童凱軍，程 奇，聶玲玲，房 娜

[中海石油(中國)有限公司 天津分公司 渤海石油研究院,天津 300452]

變質(zhì)巖潛山儲集層有效性評價

童凱軍，程 奇，聶玲玲，房 娜

[中海石油(中國)有限公司 天津分公司 渤海石油研究院,天津 300452]

長期以來，結(jié)晶巖基底潛山的儲集層有效性評價都是一個有待攻克的地質(zhì)難題。以渤海灣盆地JZ25-1S變質(zhì)巖潛山為例，綜合利用巖心、薄片、測井、生產(chǎn)測試及實驗分析等資料，首先對裂縫特征參數(shù)進(jìn)行了定量描述和表征，同時也從動態(tài)和靜態(tài)兩個方面對潛山儲集層構(gòu)成介質(zhì)(裂縫和基質(zhì))的有效性進(jìn)行了分析與評價。研究表明：區(qū)內(nèi)儲集層裂縫發(fā)育程度較好，且有效程度高。最有效的裂縫是晚期形成的開啟傾斜裂縫，其次是半/充填的垂直裂縫，較差的是早期形成的水平充填裂縫。通過巖石物理特征、生產(chǎn)測井解釋及巖心離心實驗分析，確立了研究區(qū)有效儲集層的物性下限；利用靜態(tài)滲吸實驗定量評價了基質(zhì)動用的開發(fā)潛力，明確了毛管力是基質(zhì)巖塊排驅(qū)過程的主要驅(qū)動力，但影響排驅(qū)過程的主要因素是微細(xì)裂縫的分布狀況和發(fā)育程度。

裂縫系統(tǒng)；基質(zhì)系統(tǒng)；變質(zhì)巖潛山；儲集層有效性；渤海灣盆地

渤海灣盆地受多期構(gòu)造運動的改造，形成了各種類型的基底潛山，至今已在太古宇變質(zhì)巖基底潛山中發(fā)現(xiàn)了一系列重要的油氣藏，包括遼河坳陷的東勝堡、興古、曹臺、興隆臺及齊家等潛山油藏；渤海海域則發(fā)現(xiàn)有遼西低凸起的JZ25-1S、廟西北凸起的PL9-1等億噸級潛山油藏，這些成果都充分展示出了基巖潛山油藏已成為我國東部盆地油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域[1]。與常規(guī)碎屑巖油藏和裂縫性砂巖油藏不同，潛山裂縫性儲集層具有非均質(zhì)性強、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裂縫隨機分布及裂縫傾角較大等特點，使得該類油藏開發(fā)存在巨大困難[2]。裂縫既是該類油藏的儲集空間，又是流體最為重要的滲流通道。因此，儲集層裂縫參數(shù)的定量表征及有效性評價便成為制約油田高效開發(fā)的關(guān)鍵因素。此外需要注意的是，由于裂縫的儲集能力通常是很有限的，真正能形成規(guī)模性開發(fā)的裂縫性油藏還需要發(fā)育基質(zhì)孔隙，而基質(zhì)系統(tǒng)的有效性評價又直接關(guān)系到一個油田的開發(fā)規(guī)模和潛力[3]。因此在油田開發(fā)初期如何客觀準(zhǔn)確地評價基質(zhì)系統(tǒng)的有效性也是認(rèn)識潛山儲集層的關(guān)鍵難點。

前人基于鉆井、地質(zhì)、測井、地震與露頭資料，主要從區(qū)域裂縫發(fā)育機制、裂縫分布預(yù)測、裂縫識別及裂縫參數(shù)定量計算等角度研究了變質(zhì)巖潛山儲集層特征[4-10]，但針對變質(zhì)巖儲集層裂縫及基質(zhì)系統(tǒng)的有效性評價開展的綜合性研究較少。本文以渤海油田首個投入開發(fā)的JZ25-1S變質(zhì)巖潛山作為研究對象，該油藏具有基質(zhì)巖塊致密、物性差的特點，但由于受到多期次構(gòu)造運動的充分作用，天然裂縫十分發(fā)育，屬于典型的孔隙-裂縫型油藏，且該油藏各類動靜資料較為豐富，資料品質(zhì)好，是開展變質(zhì)巖潛山儲集層研究的有利場所。通過綜合運用巖心、薄片、成像測井、生產(chǎn)測試及室內(nèi)微觀實驗分析等多尺度信息對該油藏天然裂縫與基質(zhì)巖塊開展儲集層參數(shù)定量表征及有效性研究，為該油藏下一步高效開發(fā)和產(chǎn)能建設(shè)提供參考依據(jù)，同時也為國內(nèi)其他同類型油藏的儲集層有效性評價和定量表征提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

