蔡 玥，李 勇，葛善良，丁迎超，徐文杰

(1.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710054;2.長(zhǎng)安大學(xué)成礦作用及其動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054;3.中石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011)

引 言

塔里木盆地志留系柯坪塔格組自下而上分為3個(gè)亞段，其中上段在盆地內(nèi)分布廣泛且研究程度較高[1]，而柯坪塔格組下段僅在盆地局部鉆遇，長(zhǎng)期以來(lái)未見(jiàn)良好油氣顯示。2011年，順9井在柯坪塔格組下段通過(guò)加砂壓裂獲得低產(chǎn)油流，實(shí)現(xiàn)了該段油氣勘探的突破，被認(rèn)為是在中段泥巖封蓋之下保存較好的原生低滲透油藏[2]，屬于新層位、新儲(chǔ)集油藏。

順托果勒地區(qū)位于在塔里盆地中部的中央隆起帶上，構(gòu)造相對(duì)平緩，僅局部發(fā)育低幅度隆起?，F(xiàn)有的研究成果表明，該區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層具有埋藏深、砂體橫向變化大、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、成巖作用復(fù)雜等特點(diǎn)[3－6]，這些因素嚴(yán)重制約著油氣勘探的進(jìn)程。

此次研究在常規(guī)分析測(cè)試基礎(chǔ)上，引入低滲透儲(chǔ)層研究中先進(jìn)的恒速壓汞和核磁共振技術(shù)，嘗試引入新參數(shù)對(duì)研究區(qū)柯坪塔格組下段低滲透儲(chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在明確相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布特征，優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)，為下一步的勘探開(kāi)發(fā)部署指明方向。

1 儲(chǔ)層基本特征

1.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段主要發(fā)育以潮坪為主的碎屑海岸沉積，巖性以巖屑砂巖為主。填隙物組分含量變化較大，平均為7.18%，主要為黏土礦物、方解石、硅質(zhì)以及少量方沸石和黃鐵礦。碎屑顆粒以次棱角狀—次圓狀為主，分選中等，顆粒支撐結(jié)構(gòu)，線(xiàn)狀接觸為主，局部可見(jiàn)凹凸接觸?？傮w具有成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度中等的特點(diǎn)。

1.2 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)667塊巖樣物性分析(剔除裂縫樣品)統(tǒng)計(jì)可得，研究區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層孔隙度為4%～14%，平均為8.37%;滲透率為 0.05×10－3～0.87 ×10－3μm2，平均為 0.65 ×10－3μm2，是典型的低孔、超低滲儲(chǔ)層。成巖早期的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用造成砂巖中原生孔隙大量喪失，長(zhǎng)石、巖屑等發(fā)生溶蝕產(chǎn)生的次生孔隙在一定程度上改善了儲(chǔ)層物性，晚期的膠結(jié)作用最終使得儲(chǔ)層物性變差。

1.3 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

鑄體薄片和掃描電鏡觀(guān)察可見(jiàn)，順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段面孔率整體較低，平均為4.1%，孔隙孔徑大小相差懸殊，最小不到10 μm，最大可達(dá) 200 μm。

殘余粒間孔在目的層段占據(jù)主導(dǎo)地位，約占總孔隙的49%，分布極不均勻，孔隙形態(tài)多為三角形或多邊形，邊緣較為平直且多被綠泥石薄膜包裹。次生孔隙主要是粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，相對(duì)含量分別為22%和18%。與殘余粒間孔不同，次生溶蝕孔隙邊緣多呈不規(guī)則港灣狀且直徑變化大，但同樣具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。此外，孔隙類(lèi)型中還有晶間微孔以及微裂隙，含量甚微?？紫额?lèi)型的多樣性增加了孔隙的迂回程度與孔喉連通的復(fù)雜程度。

2 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)新參數(shù)

2.1 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)55塊常規(guī)壓汞樣品的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)可知，柯坪塔格組下段超低滲透儲(chǔ)層與常規(guī)儲(chǔ)層存在較大差異，總體上具有孔喉細(xì)小、分選較中等—較差和滲流能力差、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)可以劃分為4種類(lèi)型(表1)，分別是Ⅰ類(lèi)低排驅(qū)壓力—中小孔型、Ⅱ類(lèi)較低排驅(qū)壓力—小孔型、Ⅲ類(lèi)中排驅(qū)壓力—細(xì)孔型和Ⅳ類(lèi)高排驅(qū)壓力—微孔型。研究區(qū)主要以Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)為主，從Ⅰ類(lèi)到Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力由好變差。

表1 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類(lèi)

