姜達貴

(中國石油大慶油田海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部開發(fā)技術中心, 內蒙古 海拉爾 021000)

0 引 言

裂縫是巖石中由于構造變形或物理成巖作用形成的面狀不連續(xù)體[1]。在變質巖潛山油藏中,儲層中裂縫既是儲油空間,又是成為油氣運移的主要通道[2]。關于裂縫識別方法有很多,常見的有成像測井解釋[3]、雙側向電阻率識別法[4]、三孔隙度識別法、微球聚焦雙側向組合法、高電阻率背景下的低電阻率識別法等[5]。海拉爾油田變質巖裂縫性潛山油藏裂縫系統(tǒng)極為復雜,有溶蝕孔洞、也有構造縫,裂縫發(fā)育程度變化非常大,且充填比較嚴重,裂縫系統(tǒng)評價難度較大[6-9]。開發(fā)初期,儲層多為裂縫溶洞較為發(fā)育的區(qū)塊,應用常用測井識別方法取得較好的效果,但隨著油田開發(fā)的不斷深入,對裂縫發(fā)育程度較差,且大量發(fā)育充填比較嚴重的無效縫區(qū)塊應用效果較差,產生大量的低效井、不出液井。本文通過對海拉爾油田變質巖裂縫性潛山油藏巖心分析、地質特征研究、測井資料、錄井資料及生產資料進行綜合分析,提出應用自然電位曲線識別有效儲層的方法,在現(xiàn)場應用中取得了較好的效果。

1 地質概況

1.1 地質特征

海拉爾油田潛山油藏主要位于蘇德爾特構造帶大斷裂中部隆起帶,潛山頂面構造形態(tài)總體表現(xiàn)為西高東低,油藏埋藏深1 641～1 927 m,地層厚度148.0～409.5 m,平均242.1 m。巖性主要是以火山碎屑巖和陸源碎屑巖為母巖的變質巖,巖石碳酸鹽化強烈,普遍碎裂。巖心分析,孔隙度0.4%～14.3%,平均3.7%,滲透率(0.01～2.81)×10-3μm2,平均0.19×10-3μm2?？紫抖?5%的樣品13塊,占68%,孔隙度>5.0%的樣品6塊,占32%;滲透率除1塊樣品為2.81×10-3μm2外,其他樣品均小于1×10-3μm2。由于基質滲透性極低,因此儲層發(fā)育完全依賴于裂縫的發(fā)育程度。根據(jù)統(tǒng)計,海拉爾油田潛山油藏裂縫寬度以<1 mm的裂縫為主,占60%以上,有效縫為中-小裂縫和部分微裂縫, 平均12條/m,裂縫組系以近東西向為主。統(tǒng)計171條巖心裂縫表明,充填裂縫占85.8%,部分充填裂縫占7.39%,未充填裂縫僅占6.81%。根據(jù)巖心觀察、樣品物性分析、薄片資料及毛細管壓力資料統(tǒng)計,布達特群潛山儲層基質孔隙基本不發(fā)育,儲集空間為溶蝕孔洞和未充填縫,油氣主要分布在裂縫和溶洞中(見圖1)。

1.2 開發(fā)現(xiàn)狀

海拉爾油田潛山油藏于2005年陸續(xù)投入開發(fā),開發(fā)初期主要在油藏構造高部位布井,開發(fā)井完鉆后借鑒華北油田潛山油藏有效儲層解釋方法,取得較好的開發(fā)效果,共投產油井104口,平均單井日產油量8.8 t。2008年在油藏構造的低部位完鉆開發(fā)井140口,按照原標準平均單井解釋有效厚度28.4 m,投產后42口井低產液,平均單井日產液僅為0.4 t,48口開發(fā)井不出油(見表1)。

表1 海拉爾油田裂縫性潛山油藏油井投產初期產量分級統(tǒng)計表

2 自然電位曲線劃分變質巖裂縫性潛山油藏有效儲層

2.1 自然電位識別有效儲層原理

自然電位測井主要用于砂泥巖剖面,是劃分和評價儲集層的重要方法之一[13]。自然電位產生主要是3種電勢疊加的結果:擴散電動勢(Ed),擴散吸附電動勢(Eda)和過濾電動勢(Eφ)。

實際測井中,純砂巖層的自然電位幅度(即靜自然電位)主要反映自然電場的總電動勢。

(1)