渤海遼東灣坳陷位于華北板塊的東北部，其東西兩側(cè)分別為膠遼隆起及燕山褶皺帶；南鄰渤中坳陷，北與遼河坳陷相連。遼東灣坳陷劃分為5個構(gòu)造單元，整體成三凹兩凸的構(gòu)造格局[6](圖1)。JZ25-1S潛山油藏位于遼西低凸起中段，與遼西凹陷中洼和遼中凹陷中、北洼毗鄰[4]。構(gòu)造是由西部邊界遼西1號斷層西傾與東部太古宇地層?xùn)|傾共同形成的不對稱翹傾單面山，其地形南高北低，展布南寬北窄。在單面山的背景下，被斷層復(fù)雜化為具有一系列南傾-東南傾的抬斜斷塊。從目前的勘探開發(fā)成果來看，油氣主要聚集在研究區(qū)北部高點。

圖1 渤海遼東灣坳陷構(gòu)造位置

JZ25-1S潛山儲集層巖性主要為淺灰色片麻巖及其形成的碎裂巖，儲集空間為裂縫、粒間及晶間溶蝕孔隙，總體上潛山裂縫較為發(fā)育且以構(gòu)造裂縫為主。由于巖性相對較均一，構(gòu)造裂縫的發(fā)育主要受構(gòu)造應(yīng)力場的控制，是斷裂形成時的統(tǒng)一應(yīng)力場和斷裂活動時由于斷層兩盤相對錯動引起的派生應(yīng)力場共同作用的產(chǎn)物。

1.2 變質(zhì)巖儲集層裂縫特征

1.2.1 裂縫的組系和期次

渤海灣盆地在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中經(jīng)歷了多期次強烈的構(gòu)造運動，中生代中期的燕山運動影響了整個華北地臺，JZ25-1S潛山構(gòu)造也不例外。研究區(qū)發(fā)生褶皺抬升遭受剝蝕，造成古生界、中生界、古近系孔店組、沙四段等地層的缺失，前新生代的構(gòu)造特征已無法恢復(fù)，而該時期產(chǎn)生的裂縫由于后期的充填作用也基本堵塞閉合。

對現(xiàn)今儲集層裂縫的發(fā)育起主要作用的是新生代喜馬拉雅山期的構(gòu)造應(yīng)力作用。新生代以來，JZ25-1S潛山構(gòu)造經(jīng)歷了兩期主要的構(gòu)造應(yīng)力作用，分別為：古近紀(jì)早期(沙三段沉積時期)的拉張斷陷作用，形成了研究區(qū)一系列NNE和NE向正斷層，該時期也是潛山裂縫的主要形成時期之一，該期構(gòu)造應(yīng)力的作用表現(xiàn)在儲集層裂縫上為一組全區(qū)普遍發(fā)育的NNE和NE向的裂縫和局部發(fā)育的NW向裂縫；古近紀(jì)晚期(東營組沉積末期)的右旋張扭作用形成一系列NEE和近EW向雁列式正斷層和近SN向的褶皺，該期構(gòu)造應(yīng)力形成的裂縫主要為一組EW向的裂縫，其次為走向NW和NEE向的裂縫，其對早期形成的裂縫有一定的改造作用，使裂縫具有開啟性，同時多期應(yīng)力場作用增加了裂縫的密度。

1.2.2 裂縫的產(chǎn)狀

裂縫的產(chǎn)狀決定著裂縫分布，并影響地下流體流動方向、層間連通程度[11]?；趲r心觀察，結(jié)合7口井的成像測井裂縫解釋統(tǒng)計結(jié)果，區(qū)內(nèi)潛山發(fā)育NE-SW向、NW-SE向及少量的近EW向的裂縫，并以發(fā)育NE-SW向裂縫為主。裂縫的產(chǎn)狀主要以低-高角度傾斜縫為主，占總裂縫數(shù)的80%以上，同時還有部分水平縫及垂直縫。

