珠江口盆地W油田低阻油层特殊成因机理

杨 娇 陆 嫣 刘伟新 冯 进 王显南 江若霓 屈 亮

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

珠江口盆地W油田低阻油层特殊成因机理

杨 娇 陆 嫣 刘伟新 冯 进 王显南 江若霓 屈 亮

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司)

针对珠江口盆地W油田典型的正常油层c-I和低阻油层c-II,以国内外低阻油层研究成果为理论指导,对其岩石粒度、泥质与粘土矿物成分及分布、孔隙结构、束缚水饱和度、导电矿物等因素进行了对比分析,认为储层内由自生粘土矿物形成的网状导电通路以及测井仪器在砂泥岩薄互层的局限性是W油田低阻油层的特殊成因。在油田开发时应充分考虑这些因素,并制定出相应的应对措施。

低阻油层;特殊成因机理;孔隙结构;束缚水饱和度;砂泥岩薄互层;粘土矿物;珠江口盆地

近几年在南海东部地区新近系发现了一些低阻油层[1]。国内外研究者对低阻油层成因已进行了不少探讨,将低阻油层的成因归纳为储层内岩石类型、颗粒大小和形状、岩石骨架特征、粘土矿物成分及其分布、孔隙结构、润湿性、地层水矿化度、导电矿物等各因素之间相互作用的结果[2-5]。但由于低阻油层成因众多,不同地区不同油田低阻油层的具体成因组合也各不相同,因此有必要针对南海东部地区低阻油层的特殊性,研究其成因机理。此外,目前国内外对低阻油层的研究多集中在其成因和识别上[6-7],而对于低阻油层的储层特征和合理开发还缺乏必要的理论研究和探讨。笔者从国内外低阻油层的研究成果出发,研究南海东部W油田低阻油层(图1)微观成因机理,并在此基础上分析低阻油层储层物性特征及对油田开发的影响。

图1 珠江口盆地W油田测井解释成果图

W油田位于珠江口盆地番禺低隆起东端,为一受断层控制的翘倾半背斜构造,油层主要发育在新近系下中新统珠江组下部。W油田是一个在天然气田群周边发现的新区油田,已钻井2口,其中c油藏是该油田的主力油藏,可细分为c-Ⅰ、c-Ⅱ、c-Ⅲ和c-Ⅳ共4段,DST测试、MDT取样及测井解释均证实W-1井油水界面之上近90 m厚的储层均为油层,c-Ⅰ和c-Ⅱ段DST合试日产油500多m3,c油藏各油层段之间具有低阻和正常油层交互分布的特征(如图1所示,c-Ⅱ和c-Ⅳ段为低阻油层)。但是,W-2井无明显分层现象,储层井间差异性大。

因此,开发评价阶段低阻油层的空间分布是否会影响c油藏的开发,这是开发井设计时必须要解决的难题。本文从W油田低阻油层特征分析出发,分析该油田低阻油层的特殊成因机理,剖析低阻油层储层特征,以期为油田开发提供决策支持。

1 低阻油层特征与形成机理

1.1 低阻油层特征

选取正常油层c-Ⅰ和低阻油层c-Ⅱ,从粒度、泥质及粘土矿物、孔隙结构、束缚水饱和度等方面对比分析低阻油层特征。c-Ⅰ、c-Ⅱ为c油藏2个连续的油层段,厚度均在15 m以上,因此地层水矿化度高、低幅度构造不是导致c-Ⅱ层低阻的成因。

1.1.1粒度

研究表明,低阻油层的岩性大都是粉砂岩或泥质粉砂岩,其粒度中值大部分小于0.1 mm;由于岩石颗粒越细,颗粒之间的孔喉半径就越小,毛细管压力会加大,使毛细管中水的含量上升,促使电阻率降低[8]。对W油田c-Ⅰ、c-Ⅱ层的岩样进行粒度对比分析,结果表明:c-Ⅰ层岩性主要为中砂岩,粒径分布在0.2～0.5 mm;c-Ⅱ层(低阻)岩性也以中砂岩为主,粒径分布在0.2～0.7 mm。可见,c-Ⅱ层(低阻)粒度并未表现出低阻机理中的特征。

