珠江口盆地W油田低阻油層特殊成因機(jī)理

楊 嬌 陸 嫣 劉偉新 馮 進(jìn) 王顯南 江若霓 屈 亮

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地W油田低阻油層特殊成因機(jī)理

楊 嬌 陸 嫣 劉偉新 馮 進(jìn) 王顯南 江若霓 屈 亮

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

針對珠江口盆地W油田典型的正常油層c-I和低阻油層c-II,以國內(nèi)外低阻油層研究成果為理論指導(dǎo),對其巖石粒度、泥質(zhì)與粘土礦物成分及分布、孔隙結(jié)構(gòu)、束縛水飽和度、導(dǎo)電礦物等因素進(jìn)行了對比分析,認(rèn)為儲層內(nèi)由自生粘土礦物形成的網(wǎng)狀導(dǎo)電通路以及測井儀器在砂泥巖薄互層的局限性是W油田低阻油層的特殊成因。在油田開發(fā)時應(yīng)充分考慮這些因素,并制定出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

低阻油層;特殊成因機(jī)理;孔隙結(jié)構(gòu);束縛水飽和度;砂泥巖薄互層;粘土礦物;珠江口盆地

近幾年在南海東部地區(qū)新近系發(fā)現(xiàn)了一些低阻油層[1]。國內(nèi)外研究者對低阻油層成因已進(jìn)行了不少探討,將低阻油層的成因歸納為儲層內(nèi)巖石類型、顆粒大小和形狀、巖石骨架特征、粘土礦物成分及其分布、孔隙結(jié)構(gòu)、潤濕性、地層水礦化度、導(dǎo)電礦物等各因素之間相互作用的結(jié)果[2-5]。但由于低阻油層成因眾多,不同地區(qū)不同油田低阻油層的具體成因組合也各不相同,因此有必要針對南海東部地區(qū)低阻油層的特殊性,研究其成因機(jī)理。此外,目前國內(nèi)外對低阻油層的研究多集中在其成因和識別上[6-7],而對于低阻油層的儲層特征和合理開發(fā)還缺乏必要的理論研究和探討。筆者從國內(nèi)外低阻油層的研究成果出發(fā),研究南海東部W油田低阻油層(圖1)微觀成因機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上分析低阻油層儲層物性特征及對油田開發(fā)的影響。

圖1 珠江口盆地W油田測井解釋成果圖

W油田位于珠江口盆地番禺低隆起東端,為一受斷層控制的翹傾半背斜構(gòu)造,油層主要發(fā)育在新近系下中新統(tǒng)珠江組下部。W油田是一個在天然氣田群周邊發(fā)現(xiàn)的新區(qū)油田,已鉆井2口,其中c油藏是該油田的主力油藏,可細(xì)分為c-Ⅰ、c-Ⅱ、c-Ⅲ和c-Ⅳ共4段,DST測試、MDT取樣及測井解釋均證實(shí)W-1井油水界面之上近90 m厚的儲層均為油層,c-Ⅰ和c-Ⅱ段DST合試日產(chǎn)油500多m3,c油藏各油層段之間具有低阻和正常油層交互分布的特征(如圖1所示,c-Ⅱ和c-Ⅳ段為低阻油層)。但是,W-2井無明顯分層現(xiàn)象,儲層井間差異性大。

因此,開發(fā)評價(jià)階段低阻油層的空間分布是否會影響c油藏的開發(fā),這是開發(fā)井設(shè)計(jì)時必須要解決的難題。本文從W油田低阻油層特征分析出發(fā),分析該油田低阻油層的特殊成因機(jī)理,剖析低阻油層儲層特征,以期為油田開發(fā)提供決策支持。

1 低阻油層特征與形成機(jī)理

1.1 低阻油層特征

選取正常油層c-Ⅰ和低阻油層c-Ⅱ,從粒度、泥質(zhì)及粘土礦物、孔隙結(jié)構(gòu)、束縛水飽和度等方面對比分析低阻油層特征。c-Ⅰ、c-Ⅱ?yàn)閏油藏2個連續(xù)的油層段,厚度均在15 m以上,因此地層水礦化度高、低幅度構(gòu)造不是導(dǎo)致c-Ⅱ?qū)拥妥璧某梢颉?/p>

