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y-低孔渗砂岩储层基质物性下限确定方法研究_以川中LA构造沙一段油藏为例

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低孔渗 砂岩 基质 物性 下限 确定 方法 研究 LA 构造 一段 油藏
资源描述:
    作 者 简 介 :魏 小 薇 ,女 ,高 级 工 程 师 ;1985 年 毕 业 于 西 南 石 油 学 院 勘 探 系 ;现 在 中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司 勘 探 开 发 研 究院 工 作 ,主 要 从 事 石 油 与 天 然 气 勘 探 研 究 工 作 。 地 址 : (610051) 四 川 省 成 都 市 府 青 路 一 段 1 号 。 电 话 : (028) 86015682。 渗 砂 岩 储 层 基 质 物 性 下 限 确 定 方 法 研 究— — — 以 川 中 L A 构 造 沙 一 段 油 藏 为 例魏 小 薇   谢 继 容   唐 大 海   陈 洪 斌   谢 冰(中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司 勘 探 开 发 研 究 院 )魏 小 薇 等 . 低 孔 渗 砂 岩 储 层 基 质 物 性 下 限 确 定 方 法 研 究 — — — 以 川 中 造 沙 一 段 油 藏 为 例 . 天 然 气 工 业 ,2005 ;25 (增 刊 A) :28~ 31摘   要   川 中 田 沙 一 段 油 藏 为 无 边 水 、 底 水 的 构 造 岩 性 复 合 油 藏 ,单 井 测 试 日 产 原 油 在 几 吨 至 上 百 吨之 间 。 储 层 具 典 型 的 低 孔 低 渗 特 征 ,产 层 段 孔 隙 度 一 般 在 3 %~ 6 %之 间 ,平 均 3. 9 % ;渗 透 率 集 中 在 1. 0 × 10 - 4~1. 0 × 10 - 3μ 间 ,平 均 2. 64 × 10 - 4μ 静 态 、 动 态 资 料 及 机 理 实 验 研 究 均 反 映 出 其 储 层 类 型 为 裂 缝 — 孔 隙型 。 本 文 在 常 规 方 法 研 究 的 基 础 上 ,开 拓 性 采 用 了 核 磁 共 振 、 渗 流 能 力 模 拟 、 岩 心 产 能 模 拟 等 实 验 方 法 ,明 确 了 该油 藏 有 效 储 层 物 性 下 限 基 质 孔 隙 度 为 3 % ,基 质 渗 透 率 为 0. 17 × 10 - 3μ 为 储 量 计 算 提 供 了 依 据 。 同 时 对 低 孔 低渗 储 层 评 价 也 具 重 要 意 义 。主 题 词   四 川 盆 地   中 部   侏 罗 纪   低 孔 低 渗   砂 岩   储 集 层   物 性 下 限一 、 背 景 资 料 田 侏 罗 系 沙 溪 庙 组 沙 一 段 油 藏 是 四 川 盆地 原 油 勘 探 “ 九 五 ” 期 间 的 重 大 发 现 。 区 域 位 置 处于 川 中 古 隆 中 斜 平 缓 构 造 带 的 北 部 营 山 构 造 群 ,油层 底 界 构 造 形 态 为 一 受 近 东 西 向 断 层 控 制 的 低 缓 背斜 ,两 翼 略 平 缓 对 称 ,倾 角 1° ~ 3° ,最 大 为 4° 。 勘 探实 践 已 证 实 油 藏 不 全 受 构 造 控 制 ,为 构 造 岩 性 复 合油 藏 。沙 一 段 厚 350~ 400 m。 油 层 位 于 其 底 界 以 上40~ 70 m 层 段 内 ,为 一 套 滨 浅 湖 相 沉 积 。 储 集 岩 性为 粉 — 细 粒 岩 屑 长 石 石 英 砂 岩 、 岩 屑 长 石 砂 岩 、 岩 屑石 英 砂 岩 。 分 选 中 等 — 好 ,磨 圆 较 好 ,多 呈 孔 隙 — 接触 式 胶 结 。 石 英 含 量 42 %~ 70. 0 % ,平 均 为 53. 8 %。长 石 含 量 7. 17 %~ 20. 6 % ,平 均 为 11. 3 %。 岩 屑 含量 8. 23 %~ 16. 5 % ,平 均 为 14. 2 %。 杂 基 含 量 为3. 24 %~ 40 % ,平 均 为 12. 8 %。 