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地质论文发表必看的奥陶系白云岩储层特征及地质建模研究论文

2018-12-11 15:25:40来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要

  近年来,塔里木盆地油气勘探趋于多层次、多领域,寒武-奥陶系白云岩作为一个重要的油气勘探接替领域,对以后的勘探意义重大,故本文以塔北英买32地区寒武系丘里塔格下亚群和奥陶系蓬莱坝组白云岩为研究对象,通过岩心观察描述、测井和地震资料解释结果等,结合镜下薄片、压汞、CT扫描、电子探针、阴极发光等方法,运用微区多参数分析技术,主要从白云岩储层微观表征、储层成因和储层三维地质建模三个方面对白云岩储层进行精细刻画,分析白云岩储层特征,为油气勘探提供帮助。

  研究表明,英买32地区沉积相以局限台地、半局限台地为主,岩性以泥晶、粉晶、细晶、中晶云岩为主,晶间溶孔、溶洞、溶缝是主要的储集空间,分为中孔中喉型、中孔细喉型和小孔细喉型三种孔喉结构,沉积、构造和成岩作用等因素共同影响储层的形成,具体地说,沉积环境控制了不同沉积相和岩相中储层空间的组合类型,成岩作用,特别是溶蚀作用是形成孔隙型储层的主要机制,热液作用对储层的改造也很重要;对夹层进行单井识别,利用地震技术进行夹层分布规律预测;最后,结合沉积、构造背景,利用petrel软件建立英买32地区储层三维地质模型(包括孔隙度、渗透率模型),从三维空间上对储层的展布进行预测,指导油气田勘探开发。

  关键词:塔北地区;白云岩储层;储层微观表征;地质建模

  第1章绪论

  1.1题目来源

  本论文主要是基于《塔中、塔北碳酸盐岩储层微观表征、成因和地质建模研究》课题,该课题是由中国石油股份有限公司塔里木油田公司勘探开发研究院下达的科研课题,由塔里木油田公司勘探开发研究院碳酸盐岩研究中心和中国石油杭州地质研究院海相所共同合作承担完成。

  1.2选题意义

  英买32地区位于塔里木盆地塔北隆起之上,属于古潜山油气藏,通过岩心、露头、测井等,对于英买32地区的储层发育特征有了初步的认识,为油田初期的勘探生产开发提供了一些依据,但是随着油气田的不断开发和开发程度的不断深入,原有的初步认识已经远远不能满足油田开发生产的实际需要。因此,需要对储层特征进行精细刻画,了解储层微观特征,分析隔夹层、储层发育特征和空间分布迫在眉睫;其次,国内外对于白云岩的研究,特别是对于白云化作用的的机制一直都存在争议,尽管英买32地区的白云岩储层已经进行了全面的研究,但由于受到白云岩储层白云化作用的多样性限制和研究技术的约束,对于研究区的白云岩的成因一直没有定论,故在储层微观表征的基础上,结合储层孔隙的成因类型,利用微区多参数,高温高压模拟等实验技术手段对储层的成因进行进一步分析;在分析、确定储层、隔挡层成因及其分布规律的基础上,对储层进行三维地质建模,从三维空间上去分析研究区储层的特征,建立孔隙度、渗透率模型,为油田下一步的的勘探开发和生产服务。

  本论文在结合已有的项目资料及前人研究的成果的基础上,通过对研究区白云岩沉积特征、物性特征、储集空间类型等展开精细研究,明确储集空间类型及其特征,分析白云岩隔夹层特征及空间分布,建立储层三维地质建模,为油田后续的进一步勘探开和生产提供方便。

  1.3国内外研究现状

  1.3.1研究区勘探开发现状

  英买32地区位于塔里木盆地英买力低凸起的东北部,英买力地区的碳酸盐岩勘探以构造勘探为主,英买1井在奥陶系勘探成功,在5000米以下的碳酸盐岩地层中发现油气,该井产量大、油压高,揭示了英买力地区深埋碳酸盐岩储层巨大的潜力;之后油田一直在针对该区内的寒武-奥陶系碳酸盐岩进行勘探,虽有油气发现,但均都不成规模,该区的勘探开发暂告一段落。

  2004年7月在英买7-英买11井区潜山北部斜坡上部署了YM32井,该井在寒武系白云岩潜山测试获得工业油流,从而发现了英买32区块寒武-奥陶系潜山油藏。

  随着英买32井、英买33井和英买321井相继获得工业性油气,研究区寒武系白云岩潜山的勘探取得了新的勘探前景,英买32区块2005年10月上交控制石油地质储量2988.75×104t,2006年YM322井在奥陶系获得工业油气,YM323、YM36井见到了油气显示,但由于显示层较薄、储层物性差、井况复杂等原因没有试油,2006~2010年共完钻了12口开发井,均取得了较好的开发效果。

  直至21世纪初,部署在寒武-奥陶系白云岩潜山区的YM32井获得了巨大成功,相继YM33井、YM321井上钻,且均在白云岩潜山储层中有很大的斩获。2005年以后,在摸清楚英买32地区白云岩潜山基础地质情况之后,油田公司在该区开始部署几口开发井,投产后开发效果均较好。

  1.3.2白云岩储层研究现状

  随着苏里格气田和普光超大气田的发现,人们逐渐将目光转移到了海相碳酸盐岩中油气的勘探,对于白云岩储层中油气的勘探开始进入一个新的阶段。从全世界油气分布的范围来看,世界上大型的油气田大部分集中在海相的碳酸盐岩储层中,碳酸盐岩油气中有一半的油气主要集中在白云岩储层中,特别是北美地区的碳酸盐岩油气。实际上,对于白云岩的研究早在很久之前就开始了,但对于白云岩的形成机制一直存在争议,从目前的研究来看,现代沉积环境中的白云岩基本都是次生的,比较成熟的白云化作用包括萨布哈模式、回流渗透作用、热液白云化、毛细管浓缩作用、埋藏白云化、混合白云化以及微生物白云化等,其核心观点都是在特殊的沉积环境中富镁流体与碳酸盐岩地层相互作用的结果,富镁流体在白云化过程中起着举足轻重的作用,微生物作用可能促进白云化作用的发生。

  目前,国内外油气勘探现状证实了白云岩储层的油气勘探价值,但关于白云化作用如何影响储层物性这一关键问题,国内外学者做了不同的研究,最直接的是通过模拟碳酸盐岩溶蚀实验来观察分析并初步解决这一问题;紧接着,黄俊康等通过关于埋藏过程中酸性流体对白云岩储层的模拟溶蚀实验认为埋藏条件下有机酸的溶解作用能有效的改善储层的储集性能;王炜等认为由颗粒灰岩经埋藏白云岩化作用而形成的白云岩,其溶解速度与温度有密切关系;通过调研发现,前人的各种关于白云化作用对储层物性的研究实验研究表明白云岩储层的形成受控于沉积环境、成岩作用以及构造断裂等因素的综合影响,但也存在很多问题,首先前人的研究并没有指出各个因素的主次关系以及影响储层孔隙形成的最终的决定性因素;其次,对白云岩储层成因机理的研究不够深入,大多集中在中浅层,对于晚期深埋藏条件下孔隙形成、保存机制等问题的的研究基本没有,深层白云岩储层孔隙的发育与保存机理方面的相关研究总体处于初步阶段,仍存在大量问题有待深入研究;最后,由于受到实验条件、不同地区地质条件的差异和实验手段和方法的影响,研究的最终结果往往因人而异,结果也不尽人意。

