唐雁剛，張榮虎，魏紅興，王俊鵬，王 珂,

(1.中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000；2.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023)

0 引 言

致密砂巖儲(chǔ)層泛指空氣滲透率小于1×10-3μm2、孔隙度小于10%的砂巖儲(chǔ)層[1-2]。由于強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，致密砂巖儲(chǔ)層僅靠基質(zhì)孔隙難以形成高效的滲流系統(tǒng)，而構(gòu)造裂縫往往是改善此類儲(chǔ)層滲透率的關(guān)鍵因素[3- 4]。針對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫，前人從成因、分布規(guī)律、控制因素等諸多方面開展了大量研究，形成了較為系統(tǒng)的裂縫評(píng)價(jià)體系[5-9]。但前人多將不同尺度的裂縫進(jìn)行整體描述，并未考慮裂縫尺度不同造成的滲透率差異，導(dǎo)致在開發(fā)實(shí)踐中往往出現(xiàn)裂縫的分布與單井產(chǎn)能不匹配甚至相反的情況出現(xiàn)，制約了油氣田的高效開發(fā)。以庫車坳陷克深5氣藏致密砂巖儲(chǔ)層為例，將不同尺度的裂縫劃分為4個(gè)級(jí)別，定量計(jì)算每個(gè)級(jí)別裂縫的滲透率，并探討其與產(chǎn)能的關(guān)系及對(duì)開發(fā)井位部署的指導(dǎo)作用，以期為克深5氣藏的高效開發(fā)提供一定的理論指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

克深5氣藏位于塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶上，是連接大北段和克深段的紐帶，整體表現(xiàn)為NE—SW走向的長(zhǎng)軸背斜，南北兩側(cè)均為NW傾向的邊界斷裂所分割?？松?氣藏的含氣層位為下白堊統(tǒng)巴什基奇克組的致密砂巖，埋深大于6 200 m，與上覆古近系庫姆格列木群的膏鹽巖層呈角度不整合接觸，與下伏下白堊統(tǒng)巴西改組整合接觸。目的層巴什基奇克組以粉—細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉—細(xì)砂巖和薄層泥巖為主，總厚度約為240 m，上部為辮狀河三角洲前緣沉積，下部為扇三角洲前緣沉積[10-11]。巖心物性測(cè)試顯示，目的層基質(zhì)孔隙度平均為3%，基質(zhì)滲透率平均為0.018×10-3μm2，屬于超深層致密砂巖儲(chǔ)層。巖心、成像測(cè)井及開發(fā)資料均表明，克深5氣藏巴什基奇克組構(gòu)造裂縫發(fā)育，是改善儲(chǔ)層滲流性能的主要因素。

2 多尺度裂縫滲透率定量表征

裂縫的尺度主要指裂縫的有效開度與長(zhǎng)度，參考VAN Golf-Racht的裂縫分級(jí)方案[12]，并結(jié)合克深5氣藏的實(shí)際情況，將裂縫按照有效開度和長(zhǎng)度不同劃分為Ⅰ—Ⅳ共4個(gè)級(jí)別。各個(gè)級(jí)別裂縫的滲透率可根據(jù)式(1)進(jìn)行計(jì)算[13]：

K=b3D/12

(1)

式中：K為裂縫滲透率，10-3μm2；b為裂縫有效開度，mm；D為裂縫線密度，條/m。

Ⅰ級(jí)裂縫長(zhǎng)度通常大于10.0 m，有效開度通常大于10.0 mm，數(shù)量較少，在野外露頭較常見(圖1)，成像測(cè)井圖像上偶見，但在巖心上很少見到。露頭上Ⅰ級(jí)裂縫的有效開度一般為1.0～3.0 cm，線密度約為0.10條/m，根據(jù)式(1)，可以計(jì)算出Ⅰ級(jí)裂縫的滲透率約為8 300.0×10-3～225 000.0×10-3μm2。

