鄂爾多斯盆地南緣紅河油田長(zhǎng)8致密油藏非均質(zhì)性表征方法

夏東領(lǐng)，伍 岳，夏冬冬，郭秀娟，鄒 敏

(中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 102206)

開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明，鄂爾多斯盆地南緣(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鄂南)紅河油田長(zhǎng)8致密油藏油井產(chǎn)能差異極大，“甜點(diǎn)”小而分散，地質(zhì)條件異常復(fù)雜。鄂南構(gòu)造帶斷裂發(fā)育，活動(dòng)性強(qiáng)，與常規(guī)意義上的源儲(chǔ)相鄰、高壓充注的典型致密油成藏模式不同，多尺度斷縫在鄂南致密油成藏富集過(guò)程中起了關(guān)鍵作用[1-3]。此外，與盆地腹部相比，鄂南烴源巖品質(zhì)較差，有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度低，含油飽和度整體較低，但存在局部高含油區(qū)，含油分布受儲(chǔ)層質(zhì)量、裂縫發(fā)育程度等因素控制?？傮w來(lái)說(shuō)，鄂南致密油藏具有“儲(chǔ)層質(zhì)量、裂縫、含油性”三大強(qiáng)非均質(zhì)性特征，三大強(qiáng)非均質(zhì)性的疊加使得油水分布復(fù)雜，開(kāi)發(fā)目標(biāo)區(qū)預(yù)測(cè)難度大。目前鄂南紅河油田多數(shù)開(kāi)發(fā)井快速遞減進(jìn)入低產(chǎn)期，下一步增產(chǎn)調(diào)整方向不明確，同時(shí)產(chǎn)建新區(qū)不落實(shí)，亟需攻關(guān)三大強(qiáng)非均質(zhì)性表征與評(píng)價(jià)技術(shù)，提高油藏描述精度，深化富集高產(chǎn)規(guī)律認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是一個(gè)大型的克拉通盆地，內(nèi)部劃分為6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，其中伊陜斜坡作為盆地主體是一個(gè)傾角約1°的寬緩單斜，構(gòu)造較為簡(jiǎn)單。紅河油田毗鄰西峰億噸級(jí)大油田，位于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜南部，東鄰伊陜斜坡，南鄰渭北隆起，西部為西緣逆沖帶。紅河油田主力開(kāi)發(fā)層為上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油層組，上覆長(zhǎng)7既是主力烴源巖，也是主要的蓋層，形成典型的“上生下儲(chǔ)”組合。長(zhǎng)8油層組自上而下包括長(zhǎng)81和長(zhǎng)82兩個(gè)亞油層組。長(zhǎng)82亞油層組儲(chǔ)層相對(duì)欠發(fā)育，長(zhǎng)81亞油層組發(fā)育3個(gè)次級(jí)沉積旋回，自上而下為長(zhǎng)811、長(zhǎng)812和長(zhǎng)813三個(gè)小層，長(zhǎng)811普遍發(fā)育一套5～8 m的泥巖，長(zhǎng)812是長(zhǎng)8油層組的主力油層。前人研究表明，長(zhǎng)812砂體主要為辮狀河三角洲分流河道沉積，主要由細(xì)砂巖、粉砂巖組成[4-5]；砂巖物性較差，孔隙度平均僅為8.2%，滲透率平均為0.21×10-3μm2，屬于典型的致密油儲(chǔ)層。

本文選取了開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)多、儲(chǔ)量豐度高、產(chǎn)量占比大的紅河36井區(qū)為研究實(shí)例，該井區(qū)資料豐富程度高，油藏非均質(zhì)性強(qiáng)，具有典型性和代表性。紅河36井區(qū)位于紅河油田南部，總體構(gòu)造格局東高西低，內(nèi)部被NW向大斷裂和NEE向小斷裂分割，形成東西分區(qū)、南北成塊的特征，發(fā)育多個(gè)低幅度鼻狀構(gòu)造(圖1)。該井區(qū)2012年采用水平井多段壓裂建產(chǎn)，井區(qū)投產(chǎn)63口井，峰值日產(chǎn)油347 t，目前日產(chǎn)油36 t；但油井間產(chǎn)能差異極大，由動(dòng)態(tài)產(chǎn)能反映出的地質(zhì)條件異常復(fù)雜，非均質(zhì)性極強(qiáng)，總體呈現(xiàn)油井利用率低、單井產(chǎn)能低、采出程度低、綜合含水高的“三低一高”特點(diǎn)。

