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2015-01-04 10:16:34趙異華李俊良
關(guān)鍵詞:磨溪氣水氣藏

楊 成,梁 鋒,趙異華,李俊良

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都610059;2.中國(guó)石油西南油氣田分公司 川中油氣礦,四川 遂寧629000)

20世紀(jì)80年代中后期對(duì)川中-川南過(guò)渡帶下三疊統(tǒng)嘉陵江組第二段(簡(jiǎn)稱(chēng)“嘉二”)氣藏進(jìn)行了評(píng)價(jià)性勘探,主要集中在磨溪構(gòu)造,部署了以嘉二段為目的層的探井共9口,鉆探獲得良好的油氣顯示和試油成果。但在1986年磨9井鉆遇雷一1段,發(fā)現(xiàn)良好油氣顯示,測(cè)試獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流后,開(kāi)發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)入雷一1段,暫緩對(duì)嘉二氣藏開(kāi)發(fā)。隨著勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步,2003年至今以嘉二段為目的層的鉆井,很多井測(cè)試獲得了高產(chǎn),展示出磨溪?dú)馓锛味獠睾芎玫目碧介_(kāi)發(fā)潛力。實(shí)踐證實(shí)川中磨溪?dú)馓锛味獠囟鄶?shù)井具有一定的穩(wěn)產(chǎn)能力、天然氣低含硫、單井儲(chǔ)量控制相對(duì)較高、氣井水氣比長(zhǎng)期穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入,發(fā)現(xiàn)嘉二氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜,難以精確把握。所以,揭示本區(qū)氣水分布特征,明確氣水分布控制因素與成因機(jī)理,可為目前和今后合理高效開(kāi)發(fā)利用磨溪?dú)馓锛味獠靥峁┛茖W(xué)依據(jù)[1,2]。

磨溪構(gòu)造嘉二段構(gòu)造形態(tài)較簡(jiǎn)單,為一短軸背斜,軸向近北東,東南翼較西北翼陡,向西逐漸傾沒(méi)。背斜長(zhǎng)軸34.02km,短軸約10.19km,長(zhǎng)短軸之比為3.34∶1。背斜主高點(diǎn)位于鄧家灣附近,高點(diǎn)的海拔高度為-2.75km。最低圈閉線(xiàn)的海拔高度為-2.86km,閉合度110m,閉合面積280km2。該構(gòu)造上發(fā)育2個(gè)高點(diǎn):一是位于構(gòu)造中部的鄧家灣主高點(diǎn),二是西邊的步春溝次高點(diǎn)(海拔高度為-2.785km)。構(gòu)造東南翼較簡(jiǎn)單,西北翼褶皺較強(qiáng),發(fā)育有北西向和北東向2組小型鼻突以及2條小型逆斷層(圖1)。

根據(jù)沉積旋回、巖性、電性特征,參考前人研究成果,磨溪?dú)馓锛味螀^(qū)域地層可以分為3個(gè)亞段:嘉二1,嘉二2,嘉二3。其中嘉二2又分為A、B、C小層,各層段在橫向上具有良好的追蹤對(duì)比性。

1 儲(chǔ)集層特征

1.1 巖性特征

工區(qū)內(nèi)嘉二段巖性主要分為兩大類(lèi):一類(lèi)為盆內(nèi)沉積的碳酸鹽巖及膏巖,另一類(lèi)為陸源沉積的碎屑巖。通過(guò)對(duì)巖心及薄片觀察鑒定(圖2),膏巖及碳酸鹽巖是研究區(qū)內(nèi)主要的巖石類(lèi)型,其中碳酸鹽巖可細(xì)分為粉晶—泥粉晶—泥晶云巖、砂屑云巖、灰質(zhì)云巖及顆粒灰?guī)r等。由于碳酸鹽巖的非均質(zhì)性很強(qiáng),所以并不是本區(qū)所有巖類(lèi)都可以成為儲(chǔ)集巖,只有先期沉積環(huán)境有利于巖石孔喉保存,且后期構(gòu)造地質(zhì)作用產(chǎn)生微裂縫提高儲(chǔ)滲能力的巖類(lèi)才可能成為儲(chǔ)集巖。嘉二2B的粉晶云巖和嘉二2A的顆?;?guī)r孔滲性較好,可作為儲(chǔ)集巖。嘉二3的砂屑云巖經(jīng)歷了膠結(jié)、沉積充填等破壞性成巖作用,不能作為儲(chǔ)集巖,更不能作為儲(chǔ)層[3,4]。