胶 结 物 含 量 为 1 %~ 28 % ,平 均 为 4. 9 %。 为 中 高 成 熟 度 的 内 陆 湖 盆 湖相 砂 岩 储 集 岩 。 储 层 纵 向 上 有 3~ 4 个 砂 层 组 成 ,单层 厚 一 般 3~ 8 m ,横 向 分 布 稳 定 。物 性 总 体 表 现 为 低 孔 低 渗 特 征 ,但 个 别 井 的 部分 层 段 有 相 对 较 好 的 孔 隙 段 存 在 。 产 层 段 孔 隙 度 一般 在 3 %~ 6 %之 间 ,平 均 3. 9 % ;渗 透 率 集 中 在 1. 0× 10 - 4 ~ 1. 0 × 10 - 3μ 间 ,平 均 2. 64 × 10 - 4μ 从 微 观 、 压 汞 、 宏 观 及 测 试 日 产 量 与 储 能 系 数 、产 能 系 数 关 系 等 静 态 地 质 资 料 、 压 力 恢 复 曲 线 、 动 态数 值 模 拟 等 动 态 分 析 及 产 油 机 理 实 验 分 析 均 表 明 基质 溶 孔 为 主 要 储 集 空 间 ,裂 缝 为 主 要 渗 流 通 道 ,储 层类 型 主 要 为 裂 缝 — 孔 隙 型 。二 、 物 性 下 限 确 定 方 法 研 究一 般 储 层 有 效 厚 度 物 性 下 限 确 定 包 括 孔 隙 度 、渗 透 率 、 含 油 饱 和 度 3 个 参 数 。 该 油 藏 为 无 边 水 、 底水 油 藏 ,饱 和 度 下 限 取 保 守 值 50 %。 因 此 以 下 主 要阐 述 孔 隙 度 、 渗 透 率 两 个 参 数 的 确 定 方 法 。1. 经 验 法经 验 统 计 法 是 美 国 岩 心 公 司 常 采 用 的 一 种 方法 ,现 已 被 国 内 各 大 油 田 所 采 用 。 其 以 岩 心 分 析 孔隙 度 、 渗 透 率 资 料 为 基 础 ,以 低 孔 渗 段 累 积 储 渗 能 力丢 失 占 总 累 积 的 5 %左 右 为 界 限 的 一 种 累 积 频 率 统计 法 。 利 用 L A 油 田 沙 一 段 油 层 常 规 物 性 分 析 资料 ,编 制 孔 隙 度 、 渗 透 率 频 率 分 布 、 累 积 频 率 及 累 计能 力 丢 失 曲 线 (图 1) 。 其 中 孔 隙 度 储 油 能 力 、 渗 透 率产 油 能 力 公 式 为 :·82·地 质 与 勘 探                             天   然   气   工   业                                 2005 年 5 月图 1   孔 隙 度 、 渗 透 率 丢 失 能 力 直 方 图QФ i = Ф i ∑ Ф i i / ∑ : QФ i 为 储 油 能 力 , % ; 产 油 能 力 , % ; Ф i 为孔 隙 度 样 品 值 , % ; 渗 透 率 样 品 值 ,μ 样 品 长 度 ,m。按 产 油 能 力 丢 失 5 %为 下 限 ,确 定 渗 透 率 下 限 值为 0. 17 × 10 - 3μ 其 渗 透 率 样 品 丢 失 率 为26. 36 %。 根 据 孔 渗 关 系 对 应 出 孔 隙 度 下 限 值 为3. 2 % ,相 应 储 油 能 力 丢 失 14. 3 % ,孔 隙 度 样 品 丢 失率 为 19 %。 因 此 以 孔 隙 度 3. 2 %、 渗 透 率 0. 17 ×10 - 3μ 下 限 值 ,其 储 油 能 力 和 产 油 能 力 丢 失 都很 小 ,可 以 认 为 该 下 限 值 是 合 适 的 。 可 以 认 为 该 下限 值 是 合 适 的 。2. 含 油 产 状 法根 据 L L L L 井 沙 一 段取 心 资 料 ,建 立 含 油 产 状 与 孔 隙 度 、 渗 透 率 关 系 图 ,并 根 据 含 油 产 状 确 定 物 性 下 限 (图 2) ,图 中 岩 心 含 油(油 迹 、 油 斑 、 油 浸 )的 样 品 孔 隙 度 绝 大 部 分 大 于 3 % ,而 孔 隙 度 小 于 3 %的 岩 样 绝 大 部 分 不 含 油 ,因 此 确 定沙 一 段 油 层 孔 隙 度 下 限 为 3 % ,渗 透 率 下 限 为 0. 1 ×10 - 3μ 3. 核 磁 共 振 法核 磁 共 振 是 原 子 核 和 磁 场 之 间 的 相 互 作 用 ,由于 油 、 水 中 富 含 氢 核 1 H ,因 此 ,石 油 勘 探 与 开 发 研 究中 最 常 用 的 原 子 核 是 氢 核 1 H。 