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吐哈盆地巴喀油田特低渗透砂岩储层裂缝研究X

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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吐 哈 盆 地 巴 喀 油 田 特 低 渗 透 砂 岩 储 层 裂 缝 研 究 刚   李 明   赵 小 军   芦 玉 社   黄 奇 志(华 北 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 ,河 北 任 丘 062552)摘 要   巴 喀 油 田 中 侏 罗 统 砂 岩 产 层 ,基 质 岩 块 平 均 渗 透 率 为 013 × 10 - 3μ 发 育 有 四 种 裂 缝 类 型 。 地 面 调 查 和 岩 芯统 计 分 析 等 表 明 :该 油 田 砂 岩 裂 缝 与 灰 岩 裂 缝 相 比 ,具 有 规 模 小 、 充 填 剧 烈 、 低 渗 透 等 特 点 ;裂 缝 分 布 主 要 受 岩 性 、 层厚 、 地 应 力 等 影 响 ;产 层 中 裂 缝 是 主 要 渗 透 通 道 ,储 集 类 型 为 裂 缝 孔 隙 型 ;基 质 岩 块 形 态 取 决 于 裂 缝 类 型 及 组 合 ,尺 寸取 决 于 裂 缝 频 率 。 最 后 提 出 了 储 层 裂 缝 分 布 网 络 的 概 念 模 型 。主 题 词   吐 哈 盆 地 ;巴 喀 油 田 ;中 侏 罗 统 ;砂 岩 ;裂 缝 ;分 布 ;网 络中 图 分 类 号   221引   言巴 喀 油 田 储 层 渗 透 率 特 低 ,但 钻 井 中 有 1/ 3 的井 发 生 漏 失 ,部 分 井 试 油 日 产 油 达 30 t~ 50 t ,而 有的 井 却 为 干 井 。 岩 芯 上 常 见 裂 缝 ,分 析 认 为 裂 缝 可能 起 重 要 作 用 。 为 此 ,本 文 对 其 进 行 了 综 合 研 究 。1   构 造 基 本 特 征巴 喀 油 田 位 于 新 疆 吐 哈 盆 地 ,该 盆 地 的 北 连 博格 达 山 脉 ,南 临 觉 罗 塔 山 脉 ,在 南 北 挤 压 作 用 下 ,形成 了 系 列 正 向 弧 型 构 造 带 (图 1) 。 同 时 也 产 生 了 一些 层 间 剥 离 逆 冲 断 层 ,褶 皱 逆 冲 断 层 及 逆 冲 横 断 层 。巴 喀 构 造 在 鄯 善 弧 型 逆 冲 褶 皱 带 上 ,中 侏 罗 统 构 造为 一 长 轴 背 斜 ,且 逆 断 层 发 育 ,翼 部 倾 角 近 40° ,长 轴约 1415 轴 部 近 为 平 台 ,其 与 翼 部 近 膝 折 联 接 ,推 断 为 层 间 剥 离 断 层 形 成 的 断 弯 褶 皱 (图 2) 。 在 该构 造 上 ,分 布 了 1 个 曲 率 高 的 轴 部 带 ,2 个 曲 率 最 高的 膝 折 带 ,3 个 曲 率 较 高 的 地 层 转 弯 带 ,4 个 大 逆 断 层 带 ,6 个 较 小 的 N 逆 断 层 带 (图3) 。2   裂 缝 类 型 及 其 基 本 特 征211   裂 缝 类 型该 区 裂 缝 类 型 主 要 有 以 下 几 种 :1) 正 向 正 交 缝 。 包 括 走 向 缝 与 倾 向 缝 ,两 者 近正 交 ,较 弯 曲 ,缝 面 凹 凸 ,缝 宽 一 般 011 上 ,为两 组 张 性 缝 。 在 构 造 轴 部 较 发 育 ,尤 其 走 向 缝 。图 1   吐 哈 盆 地 研 究 区 构 造 纲 要 图图 2   层 间 剥 离 - 褶 隆 - 膝 折 成 因 模 式2) 斜 向 正 交 缝 。 