地质力学学报  2019, Vol. 25 Issue (6): 1075-1081
引用本文
宋明水, 张学才, 周广清, 曹海防, 李静, 孙鲁宁. 准西苏13井区石炭系火成岩有效储层物性下限[J]. 地质力学学报, 2019, 25(6): 1075-1081.
SONG Mingshui, ZHANG Xuecai, ZHOU Guangqing, CAO Haifang, LI Jing, SUN Luning. LOWER LIMITS OF PHYSICAL PROPERTIES OF EFFECTIVE CARBONIFEROUS IGNEOUS RESERVOIR IN SU13 WELL BLOCK OF WEST JUNGGAR BASIN[J]. Journal of Geomechanics, 2019, 25(6): 1075-1081.
准西苏13井区石炭系火成岩有效储层物性下限
宋明水1, 张学才2, 周广清2, 曹海防2, 李静3, 孙鲁宁3    
1. 中国石化股份有限公司胜利油田分公司, 山东 东营 257000;
2. 中国石化胜利油田分公司油气勘探管理中心, 山东 东营 257017;
3. 中国石油大学(华东)地质力学与工程研究所, 山东 青岛 266580
摘要:有效储层物性下限是进行储层有效厚度统计、储层划分和油藏储量估算的重要依据,研究区石炭系火成岩储层岩性较为复杂,岩石种类较多、组分差异性大并且空间分布及内中的多种属性有着极不匀称的变化,当前国内外学者利用物探资料来判断准西石炭系火成岩有效储层物性下限值的相关研究较少。采用分布函数曲线法和物性试油法分别研究并互相验证进而综合判定物性下限值,避免单一方法的随机性。在此基础上,求取研究区不同层段的物性下限值,建立有效储层物性下限值与储层埋藏深度的拟合方程。研究结果表明:研究区储层多为低孔、中低渗储层,中部区域孔渗相对较高,物性较好,向北部和南部物性逐渐变差;研究区石炭系1500~1900 m及1900~2300 m火成岩有效储层孔隙度下限分别为5.09%、4.93%,渗透率下限分别为0.252 mD、0.198 mD;研究区石炭系火成岩有效储层物性下限与储层埋藏深度呈负相关。
关键词准噶尔盆地    车排子凸起    石炭系    火成岩    有效储层    物性下限    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2019.25.06.090     文章编号:1006-6616(2019)06-1075-07
LOWER LIMITS OF PHYSICAL PROPERTIES OF EFFECTIVE CARBONIFEROUS IGNEOUS RESERVOIR IN SU13 WELL BLOCK OF WEST JUNGGAR BASIN
SONG Mingshui1, ZHANG Xuecai2, ZHOU Guangqing2, CAO Haifang2, LI Jing3, SUN Luning3    
1. Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000, Shandong, China;
2. Manage center of Oil and Gas Exploration of Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257017, Shandong, China;
3. Institute of Geological Mechanics and Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong, China
Abstract: The determination of lower limits of effective reservoir physical properties is an important basis for effective thickness statistics, reservoir division and reservoir reserve estimation. The carboniferous igneous rock in the study area is characterized by multi-period diagenesis, multiple rock types and strong heterogeneity, and the lower limits of effective reservoir physical properties lack systematic research. The distribution function curve method and the physical oil test method are used to study physical property lower limits and the results of two methods are mutually compared to avoid the randomness of a single method. On this basis, the lower limit values of physical properties of different strata in the study area are obtained, and the fitting equation of lower limit value and buried depth of reservoir is established. The results show that the reservoirs in the study area are mostly low-porosity and medium-low-permeability reservoirs, with relatively high porosity and permeability in the central area and good physical property, and the physical properties gradually become worse in the north and south. The effective reservoir porosity of the carboniferous system in the study area from 1500 meters to 1900 meters and from 1900 meters to 2300 meters is 5.09% and 4.93%, respectively, and the lower limit of permeability is 0.252 mD and 0.198 mD, respectively. The lower limit of the effective reservoir property of the carboniferous igneous rock in the study area is negatively correlated with the buried depth of the reservoir.
Key words: Junggar Basin    Chepaizi bulge    carboniferous    igneous rock    effective reservoir    lower limit of physical properties    
0 引言