1.2.3 裂縫發(fā)育的分帶性

裂縫在垂向上分布具有分帶性，因而潛山儲集層在縱向上也具有分帶特征。根據(jù)巖石風(fēng)化程度，結(jié)合化學(xué)、生產(chǎn)測井等資料，由表及里可將JZ25-1S潛山劃分為3個帶，分別為半風(fēng)化殼上段、半風(fēng)化殼下段和基巖段，且研究區(qū)儲集層基本以半風(fēng)化殼下段儲集層為主，半風(fēng)化殼上段次之，基巖段不發(fā)育。由于該區(qū)風(fēng)化作用太過強烈，基本缺失傳統(tǒng)意義上的風(fēng)化粘土層段。

2 裂縫參數(shù)定量描述及有效性評價

2.1 裂縫參數(shù)定量描述

2.1.1 裂縫密度

1) 巖心裂縫描述獲取裂縫密度

① 宏觀裂縫密度

統(tǒng)計JZS-2井半風(fēng)化殼下段1.91 m巖心裂縫密度，結(jié)果表明：水平裂縫密度6.28條/m、低角度傾斜裂縫密度12.04條/m、高角度傾斜裂縫密度10.47條/m、垂直裂縫密度2.61條/m。對JZS-5井半風(fēng)化殼上段10.22 m巖心進(jìn)行裂縫密度統(tǒng)計，結(jié)果有：水平裂縫密度3.62條/m、低角度傾斜裂縫密度5.58條/m、高角度傾斜裂縫密度6.36條/m、垂直裂縫密度5.97條/m。以上結(jié)果表明：JZS-2井傾斜裂縫最為發(fā)育，JZS-5井垂直裂縫和傾斜縫相對較為發(fā)育；JZS-2井裂縫密度整體較JZS-5井高。

② 微觀裂縫密度

采用面積法統(tǒng)計了JZS-2井17塊巖心樣品的微裂縫面密度，結(jié)果表明：微觀裂縫面密度分布在0.055～0.34 mm/mm2，平均為0.17 mm/mm2，且隨著深度增加，潛山風(fēng)化作用由強變?nèi)酰涮钗?gòu)造的裂縫密度增大，張開微構(gòu)造的裂縫密度減少。

2) 成像測井解釋裂縫密度

成像測井獲取裂縫密度的步驟是：首先應(yīng)用取心井的裂縫描述成果標(biāo)定該井的成像資料，在成像井中定性識別裂縫相應(yīng)的圖像樣式，繼而在非取心井中應(yīng)用成像測井識別裂縫。在單井有效裂縫劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)成像測井識別的裂縫，統(tǒng)計出裂縫發(fā)育段裂縫的密度。根據(jù)7口井有效裂縫密度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，JZ25-1S太古宇潛山儲集層有效裂縫密度以1.0～3.5條/m為主。

2.1.2 裂縫開度

1) 巖心裂縫張開度測量

裂縫的張開程度直接決定了裂縫開度，但從巖心或薄片上量取并不能直接反映地下裂縫的真實開度，因為地面測量的開度值其為天然裂縫壓力釋放后的狀態(tài)，只能作為地下裂縫開啟的上限值，因此需要修正才能得到真實的裂縫開度，其計算公式為[12]：

bu= 2bscos(θ/π)

(1)

式中:bu為裂縫真實開度，mm；bs為裂縫視開度，mm；θ為測量面與裂縫面的夾角，(°)。

圖2a為JZS-2井取心段裂縫開度統(tǒng)計直方圖，可以看出：裂縫開度主要集中在0.15～0.55 mm，表明裂縫的開啟性較好，有利于油氣儲集與運移。

2) 常規(guī)測井裂縫張開度計算

常規(guī)測井裂縫開度解釋模型是基于不同探測深度的電阻率測井系列進(jìn)行的，其電流束主要沿裂縫通過，對有效裂縫敏感。根據(jù)電阻率測井解釋結(jié)果可以看出(圖2b)，裂縫開度與地層孔隙度相關(guān)關(guān)系較好。裂縫開度一般在0.01～0.76 mm，平均值為0.15 mm，中等以上儲層裂縫開度在0.1～0.5 mm，與巖心及薄片觀察結(jié)果基本一致。

