三塘湖盆地牛圈湖区块齐古组、头屯河组砂岩储层特征研究

三塘湖盆地牛圈湖区块齐古组、头屯河组砂岩储层特征研究

近年来，低渗透储量层在原油储量和产量中的份额不断增加，我国低渗透储量层的研究也取得了很大进展。渗透率分类基本符合我国低渗透油藏状况,但在生产实践中也出现一些矛盾。根据低渗透储层的特点,在低渗透储层研究新技术的基础上,笔者尝试用新参数对研究区储层进行评价。三塘湖油田牛圈湖区块位于三塘湖盆地中央坳陷带马朗凹陷牛圈湖构造带上,是三塘湖油田近年来油气勘探开发的突破点,齐古组、头屯河组油气勘探开发程度都很低,近年来逐渐受到重视。1储层物性组成三塘湖盆地牛圈湖区块齐古组和头屯河组储层主要为灰色及灰绿色岩屑砂岩,砂岩成分和结构成熟度都偏低。碎屑成分的平均质量分数为:石英16.8%,长石13.0%,岩屑70.2%。填隙物主要为绿泥石、方解石、凝灰质、水云母。磨圆度以次棱状为主,分选性中等,胶结类型以薄膜、薄膜-孔隙为主。433件样品孔隙度和渗透率分析数据表明,齐古组储层孔隙度平均17.2%,渗透率平均13.04×10-3μm2;头屯河组储层孔隙度平均17.48%,渗透率平均13.48×10-3μm2。2层的开口结构特征2.1粒间溶孔孔隙结构齐古组、头屯河组储层岩石孔隙类型主要为粒间孔、粒间溶孔、长石溶孔和岩屑溶孔。其中粒间孔占总孔隙的65.5%左右,而粒间溶孔、长石溶孔和岩屑溶孔分别占总孔隙的11.5%,10.5%和7.5%。粒间孔是主要的油气储、运空间,对储层孔隙度贡献最大,其孔径相对较大,大小不一,形态较规则,多呈多边形外形(见图1a)。粒间溶孔使颗粒边缘被溶成港湾状或参差不齐,表现为拉长状孔、不规则状孔等(见图1b),此类孔隙可使各类孔隙有效连通,提高储层的孔隙度。长石、云母、火山岩碎屑等易溶矿物的溶蚀,通常沿解理或双晶面及破碎面形成粒内溶孔(见图1c),溶蚀强烈者则形成铸模孔或与粒间溶孔连通,使孔渗性得到较大改善。2.2储层喉道类型喉道为连通2个孔隙的狭窄通道,是储层渗流能力的主要影响因素。研究区储层喉道类型主要以点状喉道(见图1a)、片状或弯片状喉道为主(见图1d、1e、1f),在局部发育管束状喉道。由于成岩作用使喉道变得更小,储层孔喉类型总体上具有连通性中等,喉道配位数中等的特点。2.3储层精细孔隙结构储层的孔隙结构特征是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。孔隙平均半径为93.88μm,并且呈明显的单峰特征。平均喉道半径为4.05μm,由于半径为2μm喉道的大量存在,加剧了储层微观孔隙结构的非均质。排驱压力平均0.327MPa,表明储层渗透率低到中等。中值压力较高,平均9.7MPa,表明储层原始产能较低。分选系数平均2.80,说明孔喉分选性中等。总之,储层的孔隙结构类型为:中孔低渗中孔隙中细喉。由此决定了研究区储集性能差到中等,原始产能低,非均质性强的特点。3低渗透储层储层评价参数由于低渗透储层孔隙结构复杂、非达西流、可动流体饱和度小、启动压力高的特点,若沿用中、高渗透储层的评价方法,选取的评价参数不能完全反映低渗透储层的本质特征,因此采用了低渗透油田储层评价新参数。3.1储层流体的开发潜力喉道半径是表征低渗透储层岩心孔隙结构的重要因数,影响低渗透油田流体的渗流能力。喉道半径越大,流体的渗流阻力越小,储层流体的开发潜力越大;反之,如果喉道半径越小,渗流阻力越大,储层流体的开发难度越大。利用恒速压汞技术可以对多孔介质的孔隙和喉道大小和数量进行直接测量,同时给出介质中孔隙和喉道的其他信息。从图2、图3可以看出,不同渗透率的岩心,其孔隙大小及分布性质差别并不大,差别主要体现在喉道大小及分布上。说明低渗透率储层渗流能力主要受喉道的控制。3.2效喉道连通孔隙有效喉道是建立在吸附水膜厚度为0.10μm基础之上的,把喉道半径大于0.10μm的喉道称为有效喉道。被有效喉道连通的孔隙为有效孔隙。目的层q23岩心实测孔隙度为17.2%,有效孔隙度为11.3%,有效孔隙占总孔隙的66%;t11岩心实测孔隙度为17.5%,有效孔隙度为11.2%,有效孔隙占总孔隙的64%。