圖1 磨溪?dú)馓锛味?頂界地震反射構(gòu)造圖及地層柱狀圖Fig.1 Seismic reflection structural map of Member Jia-22 and geologic column in the Moxi gas field

圖2 磨溪?dú)馓锛味尾煌瑤r性的孔滲分布直方圖Fig.2 The porosity and permeability of different lithology in the Moxi gas field

1.2 孔隙特征

磨溪?dú)獠丶味蝺?chǔ)層的儲(chǔ)滲空間包括孔隙和裂縫兩大類(lèi)。由于成巖作用的影響,尤其是大氣淡水溶蝕和白云石化的頻繁發(fā)生使嘉二儲(chǔ)層以次生孔隙為主,孔隙類(lèi)型多樣,主要有晶間孔、晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄??住⒘ig殘留孔、粒間溶孔等(圖3,圖4)。構(gòu)造縫是主要的裂縫類(lèi)型。其中嘉二2B段晶間孔和晶間溶孔發(fā)育,孔喉較大,連通性好,其儲(chǔ)集性能較好。相對(duì)在嘉二1亞段主要發(fā)育粒內(nèi)溶孔和少量的殘余粒間孔,但有膏質(zhì)膠結(jié),連通性變差[5-7]。

1.3 物性特征

圖3 磨溪?dú)馓锛味蝺?chǔ)集空間類(lèi)型分布餅狀圖Fig.3 Different types of reservoir space of Member Jia-2in the Moxi gas field

一般的碳酸鹽巖儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是根據(jù)孔隙度的大?。?%,6%,12%)進(jìn)行評(píng)價(jià);但是在儲(chǔ)層系數(shù)相差不大的情況下,孔隙結(jié)構(gòu)的不同,產(chǎn)能差異很大。根據(jù)磨溪?dú)馓锛味?0口井儲(chǔ)層巖心樣品資料的統(tǒng)計(jì)分析表明,嘉二段總體表現(xiàn)為低孔低滲特征??紫抖绕骄鶠?.89%,最大為26.5%,孔隙度值多集中在3%~6%之間;>12%的孔隙度僅有8%左右,總體屬于低孔儲(chǔ)層。滲透率的變化范圍很大,巖心的滲透率主要分布在<0.1×10-3μm2,而滲透率>0.1×10-3μm2的樣品占總樣品數(shù)的比例不到10%。

綜上,嘉二段的主要儲(chǔ)集巖類(lèi)是泥粉晶云巖、鮞?;?guī)r、粉晶云巖和砂屑云巖;白云巖的粒間溶孔、晶間孔及晶內(nèi)溶孔為主要的儲(chǔ)集空間,總體上屬低孔低滲儲(chǔ)層范疇,高孔高滲層也占有少量比例。嘉二儲(chǔ)層以嘉二2B層孔隙較發(fā)育,喉道較粗,孔喉配置較好,為最好的儲(chǔ)層;其次為嘉二1、嘉二2C層和嘉二2A層;嘉二3儲(chǔ)層質(zhì)量最差,孔隙與喉道不發(fā)育,喉道被充填,滲流能力很差。正是由于嘉二段整體表現(xiàn)為低孔低滲儲(chǔ)層特征,從而導(dǎo)致氣水分異困難,氣水分布復(fù)雜[8-10]。