1.1.2泥质及粘土矿物

当储层中的泥质含量较高时,以伊/蒙混层、伊利石为主要成分的粘土矿物颗粒表面吸附的正离子在外电场的作用下沿其表面移动,增加了地层的导电能力,使储层电阻率降低[9]。对W油田c-Ⅰ、c-Ⅱ层段岩样进行泥质及粘土矿物对比分析,结果如表1所示。

c-Ⅱ层(低阻)泥质含量相对c-Ⅰ层较高,据统计,c-Ⅰ层泥质含量平均为7.5%,c-Ⅱ层泥质含量平均为15.1%,但这2个油层的粘土矿物种类和含量无较大差异。

表1 珠江口盆地W油田c-Ⅰ层与c-Ⅱ层(低阻)泥质及粘土矿物对比分析表

1.1.3束缚水饱和度及孔隙结构

束缚水饱和度与构造幅度、储层岩性和物性密切相关,具有双孔隙、结构和成分成熟度较低、泥质胶结含量较高的储层,其束缚水饱和度增大,电阻率降低[8]。W油田c-Ⅰ层和c-Ⅱ层(低阻)均具有明显的双重孔隙结构(即粒间孔隙和微孔隙发育,表2),但c-Ⅰ层以微孔为主,少量溶孔和粒间孔;c-Ⅱ层则主要是粒间孔,微孔其次。可见c-Ⅱ层孔隙结构比c-Ⅰ层更好,并不符合低阻油层孔隙结构差的概念[10-11]。此外,根据W-2井稳压相渗实验结果,W油田束缚水饱和度普遍较高,c-Ⅱ层(低阻)束缚水饱和度(29.7%～41.5%,平均32.7%)比c-Ⅰ层(27.0%～34.5%,平均31.0%)略高。

1.1.4导电矿物

导电矿物(为黄铁矿、含铁碳酸盐矿物和磁铁矿等)可使电阻率下降,且含量越高,电阻率下降的幅度越大[12],而c-Ⅱ层中几乎不含导电矿物(表2),因此低阻油层不是导电矿物引起的。

由以上分析总结得出,W油田低阻油层c-Ⅱ段泥质含量较高,岩石存在双重孔隙结构,束缚水饱和度较高。综合分析南海东部各油田泥质含量与油田电性特征关系发现,南海东部HZ油田群油层泥质含量下限标准的统计结果(表3)显示泥质含量下限均在30%～40%,说明泥质含量达30%以上仍为正常油层,可见泥质含量高不是该区低阻油层的直接成因;W油田正常油层c-Ⅰ段也具有双重孔隙结构、束缚水饱和度高的特点,却未见低阻特征,可见双重孔隙结构和束缚水饱和度高也不是该区低阻油层的固有特征。由此可见,用国内外研究成果来解释南海东部油田的低阻油层成因尚存在很多疑问,须对W油田低阻油层的形成机理进行更深入的研究。

表2 珠江口盆地W油田c-Ⅰ层与c-Ⅱ层(低阻)胶结物、孔隙结构对比分析表

表3 南海东部HZ油田群油层泥质含量下限标准统计

图2 W-1井c-Ⅰ油层与c-Ⅱ油层(低阻)孔隙结构对比图

1.2 低阻油层形成机理

1.2.1W-1井低阻油层成因机理

对比发现,W-1井c-Ⅰ层岩石为长石岩屑砂岩, c-Ⅱ层岩石则主要为岩屑长石砂岩,即低阻油层岩石碎屑成分中长石成分较正常油层多(表2)。在钙质胶结的长石砂岩内,长石可以从颗粒边缘被溶蚀,甚至长石颗粒完全被交代[13]。铸体薄片精细分析发现,低阻油层c-Ⅱ层孔隙以粒间孔为主,主要分布于样品边缘(图2);大量微孔分布于粒内(岩屑和长石被溶蚀)和自生粘土内;而自生粘土在c-Ⅱ层有着特殊存在形式,一部分呈薄膜式包裹碎屑颗粒,一部分分布于粒内孔中,有效地将粒间孔和粒内孔连接起来,加上自生粘土有吸附地层水而导电的作用,在储层内部形成网状的导电通路(图3),使c-Ⅱ层呈现出低阻特征。