2.1.3 裂縫孔隙度

由于JZ25-1S太古宇潛山地層非均質(zhì)性強，在裂縫發(fā)育段巖心收獲率很低，利用巖心分析獲得的孔隙度可靠性有限，因此該項參數(shù)主要由代表性較強的測井方法計算獲取。本文利用雙側(cè)向電阻率的相對變化確定了裂縫系統(tǒng)孔隙度平均值為1.08%。對該參數(shù)與相似油田也進(jìn)行了對比，遼河?xùn)|勝堡油田太古宇片麻巖地層巖心裂縫描述裂縫孔隙度為1.09%，應(yīng)用雙側(cè)向電阻率計算的裂縫孔隙度為1.06%；勝利埕北30潛山太古宇片麻巖地層壓力恢復(fù)測試計算裂縫孔隙度平均為1.2%，二者與JZ25-1S油田確定的裂縫孔隙度值相差不大。

圖2 不同方法獲取裂縫開度

2.1.4 不同來源裂縫參數(shù)差異性分析

從前文描述的通過各類資料獲取的裂縫參數(shù)計算結(jié)果對比來看，不同資料對同一參數(shù)的獲取結(jié)果并非完全一致，主要原因在于各類資料獲取的裂縫參數(shù)所反映的含義有所差異：①巖心分析及薄片鑒定是在地表卸載條件下獲取的，而成像測井、常規(guī)測井等資料獲取的裂縫參數(shù)是在地層條件下求取的；②根據(jù)巖心分析及成像測井所獲取的裂縫參數(shù)是對單條裂縫的具體刻畫，而常規(guī)測井解釋結(jié)果則是對井筒附近所有裂縫的一個綜合反映，是井筒附近裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)裂縫參數(shù)的一個綜合表現(xiàn)形式。

通過關(guān)鍵裂縫參數(shù)分析，與國內(nèi)同類型潛山儲集層相比[3，12]，JZ25-1S潛山儲集層裂縫密度更大，也反映出該區(qū)裂縫發(fā)育程度整體較強。

2.2 儲集層裂縫有效性評價

地層裂縫有效與否，取決于它的張開程度、徑向延伸和連通情況，因此裂縫有效性的評價就是圍繞這三個因素開展定性-半定量的描述與評價。

2.2.1 利用裂縫的充填性及切割關(guān)系定性評價裂縫有效性

一般在裂縫形成的同時或之后不久，地下含礦物熱液即可將其溶解物質(zhì)沉淀于裂縫之中從而填充裂縫。根據(jù)裂縫中礦物的充填程度，一般可分為完全充填、半充填及局部充填三種，其充填程度依次由強變?nèi)?。就改善儲集層的儲滲能力而言，裂縫的充填性與裂縫的有效性是負(fù)相關(guān)的。

通過對JZ25-1S潛山儲集層典型取心井巖心觀察，工區(qū)內(nèi)儲集層中構(gòu)造裂縫的充填礦物以方解石和石英為主，其次還有綠泥石、泥質(zhì)及鐵質(zhì)礦物。統(tǒng)計JZS-2井半風(fēng)化殼下段1.91 m巖心及5井半風(fēng)化殼上段10.22 m巖心充填裂縫密度及開啟裂縫密度，結(jié)果表明(圖3)：開啟傾斜裂縫比充填傾斜裂縫更為發(fā)育，對于水平裂縫、垂直裂縫，大多數(shù)被充填。

同時通過巖心觀察，還可見區(qū)內(nèi)各類裂縫的相互切割現(xiàn)象：開啟的傾斜裂縫切割充填的水平裂縫、垂直裂縫，表明傾斜裂縫形成時期晚于水平裂縫、垂直裂縫，同時它也是區(qū)內(nèi)最有效的裂縫類型。