包 括 左 斜 与 右 斜 组 缝 ,二 者 也第 20 卷   第 1 期                   西 南 石 油 学 院 学 报                   20   11998 年   2 月                                 1998X 1997 — 12 — 16 收 稿赵 志 刚 ,男 ,1968 年 生 ,博 士 ,从 事 石 油 地 质 与 勘 探 研 究近 于 正 交 。 缝 宽 一 般 011 右 ,面 平 滑 ,平 直 如刀 切 ,为 两 组 剪 切 裂 缝 ,轴 部 和 翼 部 均 较 发 育 。3) 构 造 层 理 缝 。 指 层 理 面 上 见 镜 面 、 擦 痕 、 阶步 等 构 造 作 用 现 象 。 具 压 性 特 征 ,缝 宽 一 般 60 度 的 高 倾 角 裂 缝为 主 ,占 54168 %。 30° ~ 40° 的 缝 (多 为 层 间 缝 ) 占1715 %。 构 造 轴 部 > 60 度 的 缝 占 6110 %。 南 北 两翼 > 60° 的 缝 各 占 5211 %和 4912 %。3) 以 半 充 填 缝 为 主 :裂 缝 充 填 物 主 要 为 泥 质 ,其 次 为 钙 质 。 可 划 分 为 全 充 填 、 半 充 填 、 未 充 填 三类 。 半 充 填 缝 中 充 填 物 多 断 继 分 布 或 有 部 分 余 隙 ,亦 见 溶 孔 或 再 裂 开 ,而 未 充 填 缝 缝 壁 常 粘 附 泥 膜 。裂 缝 以 半 充 填 为 主 ,占 5615 %。 全 充 填 与 未 充 填 分别 占 2410 %和 1915 %。 岩 性 越 细 ,充 填 程 度 越 强 。图 3   巴 喀 油 田 中 侏 罗 统 裂 缝 方 向 示 意 图3   裂 缝 规 模311   裂 缝 宽 度据 岩 芯 观 察 ,地 面 裂 缝 宽 度 在 0105 0. 2中 值 近 011 A\[1 \]研 究 指 出 ,随 围 岩 压 力 增 大 ,裂 缝宽 度 变 小 ;裂 缝 越 宽 变 化 越 剧 烈 ,越 窄 变 化 越 平 缓 。如 缝 宽 0115 0112 0. 1 在 19134 下 ,分 别 降 至 原 宽 的 51 %、 42 %、 27 %。 据 此 推测 ,地 下 中 侏 罗 统 (近 200 m) 砂 岩 缝 宽 约 510μ m~80μ m ,中 值 约 4010μ m。312   裂 缝 纵 向 切 深 及 水 平 延 长因 岩 芯 直 径 仅 011 m ,在 纵 向 上 仅 部 分 裂 缝 见到 始 末 ,横 向 上 均 不 见 始 末 ,故 均 用 露 头 统 计 值 ,纵向 切 深 一 般 为 011 m~ 2. 0 m ,平 均 为 016 m (接 近岩 芯 个 别 可 见 始 末 缝 统 计 值 ) ,水 平 延 长 一 般 012 m~ 2. 1 m ,中 值 为 019 m。7第 1 期                   赵 志 刚 等 :   吐 哈 盆 地 巴 喀 油 田 特 低 渗 透 砂 岩 储 层 裂 缝 研 究4   裂 缝 分 布 \[2 \]411   裂 缝 发 育 控 制 因 素41111   岩 性 影 响钙 质 砂 岩 裂 缝 高 发 育 ,平 均 裂 缝 频 率 ( f ) 为1010 (1/ m) ;砂 砾 岩 裂 缝 低 发 育 , f 为 1188 (1/ m) ;其 余 为 裂 缝 中 等 发 育 ,次 序 为 粉 砂 岩 、 泥 岩 、 细 砂 岩 、中 砂 岩 、 粉 砂 岩 , f 分 别 为 3199、 3161、 3147、 3131、3130 (1/ m) 。41112   层 厚 影 响分 别 统 计 砂 砾 岩 、 钙 质 砂 岩 、 细 砂 岩 、 粉 砂 岩 、 泥岩 等 ,各 岩 类 裂 缝 频 率 ( f ) 均 随 其 厚 度 ( h ) 增 大 而减 小 ;综 合 统 计 各 岩 类 , f 亦 随 h 增 大 而 减 小 。 关 系式 为 : 0. 7189 - 1. 1081 h ≤ 1. 0 m ,一 般 f ≥ 5. 0 (1/ m) ,属 裂 缝 高 发 育 层厚 ;当 h ≥ 4. 0 m ,一 般 f ≤ 1. 