  白云岩储层和白云石化是碳酸盐岩研究中必不可少的重要内容,人们对于白云岩的研究也日渐成熟,实现了白云化由定性到定量的转变,同时提出了埋藏白云化、萨布哈白云化、热液白云化、回流渗透白云化、微生物白云化等一系列白云化模式,更重要的是,在不断的研究过程中,对已有的白云石化模式进行了修改和扩展,打破了白云石化作用增加储层孔隙度的传统说法,认为在白云岩储层研究过程中,应注意白云岩结构、沉积相带、成岩环境、构造作用、成岩流体、白云化作用等一系列因素对于储层的改造和影响,同时应借鉴新的技术和方法,加强对深部白云岩储层形成和保存机制的研究。

  根据顾家裕、何莹、鲍志东、钱一雄、朱井泉、吴仕强等人的研究,塔里木盆地主要发育泥晶、粉晶、细中晶云岩以及具有特殊晶体特征的雾心亮边云岩等类型,本次论文主要也是从这个白云石晶体特征这一角度出发,来进行岩性分类描述。

  1.3.3储层地质建模研究现状

  随着油气田勘探开发程度的不断深入,油气储层的精细刻画日益重要,储层研究逐渐趋于建立定量的三维储层地质模型,自上世纪八十年代以来,地质建模的研究可谓收获颇丰,无论是地质建模方法,还是地质建模的软件,都有了很大的进步,这些软件和方法或多或少的都被应用到了油藏评价、油气藏开发以及剩余油分部预测等方面;从理论上说,三维地质建模的核心是从三维角度出发,利用多学科、三维定量可视化的方法对储层进行定性和定量的研究,进一步可分为确定性和不确定性(随机建模)两大类,确定性建模是根据已知井的相关资料对井间未知区域给出确定性的预测成果,分析推测出各井之间确定的、真实的、唯一的储层相关参数模型。也就是说,确定性建模是从具有确定资料的已知点出发,预测出已知点之间的储层参数,包括储层地震学(从地震相关资料出发,通过地震资料的处理、解释等手段来表征储层的几何形态、参数特征和空间分布特征)、储层沉积学(结合区域沉积环境,建立等时地层格架,通过对比已有井的测井曲线的形态特征和单井沉积相,根据相似性进行对比)、水平井建模(利用水平井钻进技术,在平行储层倾向或者走向的方向上通过钻井手段来获取储层参数的方法)、野外原型模型建模(根据野外露头实测、露头取样、典型剖面精细刻画等手段,来进行储层地质模型建立)、克里金插值(各井之间的未知区域主要是以变差函数为基础来进行差值)等;随机性建模是在已知的信息指导下,产生随机的、等可能的储层模型,在储层地质三维建模应用中,根据空间赋值的方式,随机建模进一步分为基于目标的和基于象元的方法。

  目前已有的三维地质建模方法和建模软件可以进行初步的井间预测但精度有待提高,现如今各学科的交叉渗透日益明显,地质、物探、石工等专业学科的的综合运用,露头研究与现代沉积等地质实体的研究,特别是根据建模方法的使用对象和研究区综合地质特征来选择建模方法。在建模过程中,以地质基础资料为依托,结合高分辨率层序地层学,建立区域性等时地层格架;在此基础上,进行单井沉积相划分和区域沉积相展布研究,应用基于象元的不确定建模方法(如序贯指示模拟、截断高斯法等)建立沉积微相地质模型;根据不同沉积相类型的不同特征,建立与之对应的变异函数,通过不同的模拟过程实现不同类型的储层物性参数分布模型,建立以沉积相模型为基础的反映储层参数空间展布规律的精确模型。

  目前国内外应用较多的建模软件主要有RMS、Petrel、Gocad等,通过这些软件,我们可以从不同角度,利用不同手段和方法构建储层地质模型,指导油气的勘探开发和剩余油的分布预测等工作,本词论文主要是基于Petrel软件进行地质建模工作,为英买32地区后续的生产开发提供理论支持。

  1.4研究内容及研究思路

  1.4.1研究内容

  (1)沉积相特征研究

  在岩心观察描述、薄片镜下鉴定、测井地震数据解释等地质资料的基础上,参考塔里木油田关于研究区的资料报告以及前人的研究成果,对研究区沉积相进行划分,进行单井沉积相划分,绘制研究区沉积相图。

  (2)储层特征研究

  主要从储层岩性、孔渗性和储集空间类型展开精细研究,一般的,储层岩石学特征即通过岩心、录井、岩屑资料、测井及薄片等资料确定研究区主要的储层岩石类型;储层物性特征主要是通过研究岩心物性、测井物性、试井渗透率资料,对储层物性进行研究并绘制直方图;储集空间类型特征主要是根据孔隙类型进行储层分类,包括孔隙型、孔洞型和孔隙-孔洞型。

  (3)储集微观表征

  两个层次的储层表征,一种是基于岩心和普通薄片的储层表征,另一种是基于实验技术,例如压汞、CT、铸体薄片和阴极发光薄片等。

  依据孔隙型、孔洞型、孔隙-孔洞型分类表征孔隙类型,进行孔喉结构类型表征,建立多重孔喉介质的孔喉结构模型,也就是说根据压汞、铸体图像、CT、共聚焦分析等,划分孔隙结构类型并建立孔喉结构模型。

  (4)储层成因分析

  主要采用微区多参数地球化学方法白云岩储层成因:以单一结构组分(即单期成岩自生矿物)为测试单元多参数:对单一结构组分开展多种实验分析,包括流体包裹体、微量元素分析技术、碳、氧同位素比值等实验技术得到的各种数据。

  本文通过对研究区沉积岩石特征、储层物性以及储集空间特征、储层主控因素进行分析研究之后对英买32井区的有利储集带进行预测。

  (5)储层三维地质建模

  根据岩心、测井等取得的物性参数分析低渗透性储层,利用地震技术对低渗透层精细预测,分析确定储层、隔挡层的分布,在确定储层、隔挡层分布的基础上,进行野外露头地质模型的建立和储层属性三维地质建模,从三维角度对储层进行精细研究,为预测剩余油分布和油田生产提供帮助。

  1.4.2研究思路

  本次论文以沉积岩石学、构造地质学、储层表征与建模、石油地质学、碳酸盐岩沉积学和地震资料解释等基础专业课的基本地质理论为指导,通过野外实地考察、岩心观察描述、岩石薄片(普通和染色)镜下鉴定、扫描电镜、阴极发光、电子探针以及微区多参数等手段分析研究区白云岩储层的孔隙类型、特征、储层成因,并对单井隔夹层进行划分,从而进行储层、隔夹层预测,建立三维模型,同时建立孔隙、吼道以及孔喉结构地质模型,确定研究区储层的成因,最终指导油气田的开发和生产。

  1.5论文完成工作量

  研究生毕业论文期间,阅读中英文文献100余份,观察并描述了研究区10口井岩心,对220张岩石薄片进行了镜下观察描述,参考了中石油杭州地质研究院各种分析化验数据,编制各种类型的相关图件30余幅,论文、答辩多媒体各1份。

  表1.1主要工作量统计表

  Table 1.1 Statistics table for workload

  序号项目完成工作量1中文文献查阅80余篇2外文文献查阅30余篇3科研报告查阅5份4岩心观察及描述10口井5普通薄片观察100个6铸体薄片观察200个7阴极发光薄片观察50个8电子探针薄片观察20个9单井综合柱状图30幅10沉积相平面展布图1幅11孔隙度分析样品50个12渗透率分析样品50个13压汞分析样品10个14CT扫描分析样品9个15白云岩有序度分析样品20个16微量元素分析样品29个17锶同位素分析样品20个18稀土元素分析样品20个19野外露头地质模型1个20储层三维属性模型2个21硕士论文1篇22答辩多媒体1份第2章区域地质概况