2 氣水分布特征

通過(guò)對(duì)嘉二段儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征的分析,建立了儲(chǔ)層測(cè)井解釋模型,對(duì)本區(qū)38口井嘉二段進(jìn)行測(cè)井?dāng)?shù)字處理,獲得了泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率、含水飽和度、儲(chǔ)層厚度等關(guān)鍵性?xún)?chǔ)層參數(shù)的解釋成果。束縛水飽和度(Swi)的定義是油水過(guò)渡帶上部產(chǎn)純油或者純氣地層孔隙中水的飽和度;可動(dòng)水飽和度(Swm)指在一定壓差下巖石孔隙中可以流動(dòng)的水的飽和度,可動(dòng)水飽和度可由總的含水飽和度減去束縛水飽和度求出。參考上述概念,結(jié)合本區(qū)30口井的測(cè)井解釋資料,建立可動(dòng)水飽和度與孔隙度交匯圖。如圖6所示,以可動(dòng)水飽和度為標(biāo)準(zhǔn),將儲(chǔ)層劃分為3類(lèi),其中Swm<40%定義為氣層,Swm在40%~65%的定義為氣水層,Swm>65%的定義為水層。

圖4 磨溪?dú)馓锛味慰紫额?lèi)型顯微照片F(xiàn)ig.4 The main types of pores of Member Jia-2in the microscopes

圖5 磨溪?dú)馓锛味螏r心孔滲特征Fig.5 Porosity and permeability characteristics of the cores in Member Jia-2

從產(chǎn)層來(lái)看,嘉二段以嘉二2產(chǎn)層厚度最大、物性最好,嘉二1次之,嘉二3產(chǎn)層厚度最小、物性最差,而嘉二2段物性以中部和下部最好。從產(chǎn)層連續(xù)性來(lái)看,嘉二2中上部和嘉二1段產(chǎn)層分布連續(xù)性最好,嘉二2頂?shù)锥尾惶€(wěn)定,而嘉二3連續(xù)性最差,只在個(gè)別井中可以見(jiàn)到。從測(cè)井解釋來(lái)看,氣層和氣水層主要分布在嘉二2B及嘉二1段。大部分為氣水同層,純氣層很少見(jiàn)。

圖6 磨溪?dú)馓锛味慰蓜?dòng)水飽和度與孔隙度交匯圖Fig.6 The relationship between the mobile water saturation and porosity of Member Jia-2

以本區(qū)嘉二段儲(chǔ)集物性最好、橫向連續(xù)最穩(wěn)定的嘉二2中上部?jī)?chǔ)層為例,結(jié)合氣水產(chǎn)出狀況,繪制其氣水分布剖面圖(圖7、圖8)??梢钥闯?,在構(gòu)造軸部位置,氣井的日產(chǎn)氣量與嘉二2B儲(chǔ)層所處的高程密切相關(guān),高產(chǎn)氣井均處于局部構(gòu)造的次高點(diǎn)位置(如磨5井、磨153井、磨160井)。因此,在磨溪構(gòu)造的局部高點(diǎn)存在氣頂,氣頂主要以產(chǎn)氣為主,但也有少量水產(chǎn)出。而在各次高點(diǎn)之間的局部“洼地”(儲(chǔ)層發(fā)育層位較低),主產(chǎn)水(如磨158井、磨155井、磨005-2井,水產(chǎn)量很高)。從南北方向氣水剖面示意圖上(圖8)可以看出,氣水界面向構(gòu)造陡帶南翼傾斜,如構(gòu)造南翼的磨14井,日產(chǎn)水1.2m3,日產(chǎn)氣0.6×104m3;而海拔高度高出近60m、位于構(gòu)造北翼的磨005-2井,日產(chǎn)水25.8m3,僅有微氣產(chǎn)出。