0 (1/ m) ,属 裂 缝 低 发育 层 厚 ;当 h 为 110 m~ 4. 0 m ,属 裂 缝 中 等 发 育 层厚 。41113   地 应 力 影 响经 统 计 分 析 ,地 应 力 作 用 所 形 成 的 构 造 特 征 与裂 缝 发 育 相 关 。 1) 裂 缝 与 地 层 倾 角 的 相 关 性 :裂 缝频 率 ( f ) 随 地 层 倾 角 (α ) 增 加 而 增 大 ,统 计 关 系为 : 1. 3667 1. 5750当 α ≤ 15° 时 , f ≤ 1. 0 (1/ m) ,为 裂 缝 低 发 育 倾 角 ;当 α ≥ 45° 时 , f ≥ 5. 0 (1/ m) ,为 裂 缝 高 发 育 倾 角 ;当 α 为 15° ~ 45° 时 ,为 裂 缝 中 等 发 育 倾 角 。 2) 裂 缝与 构 造 曲 率 的 相 关 性 :裂 缝 频 率 ( f )随 构 造 曲 率 ( z)增 大 而 增 大 ,统 计 关 系 为 : 1. 1200 0. 3000当 z ≥ 2. 4 时 , f ≥ 5. 0 (1/ m) ,为 裂 缝 高 发 育 曲 率 ;当 z 为 015~ 2. 4 时 ,为 裂 缝 中 等 发 育 曲 率 。 3) 裂缝 与 断 层 的 相 关 性 :油 田 断 层 性 质 相 同 (逆 断 层 ) ,断距 均 近 100 m ,因 此 ,只 讨 论 裂 缝 频 率 ( f )与 断 层 距离 ( L )的 相 关 性 。 据 统 计 , f 随 L 的 增 加 而 减 小 ,关 系 为 : 2. 4500 - 0. 9839 ≥ 400. 0 m ,f ≤ 1. 0 (1/ m) ,为 裂 缝 低 发 育 距 离 ;当 L ≤ 60. 0 m , f ≥ 5. 0 (1/ m) ,为 裂 缝 高 发 育 距离 ;当 L 为 6010 m~ 400. 0 m ,为 裂 缝 中 等 发 育 距离 。412   裂 缝 分 布41211   砂 岩 裂 缝 的 平 面 分 布裂 缝 频 率 f 虽 受 上 述 诸 因 素 综 合 影 响 ,但 对 于局 部 构 造 ,平 面 上 岩 性 、 层 厚 等 变 化 不 大 ,地 应 力 为影 响 其 平 面 分 布 的 主 要 因 素 。 因 此 ,构 造 膝 折 带 、 逆断 层 带 、 地 层 高 曲 率 转 弯 带 为 裂 缝 发 育 区 ,见 图 4。图 4   巴 喀 油 田 储 层 裂 缝 频 率 分 布8 西 南 石 油 学 院 学 报                                     1998 年    统 计 砂 层 裂 缝 频 率 得 表 1。表 1   砂 层 平 均 裂 缝 频 率 统 计 表井 号 柯 6 柯 7 柯 8 柯 9 柯 10 柯 11 柯 12 柯 13 柯 14 巴 20 巴 21 巴 22 巴 北 2频 率 5. 0 3. 0 3. 2 4. 8 3. 1 1. 6 2. 1 1. 5 5. 1 3. 1 3. 9 1. 6 2. 4由 此 可 见 ,油 田 东 部 柯 6 井 ~ 14 井 一 带 , f≥ 5. 0 条 / 米 ,为 裂 缝 高 发 育 区 ;柯 11 井 东 、 柯 9 井南 、 柯 10 井 东 、 柯 12 井 西 等 地 区 , f ≤ 1. 0 (1/ m) ,为 裂 缝 低 发 育 区 ;其 余 地 区 裂 缝 中 等 发 育 ,平 均 f 为3126 (1/ m) ,故 该 油 田 裂 缝 中 等 发 育 。 裂 缝 主 要 呈条 带 状 分 布 ,裂 缝 带 水 平 延 长 较 长 ,有 的 可 贯 通 背 斜长 轴 ;带 宽 一 般 012 0. 4 带 间 距 一 般 0120. 5 1212   裂 缝 的 纵 向 分 布纵 向 上 裂 缝 以 层 内 缝 为 主 ,也 呈 带 状 分 布 。 带宽 一 般 110 m~ 4. 0 m ,中 值 310 m ,带 间 距 一 般 210m~ 5. 0 m ,中 值 310 m。 