c-Ⅰ层主要孔隙类型为微孔,分布于粒内(岩屑和长石被溶蚀)和自生粘土内(图2),虽也有少量粒间孔分布,但还是以微孔为主,粘土大多分布于粒内,无法形成导电通路,因此没有呈现出低阻特征。

1.2.2W-2井低阻油层的发现及成因机理

为研究低阻油层横向分布对油田开发的影响,对W油田c油藏进行了精细的地层划分,发现W-2井也有低阻油层分布(由于紧邻油水界面,初期将其解释为油水过渡带),如图1中红色虚线方框所示。铸体薄片显示,W-2井c油藏低阻油层c-Ⅱ层孔隙发育,连通性也好,但由于长石几乎全被溶蚀而形成粒间孔,未形成自生粘土薄膜式包裹岩石颗粒的“桥梁”导电方式,因此W-2井低阻油层成因与W-1井不同。

从W-2井岩心照片(图4)可见,中间灰白色的泥质砂岩是c-Ⅰ层和c-Ⅱ层的分界,其上正常油层c-Ⅰ层为大套纯砂岩层,其下c-Ⅱ层则是明显的砂泥岩薄互层(图4中红色方框),多条泥质条带将大套砂岩划分成多个薄砂层,这些泥岩非常薄(大多不到0.1 m),但多条密集分布时就足够影响到整个砂层的电性特征。由于电阻率测井在薄储层中的局限性,导致了实测电阻率降低[14],使得砂泥岩薄互层呈现低阻特征。

图3 c-Ⅱ油层低阻形成机理图

图4 W-2井岩心c-Ⅱ油层砂泥岩互层显示图

2 低阻油层对油田开发的影响

W油田低阻油层c-Ⅱ层孔隙发育,且连通性好,开发时须注意布井和射孔位置,应尽量避免在泥岩薄层段射孔。W-1井在c-Ⅱ层顺利取到了3个MDT油样,表明储层具较好的流动性;相反,正常油层c-Ⅰ层在W-1井处(W油田高部位)虽有一定的孔隙发育,但主要以微孔为主,孔隙间连通性差,必要时需要对储层进行改造,以免影响开发效果。

由于电阻率值直接影响到含水饱和度的计算, W油田低阻油层储层物性好,电阻率低只是电测仪器局限性所致,因此初期依据电阻率计算的低阻油层含水饱和度偏高[15],含油饱和度偏低,低阻油层的地质储量存在更大潜力。初期利用电阻率计算的c-Ⅱ层含水饱和度为48.8%～49.0%,按有效厚度平均后含水饱和度为48.9%;而基于上述认识,利用J函数计算得到了W-1、W-2井低阻层段的含水饱和度,c-Ⅱ低阻层段的含水饱和度值介于40.3%～47.2%,按有效厚度平均后含水饱和度为42.4%,由此计算可使低阻油层地质储量提高12.7%。

3 结论

1)珠江口盆地W油田低阻油层c-Ⅱ层和正常油层c-Ⅰ层均存在双重孔隙结构、束缚水饱和度较高的特点,c-Ⅱ层的泥质含量比c-Ⅰ层略高,但仍小于南海东部的正常油层,因此推断W油田低阻油层具有特殊成因机理。

