陸相沉積砂層中的礫巖儲層構(gòu)型研究

陸相沉積砂層中的礫巖儲層構(gòu)型研究

0儲層巖性研究儲層結(jié)構(gòu)是指不同層次儲層中單元的形狀、規(guī)模、方向和重疊關(guān)系。儲層構(gòu)型研究的本質(zhì)是儲層建筑結(jié)構(gòu)的研究,而儲層的建筑結(jié)構(gòu)又主要包括不同級次儲層界面,及由這些界面所分割的不同地質(zhì)時(shí)期形成的地質(zhì)體?？梢酝ㄟ^沉積、成巖以及儲層隔夾層等的分析,實(shí)現(xiàn)儲層構(gòu)型的定性和定量表征。對油氣勘探階段有利儲集體的預(yù)測和開發(fā)階段剩余油預(yù)測挖潛都具有十分重要的意義[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]。由于礫巖儲層具有相變快,儲層非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn),因此對其進(jìn)行構(gòu)型的詳細(xì)解剖和刻畫,難度很大。受沉積成因的控制和影響,儲層巖性是儲層最基本的屬性之一,對儲層孔滲等物性參數(shù)的取值及其分布產(chǎn)生十分重要的影響。因此,許多研究者通過儲層巖性的分析,來實(shí)現(xiàn)儲層預(yù)測和評價(jià)的目標(biāo)。同時(shí),儲層巖性與沉積相以及儲層物性等的關(guān)系研究,也成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。余燁等以珠江口盆地三角洲沉積為例,應(yīng)用巖性統(tǒng)計(jì)方法判別沉積相。結(jié)果認(rèn)為,傳統(tǒng)的沉積相分析方法人為影響因素較大,對于相同的沉積構(gòu)造、曲線形態(tài)及地震反射特征,不同人可能會有不同的認(rèn)識,而巖性相對比較容易識別,并且能通過精密的儀器準(zhǔn)確獲得,因此,利用巖性數(shù)據(jù)進(jìn)行沉積相判別,可以避免沉積相分析過程中人為認(rèn)識相標(biāo)志不同造成的差異。同時(shí),巖性與儲層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系密切。由于儲層巖性是儲層建筑結(jié)構(gòu)形成的物質(zhì)基礎(chǔ),其相關(guān)資料通過取心井巖心或非取心井測井電性信息比較容易獲取,因此可以通過巖性分析的方法開展儲層構(gòu)型研究工作。陸相礫巖儲集層多形成于快速的、不穩(wěn)定的、多發(fā)的、強(qiáng)水流沖積—洪積相的沉積環(huán)境,故其巖性的非均質(zhì)性要比其他類型儲集層更為突出。這種非均質(zhì)性主要體現(xiàn)在巖性變化大和巖層剖面組合復(fù)雜2個(gè)方面。本文研究根據(jù)礫巖儲層上述特點(diǎn),通過密閉取心井巖性精細(xì)解剖,繪制其單井以及剖面的巖性精細(xì)解剖圖件,分析巖性在空間上的發(fā)育規(guī)律。在此基礎(chǔ)上嘗試研究其與儲層構(gòu)型的對應(yīng)關(guān)系,最終實(shí)現(xiàn)包括非取心井在內(nèi)的全區(qū)儲層構(gòu)型分析以及構(gòu)型展布規(guī)律的刻畫和儲層預(yù)測。1斷裂體系及區(qū)域準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克拉瑪依油田,西臨扎依爾山,呈NE一SW向條帶狀分布,長約50km,寬約10km,屬單斜構(gòu)造,自WN向ES方向階梯狀下降(圖1)。油區(qū)斷裂發(fā)育,根據(jù)斷裂切割情況分為9個(gè)區(qū)和若干個(gè)開發(fā)斷塊。