有效储层是指储集了石油等油气资源并且可以通过当前的开采工艺被采出并达到预期的经济价值的储层,其物性参数的最小值即有效储层物性下限值[1-2]。影响有效储层的因素包括试油工艺、测井技术、储层岩性、孔隙结构和地层压力等[3]。目前,有效储层物性下限的主要研究方法可以划分为岩心分析方法和测试分析方法两大类,具体包括:经验统计法、分布函数曲线法、试油法、正逆累积法、泥质含量法、最小流动孔喉半径法、束缚水饱和度法、孔隙度渗透率交会法,此外还有核磁共振法、启动压力梯度法、储层品质指数法等方法。郭睿[2]根据实践经验,对国内外部分油田的物性下限进行了类比研究;蔡正旗等[4]通过对气藏研究,提出了用相关公式法确定有效储层孔隙度下限;万玲等[5]根据储层物性资料,用分布函数曲线法确定了有效储层的物性下限;王晓莲[6]、潘荣[7]、康婷婷[8]、高阳[9]等综合应用多种方法,对不同埋藏深度储层的物性下限及其控制因素进行了研究;邵长新[10]、张安达[11]、公言杰[12]等应用试油法、束缚水饱和度法和能谱仪测定法等方法分析了储层物性下限。

由于受到火山喷发方式、喷发环境和岩浆成分等多种因素影响,准噶尔盆地车排子地区石炭系火成岩岩石类型丰富多样。虽然火成岩能够形成良好的储集空间,然而其自身具有严重的非均质性等特点,使得火成岩油气藏的勘探和开发难度非常大,面临着很多的挑战,当前国内外学者利用物探资料来判断研究区有效储层物性下限值的相关研究较少。本文根据物探资料,通过分布函数曲线法及试油法综合确定研究区有效储层物性下限值,建立有效储层物性下限值与储层埋藏深度的拟合方程,为油藏的勘探开发、储量计算和经济技术评价提供了准确可靠的参考依据。

1 研究区地质背景

选取苏13井区作为研究区,其位于车排子凸起西翼,车排子凸起西翼属于准噶尔盆地西部隆起的一部分,南部与四棵树凹陷相邻,东靠昌吉凹陷,西北部与扎伊尔山相接,北部为克夏断阶带,是海西运动后期形成且长期继承性发育的一个古凸起(图 1)。研究区石炭系总体来看处于拉张背景下断裂发育的构造斜坡带,具有北高南低,西高东低,南北分带,东西分区的特点。根据钻井资料揭示,该区域西翼地层发育不全,二叠系缺失, 发育的地层自下而上分别为石炭系地层、三叠系地层、侏罗系地层、白垩系地层、古近系地层、新近系地层和第四系地层。

图 1 研究区区域构造位置图 Fig. 1 Location map of regional structure of the study area
2 研究区石炭系火成岩储层物性特征

油气储层的物理特性反映了储层的储集能力以及开采难易程度,是其研究的重要内容,包含渗透率、孔隙度、饱和度以及岩石的比表面等。孔隙度表示岩石的孔隙发育程度,是控制油层储能(孔隙度×储层厚度)的核心参数;渗透率表示岩石的渗透性,是控制油层产能(渗透率×储层厚度)的核心参数。从物性角度对储层进行分类时,通常将两者一起考虑。石油天然气行业火成岩储层分类评价标准见表 1

表 1 石油天然气行业火成岩储层分类评价标准 Table 1 Classification and evaluation criteria of igneous reservoirs in petroleum and natural gas industry

对研究区苏1-5、苏1-13、苏1-18、苏2、苏13、苏131、苏1-22、苏132井1500~2300 m范围内石炭系储层的孔隙度、渗透率进行了统计汇总,并根据储层石炭系不同层段的厚度加权平均求出了各井处的物性平均值,如表 2所示。进而在研究区顶面构造图上绘制了研究区孔渗平面分布图,如图 2所示(图中紫色区域为研究区范围,等值线为构造等值线),并绘制物性分布直方图如图 3所示。

表 2 研究区物性特征 Table 2 Physical characteristics of effective reservoirs in the study area

图 2 研究区孔渗平面分布图 Fig. 2 Planar distribution map of porosity and permeability

图 3 研究区物性分布直方图 Fig. 3 The histogram of physical property distribution

图 3可以直观地看出,研究区中部区域(苏13、苏1-13、苏1-18和苏1-5井)孔渗相对较高,物性较好,向北部和南部物性逐渐变差。

3 有效储层物性下限的确定

根据测井资料分别判断不同深度地层是否为含油层,进而将储层划分为有效储层及非有效储层,采用分布函数曲线法及试油法确定有效储层物性下限。

3.1 分布函数曲线法

分布函数曲线法是有效储层物性下限的常用研究方式,将有效储层与非有效储层的孔隙度或渗透率的频率分布曲线分别绘制在同一坐标系中,并绘制辅助线确定两条曲线交点处所对应的数值,其值即为储层的物性下限值[13-14]。由于此方法以对物性数据的统计分析为基础,受数据体量影响较大。