2.2.2 利用原油包裹體資料定性評價裂縫有效性

通過在3口井水平裂縫、傾斜裂縫及垂直裂縫處拾取14塊包裹體，進(jìn)行了有機包裹體熒光觀察，并計算了各類裂縫樣品的烴類包裹體顆粒指數(shù)。從圖4中可以看出，開啟傾斜裂縫和碎裂巖中的烴類包裹體顆粒指數(shù)最高，其次為垂直裂縫，而水平裂縫中的烴類包裹體顆粒指數(shù)最低。表明區(qū)內(nèi)最有效的裂縫是晚期形成的開啟傾斜裂縫，其次是半/充填的垂直裂縫，較差的是早期形成的水平充填裂縫。

2.2.2 利用測井資料計算地層滲透率定量評價裂縫有效性

裂縫滲透率體現(xiàn)在由裂縫引起的流體滲流能力，由于裂縫型潛山儲層基質(zhì)滲透率較低，通常巖心常規(guī)物性分析結(jié)果顯示滲透率大都小于1×10-3μm2，因此由試油、試采所求得的地層有效滲透率基本上反映了地層的裂縫滲透率?？紤]到多極子陣列聲波測井能夠很好的指示地層滲透率，這里主要研究了利用全波列測井資料的斯通利波來對地層滲透率進(jìn)行計算[13]。實測斯通利波的直達(dá)波除受地層的滲透性影響之外，還受地層彈性、井徑變化、泥餅和各向異性等其它因素的影響。為了消除這些影響，通過輸入地層縱波和橫波速度、地層密度及井徑等曲線，計算出實測斯通利波時差(S，μs/m)和理論上(假設(shè)地層沒有滲透性)斯通利波時差(Se)的差值能指示地層的滲流能力和裂縫的連通性，該差值稱為流體移動指數(shù)(QFM)。當(dāng)斯通利波的頻率處于低頻時，研究表明有下式成立：

圖3 巖心開啟裂縫/充填裂縫密度統(tǒng)計直方圖

圖4 不同裂縫類型樣品烴類包裹體顆粒指數(shù)分布

(2)

式中:K為滲透率，10-3μm2；μ為原油粘度，mPa·s；QFM為流體移動指數(shù)，μs/ft;A為常數(shù)。

由式(2)可看出，QFM與K/μ具有較好的正相關(guān)關(guān)系，具有流體移動指數(shù)越大，裂縫連通性越好，地層滲透率也就越大的特點。因此在利用陣列聲波測井資料計算得到流體移動指數(shù)的基礎(chǔ)上，可估算地層滲透率值。圖5為流體移動指數(shù)與生產(chǎn)測井、試井分析及全直徑分析關(guān)系圖，可以看出，流體移動指數(shù)與滲透率成良好的正相關(guān)關(guān)系，二者之間關(guān)系式如下：

K=2.181 4QFM1.514 2

(3)

由圖5可以看出，有效儲集層流體移動指數(shù)的下限在3.0左右，即流體移動指數(shù)大于3.0的地層才具有一定的產(chǎn)出能力，而流體移動指數(shù)小于3.0的地層則產(chǎn)出能力較差。

3 潛山儲集層基質(zhì)有效性評價

潛山儲集層包含裂縫和基質(zhì)兩部分，裂縫作為主要的滲流通道，在滲流方面起著舉足輕重的作用，但對儲集能力方面的貢獻(xiàn)有限。因此，在潛山儲集層中，基質(zhì)的儲滲能力及有效性評價至關(guān)重要。下面將從儲集層物性與生產(chǎn)測試分析、巖心離心實驗及靜態(tài)滲吸實驗等多角度信息來綜合評價JZ25-1S潛山儲集層中基質(zhì)巖塊儲滲性能的有效性及開發(fā)潛力。