六區(qū)為研究區(qū)域,其西南以七區(qū)和克一烏斷裂為界,東與九區(qū)相鄰,白堿灘斷裂將其分為六中區(qū)和六東區(qū)2個(gè)區(qū)塊。研究區(qū)目的層為克拉瑪依下亞組(克下組),分為S6,S72個(gè)砂層組,自上而下進(jìn)一步細(xì)分為S61、S62、S63、S71、S721、S722、S723、S731、S732、S733和S74等11個(gè)小層,本文研究目的層是除S61、S62外的其余9個(gè)小層。2儲層結(jié)構(gòu)組成根據(jù)密閉取心井巖心巖性鑒定結(jié)果,研究區(qū)目的層巖性包括粗礫巖、中礫巖、砂礫巖、砂質(zhì)礫巖、細(xì)礫巖、粗砂巖、中砂巖、含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、含礫泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖等多種巖性(圖2)。為了研究方便,更容易總結(jié)規(guī)律,研究中對上述巖性進(jìn)行了合并,將目的層巖性劃分為粗礫巖、中礫巖、細(xì)礫巖、砂礫巖、砂巖、泥質(zhì)巖和泥巖等7種巖性。其中將砂質(zhì)礫巖合并至砂礫巖,粗砂巖、中砂巖、含礫砂巖、細(xì)砂巖等合并為砂巖,粉砂巖、含礫泥巖和粉砂質(zhì)泥巖等合并為泥質(zhì)巖。從巖性剖面圖上看(圖3),礫巖儲層非均質(zhì)性強(qiáng)烈,縱向巖性變化大,即使在相對大段的細(xì)礫巖、砂巖等層段內(nèi),也會由于粒度、泥質(zhì)含量等的變化,導(dǎo)致儲層物性發(fā)生較大的變化,在測井曲線上發(fā)生明顯變化。整體上砂礫巖和砂巖分布廣泛,連片性好,其他巖性相對較差。在S74、S733、S723、S722和S721層中發(fā)育厚度較薄的砂巖、砂礫巖、細(xì)礫巖和中礫巖等條帶,對于其中延伸距離較長的條帶(超過2個(gè)井距),有2種情況,如果物性好,可以形成水流優(yōu)勢通道,如果物性差,可以形成物性遮擋層。2種情況分別對注水開發(fā)產(chǎn)生消極和積極影響。粗礫巖只在S74層出現(xiàn)。泥質(zhì)巖和泥巖隔夾層由于厚度薄,分布范圍小,在S74、S733和S732等層中作用小,而在S731、S723、S722和S721等層中作用明顯,應(yīng)予以充分重視。從圖3上看,目的層礫巖儲層自下而上呈現(xiàn)出3套結(jié)構(gòu),第1套:S74—S732,以砂礫巖為主,夾砂巖、細(xì)礫巖、中礫巖和粗礫巖薄層;第2套:S731—S723,以砂巖為主,夾薄層的細(xì)礫巖、中礫巖、砂礫巖;第3套:S722—S63以大套泥巖為主,夾薄層砂巖、砂礫巖、細(xì)礫巖和中礫巖。地層自上到下隨著泥巖含量的減少,砂質(zhì)含量的增加,平面相控的質(zhì)量控制程度增加。3組件劃分方案的確定和劃分結(jié)果3.1沉積相及電性特征合理的儲層構(gòu)型劃分方案的確定,是完成儲層構(gòu)型研究工作的前提和保障。本文研究中,首先進(jìn)行沉積學(xué)分析,將目的層礫巖儲層劃分為扇根內(nèi)帶、扇根外帶、扇中和扇緣等4種亞相,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)上述的巖性精細(xì)解剖結(jié)果,結(jié)合測井曲線形態(tài)以及沉積模式等將研究區(qū)目的層儲層構(gòu)型單元?jiǎng)澐譃椴哿鲙?、片流帶、辮流帶、漫流帶、徑流帶和濕地等6種5級構(gòu)型單元,同時(shí)將這些5級構(gòu)型單元進(jìn)一步細(xì)分至槽流礫石體、槽灘砂礫體、漫洪內(nèi)砂體、漫洪內(nèi)細(xì)粒、片流礫石體、漫洪外砂體、漫洪外細(xì)粒、辮流水道、辮流砂礫壩、漫流砂體、漫流細(xì)粒、徑流水道和水道間細(xì)粒等13種4級構(gòu)型類型(表1)。