研究区钻井取心资料较多,根据研究区物性参数(渗透率、孔隙度)及地质解释结果(油层、含油水层、水层以及干层),应用该方法分别确定了1500~1900 m和1900~2300 m深度段内有效储层物性下限值,其孔隙度下限值分别为5.05%和4.90%(图 4),渗透率下限值分别为0.24 mD和0.18 mD(图 5)。

图 4 研究区不同深度有效储层孔隙度频率分布曲线 Fig. 4 The porosity frequency distribution curves of effective reservoirs with different depths in the study area

图 5 研究区不同深度有效储层渗透率频率分布曲线 Fig. 5 The permeability frequency distribution curves of effective reservoirs with different depths in the study area
3.2 试油法

试油法指的是将试油资料中不同类型储层(干层、水层、含油水层以及油层)的不同层段的孔渗值绘制在孔隙度—渗透率交会图中,在有效储层(水层、含油水层、油层)与非有效储层(干层)的分界处绘制辅助线以确定分界处的数值,其值即为有效储层物性下限[15-16]

根据研究区物性资料和试油结论确定了研究区1500~1900 m和1900~2300 m段的物性下限值(图 6),其孔隙度下限值分别为5.11%、4.95%,渗透率下限值分别为0.26 mD、0.21 mD。

图 6 研究区不同深度有效储层物性交会图 Fig. 6 Physical property crossplot of effective reservoirs at different depths in the study area
3.3 分布函数曲线法与试油法的对比分析

通过对比分析分布函数曲线法与试油法的研究结果发现两种方法的研究结果具有较好的一致性,不同深度段的孔隙度下限值相对误差较小,分别为1.17%和1.01%,两种深度层段的相对误差平均值为1.09%,不同深度段的渗透率下限值相对误差分别为7.69%和14.28%,相对误差平均值为10.99%(表 3)。

表 3 分布函数曲线法与试油法的对比分析 Table 3 Comparative analysis of the distribution function curve method and the oil test method
3.4 综合确定有效储层物性下限

综合考虑研究区现有资料及各方法可靠性,对于能够直接反映物性特征的试油法分析结果赋予权重0.6,对于受主观因素影响较小且数据丰富的分布函数曲线法分析结果赋予权重0.4,对两种方法所得结果加权平均,最终确定研究区石炭系1500~1900 m及1900~2300 m火成岩有效储层孔隙度下限分别为5.09%、4.93%,渗透率下限分别为0.252 mD、0.198 mD。

4 研究区不同深度物性下限

对研究区储层物性资料及测井解释进行汇总和整理,确定了研究区石炭系火成岩储层物性下限随深度的变化曲线,如图 7所示,由此可知研究区不同深度的物性下限与储层埋藏深度成反比关系。

图 7 研究区石炭系有效储层物性下限与深度关系图 Fig. 7 The relationship between lower limit of physical property and depth of the carboniferous effective reservoir in the study area

储层物性下限随深度的变化曲线:

$ \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {{\phi _{\mathit{lim}}} = - 0.00012x + 8.19, }&{{R^2} = 0.9214}\\ {{K_{\mathit{lim}}} = - 0.0002x + 0.79, }&{{R^2} = 0.8301} \end{array}} \right. $ (1)
5 结论

(1) 研究区储层多为低孔、中低渗储层,且研究区中部区域孔渗相对较高,物性较好,向北部和南部物性逐渐变差。

(2) 综合应用分布函数法和试油法确定了研究区石炭系1500~1900 m及1900~2300 m火成岩有效储层孔隙度下限分别为5.09%、4.93%,渗透率下限分别为0.252 mD、0.198 mD。

(3) 确定了研究区1500~2300 m范围内有效储层物性下限与深度的定量函数关系方程,其中孔隙度与深度的拟合方程式为ϕlim=-0.00012x+8.19,R2=0.9214,渗透率与深度的拟和方程式为Klim=-0.0002x+0.79,R2=0.8301,在研究区1500~2300 m埋深范围内孔隙度、渗透率与埋深呈负相关。

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