  2.1地质概况

  英买32地区构造上位于塔里木盆地塔北隆起之上,是一个复杂的大型潜山,研究区北边是库车坳陷,南边是北部坳陷,西边是阿瓦提凹陷,东边是哈拉哈塘凹陷,整体上呈鼻状的、周边被凹陷环绕、向南倾斜的凸起,其中北侧库车坳陷中生界三叠系-侏罗系发育的湖泊-沼泽相泥岩厚度大、有机质含量多、且已经成熟,为优质陆相烃源岩;南侧满加尔凹陷则发育两套海相烃源岩,分别为寒武系和中-上奥陶系烃源岩,南北两套生油层皆可为塔北隆起输送油气英买32寒武-奥陶系白云岩潜山区地理位置位于新疆新和县境内(如图2.1)。

  2.2构造特征

  英买32区块位于轮台凸起西段,直接为白垩系覆盖,属于寒武-奥陶系的一个潜山构造带。

  在奥陶统鹰山组地层沉积之后,英买32地区在塔里木板块运动的弱挤压应力作用下地层开始缓缓抬升,形成向北轻微抬起的缓坡,与此同时,中晚奥陶世,塔里木盆地在南昆仑洋关闭作用的影响下发生了较大规模的海退,造成中上奥陶统沉积地层缺失,中下奥陶统地层裸露而为灰岩山地,遭受强烈剥蚀和风化,形成初始隆起;

  加里东晚期,构造运动使得该区继续抬升,仅在潜山南部凹陷发生沉积,通过地震剖面分析,志留系在凹陷处沉积,直接角度不整合于潜山内部地层,同时断裂活动断穿志留系,认为英买32地区逆冲断裂发育;

  早海西期,在泥盆纪时期,北部稳定抬升,隆起部位仍处于暴露剥蚀区,在西南部凹陷处发生沉积;石炭纪时期,北西-南东向的挤压活动对整个塔北地区影响不大,仅在西北部发育少量走滑断裂。

  二叠世末,塔北地区压扭性构造活动决定了塔北地区古生界的总体构造格局,哈拉哈塘-英买力地区逐渐形成了北东向、北西向的走滑断裂带;

  之后经历印支期,形成现今的构造,对该区的油气成藏影响很大。

  英买32地区,在印支-喜山早期,整体上表现为向齐满构造带抬升,在隆起大型背斜的轴部齐满构造带及牙哈断裂带南部缺失寒武系-震旦系碳酸盐岩地层,白垩系地层直接与前震旦系变质岩接触,向英买32井区方向地层变新,白垩系地层直接覆盖在寒武系白云岩之上;白垩系卡普沙良群沉积的泥岩,与下伏的白云岩地层,形成研究区有利的储盖组合在现今构造格局来看,英买32地区主要呈现为一个向北倾斜的大型斜坡,属于库车前陆盆的前缘隆起部位。

  2.3地层特征

  英买32地区,从上往下依次发育第四系、新近系、古近系、白垩系、奥陶系、寒武系,缺失侏罗系、三叠系、石炭系,同时由于构造抬升剥蚀致使二叠系、泥盆系和志留系缺失,本次论文研究的目的层系为寒武系上统丘里塔格下亚群和奥陶系下统蓬莱坝组的白云岩地层。

  研究区内共计有12口井钻遇了蓬莱坝组、下丘里塔格组白云岩地层;有11口井钻遇了奥陶系鹰山组灰岩地层,下面重点介作为研究区目的层系绍的蓬莱坝组与丘里塔格下亚群地层详细特征:

  蓬莱坝组:钻厚厚度85-402m,岩性为灰色粉细晶、细晶云岩,取心段岩心破碎且出现大量溶孔。

  丘里塔格下亚群:岩性为具残余砂屑结构的细中晶云岩、泥晶云岩,有硅化现象,存在大量断层角砾,岩心普遍遭受较强烈的溶蚀作用,见大量的溶孔溶洞和裂缝,取心收获率低,是好的储集层和产层。

  表2.1英买32地区地层划分简表

  Table 2.1 The Classification Of Strata

  白垩系下统巴什基奇克组薄-中厚层状褐灰色粉砂岩、细砂岩为主卡普沙良群巴西盖组中厚层泥岩与灰褐色粉砂岩、细砂岩互层舒善河组中厚层泥岩、粉砂质泥岩夹薄层泥质粉砂岩奥陶

  系下统蓬莱坝组灰质云岩段细晶、粉晶云岩、具残余颗粒结构的结晶白云为主,夹泥晶灰岩、砂屑灰岩寒武

  系上统丘里塔格下亚群泥粉晶云岩段粉、细晶灰质云岩和粉、细晶云岩为主砂屑云岩段具残余砂屑结构的细-中晶云岩、粉细晶云岩中统阿瓦塔格组上藻云岩段土黄色、灰色泥粉晶云岩、含泥泥晶云岩为主上泥晶云岩段灰色泥粉晶云岩、粉细晶云岩、泥晶云岩

  夹云质泥岩和泥质云岩。沙依里克组上泥粉晶云岩夹藻云岩段细晶云岩、砂屑云岩、泥晶云岩、泥粉晶云岩第3章沉积相特征

  3.1沉积相划分

  目前,对于碳酸盐岩沉积环境的划分众说纷纭,比较成熟的沉积模式分别是陆表海清水沉积模式、混积型沉积模式和威尔逊的综合碳酸盐岩沉积模式,其中,威尔逊模式在国内外流传较广,是一个被普遍使用的理想化的碳酸盐岩综合模式,本文在研究沉积相时,以威尔逊模式为依托,在此基础上根据区域地质概况进行沉积相研究。

  根据区域沉积背景及相关取心井的岩心观察描述、测井地震资料解释、沉积构造等进行单井沉积相分析,将英买32地区奥陶-寒武系划分为开阔台地、局限台地、半局限台地三个大相。

  英买32井区目的层系为奥陶系蓬莱坝组和寒武系上统丘里塔格下亚群,根据井区内10余口井的岩芯、8口井200余片薄片镜下,结合测井资料的解释,认为在英买32井区,下奥陶蓬莱坝组-上寒武系丘里塔格下亚群主要为半局限台地、局限台地相,半局限台地可进一步分为台内滩、滩间海沉积两种沉积类型。

  3.2沉积相类型及沉积特征

  3.2.1局限台地相

  按照威尔逊沉积模式,局限台地海水循环受限,盐度较高且变化较大,沉积物主要为灰泥,可暴露于水面之上,氧化和还原环境都有发育。

  (1)障壁滩亚相

  障壁滩岩相是局限台地与广海之间的,缓坡浅滩形成障壁,与海岸之间有泻湖相隔。障壁滩平行海岸延伸,纵向剖面上呈丘状或透镜状分布,滩体底部水平发育,顶部呈向上凸状发育。

  (2)潮坪亚相

  地势较平坦,水体循环基本不受限制,由于海平面升降的周期性变化,不断的处于暴露或者淹没的交替状态。

  潮上带较潮间带相比位于相对靠陆地一侧,地势相对较高,位于平均高潮面之上,大部分时间暴露于地表,只有在特大风暴潮期才会被淹没于海水之下,水动力弱,水体循环不畅,同时由于长时间暴露于地表,该环境中海水蒸发量非常大、水体的盐度很高,许多暴露标志性构造都能够在该环境中见到。该带在干旱的沉积环境下生物发育很少或者没有,沉积物多为泥晶、细晶云岩,为半自形、它形的白云石,局部发育雾心亮边结构。

  潮间带处于相对靠海的一侧,地势相对较低,位于平均高潮线与低潮面之间,在海平面的影响下周期性出露和淹没,水体能量较低,总体上看来仍属于低能环境。由于该环境短期性的水上、水下交替旋回,潮间带发育一些特殊的沉积构造,例如叠层石构造和鸟眼构造。

  (3)泻湖

  泻湖主要发育在具有障壁滩坝或者礁坝的缓坡型碳酸盐岩台地,向海一侧在滩坝或者礁坝的阻隔之下与海水的循环交换受到限制,向陆一侧为平缓海岸,因此造就了一个地势较为低洼,水循环不畅,水动力较弱的沉积环境。泻湖与潮坪环境相比生物种类更加稀少,主要生物为蓝绿藻、介形虫。