泥 岩 裂 缝 较 小 ,且 充 填 剧烈 ,但 较 发 育 ,故 作 为 隔 层 的 泥 岩 厚 度 需 大 于 纵 向 裂缝 带 宽 ,至 少 要 310 m。5   裂 缝 分 布 概 念 模 型511   裂 缝 储 渗 能 力 及 储 层 储 集 类 型试 验 分 析 指 出 :无 论 是 有 缝 和 无 缝 样 品 ,随 压 力的 增 加 ,孔 隙 度 均 下 降 不 大 ,压 力 从 510 至2115 孔 隙 度 相 对 下 降 614 % ;而 渗 透 率 随 压 力增 加 而 下 降 的 速 度 快 得 多 ,尤 其 是 有 缝 样 品 。 压 力从 510 至 2115 ,无 缝 和 有 缝 样 品 渗透 率 分 别 相 对 降 低 1717 %~ 41. 2 % 和 4713 %~74. 6 %。据 实 验 确 定 ,基 质 岩 块 的 地 面 平 均 孔 隙 度 为810 % ,渗 透 率 为 013 × 10 - 3μ 地 下 平 均 孔 隙 度为 714 % ,渗 透 率 平 均 为 0116 × 10 - 3μ 据 A 等 研 究 ,裂 缝 孔 隙 度 Φ f 和 渗 透 率 用 下式 计 算Φ f = 〔 W / ( W + L ) 〕 × 100 8. 44 × 107 × W 3 L 21 : W 为 裂 缝 宽 度 , L 为 裂 缝 间 距 , 质 岩 块 渗 透 率 , × 10 - 3μ α 为 裂 缝 与 液 流 方向 夹 角 ,取 60° 。 则 地 下 裂 缝 孔 隙 度 为 0. 0017 %~0. 0267 % ,中 值 010133 % ; 地 下 裂 缝 渗 透 率 为0. 1688 × 10 - 3μ 36. 1707 × 10 - 3μ 中 值4. 6613 × 10 - 3μ 该 油 田 地 下 裂 缝 孔 隙 渡 占 总 孔隙 度 的 0118 % , 而 裂 缝 渗 透 率 占 总 渗 透 率 的9617 % ,因 此 ,裂 缝 基 本 无 储 集 能 力 ,但 为 主 要 的 渗流 通 道 ,储 集 类 型 为 裂 缝 — 孔 隙 型 储 集 层 。512   裂 缝 分 布 网 络51211   裂 缝 对 储 集 岩 的 切 割 作 用岩 芯 中 常 见 的 裂 缝 交 切 关 系 是 被 限 ,互 切 、 被 切较 少 。 由 于 裂 缝 呈 不 同 组 系 发 育 ,各 组 系 中 裂 缝 近于 平 行 ,且 多 为 高 倾 角 ,故 裂 缝 对 储 集 岩 在 纵 向 上 切割 作 用 处 于 次 要 地 位 ,最 常 见 的 最 有 意 义 的 是 平 面上 不 同 组 系 裂 缝 相 交 ,其 交 角 一 般 为 80° ~ 90° ,30°~ 60° ,将 连 续 砂 岩 切 割 成 不 同 形 态 、 尺 寸 和 不 同 方向 的 一 系 列 基 质 岩 块 ,主 要 基 质 岩 块 为 主 裂 缝 切 割而 成 ,根 据 主 裂 缝 频 率 和 分 布 方 向 (图 3) ,统 计 其 平均 缝 间 距 和 相 切 割 角 度 ,进 而 得 出 主 要 基 质 岩 块 平均 尺 寸 和 形 状 ,见 图 5。51212   基 质 岩 块 的 基 本 特 征1) 裂 缝 类 型 及 组 合 决 定 所 切 的 岩 块 形 态 :储 层为 裂 缝 所 切 割 的 岩 块 形 态 主 要 为 长 方 形 ,其 次 为 长菱 形 、 正 方 形 和 菱 形 , 分 别 占 4210 %、 2410 %、2210 %和 810 % ,少 量 三 角 形 及 不 规 则 形 。 岩 块 形态 取 决 于 主 裂 缝 类 型 及 组 合 ,构 造 轴 部 发 育 走 向 缝和 倾 向 缝 ,其 次 为 斜 向 缝 。 正 方 形 和 长 菱 形 同 等 发育 ,分 别 占 3410 %。 翼 部 发 育 正 向 正 交 缝 的 同 时 也常 发 育 斜 向 正 交 缝 ,故 发 育 长 方 形 的 同 时 还 发 育 长菱 形 ,北 翼 各 占 4910 % ,南 翼 分 别 占 3710 和 20 %。