岩 样 饱 和 油 或 水 后 ,由 于 油 或 水 中 的 氢 核 具 有 核 磁 矩 ,核 磁 矩 在 外 加 静磁 场 中 会 产 生 能 级 分 裂 ,此 时 如 果 有 适 当 频 率 的 外加 射 频 场 时 ,核 磁 矩 就 会 发 生 吸 收 跃 迁 ,产 生 核 磁 共图 2   含 油 产 状 直 方 图振 。 通 过 接 收 线 圈 就 可 以 观 察 核 磁 共 振 信 号 (磁 化矢 量 ) ,核 磁 共 振 信 号 强 度 与 被 测 样 品 内 所 含 氢 核 的数 目 成 正 比 。 利 用 此 对 应 关 系 可 得 到 岩 样 的 可 动 流体 饱 和 度 。 国 内 外 研 究 表 明 ,在 低 孔 渗 油 田 中 ,可 动流 体 饱 和 度 成 为 评 价 储 层 基 质 物 性 优 劣 和 确 定 产 油下 限 的 重 要 指 标 之 一 。由 廊 坊 国 家 重 点 实 验 室 对 沙 一 段 共 13 个 岩 心样 品 的 核 磁 共 振 测 试 分 析 结 果 表 明 ,当 φ ≥ 3 %且 K> 0. 17 × 10 - 3μ ,各 样 品 提 供 可 动 流 体 的 含 量均 大 于 10 %以 上 。 13 个 样 品 中 ,φ ≥ 3 %且 K > 0. 17·92·第 25 卷   增 刊 A                             天   然   气   工   业                             地 质 与 勘 探× 10 - 3μ 有 10 个 ,占 76. 9 %。 其 中 可 动 流 体 饱和 度 大 于 15 %的 样 占 90 % ;可 动 流 体 饱 和 度 大 于20 %的 样 品 有 7 个 ,占 70 %。 10 个 样 平 均 可 动 流 体饱 和 度 高 达 39. 9 %。 据 廊 坊 国 家 重 点 实 验 室 研 究 表明 ,可 动 流 体 饱 和 度 的 界 限 不 应 低 于 10 % ,可 动 流 体含 量 低 于 该 值 即 无 太 大 的 开 发 潜 力 。 因 而 φ > 3 %可作 为 沙 一 段 储 层 商 业 开 采 的 下 限 值 。4. 渗 流 能 力 模 拟 法由 研 究 可 知 ,储 层 孔 隙 结 构 为 小 孔 、 连 通 好 ,孔喉 中 值 半 径 范 围 在 0. 0153 ~ 0. 6107μ m ,平 均 为0. 1602μ m ,以 片 状 喉 道 为 主 。 具 有 这 类 孔 隙 结 构 的储 层 基 质 在 地 层 状 态 下 能 否 储 渗 原 油 ? 在 孔 喉 结 构分 析 基 础 上 ,建 立 了 原 油 流 动 的 三 维 网 状 孔 隙 模 型 ,在 地 层 压 力 36. 5 ,根 据 田 原 油 组 成 以短 链 轻 烃 分 子 为 主 的 特 点 ,用 模 拟 地 层 轻 质 油 采 用不 同 压 差 进 行 渗 流 能 力 数 值 模 拟 表 明 ,当 孔 喉 半 径在 0. 12μ m 时 ,不 同 渗 流 储 层 路 径 下 油 流 呈 线 性 流动 时 的 最 小 压 差 下 降 都 很 大 ,压 差 降 至 5. 8~ 10在 L A 油 田 沙 一 段 油 藏 现 有 生 产 压 差 范 围 内 。之 后 压 差 下 降 缓 慢 (图 3) ,因 此 ,0. 12μ m 可 为 储 层的 最 小 流 动 孔 喉 半 径 ,根 据 孔 喉 结 构 模 型 计 算 最 小孔 隙 度 为 2. 8 % ,根 据 孔 渗 关 系 计 算 最 小 孔 隙 度 为3 %。图 3   渗 流 能 力 模 拟 曲 线 图5. 岩 心 模 拟 实 验 法通 过 岩 心 模 拟 降 压 开 采 实 验 表 明 ,φ 3 %的无 缝 岩 样 ,在 压 差 达 到 一 定 数 值 后 ,其 在 似 地 层 状 态下 可 以 渗 流 原 油 ,并 随 着 压 差 和 储 层 厚 度 的 增 大 ,初始 产 能 相 应 提 高 。 如 当 φ = 3. 13 % , H = 4 m ,Δ P =6. 5~ 8. 5 ,模 拟 的 初 始 产 能 可 达 0. 7~ 1. 0 d 的 低 小 产 井 水 平 ;当 H = 6 m ,Δ P = 6. 