  研究区内英买33井钻遇上寒武段地层,可见硅化现象,构造裂缝发育,岩心普遍遭受较强烈的溶蚀作用(如图3.2)。

  3.2.2半局限台地相

  半局限台地位于开阔台地与局限台地之间,因此,既有开阔台地的部分特征,又有局限台地的部分特征,进一步分为台内滩、滩间海。

  (1)台内滩

  台内滩是半局限台地内部相对高部位,水体动荡,颗粒含量高,沉积物主要是具有颗粒结构的中细晶云岩,地震上往往表现为丘状反射特征。

  (2)滩间海

  滩间海是半局限台地内部地势相对较低的部位,水动力不足,沉积水体能量较低,粒度较细,以泥晶白云岩为主,测井曲线上伽马值较高。

  3.3沉积相展布

  英买32地区白云岩地层呈北西-南东走向,倾向为南西向,倾角较大,沿北东向中下奥陶统-上中寒武统依次尖灭;沉积相展布依次为下奥陶蓬莱奥组半局限台地台内滩夹滩间海相、上寒武统半局限台地台内滩夹滩间海相,根据对研究区下奥陶-上寒武段岩心、薄片的观察描述和测井资料的解释分析,编制了英买32井区寒武-奥陶系潜山地层沉积相平面图。

  第4章储层特征

  4.1岩石学特征

  英买32区块寒武-奥陶系碳酸盐岩储层的主要岩石类型可分为石灰岩和白云岩,本次论文研究的主要目的层系主要为寒武系丘里塔格下亚群和奥陶系蓬莱坝组的白云岩[51]。根据晶体的粒径大小,可划分为为泥晶、粉晶、细晶、中晶等。

  (1)泥晶白云岩

  沉积水体能量较低,晶体表面较脏,粒径小于0.05mm,形成于两种环境:干旱气候条件下的潮坪环境和水体较深的滩间海环境,前者海水间歇性的淹没,水动力不足,由高盐度卤水的交代作用所形成;后者由于该环境中的海水不能够与正常的海水很好地沟通,海水比较安静,不利于碳酸盐岩颗粒的形成,在同沉积期沉积物以泥晶灰岩、泥晶白云质灰岩等细粒沉积物为主,岩层的孔渗条件很差,基质孔以及孔洞不发育,储集性能不好,不能作为储层。

  (2)粉晶白云岩

  晶粒有所增大,在0.05~0.1mm之间,表面脏,高倍物镜下可分辨出晶粒,自形程度不高,呈它形或镶嵌状,一般沉积在高位滩体边缘、水深较深的部位,与滩间海紧密相连,水体能量不高,偶尔见到裂隙或者孔洞发育,裂隙或者孔洞大多是在后期构造作用的应力作用下形成的构造缝,并且在这些构造缝的基础之上经过埋藏溶蚀或者热液溶蚀之后形成了一些分散的、不连续的孔洞。

  (3)细晶白云岩

  显微镜下能够很好地分辨出晶粒,晶型较好,晶间孔隙多,形成于台内滩等其他高位滩体较高部位,水动力较强,颗粒之间孔隙发育,后期的白云岩化作用或者溶蚀作用中孔隙保留甚至继续扩大形成孔洞。

  (4)中粗晶白云岩

  在显微镜之下能够很好地观察到各个晶粒,晶粒自形程度高,镜下观察其表面也是最干净的,在某些层段由于埋藏白云岩化作用或者白云岩重结晶作用使得一些晶粒的边缘明显的增大并发亮,晶粒中心部位则显得比较脏(所谓的雾心亮边结构)。

  (5)其他岩性

  残余颗粒云岩:镜下可以看到白云岩晶粒,同时也能够看到白云化作用或者白云岩晶粒形成之前的原始沉积的颗粒,这类岩石白云岩化作用不彻底,是英买32地区发育的一类特殊类型白云岩。

  洞穴充填物:洞穴主要是由泥岩、粉砂岩、角砾岩等进行充填,或者作为填隙物存在于破碎角砾岩中,形成区别于碳酸盐岩的其他岩石类型。

  此外,还有一些生物碎屑云岩和硅质云岩。

  4.2储层物性特征

  英买32井区以晶间孔、晶间溶孔以及被裂缝沟通了的溶蚀孔洞、大型洞穴为主,通过岩心描述与观察,结合相应深度层位的测井孔渗性解释结果,认为该研究区储层段基质孔隙、溶蚀孔洞均比较发育,测得的面孔率分布在2%~12%之间,孔渗性实验样品取自下奥陶蓬莱坝组-上寒武统不同层位储层段,进行孔隙度实验和渗透率实验,按同层位统计,得到英买32区块下奥陶蓬莱坝组、上寒武统物性统计直方图,总体上看,该研究区白云岩储层的孔隙度、渗透性均较好。

  英买32区块下奥陶蓬莱坝组孔隙度分布范围位于0.8%~13%之间,最大孔隙度值为12.8%,渗透率值主要分布范围位于0.009~57.6×10-3μm2之间,最大渗透率值为57.6×10-3μm2,英买32井区下奥陶蓬莱坝组储层孔隙度、渗透率皆比较高,本储层段经历了埋藏白云岩化作用、重结晶作用以及大气淡水表生溶蚀作用之后形成了很好的基质孔隙,孔隙之间连通良好,流体能够顺利的运移。

  英买32区块上寒武统孔隙度值主要分布范围为0.4%~2.3%,平均孔隙度为0.74%;渗透率值主要分布范围为0.001~11×10-3μm2,平均渗透率位0.36×10-3μm2,英买32井区上寒武统段孔隙度、渗透率皆不如下奥陶蓬莱坝组,但二者经历的成岩作用、构造作用相似,初步分析可能是储层岩性、岩相不同造成的。

  样品取自相对致密、无裂缝切割、易于进行物性分析实验的岩心段,但是研究区储层沉积之后先后经历了埋藏白云化、构造、埋藏热液(深源热液)溶蚀、表生大汽水溶蚀等一系列的后期成岩作用,有效的改善了储集层的储集物性,使得储层储集空间除基质孔之外还有溶蚀孔洞、裂缝、大型洞穴等其他类型,而且沟通各储集空间的不仅仅是孔喉通道,后期形成的溶蚀缝、构造缝在油气以及其他流体的运移过程中起到的作用更为重要。

  表4.1英买32井区寒武-奥陶系储层物性统计表

  Table 4.1 The reservoir physical property statistics of Cambrian-Ordovician in Block Ym32

  组孔隙度(%)渗透率(10-3um2)样品数分布范围平均值分布范围平均值下奥陶统0.38-1.870.690.0098-10.80.48670上寒武统0.29-11.362.510.009-57.64.04504.3储集空间特征

  碳酸盐岩是一种复杂、多成因的岩石,它们的孔隙类型也是如此,Choquette和Pray对碳酸盐岩孔隙进行分类,优点在于把碳酸盐岩的孔隙与成因结合起来,强调孔隙的形成、保存和破坏作用,建立了定量化的命名方法。

  表4.2碳酸盐岩孔、洞、缝级别划分表

  Table 4.2 The division of reservoir type of carbonate rock孔洞缝类型孔径(mm)类型洞径(mm)类型缝宽(mm)大孔0.5~2巨洞≥1000巨缝≥100中孔0.25~0.5大洞100~1000大缝10~100小孔0.01~0.25中洞20~100中缝1~10微孔<0.01小洞2~20小缝0.1~1微缝<0.1通过对研究区取心井岩心、薄片以及测井资料综合解释认为英买32地区主要的储集空间类型包括:晶间孔、晶间溶孔、溶洞、溶蚀扩大缝等。