2.2 喉道半徑

在常規(guī)壓汞測(cè)試研究的基礎(chǔ)上，從目的層段Ⅰ類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層中選取2塊樣品進(jìn)行恒速壓汞測(cè)試的對(duì)比研究(表2)。該測(cè)試的先進(jìn)之處在于能夠有效區(qū)分孔隙、喉道并提供其含量分布，彌補(bǔ)了常規(guī)壓汞對(duì)應(yīng)同一毛管壓力曲線(xiàn)有不同孔隙結(jié)構(gòu)的不足，從中獲取的微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)更符合儲(chǔ)層實(shí)際情況[7－9]。

表2 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層恒速壓汞測(cè)試結(jié)果

2塊樣品的對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，2塊樣品孔隙半徑分布范圍、峰值非常接近，孔隙半徑分布曲線(xiàn)均接近正態(tài)分布，孔隙半徑相對(duì)比較大，主要分布于80～250 μm，峰值基本都在140 μm左右。

二者的區(qū)別在于喉道半徑的不同，2塊樣品喉道半徑分布曲線(xiàn)形態(tài)差異很大。X29樣品較X16喉道半徑的分布范圍明顯變寬，曲線(xiàn)形態(tài)變換且峰值減小，大喉道所占比例明顯增加，小喉道的數(shù)量依次減少，說(shuō)明儲(chǔ)層性質(zhì)受控于喉道而并非孔隙(圖2)。

圖1 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層孔隙喉道半徑分布曲線(xiàn)

圖2 塔里木盆地柯坪塔格組下段儲(chǔ)層孔喉半徑分布曲線(xiàn)

2.3 孔喉半徑比

恒速壓汞在區(qū)分孔隙、喉道的同時(shí)也給出了孔喉半徑比的分布，可以從中更深層次了解超低滲透儲(chǔ)層滲流特征。從圖3中可以看出，X16孔喉半徑比的分布范圍相對(duì)較寬，且大值所占比例明顯高于X29。2塊樣品的孔喉半徑比均為0～400，較中高滲透儲(chǔ)層整體偏大，這也是低滲透儲(chǔ)層驅(qū)替效果差、采收率低的主要原因。

圖3 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段孔喉半徑比分布

從油田開(kāi)發(fā)角度來(lái)看，孔喉半徑比的大小決定了開(kāi)發(fā)過(guò)程中油氣被捕獲的幾率[9]。當(dāng)孔喉半徑比較大時(shí)，孔隙結(jié)構(gòu)中細(xì)小喉道的數(shù)量相對(duì)較多，在驅(qū)替過(guò)程中油氣通過(guò)細(xì)小喉道時(shí)更容易發(fā)生卡斷，油氣更不易被采出;當(dāng)孔喉比較小時(shí)，孔喉之間差異變小，油氣通過(guò)喉道采出時(shí)阻力較小，不易被捕獲，油氣采出程度相對(duì)較高。

2.4 可動(dòng)流體飽和度

核磁共振成像技術(shù)是快速無(wú)損探測(cè)巖石物性和流體性質(zhì)的一項(xiàng)新技術(shù)，獲取的T2弛豫時(shí)間譜包含孔隙結(jié)構(gòu)分布和所含流體的各種信息，巖樣內(nèi)可動(dòng)流體的多少是孔喉形態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)、礦物組成等多種因素的綜合反映，對(duì)流體滲流性能的影響不容忽視[10]。

根據(jù)目的層段12塊樣品核磁共振測(cè)試可知，柯坪塔格組下段儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度最大為26.3%，最小僅為2.78%，平均為13.53%(表3)，總體可動(dòng)流體飽和度低?？紫抖扰c可動(dòng)流體飽和度之間的相關(guān)性差(圖4)，這一現(xiàn)象表明，孔隙度數(shù)值接近的樣品，其可動(dòng)流體飽和度數(shù)值不一定接近;孔隙度數(shù)值比較高的樣品，其可動(dòng)流體飽和度不一定也較高。以孔隙度7% ～8%的樣品為例，其可動(dòng)流體飽和度最大為18.52%，最小僅為3.28%，相差可達(dá)5倍以上。

滲透率與可動(dòng)流體飽和度也呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)雖高于孔隙度，但情況類(lèi)似(圖4)，這說(shuō)明可動(dòng)流體飽和度是獨(dú)立于孔隙度、滲透率的參數(shù)。物性接近不能充分說(shuō)明樣品具有相近的可動(dòng)流體飽和度。在進(jìn)行儲(chǔ)層質(zhì)量及開(kāi)發(fā)潛力評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)該考慮可動(dòng)流體因素，將其納入儲(chǔ)層評(píng)價(jià)體系之中。

表3 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段可動(dòng)流體飽和度測(cè)試

圖4 可動(dòng)流體飽和度和物性關(guān)系

另外據(jù)楊正明等[6]研究，可動(dòng)流體飽和度與驅(qū)油效率之間有很好的相關(guān)關(guān)系，可動(dòng)流體飽和度越大，驅(qū)油效率越高，這也說(shuō)明了可動(dòng)流體飽和度比滲透率參數(shù)更能反映儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)潛力的大小。

