目前,碳酸盐岩储层中的储量和产量均占全球油气的50%以上[1-2]。我国碳酸盐岩储层分布极为广泛,塔里木盆地奥陶系是塔北隆起油气生产的主力层系,储层非均质性极强,成因机制复杂,不同成因、机理及尺度的孔、洞、缝常伴生发育[3-4],给传统的储层类型识别带来了较大困难,用单一的静态方法或动态方法难以解决储层类型的多解性[5-6]问题。
近年来,国内外不少学者对碳酸盐岩油藏储层类型的划分做了许多的工作,并总结出了很多方法和研究成果,但这些储层类型识别方法仍局限于单一的静态方法或动态方法,特别是静态方法的缺陷十分突出,表现为探测范围较小及精度不够准确;动态方法主要根据试井双对数曲线的不同形态特征来推断储层情况。尽管试井技术得到了长足的发展,为识别碳酸盐岩微、小孔洞提供了有力的证据,然而由于试井具有多解性,单纯的试井无法解决由施工及解释等原因导致的双对数曲线异常问题[7-9]。Esteban[4]在美国阿纳达科盆地、威利斯顿盆地提出了利用测井和地震响应特征辨识储层类型的方法,该方法仅局限于测井响应特征和地震的静态手段;周红涛等[10]、郝敏哲等[11]、赵永刚等[12]、傅海成等[13]、杨鹏飞等[14]、朱正平等[15]分别在我国鄂尔多斯盆地、塔里木盆地提出了借助于野外露头、钻井取心、测井响应特征和地震响应特征识别储层类型的方法;刘应飞等[16]、刘洪等[17]均采用试井曲线特征进行储层类型的识别,而国内学者只是专注于单一的静态或者动态方法[10-17]。
由静态或动态资料向动静态结合的油气藏研究转变,依托145口老井,建立碳酸盐岩储层类型动静态综合识别方法,同时引用近两年18口新井进行验证,整体吻合程度较高。该方法在现有测试资料的基础上,明确不同储层类型在静态与动态方面的不同表征,克服单一方法识别储层类型多解性问题,丰富储层动态研究的方法和内容,以期为下一步油藏开发调整提供科学依据。
1 地质背景塔里木盆地塔北隆起奥陶系自上而下发育桑塔木组、良里塔格组、吐木休克组、一间房组、鹰山组及蓬莱坝组。某油田奥陶系碳酸盐岩储层主要分布于一间房组及鹰山组,厚度为0~300 m。油藏纵向上具有准层状特征[18-19],平面上受储层的影响,局部含少量底水,整体表现为受岩溶作用、构造作用及沉积作用等多方面因素的控制。
2 碳酸盐岩储层类型划分原则利用传统单一的钻井、地震、测井等静态资料进行储层类型划分存在明显的不足,而单纯的静态资料,难以全面反映实际地下三维空间的孔、洞、缝特征。因此,以试井、酸压、试采等动态资料为依据,结合塔里木盆地某油田奥陶系储层的实际地质情况,摸索建立碳酸盐岩储层类型动静态综合判别标准,并根据储层空间形态将碳酸盐岩储层划分为3种类型:洞穴+裂缝孔洞型、洞穴型和裂缝-孔洞型(表 1)。
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下载CSV 表 1 不同储层类型动静态响应特征 Table 1 Dynamic and static response characteristics of different types of reservoirs |
该类型储层主要由小型洞穴、溶蚀孔洞、各种次生溶蚀孔洞及裂缝共同构成,粒间溶孔、粒内溶孔及裂缝均较发育,裂缝基本未被其他矿物充填,偶见方解石半充填[图 1(a)、图 1(b)]和全填充[图 1(c)]。其中,孔洞是主要的储集空间,裂缝为互相连通的渠道。常规地震剖面上主要表现为“串珠”状或较连续的片状强反射;钻井过程中一般无放空,但有泥浆漏失。
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下载eps/tif图 图 1 塔里木盆地碳酸盐岩岩心裂缝特征 Fig. 1 Fracture characteristics of carbonates cores in Tarim Basin (a)未充填裂缝,一间房组,GL201井;(b)方解石半充填裂缝,一间房组,GL204井;(c)高角度裂缝,被方解石全充填,一间房组,GL202井 |