圖1 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)構(gòu)造特征

2 儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性表征

2.1 儲(chǔ)層質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在近幾年致密砂巖研究過(guò)程中，普遍認(rèn)為微觀孔隙結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致致密砂巖基質(zhì)儲(chǔ)層質(zhì)量差異的根本原因[6-8]。通過(guò)15口井651塊普通薄片及鑄體薄片數(shù)據(jù)分析，紅河36區(qū)塊長(zhǎng)8油層基質(zhì)儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型以粒間孔、粒內(nèi)溶孔、微孔隙群為主,喉道以片狀喉道為主(圖2)。研究井區(qū)共發(fā)育7種孔隙組合類(lèi)型，不同孔隙結(jié)構(gòu)具有不同的孔滲關(guān)系，相近孔隙度的樣品滲透率卻相差較大，導(dǎo)致儲(chǔ)層質(zhì)量差異性較大且難以評(píng)價(jià)優(yōu)劣。本次綜合考慮儲(chǔ)集能力與滲流能力2個(gè)方面，將具有相似孔滲關(guān)系的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，優(yōu)選能夠表征基質(zhì)儲(chǔ)層質(zhì)量?jī)?chǔ)集能力和滲流能力的參數(shù)，將不同孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的參數(shù)截?cái)嘀底鳛榉旨?jí)界限，建立了致密砂巖基質(zhì)儲(chǔ)層質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將紅河油田長(zhǎng)8基質(zhì)儲(chǔ)層分為4類(lèi)(圖3，表1)。

圖2 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)孔隙類(lèi)型和喉道相對(duì)占比

圖3 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8致密砂巖不同孔隙結(jié)構(gòu)孔隙度—滲透率關(guān)系

表1 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田長(zhǎng)8致密砂巖基質(zhì)儲(chǔ)層質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 沉積—成巖聯(lián)合約束的儲(chǔ)層質(zhì)量表征

常規(guī)砂巖儲(chǔ)層質(zhì)量預(yù)測(cè)往往采用井震結(jié)合預(yù)測(cè)方法或單因素地質(zhì)規(guī)律預(yù)測(cè)方法[9-10]，但鄂爾多斯盆地受黃土塬影響，地震品質(zhì)差、分辨率低，地震資料難以識(shí)別砂巖及內(nèi)部非均質(zhì)性，常規(guī)方法在本區(qū)難以適用。

通過(guò)巖心化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，致密砂巖儲(chǔ)層質(zhì)量受控于沉積和成巖雙重作用，紅河36井區(qū)發(fā)育中—細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖3種巖石類(lèi)型，不同的巖石類(lèi)型經(jīng)過(guò)不同的成巖演化序列，形成了綠泥石膠結(jié)中溶解相、高嶺石強(qiáng)膠結(jié)相、方解石中膠結(jié)相、方解石強(qiáng)膠結(jié)相、強(qiáng)壓實(shí)相5種成巖相類(lèi)型(圖4a)，不同成巖相類(lèi)型具有對(duì)應(yīng)的微觀孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型，最終導(dǎo)致了儲(chǔ)層質(zhì)量的差異。本次在儲(chǔ)層質(zhì)量分級(jí)基礎(chǔ)上，提出“沉積約束成巖、成巖相約束儲(chǔ)層質(zhì)量”的新思路，以成巖相為橋梁，建立了微觀孔隙結(jié)構(gòu)與宏觀儲(chǔ)層質(zhì)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了“微觀”與“宏觀”的有效融合，預(yù)測(cè)單期河道內(nèi)部?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性特征[11-15]。

總體看來(lái)，紅河36區(qū)塊長(zhǎng)8油層整體以Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主，Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層分布范圍有限，主要呈透鏡狀分布在東北部紅河105井區(qū)附近；Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層主要呈長(zhǎng)條狀發(fā)育在河道主體內(nèi)部；Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育范圍最廣；Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育在主河道側(cè)翼和規(guī)模較小的分支河道中(圖4b)。

圖4 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)長(zhǎng)8致密油藏成巖相及儲(chǔ)層質(zhì)量分類(lèi)表征結(jié)果

3 多尺度裂縫非均質(zhì)性表征

3.1 多尺度裂縫分級(jí)方案

多尺度裂縫發(fā)育是鄂南致密油區(qū)別于長(zhǎng)慶油田致密油的最大特征之一。統(tǒng)計(jì)研究井區(qū)36口水平井單井裂縫強(qiáng)度與累產(chǎn)液量、可采儲(chǔ)量關(guān)系，顯示兩者具有較好的正相關(guān)性(圖5)，表明裂縫對(duì)鄂南油井產(chǎn)能起到非常關(guān)鍵的控制作用。通過(guò)對(duì)裂縫特征及受控因素的分析，認(rèn)為裂縫主要受控于斷層[16-18]。在對(duì)斷層大小進(jìn)行分類(lèi)基礎(chǔ)上，根據(jù)斷層控制裂縫帶發(fā)育規(guī)模、鉆測(cè)錄井及地震響應(yīng)差異，將裂縫帶劃分了3級(jí)(表2)。

