 由于孔隙流体压力突然降低使 Ca HCO3 2变成过饱和 因此 Ca HCO3 2胶结物 富集于砂岩与泥岩的接触面上 莫西庄地区三工河组油藏 J1s2 2 夹层的细分主 要是在岩心观察和储层物性分析的基础上 结合岩 石的电性特征进行的 电性主要考虑自然伽马 自然 电位 声波时差 岩石密度及电阻率曲线 将 J1s2 2 厚砂体划分为 7个小层 从其夹层类型来看 层间夹 层主要是泥质夹层和砂岩物性夹层 而层内夹层主 要是砂岩物性夹层和砂岩钙质夹层 2 夹层的分布特征 从夹层的作用来看 能够在该区纵向上起到封 堵作用的夹层主要有 2个 即 2小层和 3小层之间 的夹层 4小层和 5小层之间的夹层 它们对油藏的 分布起控制作用 2 1 2小层和 3小层之间的夹层及其分布 2小层和 3小层之间的夹层为胶结致密的细砂 岩 以物性夹层为主 自然伽马为中高值 在庄 101 井该夹层的渗透率仅为 0 1 10 3 L m 2 在纵向上形 成封闭性能相对较好的物性夹层 能够为油气藏的 保存提供盖层和垂向遮挡条件 11 从夹层的分布 状况来看 南部和东部庄 5井附近夹层发育厚度较 大 向西北方向逐渐变薄 图 1 图 1 庄 1井区 2小层和 3小层之间的夹层等厚分布 2 2 4小层和 5小层之间的夹层及其分布 4小层和 5小层之间的夹层主要是砂岩物性夹 层和泥质夹层 以庄 1井为例 夹层与上部地层以 冲刷面呈突变接触 与下部地层呈渐变式接触 主要 的胶结类型为凝块型 胶结致密 在埋藏深度大和油 层高度较小的情况下 能够起到封堵作用 夹层的 渗透率为 0 6 10 3 3 10 3 L m 2 自然电位曲线 幅度值略低 自然伽马曲线略高 该夹层在东北部 和庄 103井区发育厚度较大 向东南部变薄 3 夹层的封堵能力分析 夹层的物性封闭机理是依靠夹层与储层之间的 毛细管压力差来封堵油气的 其差值越大 物性封闭 能力越强 对夹层物性封闭能力 目前广泛采用夹 层的排替压力 渗透率 孔隙度 密度 比表面积和微 孔隙结构等参数进行评价 中国各含油气盆地夹层 岩石排替压力与孔隙度 渗透率 密度 孔隙中值半 径和比表面积之间存在的函数关系表明 12 13 随夹 层岩石的孔隙度 渗透率 孔隙中值半径的减小和密 度 比表面积增大 夹层的排替压力增大 反之夹层 排替压力则减小 因此 这些参数在夹层物性封闭 能力评价中所起的作用 完全可以由夹层岩石排替 压力代替 夹层排替压力是反映夹层物性封闭能力 最有效的评价参数 11 12 3 1 岩石排替压力计算方法 大量统计资料表明 岩石排替压力与孔隙度之 间具有反比关系 孔隙度越小 岩石排替压力越大 反之则越小 13 14 准噶尔盆地排替压力与孔隙度 18 油 气 地 质 与 采 收 率 2006年 3月 具有以下关系 图 2 其数学关系式为 p 16 62 1 65 1 式中 p 为排替压力 MPa 为孔隙度 其中 相关系数为 0 84 标准差为 2 09 15 图 2 准噶尔盆地孔隙度与排替压力关系图版 3 2 夹层排替压力 根据式 1 计算了 2小层和 3小层之间夹层的 排替压力 图 3 由图 3可以看出 庄 101及庄 103 井区为排替压力的高值区 该区夹层厚度较大 因而 为封堵油气的有利区域 图 3 2小层和 3小层之间的夹层排替压力等值线分布 3 3 夹层下部储层排替压力 从夹层下部储层的排替压力等值线图 图 4 上 可以看出 在庄 104和庄 105井以东至庄 101井区 一带 砂岩的物性较差 排替压力较高 图 4 夹层下部储层排替压力等值线分布 3 4 夹层排替压力与储层排替压力差值 夹层与夹层下部储层的排替压力之差能够反映 夹层的封堵能力 在庄 101和庄 103井区排替压力 差值较大 说明该区夹层具备较好的封堵能力 3 5 夹层所能够封堵的油气高度 根据 Sm ith提出的利用盖层与储层岩石排替压 力差计算盖层所能封闭的最大油气柱高度的计算公 式 得出夹层所能封堵的油气高度计算公式 14 h pm ps Q w Qo g 2 式中 h为夹层所能封堵的最大油气高度 m pm 为夹层排替压力 MPa ps为夹层下部储层排替压 力 MPa Qw为地层水密度 g c m 3 Q o为地层原油密 度 g cm 3 g为重力加速度 m s2 从图 5中可以看出 在庄 