5~ 8. 5 ,初 始 产 能 为 1. 08~ 1. 63 d 的 中 等 生 产井 水 平 。 由 此 表 明 φ = 3 %可 视 为 沙 一 段 储 层 产 油 的商 业 下 限 。6. 最 小 流 动 孔 喉 半 径 法 (沃 尔 法 )岩 石 的 宏 观 孔 渗 特 征 是 岩 石 微 观 孔 隙 结 构 及 喉道 大 小 的 反 映 。 岩 石 的 孔 隙 及 喉 道 是 原 油 储 集 和 流动 的 空 间 和 通 道 ,原 油 能 否 在 一 定 压 差 下 从 岩 石 中流 出 取 决 于 喉 道 的 粗 细 ,即 孔 喉 半 径 的 大 小 。 这 种既 能 储 集 原 油 又 能 使 原 油 渗 流 的 最 小 孔 隙 通 道 称 为原 油 的 最 小 流 动 孔 喉 半 径 。 研 究 表 明 根 据 毛 细 管 压力 资 料 对 岩 石 微 观 孔 隙 结 构 分 析 ,确 定 油 层 的 最 小流 动 孔 喉 半 径 ,并 根 据 孔 喉 半 径 与 常 规 物 性 参 数 的关 系 ,可 进 一 步 确 定 油 层 的 物 性 下 限 。 用 最 小 流 动孔 喉 半 径 法 确 定 油 层 物 性 下 限 一 般 分 以 下 4 步 。(1)“ J” 函 数 处 理选 用 5 口 井 的 35 个 岩 样 的 压 汞 资 料 ,根 据 油 层的 毛 细 管 压 力 曲 线 ,将 具 有 相 似 孔 隙 结 构 特 征 的 毛细 管 压 力 曲 线 对 各 类 储 集 岩 采 用 公 式 (1) 进 行 “ J” 函数 处 理 ,求 得 各 井 产 层 的 “ J” 函 数 曲 线 。J ( = 0. 086 ( K/φ ) 0. 5 (1)式 中 : J ( 为 “ J” 函 数 ,无 因 次 量 纲 ; 毛 细 管 压力 , K 为 空 气 渗 透 率 , 10 - 3μ φ 为 孔 隙度 , %。(2)求 平 均 毛 细 管 压 力 曲 线利 用 各 井 “ J” 函 数 曲 线 ,根 据 公 式 (2) 换 算 成 产层 的 平 均 毛 细 管 压 力 曲 线 1 C × J ( 式 中 :C = 0. 086 K<0. 5(2)(3)利 用 沃 尔 公 式 法 求 最 小 流 动 孔 喉 半 径该 方 法 以 等 孔 隙 体 积 增 量 为 基 础 ,求 每 一 个 孔隙 体 积 间 隔 中 渗 透 率 贡 献 值 及 累 计 渗 透 能 力 。 沃 尔公 式 为 :Δ 〔 (2i - 1) /Σ (2i - 1) 〕 × 100Σ K =Σ Δ :Δ 区 间 渗 透 能 力 贡 献 值 , % ;Σ K 为 累 计 渗透 能 力 , % ; I 为 等 量 孔 隙 体 积 间 隔 序 号 ; 相 应 的孔 隙 半 径 ,μ m。·03·地 质 与 勘 探                             天   然   气   工   业                                 2005 年 5 月    取 累 计 渗 透 能 力 99. 99 %的 孔 隙 半 径 为 油 的 最小 流 动 喉 道 半 径 ,为 0. 124μ m (图 4) 。 此 值 与 前 文介 绍 的 孔 结 构 渗 流 能 力 模 拟 数 值 最 小 喉 道 0. 12μ 近 ,且 均 接 近 于 储 集 岩 的 最 大 水 膜 厚 度 0. 12μ m ,说 明 0. 12μ m 确 实 可 作 为 确 定 储 层 物 性 下 限 的最 小 流 动 喉 道 半 径 。图 4   孔 喉 分 布 、 渗 透 率 贡 献 、 孔 隙 半 径 关 系 图(4)求 储 层 物 性 下 限利 用 油 层 段 的 孔 隙 度 、 渗 透 率 与 压 汞 分 析 得 出的 孔 喉 半 径 的 对 应 关 系 作 相 关 分 析 ,相 应 的 相 关 关系 式 分 别 为 :Φ = 1. 86321 × + 4. 712 = 0. 9847 2. 8834式 中 : R 为 孔 喉 半 径 ,μ m ;Φ 为 孔 隙 度 , % ; K 为 渗 透率 ,μ 将 最 小 流 动 孔 喉 0. 124μ m 代 入 以 上 二 式 即 求得 物 性 下 限 :孔 隙 度 为 3. 02 % ,渗 透 率 为 0. 