1.1.1粒度

研究表明,低阻油層的巖性大都是粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖,其粒度中值大部分小于0.1 mm;由于巖石顆粒越細(xì),顆粒之間的孔喉半徑就越小,毛細(xì)管壓力會加大,使毛細(xì)管中水的含量上升,促使電阻率降低[8]。對W油田c-Ⅰ、c-Ⅱ?qū)拥膸r樣進(jìn)行粒度對比分析,結(jié)果表明:c-Ⅰ層巖性主要為中砂巖,粒徑分布在0.2～0.5 mm;c-Ⅱ?qū)?低阻)巖性也以中砂巖為主,粒徑分布在0.2～0.7 mm?？梢?c-Ⅱ?qū)?低阻)粒度并未表現(xiàn)出低阻機(jī)理中的特征。

1.1.2泥質(zhì)及粘土礦物

當(dāng)儲層中的泥質(zhì)含量較高時,以伊/蒙混層、伊利石為主要成分的粘土礦物顆粒表面吸附的正離子在外電場的作用下沿其表面移動,增加了地層的導(dǎo)電能力,使儲層電阻率降低[9]。對W油田c-Ⅰ、c-Ⅱ?qū)佣螏r樣進(jìn)行泥質(zhì)及粘土礦物對比分析,結(jié)果如表1所示。

c-Ⅱ?qū)?低阻)泥質(zhì)含量相對c-Ⅰ層較高,據(jù)統(tǒng)計(jì),c-Ⅰ層泥質(zhì)含量平均為7.5%,c-Ⅱ?qū)幽噘|(zhì)含量平均為15.1%,但這2個油層的粘土礦物種類和含量無較大差異。

表1 珠江口盆地W油田c-Ⅰ層與c-Ⅱ?qū)?低阻)泥質(zhì)及粘土礦物對比分析表

1.1.3束縛水飽和度及孔隙結(jié)構(gòu)

束縛水飽和度與構(gòu)造幅度、儲層巖性和物性密切相關(guān),具有雙孔隙、結(jié)構(gòu)和成分成熟度較低、泥質(zhì)膠結(jié)含量較高的儲層,其束縛水飽和度增大,電阻率降低[8]。W油田c-Ⅰ層和c-Ⅱ?qū)?低阻)均具有明顯的雙重孔隙結(jié)構(gòu)(即粒間孔隙和微孔隙發(fā)育,表2),但c-Ⅰ層以微孔為主,少量溶孔和粒間孔;c-Ⅱ?qū)觿t主要是粒間孔,微孔其次?？梢奵-Ⅱ?qū)涌紫督Y(jié)構(gòu)比c-Ⅰ層更好,并不符合低阻油層孔隙結(jié)構(gòu)差的概念[10-11]。此外,根據(jù)W-2井穩(wěn)壓相滲實(shí)驗(yàn)結(jié)果,W油田束縛水飽和度普遍較高,c-Ⅱ?qū)?低阻)束縛水飽和度(29.7%～41.5%,平均32.7%)比c-Ⅰ層(27.0%～34.5%,平均31.0%)略高。

1.1.4導(dǎo)電礦物

導(dǎo)電礦物(為黃鐵礦、含鐵碳酸鹽礦物和磁鐵礦等)可使電阻率下降,且含量越高,電阻率下降的幅度越大[12],而c-Ⅱ?qū)又袔缀醪缓瑢?dǎo)電礦物(表2),因此低阻油層不是導(dǎo)電礦物引起的。

由以上分析總結(jié)得出,W油田低阻油層c-Ⅱ段泥質(zhì)含量較高,巖石存在雙重孔隙結(jié)構(gòu),束縛水飽和度較高。綜合分析南海東部各油田泥質(zhì)含量與油田電性特征關(guān)系發(fā)現(xiàn),南海東部HZ油田群油層泥質(zhì)含量下限標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表3)顯示泥質(zhì)含量下限均在30%～40%,說明泥質(zhì)含量達(dá)30%以上仍為正常油層,可見泥質(zhì)含量高不是該區(qū)低阻油層的直接成因;W油田正常油層c-Ⅰ段也具有雙重孔隙結(jié)構(gòu)、束縛水飽和度高的特點(diǎn),卻未見低阻特征,可見雙重孔隙結(jié)構(gòu)和束縛水飽和度高也不是該區(qū)低阻油層的固有特征。由此可見,用國內(nèi)外研究成果來解釋南海東部油田的低阻油層成因尚存在很多疑問,須對W油田低阻油層的形成機(jī)理進(jìn)行更深入的研究。