3 氣水分布主控因素

一個(gè)氣藏內(nèi)的氣水分布特征是受多種因素影響和控制的,如構(gòu)造形態(tài)、儲(chǔ)集物性、烴源充注方向和強(qiáng)度、水動(dòng)力條件等[11-14]。一般而言,氣水分布有其基本的、一般的規(guī)律,也有其特殊情況,這是因?yàn)閷?duì)于不同的氣藏,其受控因素的側(cè)重點(diǎn)存在差異。受現(xiàn)有資料條件的限制,本次分析從構(gòu)造、物性和蓋層3個(gè)方面著手,對(duì)造成這種復(fù)雜氣水關(guān)系的原因作探索性研究[15]。

3.1 構(gòu)造形態(tài)對(duì)氣水分布的影響

綜合分析本區(qū)鉆探、試采結(jié)果,嘉二氣藏氣井普遍氣水同產(chǎn),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)純氣井,也沒(méi)有純水井,只是水氣比存在差異(圖9)。構(gòu)造南翼的水氣比(一般不超過(guò)10)普遍小于構(gòu)造北翼(一般大于20)。構(gòu)造南翼偏外圍的磨206、磨207井水氣比較高,推測(cè)是處于氣水混合帶的較低部位。構(gòu)造軸部位置水氣比差異較大,既有高產(chǎn)氣井,又有高產(chǎn)水井,尤其是構(gòu)造高部位、物性較好的磨154-磨156-磨158-磨深2-磨深149井區(qū),氣水關(guān)系顯得尤為復(fù)雜。盡管在構(gòu)造圈閉范圍內(nèi)的井(嘉二段底界海拔高度-2.9km之外)不都是氣井,產(chǎn)氣井的水氣比分布與構(gòu)造部位也沒(méi)有明顯的規(guī)律;但是,迄今為止在磨溪構(gòu)造嘉二段底界最低圈閉線(xiàn)-2.9km之外還沒(méi)有一口氣井,且產(chǎn)氣井及氣水同產(chǎn)井主要還是沿構(gòu)造軸部及高點(diǎn)分布。

圖7 磨溪?dú)馓锛味獠貣|西方向氣水分布剖面圖Fig.7 Gas/water distribution profiles of east-west orientation in Member Jia-2

圖8 磨溪?dú)馓锛味獠啬媳狈较驓馑植计拭鎴DFig.8 Gas/water distribution profiles of north-south orientation in Member Jia-2

圖9 磨溪?dú)馓锛味嗡畾獗鹊戎稻€(xiàn)圖Fig.9 Water and gas ratio isograms in Member Jia-2

3.2 儲(chǔ)集性能對(duì)氣水分布的影響

將磨溪?dú)馓锛味?2口井的試油資料與三維地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度、有效孔隙度等值線(xiàn)圖進(jìn)行疊合(圖10,圖11),可以發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)氣井主要分布在儲(chǔ)層厚度大、孔隙度較高的區(qū)域,分布趨勢(shì)受儲(chǔ)集性能的控制。在異常高壓的驅(qū)動(dòng)下,天然氣向優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中運(yùn)聚。雖然后期的構(gòu)造作用對(duì)氣藏分布有一定程度改造,但天然氣依然主要儲(chǔ)集在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中。

圖10 磨溪?dú)馓锛味?、嘉二1段三維地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度等值線(xiàn)圖Fig.10 Predicted the reservoir thickness isograms by 3Dseismic in Member Jia-22 and Member Jia-21(據(jù)西南油氣田分公司,2005)

圖11 磨溪?dú)馓锛味?、嘉二1段三維地震預(yù)測(cè)有效孔隙度等值線(xiàn)圖Fig.11 Predicted the active porosity by 3Dseismic in Member Jia-22 and Member Jia-21(據(jù)西南油氣田分公司,2005)

天然氣向儲(chǔ)層中運(yùn)聚,需排驅(qū)儲(chǔ)層中的地層水,但孔滲較差、連通性不好的儲(chǔ)層中,地層水不能或不完全能被驅(qū)替。天然氣排驅(qū)地層水主要依靠浮力,浮力大小主要受圈閉的閉合高度控制。事實(shí)上,氣水分布態(tài)勢(shì)由儲(chǔ)層物性、圈閉閉合高度、氣水密度差共同決定。分析排驅(qū)壓力、實(shí)際地層水樣化驗(yàn)結(jié)果等,得出完全排替地層水所需氣柱高度(表1)。