其中槽流礫石體、片流礫石體、辮流水道和辮流砂礫壩等占主導(dǎo)地位。根據(jù)單井儲層構(gòu)型劃分的結(jié)果,本文研究歸納總結(jié)了沖積扇礫巖儲層不同構(gòu)型單元的巖電特征(表1),這些特征也是本文構(gòu)型劃分的最重要的依據(jù)。(1)槽流礫石體巖性主要為粗礫巖、中礫巖、含礫砂礫巖。平面呈條帶狀,剖面厚度大,2~8m左右。粒度分選差,礫巖(砂礫巖)含量高,大于90%。電性特征表現(xiàn)為反旋回,自然電位(SP)和電阻率(RT)曲線呈漏斗形或倒梯形,RT>70Ω·m。(2)槽灘砂礫體巖性主要為中礫巖、砂礫巖,為扇頂溝槽與漫洪內(nèi)帶的過渡地帶。呈狹長條帶狀。厚度薄,一般小于2m,分選較差。塊狀層理、粒序?qū)永?。砂礫巖含量在70%~90%之間。電性特征:RT低幅指狀,RT>60Ω·m。(3)漫洪內(nèi)砂體巖性主要為含礫砂巖、粗砂巖。沉積特征:厚度薄,分選差,偶見炭屑。電性特征:RT>80Ω·m,漏斗形或倒梯形。(4)漫洪內(nèi)細(xì)粒巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、含礫泥巖。沉積厚度薄,一般小于2m。電性特征:RT低,取值小于20Ω·m,平直。(5)片流礫石體巖性主要為中礫巖、含中礫細(xì)礫巖、含泥砂礫巖,沉積厚度大,一般為2~7m左右,粒序?qū)永?似平行層理,反粒序,電性特征:RT以漏斗形和倒梯形為主,取值大于100Ω·m。(6)漫洪外砂體巖性:主要為含礫砂巖、中—細(xì)砂巖。沉積特征:厚度較薄,一般小于3m?？梢娏Ｐ?qū)永?交錯(cuò)層理。電性特征RT呈漏斗形或倒梯形。(7)漫洪外細(xì)粒巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、含礫泥巖沉積特征:厚度薄,一般小于2m。偶見炭屑。電性特征:RT呈漏斗形或倒梯形。(8)辮流水道巖性主要為砂質(zhì)礫巖、含礫砂巖、粗砂巖和中砂巖。平面呈條帶狀,寬度規(guī)模為80~400m,剖面透鏡狀,厚度大,2~7m左右。分選中等,正粒序,具有交錯(cuò)層理,底部發(fā)育沖刷面。電性特征:RT呈鐘形或箱型,取值大于100Ω·m。(9)辮流砂礫壩巖性主要為細(xì)礫巖、砂質(zhì)礫巖、含礫砂巖。沉積厚度較大,為2~7m左右,一般反粒序,交錯(cuò)層理。電性特征:RT呈漏斗形或倒梯形,取值大于60Ω·m。(10)漫流砂體巖性主要為含礫砂巖、細(xì)砂巖。沉積特征:厚度薄,一般小于2m。具有塊狀層理,電性特征:RT取值中,較低幅指狀。(11)漫流細(xì)粒巖性主要為含礫粉砂質(zhì)泥巖、含礫泥巖。沉積厚度大,一般為2~5m,水平層理。電性特征:RT低,平直。(12)徑流水道巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖。沉積厚度薄,一般小于2m,具有沙紋層理,塊狀層理。電性特征:RT取值為30Ω·m左右,指狀。(13)水道間細(xì)粒巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。沉積厚度差異較大,一般為1~4m左右。水平層理,炭屑。電性特征:RT低,平直。3.2扇緣沉積相特征型單元根據(jù)沉積相研究的結(jié)果,綜合本文研究確定的構(gòu)型劃分方案,研究中從典型取心井入手,按照單井、剖面直至平面的研究思路,對目的層構(gòu)型單元進(jìn)行了劃分。從劃分結(jié)果來看,一般S74對應(yīng)扇根內(nèi)帶亞相,相應(yīng)為槽流礫石體、槽灘砂礫體、漫洪內(nèi)砂體和漫洪內(nèi)細(xì)粒等4種四級構(gòu)型單元,其中以槽流礫石體占主導(dǎo),整體上以粗粒為主。