表2 珠江口盆地W油田c-Ⅰ層與c-Ⅱ?qū)?低阻)膠結(jié)物、孔隙結(jié)構(gòu)對比分析表

表3 南海東部HZ油田群油層泥質(zhì)含量下限標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)

圖2 W-1井c-Ⅰ油層與c-Ⅱ油層(低阻)孔隙結(jié)構(gòu)對比圖

1.2 低阻油層形成機(jī)理

1.2.1W-1井低阻油層成因機(jī)理

對比發(fā)現(xiàn),W-1井c-Ⅰ層巖石為長石巖屑砂巖, c-Ⅱ?qū)訋r石則主要為巖屑長石砂巖,即低阻油層巖石碎屑成分中長石成分較正常油層多(表2)。在鈣質(zhì)膠結(jié)的長石砂巖內(nèi),長石可以從顆粒邊緣被溶蝕,甚至長石顆粒完全被交代[13]。鑄體薄片精細(xì)分析發(fā)現(xiàn),低阻油層c-Ⅱ?qū)涌紫兑粤ｉg孔為主,主要分布于樣品邊緣(圖2);大量微孔分布于粒內(nèi)(巖屑和長石被溶蝕)和自生粘土內(nèi);而自生粘土在c-Ⅱ?qū)佑兄厥獯嬖谛问?一部分呈薄膜式包裹碎屑顆粒,一部分分布于粒內(nèi)孔中,有效地將粒間孔和粒內(nèi)孔連接起來,加上自生粘土有吸附地層水而導(dǎo)電的作用,在儲層內(nèi)部形成網(wǎng)狀的導(dǎo)電通路(圖3),使c-Ⅱ?qū)映尸F(xiàn)出低阻特征。

c-Ⅰ層主要孔隙類型為微孔,分布于粒內(nèi)(巖屑和長石被溶蝕)和自生粘土內(nèi)(圖2),雖也有少量粒間孔分布,但還是以微孔為主,粘土大多分布于粒內(nèi),無法形成導(dǎo)電通路,因此沒有呈現(xiàn)出低阻特征。

1.2.2W-2井低阻油層的發(fā)現(xiàn)及成因機(jī)理

為研究低阻油層橫向分布對油田開發(fā)的影響,對W油田c油藏進(jìn)行了精細(xì)的地層劃分,發(fā)現(xiàn)W-2井也有低阻油層分布(由于緊鄰油水界面,初期將其解釋為油水過渡帶),如圖1中紅色虛線方框所示。鑄體薄片顯示,W-2井c油藏低阻油層c-Ⅱ?qū)涌紫栋l(fā)育,連通性也好,但由于長石幾乎全被溶蝕而形成粒間孔,未形成自生粘土薄膜式包裹巖石顆粒的“橋梁”導(dǎo)電方式,因此W-2井低阻油層成因與W-1井不同。

從W-2井巖心照片(圖4)可見,中間灰白色的泥質(zhì)砂巖是c-Ⅰ層和c-Ⅱ?qū)拥姆纸?其上正常油層c-Ⅰ層為大套純砂巖層,其下c-Ⅱ?qū)觿t是明顯的砂泥巖薄互層(圖4中紅色方框),多條泥質(zhì)條帶將大套砂巖劃分成多個薄砂層,這些泥巖非常薄(大多不到0.1 m),但多條密集分布時就足夠影響到整個砂層的電性特征。由于電阻率測井在薄儲層中的局限性,導(dǎo)致了實(shí)測電阻率降低[14],使得砂泥巖薄互層呈現(xiàn)低阻特征。