Ⅱ級(jí)裂縫的長(zhǎng)度為1.0～10.0 m，有效開度為1.0～10.0 mm，在巖心和成像測(cè)井圖像上均能很好地識(shí)別出來，通常為直立縫或高角度縫，可見部分方解石充填(圖2)。以克深505井為例，該井成像測(cè)井識(shí)別出的Ⅱ級(jí)裂縫線密度約為0.21條/m，平均有效開度約為1.5 mm，利用式(1)計(jì)算出的裂縫滲透率約為59.1×10-3μm2。

Ⅲ級(jí)裂縫的長(zhǎng)度在0.1～1.0 m，有效開度為0.1～1.0 mm，在巖心上肉眼可見，但在成像測(cè)井圖像上不能很好地識(shí)別出來，通常也為直立縫或高角度縫，部分裂縫被方解石充填(圖3)。仍以克深505井為例，該井巖心上識(shí)別出的Ⅲ級(jí)裂縫線密度約為1.00條/m，平均有效開度約為0.4 mm，利用式(1)計(jì)算出的裂縫滲透率為5.3×10-3μm2。

Ⅳ級(jí)裂縫的長(zhǎng)度一般小于0.1 m，有效開度小于0.1 mm。克深5氣藏的Ⅳ級(jí)裂縫以穿粒縫為主，粒內(nèi)縫和粒緣縫發(fā)育較少(圖4)。仍以克深505井為例，該井Ⅳ級(jí)裂縫平均有效開度約為25.0 μm，若假設(shè)線密度為1.00條/m，根據(jù)式(1)計(jì)算出的裂縫滲透率僅約為1.3×10-6μm2。這表明Ⅳ級(jí)裂縫對(duì)提高儲(chǔ)層滲透率的貢獻(xiàn)較小。

3 開發(fā)意義

3.1 裂縫與產(chǎn)能的關(guān)系

以往的大量研究都將裂縫線密度高值區(qū)作為油氣高效開發(fā)的潛力區(qū)，但裂縫線密度并不能準(zhǔn)確地反映裂縫的真正滲流能力，因?yàn)橄啾扔诹芽p線密度，裂縫有效開度對(duì)滲透率的影響更大，因此，根據(jù)裂縫線密度高值區(qū)判斷出的高效開發(fā)潛力區(qū)可能與實(shí)際情況有較大偏差。由式(1)可知，裂縫的滲透率與線密度呈線性正相關(guān)，但與有效開度的三次方呈正相關(guān)，表明裂縫有效開度對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)要高于裂縫線密度。

通過對(duì)克深5氣藏多尺度裂縫的滲透率定量計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，大尺度裂縫的有效開度較大，對(duì)儲(chǔ)層滲透率的貢獻(xiàn)明顯大于小尺度裂縫，盡管前者的線密度可能遠(yuǎn)小于后者。例如，克深505井Ⅱ級(jí)裂縫的平均有效開度為1.5 mm，線密度為0.21條/m，提供的滲透率為59.1×10-3μm2，而Ⅲ級(jí)裂縫的線密度雖然可達(dá)1.00條/m，但平均有效開度僅為0.4 mm，可提供的滲透率僅為5.3×10-3μm2。這表明較高的裂縫線密度并不總是意味著較高的產(chǎn)能，而裂縫有效開度對(duì)產(chǎn)能的影響更大。因此，在對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層裂縫進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要分析裂縫的線密度，還應(yīng)采用FMI成像測(cè)井解釋、巖心ICT掃描等方法獲得裂縫的有效開度，并根據(jù)式(1)計(jì)算裂縫的滲透率，這樣才能盡可能客觀地評(píng)價(jià)裂縫對(duì)儲(chǔ)層物性的改造作用。