式中,VSSP為靜自然電位;Ed為擴散電動勢;Eda為擴散吸附電動勢;K為自然電位系數(shù),取決于鹽溶液性質和地層溫度。

在測井過程中,因為砂巖滲透性遠高于泥巖滲透性,所以擴散電動勢起主導作用,擴散吸附電動勢基本可以忽略[10]。在砂泥巖剖面中,當RwCmf)時,在自然電位曲線上,以泥巖為基線,出現(xiàn)負異常的井段,可認為是滲透性巖層(見圖2)。

圖2 砂泥巖剖面井內自然電場分布和自然電位曲線形態(tài)

由于海拉爾油田潛山油藏巖性以變質巖為主,而變質巖基質孔隙度非常低,滲透性也極低,在裂縫不發(fā)育或裂縫被泥質嚴重充填的井段孔隙、孔道非常小,而其中所含溶液也就非常低,且大多不可流動。因此,在這些層段溶液中離子與泥漿中的離子交換就非常少,自然電位響應特征表現(xiàn)出與泥巖層段相似,即自然電位異常幅度非常小或無異常;反之,而在有效縫發(fā)育的井段,孔隙度較高,溶液含量較高,可以與泥漿中離子發(fā)生交換,自然電位曲線表現(xiàn)為明顯的異常。因此,在自然電位異常的井段就是有效裂縫發(fā)育的井段,如果該井段在油水界面以上,儲集層中流體是原油,即為油層(見圖3)。

圖3 裂縫性潛山儲層井內自然電場分布和自然電位曲線形態(tài)

探井貝12在1 640～1 690.0 m井段之間自然電位曲線無異常,氣測無異常,取心無油氣顯示,不發(fā)育有效儲層;1 690～1 710.0 m井段之間自然電位曲線明顯異常,取心有明顯油氣顯示,氣測曲線明顯異常,發(fā)育有效儲層,該井段試油日產純油20.3 t;1 710～1 750.0 m井段之間自然電位曲線無異常,氣測無異常,取心無油氣顯示,有效儲層不發(fā)育。

2.2 影響因素分析

自然電位產生的原因比較復雜,受儀器精度、測井速度、巖層厚度、泥漿礦化度、地層壓力、流體性質等因素影響,但在實際油田開發(fā)過程,主要影響因素有4種。

(1) 受泥漿礦化度與地層水礦化度影響。自然電位的產生主要由于鉆井液中的離子與地層水中的離子發(fā)生交換,從而產生電勢差。當兩者的礦化度差異相差不大時,即使在滲透層也難以形成有效的電勢差,自然電位曲線與泥巖層段特征基本一致。

(2) 受地層壓力影響。當泥漿柱和地層之間壓差很大,同時滲透層井壁上沒有泥餅時,形成過濾電動勢。在實際的鉆井過程中,是要求通過控制泥漿密度嚴格控制泥漿柱與地層之間壓差的,但由于受注水等因素影響,地層中存在部分異常高壓層,針對異常高壓層過濾電動勢發(fā)揮較大作用,此時自然電位曲線受到影響較大,對于這類地層需要從注水開發(fā)方面進行綜合分析,對自然電位曲線進行校正。

(3) 受儲集空間影響。在現(xiàn)場實踐分析過程中發(fā)現(xiàn),溶洞性潛山油藏部分油井溶洞極為發(fā)育,油井自然產能很高,但在溶洞發(fā)育的井段自然電位曲線平直,沒有出現(xiàn)明顯的異常,主要是由于泥漿大量漏失,離子交換在地層深部產生。

(4) 受儲集層中的流體影響。利用自然電位異常幅度法可以區(qū)分滲透層,但對于自然電位異常幅度異常大的井段則需要綜合分析,發(fā)生異常的井段可能是由于有效裂縫極為發(fā)育導致,也可能是由于儲層中流體導致。

這些影響因素在油田開發(fā)后,可以根據(jù)油田實際比較容易區(qū)分,比如實際測井曲線上滲透層自然電位曲線明顯異常,那么基本可以排除泥漿礦化度的影響。另外,油井有效儲層不發(fā)育并不意味著無利用價值,由于海拉爾油田潛山油藏油井不壓裂沒有自然產能,因此在儲層不發(fā)育井利用上,要充分考慮鄰井儲層發(fā)育狀況。

2.3 有效儲層識別標準

國內外油田對裂縫的研究相對較多,實際應用常規(guī)測井系列進行定量研究非常困難,這主要是由于大部分裂縫很窄,儀器測試縱向分辨率不足導致的。另外,巖層尤其是儲集層大多不是均質的,儲集層哪怕有細微的巖性變化,就會導致常規(guī)電法測井表現(xiàn)出與裂縫類似的特征,所以利用常規(guī)測井識別小裂縫、微裂縫理論上可行,但實際操作非常困難。