  4.3.1宏观储集空间

  英买32地区岩心较破碎,收获率较低,裂缝、孔洞较为发育,其中洞穴充填物主要为碎屑角砾,裂缝可根据前岩溶作用的先后分为两期。具体地说,岩溶期前多被完全充填;岩溶期后充填物较少,呈半充填-未充填。

  4.3.2微观储集空间

  (1)晶间孔、晶间溶孔

  孔隙直径在0.01~2mm,镜下易于观察,是埋藏期灰岩发生白云岩化或者是白云岩在埋藏流体作用下重结晶形成,形态不规则,有的是对原有的晶间孔进行改造,溶蚀扩大形成晶间溶孔;有的是将原本存在的白云岩晶体完全溶解掉后留下来的铸模孔,后者的形状相对规则;主要发育在细、中晶云岩中,这些孔隙的附近有硅质沉积物,或者硅质完全或部分充填了这些晶间溶孔(如图4.12)

  (2)溶蚀孔洞

  溶蚀孔洞是指非组构选择性的次生溶孔,直径一般大于2mm,与埋藏期热液溶蚀有关,洞中常见硅质充填,受断层或者裂缝控制,热液通过断层或者裂缝运移到该处将原来的白云石溶解,在中晶、细晶云岩中较发育(如图4.13)

  (3)溶缝

  研究区内溶缝大多发育在泥微晶白云岩中,大都是在构造缝的基础之上经过流体的溶蚀作用之后进一步扩大形成的,沿溶缝壁可见有硅质沉淀或者沥青质,硅质沉淀是裂缝经过流体溶解作用的重要证据。

  (4)洞穴

  研究区洞穴多与断裂有关,洞穴中充填陆相砂泥岩,本研究区多口探井在钻探过程中出现钻井液漏失、失返等现象,证明了洞穴的存在。

  (5)构造缝

  构造裂缝主要伴随着构造断裂作用而生成,英买32地区自古生界经历了多期构造断裂运动,加之白云岩本身塑性较差,因此研究区白云岩地层中构造裂缝非常发育。依据生成时间可分为两类:表生岩溶期之前形成的构造裂缝和表生岩溶期之后形成的构造裂缝。表生岩溶期之前形成的构造裂缝在经历埋藏岩溶、表生岩溶作用之后,其内部常见有硅质或者陆相砂泥质充填,其对流体的渗流作用大大减弱;表生岩溶期之后形成的构造裂缝大都成开启状态,能够作为地下流体很好的运移通道(如图4.16)。

  4.4储集微观表征

  在白云岩的研究过程中,关于白云岩的形成机理,特别是白云化作用一直存在争议,Friedman第一次提出了“毛细管浓缩作用”,随着对现代和古代沉积物中白云化作用研究的不断深人,与此同时,随着新的科学技术手段的不断出现,众多学者不仅可以在显微镜下观察,更重要的是可以通过一些列的地球化学技术,譬如碳氧同位素分析和流体包裹体等多种实验手段,实现了从白云岩整体到局部、从宏观特征征到微观特征、从定性到定量的跨越式发展,为研究白云化作用提供了有效的实验技术支持,为白云岩储层的全面研究进行了条件。

  4.4.1压汞曲线分析技术

  英买32地区构造断裂发育,加上表生岩溶作用,使研究区各探井的取芯收获率很低,因此本研究的压汞样品测得的数据只是代表了部分层段孔隙结构的发育情况。

  4.4.2 CT扫描分析技术

  基本工作原理是将岩石样品放置在样品控制台上,通过控制台对实验分析样品进行准确的定位和旋转,使得X射线穿过样品,每旋转一次,即可获得一张透视图,经过相关软件的处理,形成三维立体图像,从而有助于观察任意位置和任意方向的虚拟断层[55],从而有效的分析储层孔喉特征。

  本次研究主要选取了英买32地区具有代表性的细晶白云岩和中晶白云岩样品,从CT三维成像分析参数及孔喉半径分布图等方面进行分析研究区储层孔隙特征。

  表4.3英买32地区CT扫描样品参数表

  Table 4.3 The CT scan sample parameters table of Ym 32 wellblock

  类型表征参数样品1样品2样品扫描分辨率μm0.90.9孔隙度%4.1544.854连通体积百分比%85.13295.132孔

  隙数量279279体积(μm³)9.865e+059.865e+05半径(μm)最大:45.1878.88最小:1.2181.218平均:24.7520.55喉

  道数量399399体积(μm³)1.127e+061.127e+06半径(μm)最大:26.9235.80最小:1.0971.097平均:12.868.81CT扫描图像孔喉分布图4.4.3铸体薄片分析技术

  所谓铸体薄片,是在真空加压条件下岩石孔隙空间被有色液态胶不断灌注的过程,一段时间之后,等到液态胶完全凝固之后,将岩石样品磨制成岩石薄片,这样被有色胶灌注的岩石孔隙在显微镜下易于辨认,为进一步研究岩石孔隙微观特征及形态提供了有效途径。

  本次研究中被蓝色充填的部分为孔隙,未被充填的为骨架部分,因此我们能够方便直接的观察孔隙,与此同时,结合岩石薄片分析结果,综合分析孔隙类型。

  4.4.4阴极发光分析技术

  阴极发光主要是根据矿物(结构组分)发光颜色差异来判断陆源矿物来源、自生矿物成因、自生矿物交代关系、识别孔隙类型,恢复结构构造,推演成岩环境,建立成岩序列和孔隙演化序列,为储集空间的形成和演化提供基础资料。

  碳酸盐造岩矿物主要有四种,即方解石、白云石、菱镁矿、菱铁矿,发光颜色从黄色-暗红色,一般来说,文石的阴极发光表现为黄色,方解石的阴极发光表现为黄-橙红色,白云石阴极发光为暗红色,铁白云石则不发光;菱镁矿阴极发光为红色、玫瑰红色;菱铁矿阴极发光为橙色;不同发光颜色与含不同元素有关,此外,Mn2+是激活剂,Fe2+是猝灭剂。

  4.5储层类型

  通过对英买32地区的岩心、测井、录井、薄片(普通、铸体、阴极发光等)资料分析,结合CT、阴极发光分析、压汞曲线分析等技术手段,根绝储集空间组合特征将英买32地区白云岩储层划分为孔隙型、孔洞型、孔隙-孔洞型储层。

  (1)孔隙型:孔隙直径为0.01-2mm,以晶间溶孔为主,发育在颗粒滩沉积微相中,岩性以细中晶云岩为主。

  (2)孔洞型:孔隙直径大于2mm,以溶洞为主,岩性以细中晶云岩为主。

  (3)孔隙-孔洞型:以溶蚀孔、洞为主,主要是发育在中、细晶白云岩,位于不整合面之下,孔隙发育程度控制孔吼连通性。

  表4.4英买32地区储层类型分类表

  Table 4.4 The classification of Reservoir type of Ym32 wellblock

  孔喉结构类型中孔中喉中孔细喉小孔细喉储集空间/隔挡层孔隙-孔洞型孔洞型孔隙型岩性细中晶云岩细中晶云岩细晶云岩

  压汞

  最大孔吼半径44.782.96310.9069平均孔吼半径4.00580.55090.1806孔隙体积374301176渗透率2.960.0230.339相对分选系数1.37891.21030.8027歪度1.6411.6581.762最大汞饱和度83.6787.6482铸体孔隙直径>10mm>2mm0.01-2mm

  毛管压力曲线

  典型特征

  YM321-7H

  YM321-7H

  YM321井英买32地区,溶蚀孔洞、晶间孔、晶间溶孔是最主要储集空间,微裂缝虽然不能作为主要的储集空间,但能够起到沟通各类储集空间的作用,溶孔、溶洞由于裂缝的沟通作用,使得流体能够比较容易的在其中运移,成为良好的储集带,加之本区构造活动、断裂作用非常发育,这两种裂缝也非常发育,实验测得的本研究区的渗透率比较高,毛细管力曲线呈现多种形态,按其形态特征,结合其他的实验参数,对研究区储集空间进行了分类,具体分类类型及其特征如下所述:

  (1)中孔中喉型:储集物性好,孔喉半径大,排驱压力低,流体能够容易的进入储集空间内;孔喉半径分选性差,实验测得的分选系数平均值最高,表明这类储层内可能同时存在晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞等多种储集空间。

  (2)中孔细喉型:孔隙度、渗透率值均中等,排驱压力平均值与最大孔喉半径也较好,分选程度高,此类储层储集空间可能以晶间孔、晶间溶孔为主,且孔隙之间连通性好。

  (3)小孔细喉型:孔隙度小、渗透率差,排驱压力平均值较大,最大孔喉半径小,储层物性差。

  4.6储层评价

  根据塔里木油田的碳酸盐岩分类评价标准,对英买32潜山区白云岩储层进行分类评价,通过从孔隙度、渗透率、储集空间类型等方面的评价分级,将研究区内的白云岩储层分为三大类:

  Ⅰ类储层:作为研究区内的优质储层,储层物性好,储集空间主要为中晶、细晶云岩中的晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞以及大型洞穴,与此同时,溶蚀缝起到沟通孔隙的作用,连通性良好,储层不仅油压高、产量大,更重要的是能在很长的时间段内能保证稳定的产量;洞穴型储层起初产油量很大,但很快进入水淹期。

  Ⅱ类储层:孔隙度主要分布在2.5%~4.5%区间范围之间,渗透率主要在0.06~0.1×10-3μm2区间范围内,储层类型也主要为孔隙-孔洞型,主要由分散状的溶蚀孔洞、晶间孔、晶间溶孔和微裂缝共同组成。此类储层与Ⅰ类储层相比孔渗性都相对较差,但是依然存在大量的储集空间,只是这些储集空间的相互连通性不好,在采取一定的工艺手段例如酸化压裂之后储集空间得到沟通,依旧可以成为良好的储层。

  Ⅲ类储层:发育于沉积水体比较低的沉积环境中,沉积物主要为泥晶云岩,孔隙度、渗透率极差,储集性能极差。

  结合塔里木油田的储层分类评价标准,结合取心段岩心、沉积相、薄片鉴定结果、储层物性参数、含油饱和度等数据,对单井不同层段的储层进行评价分类,(如下图4.27)

  第5章储层主控因素

  根据前人的研究结果,塔里木盆地上寒武统-蓬莱坝组白云岩储层的成因主要受沉积、构造和成岩作用的综合影响,具体地说,沉积就是沉积相和岩相对储层的影响;构造主要表现为区域性的构造形成的断裂对储层的改造;成岩作用主要表现在三个方面:首先,埋藏白云石化是埋藏白云岩储层发育的基础,渗透性好的碳酸盐岩为埋藏成岩介质提供了通道,白云岩晶间孔是继承早期孔隙并经埋藏白云石化后的再调整;其次,埋藏溶蚀作用形成的晶间溶孔是对埋藏白云岩储层储集空间的重要补充,包括有机酸、TSR及盆地热卤水对白云石晶体的非组构选择性溶蚀导致晶间孔的扩大;最后,裂缝及热液作用的叠加改造导致沿裂缝发育的溶蚀孔洞,构成埋藏白云岩储层重要的储集空间。

  5.1沉积作用

  本次研究,统计了部分样品的储集空间类型和对应的岩性关系(如5.1所示),从直方图上可以看出,孔隙性、孔洞型、孔隙-孔洞型储层主要集中发育在结晶程度高、粒径较大的细晶云岩和中晶云岩中,研究认为,细晶、中晶云岩构成了英买32地区最主要的储层,是优质储层的最有利发育相带。

  5.2构造作用

  研究发现,英买32地区的断裂按形成时间可以划分为三期,分别为晚加里东期、早海西期、晚海西期,根据断裂是否控制潜山主体部位和潜山内部隆起坳陷的发育及断层发育形态、规模,将研究区断裂分为三级,一级断裂规模大,能为古潜山的形成提供条件;二级断裂以走滑性质为主,主要为潜山内部坳陷的发育提供条件;三级断裂对潜山的形成影响很小,但是对潜山地区发育的岩溶作用的储层的形成有重要作用,延伸短、断距小。

  另外,研究区古X状缝十分发育,互相切割,从而进一步沟通了孔洞,增加了储层的连通性,改善了油气的产出条件。

  不同方向的断裂对储层的形成起着不同的作用。具体地说,北西向断裂对应于晚加里东期,以挤压性的逆断层为主;北东向断裂对应于早海西期,以走滑性质的断裂为主;东西向断裂则是在前两次断裂的基础上衍生出来的次一级断裂,对工区储层有一定的改造作用。

  5.3成岩作用

  5.3.1不整合面岩溶作用

  英买32地区在不整合面岩溶作用的影响下,使得寒武系孔洞型、孔洞-孔隙性储层十分发育,为岩溶残丘发育区。

  此外,英买32地区在加里东-海西期构造运动作用下寒武-奥陶系地层抬升,碳酸盐岩地层处在长时间的暴露剥蚀阶段,大气淡水沿构造断裂、地层层面、孔隙溶洞等进入岩体进行溶蚀,白云岩储层的储集性能得到进一步改造,表生大气淡水在渗滤过程中对断裂破碎带及其围岩进行溶蚀。

  本次论文研究认为,不整合面岩溶强烈改造潜山面(不整合面)以下30-50m的地层,严重影响了三种储集空间的分布,距离潜山面越近,孔洞型、孔隙-孔洞型储层越发育,孔隙性储层主要发育在距离潜山面较远的储层中,也就是说,不同类型的储层发育特征受到不整合面和沉积相的共同控制,是综合作用的结果。

  另外,钻井过程中钻遇的泥质充填物以及放空、钻井液返失现象均表明研究区在白垩系沉积前的表生期已经形成了较完整的岩溶管道体系。

  5.3.2埋藏溶蚀作用

  埋藏溶蚀作用是指沉积物固结成岩之后处于中深埋藏阶段以及深埋藏阶段所发生的溶蚀作用。

  英买32地区发生的埋藏热溶蚀作用大多是与热液相关的溶蚀作用,当岩石内的流体与岩体之间的温度差达到一定数值时,流体(也就是热液)便能对所在的对储层进行改造,这种改造作用不一定非在深埋藏期,只要岩体内的流体达到某一特定温度后,在浅埋藏期亦有可能发生,比如深源热液沿断裂上涌对浅埋藏的岩体进行改造。前人将其暂时分为两类:第一类是岩层随埋深的加大,由于地温随埋深增加、有机质成熟、岩-水相互作用等原因致使其岩体内的流体达到高温而生成的埋藏热液;第二类是在构造断裂等作用下深埋藏处的热液通过裂缝等运移到浅埋藏处并对岩体进行改造的深源热液(沈安江等)。

  为进一步对研究区内的热液改造作用进行研究,选取了包括白云岩宿主和石英宿主在内的两类岩石包裹体进行实验分析(如图5.5):根据实验所测得的数据所示白云岩中流体包裹体均一温度主要分布在80~100℃范围内,而石英中流体包裹体均一温度主要分布在90~160℃范围内;并且石英中流体包裹体均一温度有两个主峰值,而白云岩中流体包裹体均一温度只有一个主峰值,表明研究区内的白云岩储层可能受到深源热液和埋藏热液两类热液的共同影响。

  5.3.3白云化作用

  塔里木盆地地质年代老、埋藏深度大、地层温度、压力大,多期构造运动产生的裂缝等流体通道又为富镁流体起到了很好的疏导作用,从而有利于塔里木盆地北部发生大规模埋藏白云石化作用,有利于埋藏白云化储层的发育。