构 造 东 端 N 断 层 发 育 ,发 育 走 向 缝和 斜 向 缝 ,岩 块 为 长 菱 形 。2) 岩 块 尺 寸 取 决 于 裂 缝 频 率 :裂 缝 频 率 越 大 ,岩 块 尺 寸 越 小 。 如 柯 6 井 平 均 裂 缝 频 率 为 510(1/ m) ,正 方 形 岩 块 平 均 尺 寸 为 016 m × 0. 6 m ;柯11 井 裂 缝 频 率 为 116 (1/ m) ,长 方 形 岩 块 平 均 尺 寸为 114 m × 2. 7 m。3) 岩 块 方 向 以 主 :基 质 岩 块 的 长 轴 方向 一 般 为 ,少 数 N 。51213   裂 缝 分 布 网 络裂 缝 平 面 分 布 网 络 对 裂 缝 油 藏 开 发 中 井 位 部 署9第 1 期                   赵 志 刚 等 :   吐 哈 盆 地 巴 喀 油 田 特 低 渗 透 砂 岩 储 层 裂 缝 研 究及 注 采 方 式 等 具 有 重 要 意 义 ,由 于 井 距 与 基 础 网 络(岩 块 )大 小 相 差 悬 殊 ,该 裂 缝 平 面 分 布 网 络 中 ,主 网络 的 分 区 依 据 裂 缝 频 率 图 (图 4) 中 区 带 划 分 ,网 络形 态 与 大 小 依 据 各 区 带 中 主 基 质 岩 块 形 状 与 平 均 尺寸 。 分 区 间 未 作 渐 变 处 理 ,故 该 分 布 网 络 为 一 分 区平 均 网 络 ,见 图 5 ;其 主 要 基 质 岩 块 统 计 表 见 表 2图 5   巴 喀 油 田 缝 网 络 分 布 图表 2   主 要 基 质 岩 块 统 计 表井 号 柯 6 柯 7 柯 8 柯 9 柯 10 柯 11 柯 12 柯 13 柯 14 巴 20 巴 21 巴 22 巴 北 2主基质形 状大 小 (m)正 方 形0. 6 × 0. 6正 方 形0. 9 × 0. 9长 方 形1. 3 × 1. 9长 方 形0. 5 × 0. 9长 方 形1. 4 × 2. 1长 方 形1. 4 × 2. 7长 菱 形0. 4 × 0. 8长 方 形2. 7 × 4. 3长 菱 形0. 4 × 0. 8长 方 形2. 2 × 2. 7长 方 形1. 1 × 1. 7长 方 形1. 5 × 1. 7长 菱 形1. 5 × 2. 6由 图 5 可 见 ,裂 缝 网 络 方 向 主 要 为 ,随 地 层 走 向 略 有 改 变 ;形 状 主 要 为 长 方 形 ,少 量 正 方形 ,仅 在 柯 12 井 、 14 井 和 巴 北 2 井 区 存 在 长 菱 形 。基 础 网 络 ,以 膝 折 带 最 小 ,逆 断 层 带 次 之 ,其 余 地 区较 大 。 网 络 同 频 率 分 布 一 样 具 分 带 性 ,尤 以 明 显 。参 考 文 献1   A. 19852   华 北 石 油 勘 探 开 发 设 计 研 究 院 . 华 北 碳 酸 岩 盐 潜 山 油 藏开 发 . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1985(编 辑   何 苏 )01 西 南 石 油 学 院 学 报                                     1998 年F 20   1   998 1998 , 20( 1) :1~ 5 637001) , is In p H in is on 00H of of in of in In of is to of   1998 , 20( 1) :6~ 10 062552) , J in an . 3 × 10 - 3μ of of is by of is a of of is by of of is   to a 1998 , 20( 1) :11~15 637001)a to of of of of n of f   to 1998 , 20( 1) :16~ 20 637001) nstitute
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