3.1 利用常規(guī)物性與生產(chǎn)測試分析定性評價基質(zhì)儲滲下限

儲集層巖石物性直接反映其儲滲能力，對于一般的孔隙性儲集層來說，儲集層巖石的物性都比較好且孔滲關(guān)系也比較好，主要通過孔隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行滲流。但對于變質(zhì)巖裂縫性儲集層來說，基質(zhì)巖塊通常具有低孔、低滲的特點，在沒有裂縫溝通的情況下很難形成高產(chǎn)能。利用鉆井取心與井壁取心資料，對多口井樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的物性分析。圖6為常規(guī)巖心分析孔隙度與滲透率關(guān)系圖，可以看出，巖心常規(guī)物性分析基質(zhì)滲透率大都小于1×10-3μm2，整體有隨孔隙度增大滲透率也增大的趨勢。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孔隙度小于3.5%時，孔滲關(guān)系很差；當(dāng)孔隙度大于3.5%時，孔滲關(guān)系相對較好，表明了3.5%的孔隙度是該區(qū)變質(zhì)巖儲集層基質(zhì)巖塊的門檻值，對于孔隙度小于3.5%的儲集層，如果沒有發(fā)育的天然裂縫溝通，儲集層基質(zhì)基本上無效的。

圖5 流體移動指數(shù)與滲透率關(guān)系

圖6 基質(zhì)巖塊孔隙度-滲透率交會圖

圖7 生產(chǎn)測井解釋與孔隙度及[(RD/RS)DT]關(guān)系

井號巖心號長度/cm直徑/cm孔隙度/%氣測滲透率/(10-3μm2)最大驅(qū)出可動流體比例/%轉(zhuǎn)速(r/min)0300050007000800012000可動流體百分?jǐn)?shù)/%JZS-2井12.792.465.80.1338.7922.0416.1214.5515.0614.7913.4922.492.526.70.1247.3323.3714.4413.3513.1412.2912.3132.992.518.60.2161.5217.5410.188.808.797.626.75JZS-5井42.912.510.70.2047.1320.3714.6712.9812.4111.4810.7752.632.4712.80.3425.4330.5627.6726.1425.0623.8122.7962.932.514.70.0751.6621.6613.2712.0011.5611.8610.47

巖心物性分析還表明：基質(zhì)孔隙度較大時仍有對應(yīng)很低的滲透率的情況出現(xiàn)，因此有效儲集層應(yīng)有裂縫發(fā)育。對潛山儲集層的評價既要考慮基質(zhì)的儲油能力，又要考慮裂縫的發(fā)育程度。鑒于深、淺雙側(cè)向的分開程度與聲波時差均對裂縫反應(yīng)敏感，因此引入深、淺側(cè)向電阻率比值與聲波時差的乘積[(RD/RS)DT]來進(jìn)行儲集層有效性評價。圖7為生產(chǎn)測井解釋層產(chǎn)出情況與測井解釋孔隙度及[(RD/RS)DT]的關(guān)系圖，可以看出，當(dāng)孔隙度大于3.5%，并且[(RD/RS)DT]大于90時為產(chǎn)出層，從而確定了潛山儲集層有效產(chǎn)出下限。

3.2 利用巖心離心實驗定量評價基質(zhì)啟動滲透率下限

基質(zhì)系統(tǒng)水驅(qū)開發(fā)滲透率界限是潛山裂縫性油藏儲層評價及開發(fā)的難點和關(guān)鍵。國內(nèi)外實驗研究表明，流體在特低滲透儲層孔隙中流動時，存在啟動壓力梯度，當(dāng)驅(qū)動壓力梯度達(dá)到能夠克服啟動壓力梯度時，流體才開始流動[14]。同理，在基質(zhì)系統(tǒng)注水開發(fā)過程中，注采井間不同半徑處必然存在臨界啟動滲透率，只有當(dāng)儲層滲透率大于該值時，儲層流體才能參與流動。

核磁共振技術(shù)(NMR)配合驅(qū)替、離心等實驗手段定量分析巖心可動流體、束縛流體及滲透率等參數(shù)，在儲層評價方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。對JZ25-1S變質(zhì)巖潛山油藏JZS-2井和JZS-5井共計6塊基質(zhì)巖心進(jìn)行了核磁共振和高速離心實驗，即將飽和后巖心放置于離心機中，變化不同轉(zhuǎn)速依靠離心力來驅(qū)動流體，巖心經(jīng)過離心后再進(jìn)行NMR測試。表1為不同離心轉(zhuǎn)速下的可動流體百分?jǐn)?shù)，由于巖石物性的差異性，同一轉(zhuǎn)速下不同巖心啟動毛細(xì)管的尺度不同；此外，在相同貢獻(xiàn)率下，隨轉(zhuǎn)速增加，毛細(xì)管半徑將減小，表明增加驅(qū)替壓差，啟動了較小尺寸的毛細(xì)管，等效于降低了啟動滲透率的門檻值。