圖3 c-Ⅱ油層低阻形成機(jī)理圖

圖4 W-2井巖心c-Ⅱ油層砂泥巖互層顯示圖

2 低阻油層對油田開發(fā)的影響

W油田低阻油層c-Ⅱ?qū)涌紫栋l(fā)育,且連通性好,開發(fā)時須注意布井和射孔位置,應(yīng)盡量避免在泥巖薄層段射孔。W-1井在c-Ⅱ?qū)禹樌〉搅?個MDT油樣,表明儲層具較好的流動性;相反,正常油層c-Ⅰ層在W-1井處(W油田高部位)雖有一定的孔隙發(fā)育,但主要以微孔為主,孔隙間連通性差,必要時需要對儲層進(jìn)行改造,以免影響開發(fā)效果。

由于電阻率值直接影響到含水飽和度的計(jì)算, W油田低阻油層儲層物性好,電阻率低只是電測儀器局限性所致,因此初期依據(jù)電阻率計(jì)算的低阻油層含水飽和度偏高[15],含油飽和度偏低,低阻油層的地質(zhì)儲量存在更大潛力。初期利用電阻率計(jì)算的c-Ⅱ?qū)雍柡投葹?8.8%～49.0%,按有效厚度平均后含水飽和度為48.9%;而基于上述認(rèn)識,利用J函數(shù)計(jì)算得到了W-1、W-2井低阻層段的含水飽和度,c-Ⅱ低阻層段的含水飽和度值介于40.3%～47.2%,按有效厚度平均后含水飽和度為42.4%,由此計(jì)算可使低阻油層地質(zhì)儲量提高12.7%。

3 結(jié)論

1)珠江口盆地W油田低阻油層c-Ⅱ?qū)雍驼Ｓ蛯觕-Ⅰ層均存在雙重孔隙結(jié)構(gòu)、束縛水飽和度較高的特點(diǎn),c-Ⅱ?qū)拥哪噘|(zhì)含量比c-Ⅰ層略高,但仍小于南海東部的正常油層,因此推斷W油田低阻油層具有特殊成因機(jī)理。

2)W油田2口井均存在低阻油層,但成因卻不相同。W-1井是儲層內(nèi)部巖石孔隙內(nèi)自生粘土一部分呈薄膜式包裹碎屑顆粒,一部分分布于粒內(nèi)孔中,有效地將粒間孔和粒內(nèi)孔連接起來,加上自生粘土有吸附地層水而導(dǎo)電的作用,在儲層內(nèi)部形成網(wǎng)狀的導(dǎo)電通路,從而使儲層呈現(xiàn)低阻特征。W-2井低阻油層是由于砂泥巖薄互層中測井儀器局限性所致。

3)W-1井處(油田高部位)低阻油層c-Ⅱ?qū)涌紫督Y(jié)構(gòu)比c-Ⅰ層更好,儲層物性也更好,其地質(zhì)儲量存在更大的潛力。而W-1井處c-Ⅰ層孔隙結(jié)構(gòu)較差,滲透率比c-Ⅱ?qū)拥?油田開發(fā)時應(yīng)考慮提前采取相應(yīng)措施。

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(編輯:周雯雯)

Special origins of low-resistivity oil layers in W oilfield,Pearl River Mouth basin

Yang Jiao Lu Yan Liu Weixin Feng Jin Wang Xiannan Jiang Ruoni Qu Liang

(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240)

Based on the domestic and foreign research results about low-resistivity oil reservoirs,a typical normal oil layer(c-Ⅰ)and a low-resistivity oil layer(c-Ⅱ)in W oilfield,Pearl River Mouth basin,were compared in their rock grain size,mineral composition and distribution of shale and clay, pore structure,irreducible water saturation and conductive minerals.It was concluded that the netlike conductivity channels formed by authigenic clay minerals within a reservoir and the limitation of logging instruments for thin sand-shale interlayers may be the special origins of the low-resistivity oil layers in W oilfield.These factors should be sufficiently considered and the responding measures should be adopted during development of such oilfields.

low-resistivity oil layer;special origin; pore structure;irreducible water saturation;thin sandshale interlayer;clay mineral;Pearl River Mouth basin

2013-08-02改回日期:2014-05-14

楊嬌,女,工程師,碩士,現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)、前期研究及儲量評價(jià)等工作。地址:廣州市海珠區(qū)江南大道中168號海洋石油大廈1110室(郵編:510240)。