2.5 核磁孔隙度和核磁滲透率

柯坪塔格組下段巖石實(shí)測(cè)孔隙度為8.37%，有效孔隙度經(jīng)計(jì)算為6.75%，與核磁共振測(cè)試孔隙度數(shù)值十分接近，這是因?yàn)楹舜殴舱裉綔y(cè)的是孔隙中的流體，巖石骨架沒(méi)有信號(hào)，核磁孔隙度能更真實(shí)地反映巖石實(shí)際孔隙度。同理，弛豫時(shí)間譜代表地層巖石孔徑分布，而地層巖石滲透率又與孔喉有一定的關(guān)系，因此可以采用經(jīng)驗(yàn)公式從弛豫時(shí)間譜中計(jì)算出地層巖心滲透率。

3 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

3.1 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

將上述反映低滲透儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和滲流特征的參數(shù)納入柯坪塔格組下段儲(chǔ)層評(píng)價(jià)體系當(dāng)中，優(yōu)選常規(guī)評(píng)價(jià)參數(shù)，建立研究區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層的綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表4)，將儲(chǔ)層劃分為3種類(lèi)型(圖5)。

表4 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

3.2 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果

Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層在潮汐水道微相中較為發(fā)育，以細(xì)粒巖屑砂巖為主，部分為中粒巖屑砂巖，面孔率大于4%，普遍發(fā)育綠泥石薄膜殘余粒間孔、溶蝕粒間孔和溶蝕粒內(nèi)孔。排驅(qū)壓力小于1 MPa，孔喉分選較好，最大進(jìn)汞飽和度大于90%，以Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型為特征，平均喉道半徑大于1.0 μm，平均孔喉半徑比小于160。此類(lèi)儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度大于20%，核磁孔隙度一般大于7%，滲透率大于0.3 ×10－3μm2，整體物性相對(duì)較好，具有一定的產(chǎn)能，為該區(qū)較好的儲(chǔ)層，可以作為有利的勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)，目前順903H井已獲得良好的油氣顯示。

圖5 順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育于潮汐水道和部分潮汐砂壩中，巖性主要為細(xì)砂巖和細(xì)—粉砂巖。儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以溶蝕粒內(nèi)孔、溶蝕粒間孔為主，以及少量的縫狀殘余粒間孔，面孔率大于2%;排驅(qū)壓力為0.7～2.0 MPa，主要發(fā)育Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型。此類(lèi)儲(chǔ)層平均孔喉半徑和孔喉半徑比分別為0.6～1.0 μm和160～200;可動(dòng)流體飽和度分布在10% ～20%之間，核磁孔隙度為4% ～7%，滲透率為0.1×10－3～0.3×10－3μm2，屬于目的層段一般儲(chǔ)層范疇，可以作為后備開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。

Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層砂體厚度薄，主要為潮汐砂壩沉積，由極細(xì)砂和粉砂組成。儲(chǔ)層鏡下觀(guān)察面孔率不足2%，以填隙物微孔和微量溶蝕孔隙發(fā)育為特征，孔隙結(jié)構(gòu)主要為Ⅳ類(lèi)高排驅(qū)壓力、微孔喉型。儲(chǔ)層可動(dòng)流體比率不足8%，核磁孔隙度一般低于4%，滲透率低于0.1×10－3μm2;排驅(qū)壓力高于2.0 MPa，為差儲(chǔ)層或非儲(chǔ)層，暫可作為遠(yuǎn)景勘探目標(biāo)。

4 結(jié)論

(1)將反映低滲透儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和可動(dòng)流體滲流能力的參數(shù)(孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型、平均喉道半徑、平均孔喉半徑比、可動(dòng)流體飽度、核磁孔隙度和核磁滲透率)納入順托果勒地區(qū)柯坪塔格組下段低滲透層評(píng)價(jià)體系之中，結(jié)合物性數(shù)據(jù)、掃描電鏡和鑄體薄片鏡下觀(guān)察，利用聚類(lèi)分析的方法，將目的層段儲(chǔ)層劃分為3種類(lèi)型，其中發(fā)育于潮汐水道微相中的Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層為較好儲(chǔ)層，應(yīng)作為今后勘探開(kāi)發(fā)主要目標(biāo)。

(2)低滲透儲(chǔ)層流體在滲流過(guò)程中存在非達(dá)西滲流現(xiàn)象，流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，固液(氣)相間始終存在著表面作用，孔隙喉道的幾何結(jié)構(gòu)和分布都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，具有啟動(dòng)壓力梯度是低滲透儲(chǔ)層另一主要特征，因此在后期的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中也應(yīng)加入相應(yīng)測(cè)試，將啟動(dòng)壓力也作為該區(qū)低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。

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