步春溝潛高和鄧家灣潛高的閉合高度分別是10m和68m。由表1可知,驅(qū)替地層水所需的氣柱高度的最大值普遍高于圈閉的閉合高度,即儲(chǔ)層中的水不能完全被天然氣驅(qū)替,導(dǎo)致儲(chǔ)層中氣水分異不明顯。且各井之間驅(qū)替地層水所需的氣柱高度差別大,也證實(shí)了儲(chǔ)層的物性較差,非均質(zhì)性強(qiáng),連通性不好。

表1 磨溪?dú)馓锛味蝺?chǔ)層物性參數(shù)及排替地層水需要的氣柱高度Table 1 Reservoir physical parameters and the gas column height of the formation water displacement in Member Jia-2

3.3 蓋層封閉性對(duì)氣水分布的影響

嘉二段的膏巖,尤其是嘉二3段中上部厚度大、橫向連續(xù)性好、巖性穩(wěn)定、平面分布廣,幾乎覆蓋整個(gè)工區(qū)。由圖12可知,磨溪?dú)馓锛味胃鄮r累計(jì)厚度為6.52~56.11m,足以對(duì)嘉二氣藏形成良好的封蓋。

根據(jù)鉆井、測(cè)試資料和地層對(duì)比分析,認(rèn)為嘉二3亞段上部膏巖是工區(qū)嘉二氣藏主要的區(qū)域蓋層,嘉二1亞段頂部膏巖、嘉二2亞段頂部或上部膏巖和嘉二3亞段中上部膏巖充當(dāng)工區(qū)嘉二氣藏的直接蓋層(或封隔層)。硬石膏致密且塑性、封閉性強(qiáng),使嘉二中的各亞段形成各自獨(dú)立的氣水系統(tǒng)(圖12)。

圖12 磨16井-磨208井蓋層與氣水分布對(duì)比圖Fig.12 Comparison of the capping formation distribution and gas/water distribution of Well Mo 16-Well Mo 208

4 結(jié)論

磨溪?dú)馓锛味獠貧馑P(guān)系較復(fù)雜,主要表現(xiàn)為氣水同產(chǎn)特征,只是水氣比存在差異,存在構(gòu)造高部位產(chǎn)水、低部位產(chǎn)氣的情況。但氣水分布及其分異程度仍具有一定的分區(qū)性:在構(gòu)造南翼,由于構(gòu)造較陡、天然氣運(yùn)移距離短,有利于天然氣的充注和氣水分異作用的進(jìn)行,在氣藏開(kāi)發(fā)中表現(xiàn)為或以產(chǎn)氣為主,或以產(chǎn)水為主,有一個(gè)較清楚的氣水界面;構(gòu)造北翼受天然氣充注強(qiáng)度不夠且構(gòu)造較緩的影響,普遍表現(xiàn)出較高的產(chǎn)水量;而構(gòu)造軸部的氣水分布主要與儲(chǔ)集物性和儲(chǔ)層發(fā)育部位的高低相關(guān),天然氣優(yōu)先向物性較好的構(gòu)造高部位聚集。

綜合構(gòu)造、圈閉類(lèi)型、儲(chǔ)層、天然氣運(yùn)移特征等研究成果,認(rèn)為磨溪?dú)馓锛味獠貧馑植紤B(tài)勢(shì)主要受儲(chǔ)層物性控制與現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)的影響,蓋層封閉性起輔助作用。

在寫(xiě)作過(guò)程中,作者得到西南油氣田分公司川中油氣礦領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家的幫助,在此深表感謝。作者還特別感謝楊朋在研究工作中做的努力和貢獻(xiàn)。

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