圖5 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)單井裂縫強(qiáng)度與累產(chǎn)液(a)和預(yù)測(cè)可采儲(chǔ)量(b)關(guān)系

表2 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田長(zhǎng)8致密儲(chǔ)層多尺度裂縫分級(jí)方案

3.2 分級(jí)裂縫定量表征及預(yù)測(cè)

3.2.1 分級(jí)裂縫帶地質(zhì)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)上述斷層—裂縫帶分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及不同級(jí)別斷層附近井上裂縫信息的分布情況，選擇研究井區(qū)具有水平井穿過(guò)的斷層并對(duì)其井上裂縫密度與斷層距離進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，裂縫密度與其到斷層的距離相關(guān)明顯，可以按照斷層規(guī)模劃分為3類(lèi)，得到斷層附近裂縫概率分布的數(shù)學(xué)模型(圖6)。根據(jù)所建的裂縫分布模型，定量評(píng)價(jià)研究區(qū)斷層附近裂縫分布。通過(guò)區(qū)內(nèi)3類(lèi)斷層對(duì)其附近裂縫控制距離的統(tǒng)計(jì)表明，大尺度裂縫帶范圍(單側(cè))為200 m左右，中尺度裂縫帶范圍為150 m左右，小尺度裂縫帶分布范圍小于100 m。

圖6 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田長(zhǎng)8致密儲(chǔ)層 裂縫密度與距離斷層距離函數(shù)模型

3.2.2 分級(jí)裂縫帶井震預(yù)測(cè)

通過(guò)測(cè)井裂縫解釋標(biāo)定地震響應(yīng)，裂縫帶主要為弱振幅、雜亂或空白反射，主要表現(xiàn)為地震能量的異常帶[19-22]。基于裂縫帶地震響應(yīng)特征，優(yōu)選相干、傾角及曲率等地層不連續(xù)性檢測(cè)屬性預(yù)測(cè)大—中尺度裂縫帶分布。在裂縫帶地質(zhì)函數(shù)模型約束下，確定裂縫帶邊界地震屬性門(mén)檻值，定量刻畫(huà)大—中尺度裂縫帶分布。小尺度裂縫帶與大—中尺度裂縫帶具有力學(xué)成因上的聯(lián)系，通常是伴生次級(jí)亞斷層形成的裂縫帶。一方面，在大—中尺度裂縫帶約束下，采用螞蟻體追蹤技術(shù)預(yù)測(cè)小尺度裂縫帶；另一方面，對(duì)于地震上無(wú)明顯響應(yīng)的小尺度網(wǎng)狀縫密集區(qū)，通過(guò)追蹤與對(duì)比鄰井間測(cè)井裂縫段，定性—半定量刻畫(huà)裂縫帶。裂縫帶呈雁列式排列，長(zhǎng)度小于500 m，寬度小于100 m(圖7)。

圖7 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)長(zhǎng)8致密油藏多尺度裂縫帶表征結(jié)果

3.2.3 多尺度裂縫融合表征及分布規(guī)律

在裂縫帶分級(jí)表征基礎(chǔ)上，考慮不同尺度裂縫帶耦合配置關(guān)系，建立多尺度裂縫融合分布模式，表征裂縫強(qiáng)非均質(zhì)性，實(shí)現(xiàn)從米級(jí)到千米級(jí)裂縫帶的定量刻畫(huà)。紅河36井區(qū)共發(fā)育4組近EW向裂縫帶，3組NW向裂縫帶，小尺度裂縫帶受控于大—中尺度裂縫帶，主要發(fā)育于大—中尺度裂縫帶的轉(zhuǎn)折區(qū)、交會(huì)區(qū)及延展區(qū)(圖7)。

4 含油非均質(zhì)性表征

4.1 含油性主控地質(zhì)因素

綜合63口水平井的鉆測(cè)錄、動(dòng)態(tài)資料，分別從裂縫、基質(zhì)儲(chǔ)層、構(gòu)造、保存條件4個(gè)方面，基于大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用水平井段精細(xì)對(duì)比分析、線(xiàn)性回歸等方法，開(kāi)展儲(chǔ)集體含油性主控因素分析；明確了裂縫和儲(chǔ)層質(zhì)量是影響含油性的2個(gè)最關(guān)鍵因素。本區(qū)處于盆地邊緣，烴源巖厚度薄且質(zhì)量差，在油氣充注期充注壓差有限，整體充注不足，存在斷縫輸導(dǎo)成藏和源儲(chǔ)接觸成藏2種油氣成藏類(lèi)型，建立了長(zhǎng)8致密油藏含油性差異成因模式[23-25](圖8)。斷裂作為油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)通道，形成的裂縫帶附近基質(zhì)優(yōu)先充注，形成主要油氣富集區(qū)，后期受構(gòu)造活動(dòng)影響，規(guī)模較大的邊界斷層局部保存條件不利，導(dǎo)致油氣不同程度的散失，而保存條件較好的中尺度斷裂形成的裂縫帶成為最重要的富集區(qū)，含油飽和度一般大于50%。對(duì)于裂縫帶以外的基質(zhì)區(qū)，儲(chǔ)層含油性主要受儲(chǔ)層物性的影響，在致密油充注聚集過(guò)程中，質(zhì)量較好的儲(chǔ)層段更易充注，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層區(qū)含油飽和度介于40%～50%之間，形成比富油裂縫帶略差的次油氣富集區(qū)[26-28]。