S733和S732對應(yīng)扇根外帶亞相,相應(yīng)分為片流礫石體、漫洪外砂體和漫洪外細(xì)粒等構(gòu)型單元。其中以片流礫石體占主導(dǎo),整體以粗粒為主,礫巖或砂礫巖連片分布。S731、S723、S722、S721和S71對應(yīng)扇中亞相,相應(yīng)劃分為辮流水道、辮流砂礫壩、漫流砂體和漫流細(xì)粒等構(gòu)型單元。其中以辮流水道和辮流砂礫壩占主導(dǎo),整體上以粗粒為主。隨著地層自下而上扇體逐漸萎縮,細(xì)粒沉積逐漸增多,而粗粒沉積逐漸減少,呈現(xiàn)出退積特征。S63對應(yīng)扇緣亞相,相應(yīng)可以劃分為徑流水道和水道間細(xì)粒等2種構(gòu)型單元,其中徑流水道規(guī)模都較小,主要為水道間細(xì)粒沉積。從剖面上看,垂直物源方向,由于遭受剝蝕,局部槽流礫石體、槽灘砂礫體、漫洪內(nèi)砂體和漫洪內(nèi)細(xì)粒等槽流帶沉積。其中以槽流礫石體為主,連片分布,局部有界面分隔。辮流帶以辮流水道和辮流砂礫壩為主,相互切割疊置,從下往上,隨著河流規(guī)模逐漸萎縮,砂體之間的連通性和疊置程度減弱。漫流砂體呈薄層分布于辮流水道和辮流砂礫壩之間。扇緣徑流帶以水道間細(xì)粒為主,徑流水道較少。平行物源方向(圖4),整體上,受沉積作用的控制,砂體之間連通性變好,延伸距離變長。槽流帶、辮流帶、漫流帶和徑流帶等發(fā)育規(guī)律與平行物源剖面所揭示的規(guī)律基本一致。靠近扇體中部位置,砂體規(guī)模大,連通性好,細(xì)粒沉積較少,而在靠近扇體邊緣部位,從目的層下部的槽流帶、到片流帶,一直到辮流帶,細(xì)粒組分明顯增多,隔夾層發(fā)育。從取心井構(gòu)型分析大剖面上看,靠近扇體中部,扇根、扇中和扇緣的礫巖、砂礫巖以及粗砂巖等的含量明顯高于扇體邊緣,隨著與扇緣的距離縮小,細(xì)砂巖和泥巖等的含量明顯增大,沉積物粒度明顯變細(xì)。4沉積相與儲層物性本文研究基于8口密閉取心井資料,對取心段四級構(gòu)型劃分結(jié)果與巖性的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),并總結(jié)了相關(guān)規(guī)律(圖5)。槽流礫石體和槽灘砂礫體以砂礫巖、中礫巖等粗粒沉積為主,其中以1~2種巖石類型占絕對主體。占主導(dǎo)的巖石類型厚度占總厚度的百分比大于80%,甚至可以接近90%。因此,研究區(qū)槽流礫石體和槽灘砂礫體多形成高滲條帶。對于片流礫石體而言,雖然是大面積連片分布,但是巖石類型也是以多變?yōu)樘卣?。主要包括砂礫巖、細(xì)礫巖和中礫巖等巖石類型,而且沒有一種巖石類型占絕對的主導(dǎo)地位。除了以粗粒沉積為主外,還包括少量的泥巖等細(xì)粒沉積,雖然這部分細(xì)粒沉積很少,但是其影響卻不容小視,其主要以構(gòu)型界面等沉積特征存在,加劇了儲層在空間上的非均質(zhì)性,增加了儲層有效開發(fā)的難度。整體上以粗粒為主,包括砂礫巖、細(xì)礫巖和中礫巖。對于辮流水道、辮流砂礫壩等構(gòu)型單元,一般由砂礫巖、砂巖等多種巖石類型組成,巖石類型分布范圍廣,并沒有一種巖石類型占絕對的主體。這從側(cè)面也反映研究區(qū)儲層非均質(zhì)性強(qiáng)烈,巖石類型多變。雖然粉砂巖、泥巖等細(xì)粒沉積和中礫巖等粗粒沉積含量很少,厚度百分比均在10%以內(nèi),但其對儲層物性的影響卻應(yīng)該引起足夠重視。因?yàn)樯鲜黾?xì)粒沉積往往以不同級次構(gòu)型界面存在,影響儲層的連通性。將辮流水道和辮流砂礫壩的巖石類型與片流礫石體和槽流礫石體等構(gòu)型單元對比發(fā)現(xiàn),前者砂巖和礫巖都發(fā)育,而后者以砂礫巖和中礫巖為主,沉積物粒度明顯變粗。