在油田開發(fā)過程中,主要目的是尋找儲集層、滲透層,因此即使能定量化裂縫,但無法區(qū)別出有效裂縫時,其意義也不大。在海拉爾油田潛山油藏開發(fā)過程中,重點是尋找有效儲層。而自然電位對滲透層比較靈敏,因此主要采用自然電位曲線異常幅度法制定有效儲層圖版(見圖4)。

由于自然電位影響因素較多,且在海拉爾油田無法區(qū)分油水層,因此需要對區(qū)塊油水界面有清晰的認識。由于油田已經投入開發(fā),油水界面通過探評井、生產井資料,可以很容易作出判斷。在油水界面以上,采取以自然電位為主,參考巖心、巖屑、氣測、地化等資料進行綜合判斷有效儲層。由于大部分開發(fā)井無巖心、巖屑、氣測、地化等資料,因此自然電位曲線是劃分有效儲層的重要依據(jù)(見表2)。

圖4 海拉爾油田裂縫性潛山油藏有效儲層識別電性圖版

識別方法油層差油層干層測井ΔVSP≥20mV高產油層;20mV>ΔVSP≥10mV,工業(yè)油流層10mV>ΔVSP≥5mV5mV>ΔVSP巖心縫洞發(fā)育好,有主縫,呈開啟形態(tài),縫洞連通性好,含油較明顯,油氣味濃裂縫發(fā)育較好,縫隙空間小,連通性差或不連通,可見含油裂縫發(fā)育差,縫隙充填緊密,不連通,不含油或含油性差巖屑含油巖屑含量≥5%,熒光級別≥10級含油巖屑含量1%～5%,熒光級別≥7級含油巖屑含量低或無顯示氣測全烴≥0.5%,比值≥3,甲烷60%～80%全烴≥0.2%,比值≥3,甲烷60%～80%無顯示地化S1/S2≥3,S1≥3,S2≥1.7S1/S2在1～3之間S1<3,S2<1.7S1/S2<1,S1<2,S2<0.7

3 實例分析及現(xiàn)場應用效果

按照上述標準,對海拉爾油田潛山油藏所有油井進行重新解釋,共發(fā)現(xiàn)潛力井42口,陸續(xù)對其中的16口實施補孔挖潛,14口取得增油效果,單井日增油初期達到4.0 t,累計增油達4 957 t(見表3)。

表3 海拉爾油田變質巖裂縫性潛山油藏補孔試驗井效果統(tǒng)計

如比較典型的貝14-XB48-44井組,該井區(qū)共有3口井,按照原解釋的有效厚度射孔,投產后均低產,生產僅3個月就無液關井。按照自然電位曲線異常幅度法,射孔層段無明顯異常,說明射開層段比較致密,非有效儲層,但在射孔層段下方井段自然電位曲線出現(xiàn)了明顯的異常,說明該井段具有滲透性,發(fā)育有效裂縫(見圖5)。

從前面的分析可以知道,變質巖在沒有裂縫發(fā)育的情況下是極其致密的,只有發(fā)育有效裂縫時,才具有滲透性。為此,對貝14-XB50-50、貝14-XB48-46井自然電位明顯負異常的井段實施補孔,均取得較好的增油效果,其中自然電位異常井段較長、幅度較大的貝14-XB50-50補孔后初期日增油6.0 t,5年后日產油仍有6.1 t,累計增油達到了7 733 t。

圖5 貝14-XB48-44—XB48-46—XB 50-50連井剖面圖

4 結論及認識

(1) 自然電位曲線能有效識別滲透層,在海拉爾油田變質巖裂縫性潛山油藏基質基本沒有滲透性這一特征下,可以通過自然電位異常幅度法識別有效儲層。

(2) 自然電位產生的原因比較復雜,受泥漿與地層水礦化度、地層壓力、儲集空間、儲集層中的流體等多種因素影響。因此,在不同的油田,不同的區(qū)塊,甚至是不同的井區(qū),主要影響因素有其影響程度可能不一樣,要根據(jù)油田開發(fā)實際情況進行綜合判斷。

(3) 應用自然電位異常幅度法在海拉爾油田變質巖裂縫性潛山油藏劃分有效儲層中取得較好的試驗效果,對該類油藏有效厚度劃分標準的制定、低產井治理、儲層挖潛、儲量核算及油田綜合調整有重要的指導意義

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