如果將可動流體百分?jǐn)?shù)對應(yīng)于初始含油飽和度，則該實驗最大驅(qū)出可動流體比例則對應(yīng)于巖心的驅(qū)油效率，由表1可以看出，所測試的6塊巖心的等效驅(qū)油效率范圍為25%～62%，主要分布在45%左右。另外，根據(jù)流體在多孔介質(zhì)中的流動特征，在累積貢獻(xiàn)率范圍內(nèi)將毛細(xì)管尺寸從大到小進(jìn)行貢獻(xiàn)加權(quán)平均，計算出所對應(yīng)的平均滲透率，同時將不同的離心機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換得到兩相流體的驅(qū)替壓力梯度。進(jìn)一步研究后，制作出了變質(zhì)巖巖心驅(qū)油效率為45%條件下的不同驅(qū)替壓力梯度所對應(yīng)的啟動滲透率下限值圖版(圖8)。由圖8可以看出，若驅(qū)壓力梯度替為2.5 MPa/m時，啟動滲透率下限值為6×10-3μm2；若驅(qū)壓力梯度替為10 MPa/m，啟動滲透率下限值為3×10-3μm2。

3.3 利用靜態(tài)滲吸實驗定量評價基質(zhì)動用的開發(fā)潛力

滲吸效應(yīng)是指一種潤濕相流體在多孔介質(zhì)中只依靠毛管力作用置換出另一種非潤濕相流體的過程，它作為低滲透親水裂縫油藏中基質(zhì)巖塊的一個重要開采機理而備受關(guān)注[15-17]。通過對研究區(qū)所取基質(zhì)巖心開展室內(nèi)靜態(tài)滲吸實驗可以定性-半定量地分析儲集層基質(zhì)在毛管力作用下的開發(fā)潛力(表2)。

圖9a為JZ25-1S潛山儲集層基質(zhì)巖塊靜態(tài)滲吸實驗結(jié)果。結(jié)果表明，該油田基質(zhì)巖心的滲吸采收率曲線整體呈指數(shù)曲線形態(tài)，5塊巖心最終滲吸采收率在11.7%～34.7%，平均分布在26%左右?？傮w滲吸

圖8 潛山儲集層驅(qū)替壓力梯度與滲透率關(guān)系

巖心號長度/cm直徑/cmNMR測孔隙度/%滲透率/(10-3μm2)可動流體百分?jǐn)?shù)/%滲吸采收率/%C3T1-F158.229.96.940.03620.9811.7C1T4-F58.039.810.570.40252.2834.7C1T6-F87.989.813.670.83356.6130.6C2T2-F98.259.811.331.68361.9932.8C1T4-F78.119.86.280.06427.6018.6

圖9 JZ25-1S潛山油藏基質(zhì)巖心滲吸實驗相關(guān)曲線

采收率與華北油田碳酸鹽潛山基質(zhì)實驗結(jié)果(15%～20%)相比較高、與國外變質(zhì)巖基質(zhì)實驗結(jié)果(30%～40%)相比稍低。由圖9a還可以看出，在滲吸早期，相對高滲巖心的滲吸速度較快，相對低滲巖心的滲吸速度較慢，到了滲吸中后期，滲吸速度均逐漸變慢。滲吸采收率與巖心滲透率關(guān)系表明(圖9b)，隨著滲透率增加，滲吸采收率逐漸升高，二者之間呈良好地半對數(shù)關(guān)系。并且在基質(zhì)巖心滲透率低于0.4×10-3μm2以后，滲吸采收率急劇下降。