  表5.1英买32地区白云岩有序度与稀土元素实验数据

  Table 5.1 The data of degree of dolomite order and rare-earth element of Ym32 Wellblock

  岩相有序度

  分布区间有序度

  均值∑REE

  分布区间∑REE

  均值∑LREE/∑HREE

  分布区间∑LREE/∑HREE

  均值中晶白云岩0.62-0.730.666.58-10.478.862.80-3.693.11细晶白云岩0.61-0.710.675.38-12.299.341.37-3.692.76粉晶白云岩0.59-0.690.655.09-13.769.932.91-4.273.39结晶程度高的中晶白云岩、细晶白云岩以及中-细晶白云岩中雾心亮边结构现象明显发育(如图5.1),这种现象代表着埋藏早期灰岩颗粒被富镁孔隙水交代形成白云岩,后期深埋藏阶段白云岩重结晶形成亮边,这种现象的存在是研究区地层经历过埋藏白云岩化的一种标志。

  以英买32地区英买321井为例进行说明,埋藏白云石化作用发生在具有一定孔渗的含颗粒的灰岩中,以具有雾心亮边结构的中-粗晶白云石交代颗粒为特征,并且随着颗粒含量的不断提高,白云石化作用的强度不断加强;泥晶灰岩过于致密、亮晶颗粒灰岩的颗粒间都被方解石完全胶结了,两者都缺乏埋藏流体的渗流通道,故基本不发生埋藏白云石化作用。

  5.3.4硅化作用

  硅化作用在研究区比较普遍,主要表现为溶蚀孔洞在深源热液溶蚀作用的影响,其内侧逐渐被硅质沉积物充填,这种现象反映了该处地层在地质历史时期受到深源热液的溶蚀作用,进而为溶蚀孔洞的大量发育提供了有力的条件,有助于形成良好的沉积储层;但同时,由于被硅质沉积物充填,有效孔隙度减小,反过来对储层起到破坏作用。

  根据地球化学实验技术分析的结果,英买32地区在不同的成岩阶段硅质沉积物石英矿物特征不同,具体地说早期成岩阶段形成的石英矿物与晚期成岩作用阶段形成的石英矿物特征不同,前者是由于地层温度随着埋藏深度的加深而逐渐升高,从而促使地层流体中的酸性物质对二氧化硅饱和,硅质析出并且交代岩体中的白云石,最终表现为粉细晶云岩中的白云石不断被石英交代的过程;后者则变现为热液对白云岩的溶蚀作用,也就是说,随着溶解作用的不断发生,热液温度逐渐降低,使得硅质不断沉淀沉淀,富含硅质的深源热液通过断裂进入地层,进而发生重结晶、溶蚀等对作用储层进行改造,最终产生石英沉淀,寒武-奥陶系碳酸盐岩地层在二叠纪强烈的岩浆、火山活动作用下,使得深埋的热液(岩浆水或变质水)进入白云岩地层,对地层进行改造,由于这种深源热液中富含硅质,因此火山活动所提供的热液可能与白云岩储层中的硅质充填有关(陈永权等)。

  根据沈安江等人的研究成果,牙哈-英买力寒武-奥陶系白云岩储层主要受海水、混合水、埋藏及再埋藏成岩等因素的综合影响,主要的成岩序列依次为为海底胶结→早期大气淡水渗流→早期大气淡水潜流亮晶胶结→浅埋藏压实→裂隙作用Ⅰ及随后的亮晶方解石充填→压溶→溶蚀→白云化→裂隙作用Ⅱ充填→裂隙作用Ⅲ及角砾化→晚期淡水渗流溶蚀。

  第6章隔夹层特征

  6.1隔夹层特征

  夹层是指在储集层中分布的相对非渗透层,能够对流体流动产生阻挡作用,分布不稳定,范围小,延伸短,厚度很薄,对于流体的运动不能起到有效的控制或者阻碍作用,但在局部地区能影响油水的分布,夹层的存在增加了本区碳酸盐岩储层的非均质性,阻碍了流体的移动,从而能使得油气不能顺利的开发出来。

  表6.1塔里木盆地碳酸盐岩储层评价标准

  Table 6.1 The carbonate reservoir evaluation standard of Tarim Basin

  类别孔隙度

  (%)渗透率

  (×10-3um2)评价Ⅰ≥4.5≥5好Ⅱ2.5~4.50.1~5中Ⅲ1.5~2.50.01~0.1差Ⅳ<1.5<0.01非储层英买32区块地层受后期构造运动影响,在划分夹层的时候,水平渗透率层可以作为参照,在水平渗透率介于0.01-0.1×10-3um2,孔隙度低于2.5%时,在油气田勘探开发过程中能有效束缚油气运移的地层,称为低渗透层;对应的,如果水平渗透率的值在0.01×10-3um2之下,孔隙度低于1.5%,那么判定为是非渗透层,同时受夹层厚度不同影响,封隔强度不同。

  1.塔北蓬莱坝组主要发育四段:

  根据巴楚蓬莱坝野外剖面研究成果,蓬莱坝组发育两个三级层序,各层序发育一套向上变浅的沉积序列和相组合。塔北蓬莱坝组岩性主要为灰质云岩和云质灰岩互层,蓬二段泥质含量高,蓬三段白云岩纯净。

  蓬一段上部岩性为亮晶砂屑灰岩夹薄层灰质云岩,下部逐渐过渡为细晶白云岩夹少量粉晶白云岩;以锯齿状GR及中-高阻为特征。

  蓬二段总体表现为下细上粗的岩性特征,以细晶白云岩为主,向下沉积物粒度逐渐变细,颗粒滩较蓬一段变薄,以频繁互层锯齿状GR及较低电阻为特征,底部为一套高GR泥晶白云岩。

  蓬三段以细晶白云岩为主,测井曲线表现为低阻高GR的特征,为高位型砂屑滩。

  蓬四段表现为下细上粗的特征,测井曲线也为两段,上部为低GR高阻,下部则表现为中高GR低阻。

  根据巴楚蓬莱坝野外剖面研究成果,蓬莱坝组岩性多样且厚度不均,分布不稳定,岩石物性差;结合采样点的分析化验,最终研究表明,该地区的隔夹层主要是在成岩作用影响下形成。

  本次研究主要根据岩心观察描述、薄片镜下鉴定等资料,依靠已有单井的岩心孔隙度、渗透率数据确定非渗透层及低渗透层的分布,岩石镜下薄片确定岩石类型及岩性特征,运用测井技术识别岩相,结合地震资料,预测夹层平面分布。

  6.2夹层分布

  6.2.1单井隔夹层识别

  根据地质与测井的结合,我们在该区识别出三套白云岩夹层,总结出适用于本区的夹层测井识别的方案:

  具体的说,通过多井岩心常规分析、薄片鉴定以及测井数据,泥晶白云岩夹层常常表现出高GR;泥粉晶白云岩夹层电阻率低,声波时差表现为整体中低值中相对更低的值;粉晶白云岩夹层,电阻率相对较高。

  表6.2英买32地区白云岩隔夹层划分特征统计表(据杭地院)

  Table 6.2 The division of dolomite interlayer of Ym32 wellblock

  类型含油饱

  和度(%)GR(API)R(Ω·m)D(us/ft)DEN(g/cm³)厚度(m)RD与RS关系泥晶白云岩<5015.07-33.23.5-49.346-51.52.7-2.860.18-1.4RD5040-70RD>RS泥粉晶白云岩<5013.3-19.429.6-88.344.8-49.72.7-2.860.28-0.7RD5090-150RD>RS粉晶白云岩<506.23-14.7380-22042-49.12.74-2.860.3-1.1RD