圖1 卡普沙良河露頭區(qū)Ⅰ級(jí)裂縫特征

圖2 克深505井Ⅱ級(jí)裂縫特征

裂縫的有效開度主要受充填程度和現(xiàn)今主應(yīng)力方位的影響。充填程度的影響因素較復(fù)雜，可能與裂縫的形成早晚、后期流體活動(dòng)等有關(guān)，一般來說裂縫形成越早，經(jīng)歷的膠結(jié)作用時(shí)間就越長(zhǎng)，相應(yīng)的充填程度也就越高，后期酸性流體的作用會(huì)對(duì)早期裂縫充填物溶蝕改造，一定程度上降低裂縫的充填程度，提高裂縫有效性。當(dāng)裂縫走向與現(xiàn)今水平最大主應(yīng)力方位呈大角度相交時(shí)，裂縫會(huì)在應(yīng)力作用下逐漸閉合，使裂縫有效開度降低，有效性變差；反之，當(dāng)裂縫走向與現(xiàn)今水平最大主應(yīng)力方位呈小角度相交時(shí)，裂縫的有效開度可得到較好的保存，有效性較好?？松?氣藏單井裂縫走向與現(xiàn)今地應(yīng)力方位的對(duì)比表明，兩者基本一致，因此，影響裂縫有效開度的主要因素為裂縫的充填程度。通過巖心觀察發(fā)現(xiàn)，克深5氣藏的西側(cè)裂縫充填程度較高，有效開度較小，產(chǎn)能相對(duì)較低，而東側(cè)的裂縫充填程度相對(duì)較低，有效開度較大，產(chǎn)能相對(duì)較高。

圖3 克深505井Ⅲ級(jí)裂縫特征

圖4 克深505井Ⅳ級(jí)裂縫特征

3.2 裂縫與開發(fā)井位部署

成像測(cè)井上識(shí)別出的裂縫主要為Ⅱ級(jí)裂縫，因此，根據(jù)成像測(cè)井解釋得到的裂縫線密度也主要是Ⅱ級(jí)裂縫的線密度(表1)。巖心觀察統(tǒng)計(jì)表明，不同井點(diǎn)Ⅱ級(jí)裂縫的有效開度也有一定差異。由表1可知，單井日產(chǎn)量與裂縫線密度并不成正比關(guān)系，但與裂縫有效開度對(duì)應(yīng)較好，也表明裂縫有效開度對(duì)產(chǎn)能的影響大于裂縫線密度。另外，根據(jù)表1并結(jié)合構(gòu)造圖可知，位于背斜東側(cè)的井(克深504井和克深505井)具有較高的裂縫有效開度，日產(chǎn)量最高，其次為背斜高點(diǎn)的克深506井，其他部位的井(克深501井和克深503井)裂縫有效開度較小，日產(chǎn)量低。因此，克深5氣藏背斜東側(cè)的裂縫有效性較好，具有高產(chǎn)潛力，應(yīng)作為后續(xù)開發(fā)井部署的重點(diǎn)區(qū)域。

表1 克深5氣藏單井裂縫線密度、有效開度與日產(chǎn)量關(guān)系

4 結(jié) 論

(1) 按照裂縫尺度，可將克深5氣藏的裂縫分為4個(gè)級(jí)別:Ⅰ級(jí)裂縫線密度最小，但提供的滲透率最大；Ⅱ級(jí)裂縫和Ⅲ級(jí)裂縫數(shù)量較多，提供的滲透率中等；Ⅳ級(jí)裂縫對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)較小，主要起改善孔隙結(jié)構(gòu)的作用。

(2) 裂縫線密度不能準(zhǔn)確地反映裂縫的真正滲流能力，裂縫線密度高不一定代表產(chǎn)能也高，而裂縫有效開度對(duì)產(chǎn)能的影響更大，應(yīng)作為裂縫性儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的一個(gè)重要參數(shù)。

(3) 克深5氣藏背斜東側(cè)裂縫充填程度較低，裂縫有效開度較大，日產(chǎn)量高，應(yīng)作為后續(xù)開發(fā)井部署的重點(diǎn)區(qū)域。