17 ×10 - 3μ 综 合 上 述 多 种 方 法 ,最 终 确 定 渗 透 率 为 0. 17 ×10 - 3μ 孔 隙 度 3 %为 储 层 有 效 厚 度 物 性 下 限 。 各方 法 确 定 下 限 值 详 见 表 1。表 1   物 性 下 限 一 览 表类   别 孔 隙 度( %) 渗 透 率( × 10 - 3μ 岩 心 实 测 法 3. 0 0. 17经 验 统 计 法 3. 2 0. 17含 油 产 状 法 3. 0 0. 1采 油 指 数 法 3. 0最 小 流 动 孔 喉 半 径 法 3. 01 0. 17毛 细 管 压 力 法 3. 0实验法核 磁 共 振 法 3. 0渗 流 能 力 模 拟 3. 0生 产 模 拟 试 验 2. 8~ 3. 0最 终 确 定 结 果 3. 0 0. 17四 、 结 束 语低 孔 渗 储 层 有 效 厚 度 物 性 下 限 确 定 非 常 复 杂 ,又 非 常 关 键 。 经 实 践 证 明 上 述 几 种 方 法 配 合 使 用 、相 互 验 证 是 有 效 的 。 该 系 列 方 法 应 用 于 L A 油 田 沙一 段 油 藏 取 得 了 很 好 的 效 果 ,明 确 了 低 孔 产 油 机 理和 储 层 基 质 产 油 下 限 为 3 % ,并 指 出 了 在 这 种 低 孔 渗背 景 下 整 装 裂 缝 — 孔 隙 型 砂 岩 油 藏 存 在 的 可 能 性 ,拓 宽 了 找 油 思 路 ,打 开 了 四 川 盆 地 低 孔 渗 砂 岩 油 藏勘 探 的 新 局 面 。 为 储 量 计 算 及 储 层 评 价 、 勘 探 部 署提 供 了 充 分 依 据 。 在 该 研 究 成 果 的 指 导 下 ,已 钻 获 商 业 油 井 ,获 原 油 地 质 储 量 近 104 t ,具较 好 的 经 济 和 社 会 效 益 。参   考   文   献1   杨 通 佑 等 . 石 油 及 天 然 气 储 量 计 算 方 法 (第 二 版 ) . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,19982   王 允 诚 . 油 气 储 层 评 价 . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,19993   裘 怿 楠 . 油 藏 描 述 . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,19994   谢 继 容 等 庙 油 藏 沙 一 段 油 藏 低 孔 渗 储 层 产 油 机 理研 究 . 天 然 气 工 业 ,2003 ;23 (3)(收 稿 日 期   2004212228   编 辑   黄 君 权 )·13·第 25 卷   增 刊 A                             天   然   气   工   业                             地 质 与 勘 探A) → in → → . of P( =P(A) P( A) P( P( . In of of of in 0 % , 951 , is in on   1 , , d. , 610051) , ( 028) 86015678   F F — — 2 N S il . N A . I N D . v. 25 ,A) , 28 — 31 , 5/ 25/ 2005.( 000 - 0976 ; 2 A is a to is by % - 6 % , . 9 % , . 1× 103 — 1. 0 × 103 μ . 264 × 10 - 3 μ to it in a On of as , s of as % . 17 × 10 - 3μ is of to J L f in at 985. is in   1 , , , 610051 ) , ( 028 )86015669F F N 1. il 2. il . N A 2. I N D . v. 25 , , 32 — 34 , 5/ 25/ 2005. ( 000 - 0976 ; It to in as or by of in 2 so be by of at be 4N A A L I N R Y/ ,2005
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