圖8 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田長(zhǎng)8致密油藏含油性差異成因模式

4.2 含油飽和度平面分布

基于巖心測(cè)試、測(cè)井解釋和含油性差異成因模式，結(jié)合紅河36井區(qū)50口探井和導(dǎo)眼井、63口水平井測(cè)井解釋含油飽和度成果，采用“井點(diǎn)數(shù)據(jù)控制、富集模式約束”的方法，精細(xì)刻畫(huà)了該區(qū)含油飽和度分布(圖9)。鄂南致密油含油飽和度區(qū)并非像常規(guī)砂巖油藏一樣連片狀分布，有明確的油水界面，而是呈現(xiàn)“普遍含油，高飽和度區(qū)在裂縫帶內(nèi)呈條帶狀分布、裂縫帶外沿優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層呈片狀分布”的特征。

圖9 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)長(zhǎng)8致密油藏含油飽和度平面預(yù)測(cè)

5 致密油藏非均質(zhì)性綜合評(píng)價(jià)

在“儲(chǔ)層質(zhì)量、裂縫、含油性”三大非均質(zhì)性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，結(jié)合高產(chǎn)富集規(guī)律、產(chǎn)能主控因素等，開(kāi)展致密油藏非均質(zhì)性綜合評(píng)價(jià)，將研究井區(qū)油藏分為3類(lèi)：一類(lèi)區(qū)最為有利，中尺度裂縫帶與Ⅰ類(lèi)或Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層質(zhì)量疊合區(qū)，含油飽和度大于50%，評(píng)價(jià)初期產(chǎn)能在10 t/d以上，屬于目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)可采儲(chǔ)量區(qū)；二類(lèi)區(qū)為較有利區(qū)，小尺度裂縫帶與Ⅰ類(lèi)或Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層質(zhì)量疊合區(qū)，含油飽和度介于40%～50%，預(yù)期初期產(chǎn)能為3～10 t/d，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)有望實(shí)現(xiàn)有效動(dòng)用；三類(lèi)區(qū)為難動(dòng)用儲(chǔ)量區(qū)，裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)量質(zhì)量差，含油飽和度小于40%，產(chǎn)能小于3 t/d，不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值(表3)。評(píng)價(jià)認(rèn)為，研究井區(qū)Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)量約413×104t，占比31.6%，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)量約636×104t，占比48.7%，是儲(chǔ)量主要構(gòu)成類(lèi)型(圖10)。目前I類(lèi)儲(chǔ)量通過(guò)水平井分段體積壓裂方式已成功開(kāi)發(fā)建產(chǎn)，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)量正處于開(kāi)發(fā)技術(shù)攻關(guān)中。致密油藏非均質(zhì)性綜合評(píng)價(jià)深化了油藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)，明確了油藏開(kāi)發(fā)潛力，建立了油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)用序列，指明了油藏下一步開(kāi)發(fā)目標(biāo)及調(diào)整方向。

表3 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田長(zhǎng)8致密油藏分類(lèi)評(píng)價(jià)方案

圖10 鄂爾多斯盆地南緣紅河油田紅河36井區(qū)長(zhǎng)8油藏分類(lèi)評(píng)價(jià)

6 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地南緣致密油地質(zhì)條件異常復(fù)雜，具有“儲(chǔ)層質(zhì)量、裂縫、含油性”三大強(qiáng)非均質(zhì)性，針對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量評(píng)價(jià)，形成了沉積—成巖聯(lián)合約束的儲(chǔ)層質(zhì)量表征方法；針對(duì)裂縫評(píng)價(jià)，形成了多信息融合的分級(jí)裂縫表征方法；針對(duì)含油性預(yù)測(cè)，形成了油氣富集模式約束的含油性表征方法。

(2)以紅河36井區(qū)為例，通過(guò)對(duì)“儲(chǔ)層質(zhì)量、裂縫、含油性”的非均質(zhì)性表征和綜合評(píng)價(jià)，建立了與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)吻合程度高的盆緣致密油“甜點(diǎn)區(qū)”分布模式，為下一步老區(qū)開(kāi)發(fā)調(diào)整及新區(qū)滾動(dòng)評(píng)價(jià)奠定了地質(zhì)基礎(chǔ)。