101井区和庄 103井 区夹层所封堵的油气高度较大 在侧向具备封堵条 件的情况下 在 2个井区可单独聚集成藏 实践证 明 在庄 101井区形成了 上水下油0的油气分布格 局 在庄 103井区 夹层上 下的油藏也具有不同的 油水边界 图 5 庄 101井区和庄 103井区夹层所能封堵 的油气高度等值线分布 4 夹层的作用 4 1 部分夹层造成了 上水下油0的分布特征 该类夹层的作用在庄 101井区表现最明显 封 堵了 2号和 3号砂体 造成 2个砂体不连通 各自具 有不同的液性 夹层下部砂体为油水同层 夹层上部 砂体为水层 油气在夹层下部富集 该油藏存在的 客观条件是由于夹层具有较好的封堵能力 油气在 进入储层的过程中在夹层下部聚集成藏 而夹层上 部油气不能进入或者油气溢失 因而夹层上下具有 不同的液性 该井的试油资料显示 夹层下部的 3 小层为油水同层 产油量为 10t d 产水量为 9 6t d 而夹层上部的 2小层为含油水层 产水量为 125t d 见油花 4 2 部分夹层造成了倾斜的油水界面 从夹层对油 气 水分布的控制作用来看 夹层 不但在顶部对油气起封堵作用 并且在油藏高度不 大的情况下 也能够起到侧向封堵的作用 图 6 19 第 13卷 第 2期 王延章等 夹层对油藏的控制作用分析 庄 103井 庄 2井和庄 1井的油水界面不一致 主要 是由 4小层和 5小层之间的夹层的侧向封堵作用造 成的 在此夹层以上 主要的液性为油 在夹层以 下 主要的液性为水 夹层上 下断层的封闭性不同 是因为夹层上下 的沉积微相的类型不同 夹层上部主要以多期分支 河道为主 非均质性强 而在夹层下部主要以砂坝砂 体为主 非均质性较弱 16 17 由于该区断层的断距 小 仅有 20m左右 这样的断层造成了断层两侧的 岩性对置不同 夹层上部主要为砂岩与泥岩对接 因 而断层的封闭性能好 且夹层上部的含油性好 而夹 层的下部主要为砂坝砂体与砂岩对接 断层的封闭 性能差 造成了夹层下部的砂体含油性差 主要为水 层 单井上显示的厚层砂体的油水边界受到层内夹 层的控制 夹层的位置越高 油水边界就越高 夹层 的位置越低 油水边界就越低 从而造成了各单井间 油水边界的不同 图 6 夹层控制油水界面示意图 4 3 油层下部夹层对油井的含水率上升具有一定 控制作用 油藏的构造幅度低 油柱高度小 各油井钻遇的 均为下有底水的油藏 大部分油层都处于油水过渡 带附近 在这样的背景下 夹层对油井的含水率上 升影响更加明显 射孔井段下部稳定的夹层能够有 效地抑制底水的锥进 使油井生产时含水较稳定 而 射孔井段下部不存在夹层的油井往往会造成底水锥 进 生产时往往造成油井含水较高或含水上升速度 过快 例如庄 103井 该井隔夹层发育 射孔井段存 在 4层较厚的泥岩 而且这些泥岩在井区周围分布 比较稳定 能够有效地抑制底水锥进 使得油井的含 水较其他井稳定 含水上升速度较慢 而庄 1井第 5次补孔的井段下部夹层不发育 生产后造成油井 含水上升速度过快 目前油井含水率已经达 85 5 结论 不同的夹层对油气的封堵能力不同 夹层的封 堵能力可以用夹层与储层的排替压力差来衡量 排 替压力差较大的夹层对油气具有较高的封堵能力 非均质夹层造成纵向上油水关系的不同 使部 分井区形成了 上水下油 0的油水分布状况 具有一定封堵能力的非均质夹层也可以造成低 幅度的厚层砂体油水界面的不同 构造位置高的油 井油水界面高 构造位置低的油井油水界面低 夹层对底水油藏油井的含水上升具有一定的控 制作用 参考文献 1 裘怿楠 陈子琪 油藏描述 M 北京 石油工业出版社 1996 2 李琳 任作伟 林承焰 等 曙二区缓坡浊积岩储层隔夹层研究 J 西安石油学院学报 1996 11 3 8 11 3 撒利明 王天琦 师永民 等 油田开发中后期岩相单元的细分 研究 J 沉积学报 2002 20 4 594 599 4 高兴军 宋子齐 谭成仟 真 12块垛一段六油组隔夹层划分及 描述 J 西安石油学院学报 2000 15 5 10 13 5 李阳 储层流动单元模式及剩余油分布规律研究 J 石油学 报 2003 24 3 52 55 6 李继红 曲志浩 岳乐平 等 二连盆地蒙古林砾岩油藏阿三段 储层宏观非均质性及剩余油分布研究 J 石油实验地质 2003 25 2 40