  技术原理:理想介质中,地震剖面应和地质剖面极为相似。如果情况是这样的话,地震解释就很简单了;如果情况不是这样,地震解释人员就要应用基本地质和地球物理原理和经验以及发挥想象力来完成解释工作。在实际工作中地震数据总是不尽人意,总要在一定程度上发挥我们的想象力。薄层反射系数反演可以在很大程度上帮助我们更好的完成解释工作。

  Portniaguine和Castagna在2005年研究了一种叠后地震反演方法,可以分辨比调谐厚度更薄的地层。这种反演方法内置嵌入了地质原理约束条件,并与局部频率特征相关,而这种局部频率特征则由地震分频技术获得,从而将复杂的地震信号中的各种干涉现象从原始地震数据中消除,改变了传统解释观念,可以对地层作出非常细致的描述,这种新颖技术可以在提取反射细节和消除子波影响的同时,压制高频端的噪音。我们都知道在反演中使用地质约束可以提高分辨率,而“扩展的频带”的有效性和质量则取决于这些地质约束的有效性。地层形态是有限的,这种简单的约束条件可以用来增加反演的质量。

  第7章储层三维地质建模

  第7章储层三维地质建模

  7.1野外露头地质建模

  本次研究,以塔里木盆地巴楚地区永安坝典型剖面(如图7.1所示)为依据,通过精细的野外露头建模工作,认为下奥陶统蓬莱坝组白云岩有以下的分布规律:首先,粉细晶云岩中发育透镜状中晶云岩;其次,细晶、中晶云岩中储集空间以晶间溶孔为主,泥晶、粉晶云岩储层性能差。

  根据项目研究的实际需求,在野外露头剖面进行岩石样品采样,同时对剖面进行实地丈量,然后将所采取的样品送至实验室进行相关实验分析,包括孔隙度、渗透率测试,明确储层、隔夹层在垂向上的叠置关系,建立孔隙度剖面图。

  然后,进一步进行岩性精细分析(包括磨制薄片进行镜下观察、铸体薄片分析孔隙类型等),同时,统计同一岩性在横向上的延伸长度与纵向上的厚度之间的相关性,对岩性的空间分布进行研究(如图7.3所示)。

  最后,在明确了储层、隔夹层的分布规律和不同类型的岩性的叠置关系之后,根据野外露头实测剖面,结合孔隙度剖面和岩性剖面,利用coreldraw软件进行绘制,最终建立基于野外露头的地质模型(如图7.4所示)。

  7.2储层参数三维地质模型

  7.2.1储层参数建模原则

  对于具有单一沉积相分布的储层参数在进行地质建模时,传统途径就是根据已知井的储层参数,进行井与井之间的插值或者各井之间的模拟,进一步建立出包括孔隙度、渗透率在内的储层物性的三维空间模型;需要特别注意的是,对于具有多个沉积相或者复杂构型的储层来说,应该考虑到每种沉积相所具有的各自独特的储层属性特点,应针对不同类型的沉积相进行分类研究,因此不宜笼统的采用传统建模思路。

  一般来说,储层建模遵循两个基本原则,即相控原则和趋势控制原则,具体地说,相控建模原则就是在区域沉积相的约束下,针对不同的沉积相,分别进行研究,建立储层属性模型;与此同时,由于不同类型的沉积相、同一类型沉积相内部的差异性或者趋势性而引起的储层属性差异,应该引起建模人员的足够重视,譬如,碎屑岩中,渗透率和孔隙度相关性较好,在建模中我们可以考虑用孔隙度约束渗透率,第一步先建立孔隙度三维地质模型,第二步以沉积相为依据,以孔隙度模型作为第二变量,通过协同模拟,建立储层的渗透率模型。

  英买32地区白云岩发育区,沉积相类型单一,主要为半局限台地,因此本次建模中采用传统的储层建模方法,利用研究区已知井的储层属性,进行已知井与已知井之间的插值或者各井之间的模拟,建立储层属性地质模型。

  7.2.2数据分析与转换

  数据变换类别主要包括截断变换、减小偏度变换、全局地质趋势变换、局域地质趋势变换、属性变换等;截断高斯,就是根据井数据绘制统计直方图,查看数据分布情况,若分布图中存在奇异值,可设最大值、最小值进行截断、超过最大的转换成最大值、小于最小值的转换成最小值;减少偏度的变化主要包括对数变换和标准正态变换,对数变换主要是针对渗透率而言的,对渗透率取对数,减少其离散型;对于基于高斯域的参数建模算法,如序贯高斯,要求输入数据服从标准正态分布,一般井数据都不满足次条件,因此,需要将井数据进行标准正态变换。

  下面以孔隙度为例进行说明,首先对孔隙度进行正态变化,然后分析趋势,最后建立孔隙度三维分布模型。

  7.2.3储层参数地质模型

  本论文主要是基于对研究区岩心观察描述、薄片镜下观察、测井地震解释资料等基础地质数据以及地质概况的深入了解,结合前人的研究成果,针对英买32地区白云岩发育区沉积相单一(半局限台地)、孔隙度和渗透率相关性较好、构造特征明显(潜山区)等特点,故在此论文中,对于孔隙度模型,采用传统的方法,即根据已知井的数据直接进行井间插值;与此同时,对于渗透率模型,按照趋势控制的原则,结合孔隙度模型,建立渗透率三维地质模型。

  渗透率是反映储层物性的关键参数之一,也是最好的空间敏感变量,在实际建模流程中,我们主要利用序贯高斯模拟,对渗透率进行刻画,与孔隙度模型不同的是,在进行渗透率模拟之前,首先要通过数据转换,使得渗透率数据能够满足序贯高斯模拟算法的使用条件。总的来说,首先需要通过数据转换,使得需要模拟的储层渗透率数据服从正态分布规律,然后以孔隙度为第二变量,进行协同模拟。

  第8章结论

  本论文主要针对白云岩储层,从岩心描述、薄片镜下观察、单井层序及隔夹层划分、白云岩储层微观表征、微区多参数分析储层成因、野外露头地质建模和储层三维地质建模等方面展开精心研究,对白云岩储层的研究有了一个全面深刻的认识

  (1)英买32地区下奥陶统蓬莱坝组和上寒武统丘里塔格下亚群白云岩,主要的沉积相类型为半局限台地相台内滩夹滩间海相沉积,其中,台内滩亚相岩石类型主要为中晶、细晶云岩,滩间海亚相岩性以泥粉晶云岩为主。

  (2)研究区储集空间类型十分丰富,以晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞和溶缝为主,不同沉积相内的储层空间发育千差万别,其中,台内滩亚相白云岩晶体结晶程度高,晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞、溶缝均有发育,物性较好;滩间海亚相白云石结晶程度低,储层物性差。

  (3)研究认为英买32地区白云岩储层主要受沉积、构造、成岩等因素的综合影响,具体来说,沉积作用,特别是沉积相和岩性控制了储层的分布范围,优质储层主要分布在半局限台地的台内滩沉积相中;构造作用,特别是不同时期、不同方向的断裂为储层的改造提供了有利的条件;成岩作用,特别是白云化作用和表生岩溶作用,大大改善了白云岩储层的储集物性,是形成优质储层的最主要因素之一;

  (4)根据取心段岩心观察描述、沉积相分析、铸体薄片镜下鉴定、储层物性分析数据和储层微观表征技术,将英买32地区白云岩储层划分为孔隙型、孔洞型、孔隙-孔洞型三种类型。

  (5)利用各种地球化学分析测试技术,针对典型剖面,队蓬莱坝组白云岩进行了全面深入和细致的研究分析工作,最终建立了基于野外露头的地质模型。

  (6)利用Petrel软件,结合研究区基础资料,建立了白云岩储层参数三维地质模型,包括孔隙度、渗透率,为以后的开发提供了一个参考。

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