测井响应特征表现为:① 井眼局部明显扩径甚至测不到头;② 自然伽马曲线一般接近甚至低于灰岩基线,溶洞随泥质充填程度的增大,自然伽马值由低到高变化;③ 电阻率值均具有较为明显的降低,深、浅侧向电阻率差异大;④ 密度、中子和声波曲线变化小;⑤ 井径扩径严重,成像测井图像(图 2)上呈低阻斑点状[图 2(a)]。在地震剖面上具有明显的“串珠”状和片状反射特征。洞穴+裂缝孔洞型储层在近井地带具有中渗透性和高渗透性特征,井间及远井地带表现为中等渗透性,试井渗透率为0.05~0.50 mD,以管流和渗流为主,井控半径一般大于600 m。由于裂缝和孔洞发育,井筒外围能量补给较强,酸压初始泵压一般较低(且稳定下降),停泵压力为10~20 MPa。试井双对数曲线呈现一个或无平面径向流段,曲线后半段整体上翘,但无边界响应,井储系数一般为1~10 m3MPa[图 3(a)、图 3(b)]。该类型储层在开采过程中具有中—高产能特征,稳产时间较长,递减类型呈现稳定均匀的递减状态。在动态特征识别上,试井曲线、酸压及试采具有小洞穴、孔洞及裂缝等特征;在静态特征识别上,钻井漏失量较少,成像测井上呈现“豹斑”状不规则的黑色星点分布,为小的溶孔及溶洞。结合动态及静态特征确定储层类型为洞穴+裂缝孔洞型储层。
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下载eps/tif图 图 2 微电阻率成像测井(FMI)图版解释储层 Fig. 2 The reservoir interpretation with micro-resistivity image log(FMI)chart |
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下载eps/tif图 图 3 3种储层类型的试井曲线 Fig. 3 The well test curves of three types of reservoirs |
该类储层一般发育各种溶蚀洞穴,尤其在岩溶发育地区,洞穴与洞穴周边的裂缝、溶蚀孔洞相互连通,构成一个洞穴系统。根据野外地质调查及成像测井资料,研究区奥陶系洞穴型储层主要分布于一间房组顶部及大断裂带附近,并由地下水沿大断裂带向下渗透、溶蚀而成,均发育有未充填、半充填及完全充填的溶洞。未充填及半充填的溶洞,沿裂缝受淋滤、溶蚀及构造作用的影响,易形成大于500 mm的溶蚀孔洞,钻井过程中常发生钻具放空、泥浆漏失现象,泥浆漏失量平均为370 m3,取心困难。常规测井响应与洞穴+裂缝孔洞型储层类似,而在成像测井上表现为大幅度的黑色斑块[参见图 2(b)],常规地震剖面上具有明显的“串珠”状反射特征。
洞穴型储层动态上表现为井筒周围具有高渗透性,试井渗透率更接近储层真实情况[20],试井渗透率一般大于0.5 mD,洞内以管流为主,远井地带渗流能力变差,以管流、渗流过渡为主。由于近井地带渗流性能较好,酸压施工压力较低,停泵压力一般低于10 MPa,开井初期具有较高的产能和油压;试井曲线呈现1个或2个平面径向流段,曲线后半段整体上翘,但无边界响应[参见图 3(b)],试井解释井储系数一般大于10 m3MPa,井控半径一般为400~600 m。试采特征表现为无边界响应,递减加快,呈现指数递减趋势,生产过程中前期压力下降慢,后期压力下降较快,关井后压力恢复相对较慢,累积产量与累积压降呈直线状。通过动态特征识别,试井井储系数较大、具有多个径向流段、酸压停泵压力低及试采等均呈现洞穴的地质特征,同时结合静态上存在钻具放空、泥浆大量漏失,以及成像测井上存在相对明显较大面积的暗色或黑色斑块。结合动态及静态特征综合确定储层类型为洞穴型储层。洞穴型储层具有定容衰竭特征,根据数值模拟及矿场注水试验证实,通过注水替油,采收率可提高8%。
2.3 裂缝-孔洞型储层该类储层主要发育裂缝及小、微溶蚀孔洞,裂缝既可作为主要的储集空间,又可起到沟通孔洞的作用。通常基质物质渗透性较差,原生孔隙及次生孔洞不发育,构造缝多被方解石及泥质充填[参见图 1(c)]。钻井过程中一般无钻具放空、泥浆漏失现象;常规测井曲线上具有低电阻、低自然伽马值,以及声波时差、中子、密度具跳变特性,在地层微电阻率成像测井(FMI)曲线上表现为黑色的正弦曲线,连续性较好,为钻井泥浆侵入所致[参见图 2(c)]。在常规地震剖面上常呈现为较连续的片状和无序杂乱反射。