滲吸采收率隨巖心滲透率變化的原因為：滲吸主要由毛管力控制。隨著巖心滲透率的增加，巖心內(nèi)部孔隙發(fā)育且孔喉性質(zhì)逐漸變好，此時參與毛管力滲吸的孔隙也相應(yīng)增多，使得毛管滲吸作用增強，最終滲吸采收率增加。由此可見，低滲透儲集層開發(fā)中只有微細(xì)縫洞發(fā)育且連通的含油巖塊才有自吸排油能力。同時，應(yīng)該注重發(fā)揮基質(zhì)系統(tǒng)的滲吸作用，如果基質(zhì)巖塊的滲吸作用利用的好，會顯著提高該類型油田的采收率。

4 結(jié)論

1) 綜合各類資料定量描述了JZ25-1S潛山儲集層裂縫特征參數(shù)(裂縫密度、裂縫開度及裂縫孔隙度)。與國內(nèi)同類型潛山儲集層相比，JZ25-1S潛山儲集層裂縫發(fā)育程度較好，且有效程度高；區(qū)內(nèi)最有效的裂縫是晚期形成的開啟傾斜裂縫，其次是半/充填的垂直裂縫，較差的是早期形成的水平充填裂縫。

2) 通過構(gòu)建流體移動指數(shù)與地層總滲透率的關(guān)系圖版，明確了JZ25-1S潛山有效儲集層流體移動指數(shù)的下限在3.0左右；同時，通過分析生產(chǎn)測井解釋成果與孔隙度及(RD/RS)DT之間的特征關(guān)系，提出了潛山儲集層有效厚度下限值為孔隙度大于3.5%，且(RD/RS)DT大于90。

3) 以巖心離心實驗定量評價結(jié)果為基礎(chǔ)，構(gòu)建起潛山儲集層不同驅(qū)替壓力梯度所對應(yīng)的啟動滲透率下限值圖版，并得出：若驅(qū)壓力梯度替為2.5 MPa/m時，啟動滲透率下限值為6×10-3μm2；若驅(qū)壓力梯度替為10 MPa/m，啟動滲透率下限值為3×10-3μm2；靜態(tài)自吸排油實驗結(jié)果則表明，毛細(xì)管力是基質(zhì)巖塊排驅(qū)過程主要驅(qū)動力，但影響排驅(qū)過程的主要因素是微細(xì)裂縫的分布狀況和發(fā)育程度。

致謝：本文在成文過程中，得到了中國石油大學(xué)(北京)鄒華耀及劉慧卿等老師的大力支持與幫助，在此表示感謝！

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(編輯 張亞雄)

Evaluation of effectiveness of metamorphosed basement buried hill reservoirs

Tong Kaijun,Cheng Qi,Nie Lingling,Fang Na

(BohaiOilResearchInstitute，TianjinBranchofCNOOCLimited,Tianjin300452,China)

Evaluation of effectiveness of crystalline basement buried hill reservoirs has long been a difficult geological problem.In this paper,JZ25-1S metamorphosed basement buried hill in Bohai Bay Basin is taken as an example.First,fracture characteristic parameters are studied by using various data such as core,thin section,well logging,production test and experimental analysis.Then,the effectiveness of fractures and matrix in the buried hill reservoirs are evaluated based on the analysis of both dynamic data and static data.The research results show that fractures are highly developed in JZ25-1S and their effectiveness is high.The most effective fractures are open oblique fractures which are formed in later period,followed by the half-filled and full-filled vertical fractures,and the worst fractures are the filled horizontal fractures which are formed in early period.With the characteristics of rock physics,PLT and core centrifuge test,the lower limits of physical properties in buried hill reservoirs are determined.By using static imbibition experiment,it is possible to quantitatively evaluate the development potential of Matrix system.Capillary force is the main driving force for drainage process in matrix blocks.And the main factors influencing drainage process are the distribution and growth level of micro-fractures.

fracture system,matrix system,metamorphosed basement buried hill,effectiveness of reservoirs,Bohai Bay Basin

2014-12-05;

2015-07-20。

童凱軍(1984—)，男，工程師，油氣藏開發(fā)評價與設(shè)計。E-mail：tongkaijun714@126.com。

國家科技重大專項(2011ZX05057-001)；國家自然科學(xué)基金重點項目(40772089)。

0253-9985(2015)05-0780-08

10.11743/ogg20150509

TE122.2

A