對于漫流砂體,砂巖占絕對主體,厚度百分比大于60%。同時(shí)可以看到粉砂巖到細(xì)礫巖等多種巖石類型,巖石類型分布范圍廣、變化大,這也影響了該構(gòu)型單元的物性。對于漫洪外砂體和漫洪內(nèi)砂體,粒度明顯粗于漫流砂體,主要由砂礫巖、細(xì)礫巖、砂巖等組成,其中砂巖、砂礫巖或細(xì)礫巖最多。粉砂巖和泥巖等細(xì)粒沉積的含量較少,厚度百分比一般小于10%。由于粉砂巖和泥巖的存在,極大地影響了上述構(gòu)型單元儲層物性。對于水道間細(xì)粒、漫流細(xì)粒、漫洪外細(xì)粒和漫洪內(nèi)細(xì)粒等細(xì)粒沉積,均由泥巖占主體,厚度比例最小也大于65%。粉砂巖等其他巖石類型很少,厚度比例幾乎都在10%以內(nèi)。通過上述儲層巖性與構(gòu)型關(guān)系分析,不但可以對儲層建筑結(jié)構(gòu)在空間上的展布規(guī)律有了成因角度深層次的認(rèn)識,而且可以幫助研究者通過對巖性的識別和分析實(shí)現(xiàn)儲層構(gòu)型單元的判別和預(yù)測。5高滲部位及構(gòu)造以J3井為例,分析物性(主要為密閉取心井巖心分析的孔隙度和滲透率資料等)與構(gòu)型及巖性的對應(yīng)關(guān)系(圖6)。總體上,高孔隙度和高滲透率的部位對應(yīng)辮流水道、辮流砂礫壩、片流礫石體和槽流礫石體等構(gòu)型單元?？紫抖扰c滲透率對應(yīng)關(guān)系較好,即一般情況下,高孔的部位也高滲。厚層的槽流礫石體、片流礫石體、辮流砂礫壩、辮流水道等分期性明顯,孔滲高值的部位一般集中在水動(dòng)力較強(qiáng)的時(shí)期?？傮w上,扇根外帶的片流礫石體孔滲優(yōu)于扇根內(nèi)帶的槽流礫石體。扇根內(nèi)帶槽流礫石體和扇根外帶片流礫石體與扇中辮流水道及辮流砂礫壩相比,扇根的孔滲要差于扇中。而扇中亞相中辮流水道和辮流砂礫壩的孔滲關(guān)系類似,無大的差別。漫流砂體構(gòu)型單元中也有局部存在高滲條帶,應(yīng)予以重視。其高滲部位的物性取值要低于辮流水道和辮流砂礫壩。對比物性特征與巖性特征,細(xì)礫巖的物性最好。砂礫巖和中礫巖物性要差于細(xì)礫巖。粗礫巖只在很少的層位出現(xiàn),取樣有限,故未進(jìn)行對比。砂巖中也有高滲條帶。上已述及,研究區(qū)目的層可以大體劃分為3套。最下部以砂礫巖為主體,以細(xì)礫巖和中礫巖為高滲條帶的地層,下部主要為水層和油水層,上部為油層是目前開發(fā)的重點(diǎn)。第二套以砂巖為主體,以砂礫巖為高滲條帶的地層,以油層為主,局部為干層,但受巖性控制,物性差,局部為目前開發(fā)的重點(diǎn)。而最上部以泥巖為主體,砂巖條帶為高滲條帶的地層以干層為主,局部為物性差的油層,為以后油田挖潛的接替層。以上高滲條帶在注水開發(fā)過程中應(yīng)該引起足夠重視,采取分層注水,控制注水壓力等相應(yīng)的措施,以提高開發(fā)效果。6沖積扇礫巖儲層類型劃分(1)受沉積成因的控制和影響,儲層巖性是儲層最基本的屬性之一,對儲層孔滲等物性參數(shù)的取值及其分布產(chǎn)生十分重要的影響。礫巖儲層具有相變快,儲層非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。巖性以礫巖、砂礫巖等粗粒巖石類型為主。目的層礫巖儲層自下而上呈現(xiàn)出3套結(jié)構(gòu),第一套:S741—S732,以砂礫巖為主,夾砂巖、細(xì)礫巖、中礫巖和粗礫巖薄層;第2套:S731—S723,以砂巖為主,夾薄層的細(xì)礫巖、中礫巖和砂礫巖;第三套:S722—S63以大套泥巖為主,夾薄層砂巖、砂礫巖、細(xì)礫巖和中礫巖。(2)在沉積相分析的基礎(chǔ)上,將沖積扇礫