计算求得的有效孔隙度与核磁共振测得的可动流体孔隙度十分接近,在此范围内的孔隙度,能真实反映储层的有效储集空间。3.3储层流体性能利用核磁共振可对岩样孔隙内流体的赋存状态进行分析,由于弛豫时间的大小取决于孔隙、矿物和流体等,因此岩样内可动流体的多少,就是孔隙结构、孔隙形态、矿物成分、矿物表面性质等多种因素的综合反映。这些因素与储层质量好差和开发潜力高低密切相关,因此,可动流体是储层评价尤其是低渗透储层评价中的参数。对于低渗透储层而言,由于孔隙较细,孔隙壁面比表面积大,展布在孔隙壁面上的束缚流体含量很大,此时可动流体饱和度对储层流体渗流性能的影响不容忽视。由表1可知,q23、t11小层岩样的可动流体饱和度分别为54.27%,53.31%;束缚流体饱和度分别为45.73%,46.69%。正是由于不可动流体孔隙的大量存在导致束缚流体的存在。3.4力相对较大时相关系数的分析低渗透储层由于孔道细小,流体在渗流过程中受到孔壁作用的影响很大,呈现非达西渗流现象,其中启动压力梯度是其主要特征。当岩心渗透率大时,启动压力相对较小;渗透率小时,启动压力相对较大,相关系数R2=0.913,两者的相关性很好(见图4)。研究认为,造成低渗储层启动压力梯度的原因主要包括以下3方面:1)流体在多孔介质中渗流时,固液(气)相间始终存在着表面作用。2)孔喉大小、孔隙喉道几何结构及其分布都会影响其中流体的渗流速度。孔隙喉道狭窄、连通性差、渗透性差的岩层(致密储集层)是造成非达西低速渗流的重要地质因素。3)有效应力的上升,迫使岩石的格架变形以致破坏,造成孔隙度、渗透率急剧下降,即使岩石中的压力恢复到它原来的水平,这些参数也不会恢复到原来的值,且渗透率对压力很敏感。3.5储层岩石多孔介质内的孔喉半径比,容易导致储层储层驱油效率较低,从而减少储层储恒速压汞技术不但可以描述孔隙和喉道的大小与分布特征,还可以给出孔喉比的大小及分布特征,通过孔喉比可以从更深层次上了解低渗透储层渗流特征。从油田开发角度来看,储层岩石多孔介质内的孔喉半径比对驱油效率有显著影响,当大孔隙被小喉道所控制,即孔隙半径与喉道半径的比值较大时,大孔隙内的油难以流经小喉道被采出,这往往成为剩余油的主要分布区,此时驱油效率较低。低渗透储层喉道整体比较细小、孔喉比较大,这也是驱替效果差、采收率不高的主要原因,在生产上表现为初期产能非常低、产量递减快、含水上升快、采收率低的特点。图5为研究区岩样的孔喉半径比分布特征,主要分布于20~105,其中孔喉半径比35~45的比重最大。4储层类型划分根据喉道半径、有效孔隙度、可动流体饱和度、启动压力、孔喉半径比、渗透率等评价参数,利用聚类分析法,将齐古组、头屯河组储层分为3类(见表2)。4.1孔喉半径及孔间溶孔此类储层河口砂坝、水下分流河道微相较为发育,岩性以细粒岩屑砂岩为主,部分为中粒岩屑砂岩,平均喉道半径大于5μm,有效孔隙度大于10%,可动流体饱和度大于50%,启动压力小于0.1MPa,孔喉半径比小于45,渗透率大于13×10-3μm2,孔隙以剩余粒间孔为主,其次为粒间溶孔。喉道类型以点状、片状喉道为主,孔隙结构为中孔低渗中孔隙中细喉道类型,属于较好储层,主要层位为q23、t11小层。4.2动流体饱和度此类储层水下分流河道微相较为发育,岩性以细粒岩屑砂岩为主,部分为粉砂岩,喉道半径1~5μm,有效孔隙度7%~10%,可动流体饱和度30%~50%,启动压力0.1~0.3MPa,孔喉半径比45~70,渗透率(5~13)×10-3μm2,孔隙以剩余粒间孔为主、其次为粒间溶孔,粒内溶孔和其他类型孔隙占的比重较大。喉道类型以片状为主,孔隙结构为低孔特低渗中孔隙细喉道类型,属于中等储层,主要为q11、q13、t12、t13小层。4.3孔隙率、孔内溶孔此类储层分流间湾微相较发育,以粉砂岩为主,部分细粒岩屑砂岩,平均喉道半径小于1μm,有效孔隙度小于7%,可动流体饱和度小于30%,启动压力大于0.3MPa,孔喉半径比大于75,渗透率小于5×10-3μm2,孔隙以剩余粒间孔为主,其次为粒内溶孔和其他类型。喉道类型以弯片状为主,孔隙结构为低孔特低渗小孔隙微细喉类型,属于差储层,主要为q12、q21、q22小层。5储层结构