裂缝-孔洞型储层表现为近井地带具有中、低渗透性,试井渗透率小于0.05 mD,油气以渗流为主,泄油半径较小。酸压曲线表现为停泵压力较高,一般大于20 MPa,地层吸液性能较差,储层改造困难。开采初期产量和累积产量均较低,同时递减率下降较快。试井双对数曲线表现为基本无平面径向流段,曲线后半段整体上翘,但无边界响应,井储系数一般小于1 m3MPa[参见图 3(c)]。动态上表现为井控范围较小,井筒外围能量补给不足,酸压改造困难,地层吸液性能较差,具有裂缝、孔洞发育,洞穴欠发育的特征;静态上钻井易于取心,岩心发育少量微裂缝和小缝。结合动态及静态特征确定储层类型为裂缝-孔洞型储层。
3 不同类型的碳酸盐岩储层地震反射特征根据地震资料的地球物理响应特征,将研究区奥陶系地震相划分为“串珠”状、片状和杂乱地震反射3种类型(图 4)。地震反射特征在储层类型的识别与划分中起到了十分重要的作用[21],特别是近几年,在塔里木油田应用“高精度三维地震采集处理一体化技术”中的地震趋势面分析技术和地震趋势异常识别技术,可有效识别出“串珠”状、片状强反射和杂乱状弱振幅反射所代表的储层[22-23]。在动静态结合的基础上识别出已动用单元的储层类型,并通过对已知储层类型进行地震特征的识别,指导未动用单元的储层类型划分与识别。
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下载eps/tif图 图 4 不同储层类型的地震反射特征 Fig. 4 Seismic reflection characteristics of different types of reservoirs PZFS为片状反射;ZLFS为杂乱反射;CZFS为“串珠”状反射 |
“串珠”状地震反射代表的是缝洞集合体及裂缝密集带的综合地震响应,这不单单是独立地质特征的地震响应,仅从其特征上难以解释它的地质意义。“串珠”状地震反射特征较易辨识,而其发育规模却较难确认。通过对振幅梯度属性的识别,可有效地检测“串珠”反射在三维空间的能量包络面[24]。根据油田实际钻探情况,“串珠”状地震反射储层在钻井过程中容易产生漏失现象,不经过酸压即可直接投产,一般表现为洞穴型储层特征。
3.2 片状地震反射片状地震反射在地震剖面上呈现出比较连续的强反射特征,平面上为片状展布。片状地震反射振幅能量较强,储层形成机理复杂,不同井储层的发育程度和类型差异均较大。部分学者认为片状地震反射是小、微型“串珠”状地震反射的集合体。该区由于受层间岩溶作用的影响,上部地表水向下溶蚀[8],致使储层发育具有较好的层位性,一般代表小型洞穴、裂缝和孔洞发育带,常具有洞穴型及洞穴+裂缝孔洞型储层特征。
3.3 杂乱地震反射杂乱地震反射是指“串珠”状和片状以外的异常反射,与连续背景反射相比,具有能量弱、相位杂乱和振幅变化率弱的特点。不同缝洞规模、不同孔洞尺度、不同裂缝发育特征均可反映出地震反射的强弱变化。杂乱地震反射以弱溶蚀,孔洞、孔隙发育,小尺度断裂裂缝背景为主,中等尺度裂缝主要由深部热液沿断裂向上溶蚀,大量辉绿岩的侵入对孔洞起到充填作用[19]。此类储层基质渗透率较低,裂缝为主要的储集空间和渗流通道,表现为裂缝-孔洞型特征,开发难度较大,对酸压工艺的要求较高,同时此类储层在钻井过程中易被滤液和固体颗粒堵塞,应注意储层保护[25]。
4 结论(1)采用以动窥静,动静结合的思路,并依托试井渗透率、井储系数、井控半径、酸压停泵压力、累产液压降曲线、钻井放空漏失、地震反射特征及测井曲线,建立碳酸盐岩油藏的储层类型识别标准,克服了单一的静态方法或动态方法划分储层类型的多解性问题。
(2)缝洞型碳酸盐岩储层可划分为洞穴+裂缝孔洞型、洞穴型和裂缝-孔洞型储层3种类型。结合地球物理特征,将研究区奥陶系一间房组及鹰山组碳酸盐岩储层地震反射类型划分为“串珠”状、片状和杂乱反射3种地震相。
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