2)W油田2口井均存在低阻油层,但成因却不相同。W-1井是储层内部岩石孔隙内自生粘土一部分呈薄膜式包裹碎屑颗粒,一部分分布于粒内孔中,有效地将粒间孔和粒内孔连接起来,加上自生粘土有吸附地层水而导电的作用,在储层内部形成网状的导电通路,从而使储层呈现低阻特征。W-2井低阻油层是由于砂泥岩薄互层中测井仪器局限性所致。

3)W-1井处(油田高部位)低阻油层c-Ⅱ层孔隙结构比c-Ⅰ层更好,储层物性也更好,其地质储量存在更大的潜力。而W-1井处c-Ⅰ层孔隙结构较差,渗透率比c-Ⅱ层低,油田开发时应考虑提前采取相应措施。

[1] 王赛英,赵冠军,张萍,等.低阻油层形成机理及测井识别方法研究[J].特种油气藏,2010,17(4):10-14.

[2] WORTHINGTON P F.Recognition and development of lowresistivity pay[C].SPE 38035,1997:157-171.

[3] SWANSON B F.Microporosity in reservoir rocks its measurement and influence on electrical resistivity[C]∥26th SPWLA,1985.

[4] 傅强,武晓光,游瑜春.平湖油气田古近系花港组低阻油层成因及识别分析[C].海洋石油,2003,23(增刊):21-24.

[5] 孙建孟,李召成,赵文杰,等.史南油田低阻油气层成因分析与评价[J].中国海上油气(地质),1999,13(1):65-68.

[6] 苏崇华.低阻低渗油藏薄油层测井识别技术及其应用[J].中国海上油气,2009,21(5):320-323.

[7] 杨玉卿,崔维平,李俊良,等.电成像测井在珠江口盆地西部低阻油层研究中的应用[J].中国海上油气,2011,23(6):369-373.

[8] 王艳,陈清华.苏北盆地低阻油层的成因及识别[J].断块油气田,2009,16(1):31-33.

[9] 何胜林,曾少军,杨燕,等.南海西部海域文昌A、B油田低阻成因分析[J].世界地质,2011,30(3):404-409.

[10] 陈关聚.陕北吴旗Z油田长2低阻油层特征研究[J].西北地质,1996,17(2):29-31.

[11] 肖冬生,乔东生.低阻油层识别新方法及其应用[J].断块油气田,2010,17(4):509-512.

[12] 尤丽,李才,刘景环.琼海凸起珠江组一段低电阻率油层的微观成因机理分析[J].世界地质,2011,30(1):65-70.

[13] 赵澄林,朱筱敏.沉积岩石学[M].北京:石油工业出版社, 2001:107.

[14] 长江大学.西江24-3测井解释方法[R].2009.

[15] 王培春,吕洪志.低阻油层含水饱和度计算方法研究:以渤海A油田新近系低阻油层为例[J].中国海上油气,2010,22(2): 104-107.

(编辑:周雯雯)

Special origins of low-resistivity oil layers in W oilfield,Pearl River Mouth basin

Yang Jiao Lu Yan Liu Weixin Feng Jin Wang Xiannan Jiang Ruoni Qu Liang

(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240)

Based on the domestic and foreign research results about low-resistivity oil reservoirs,a typical normal oil layer(c-Ⅰ)and a low-resistivity oil layer(c-Ⅱ)in W oilfield,Pearl River Mouth basin,were compared in their rock grain size,mineral composition and distribution of shale and clay, pore structure,irreducible water saturation and conductive minerals.It was concluded that the netlike conductivity channels formed by authigenic clay minerals within a reservoir and the limitation of logging instruments for thin sand-shale interlayers may be the special origins of the low-resistivity oil layers in W oilfield.These factors should be sufficiently considered and the responding measures should be adopted during development of such oilfields.

low-resistivity oil layer;special origin; pore structure;irreducible water saturation;thin sandshale interlayer;clay mineral;Pearl River Mouth basin

2013-08-02改回日期:2014-05-14

杨娇,女,工程师,硕士,现主要从事油气田开发地质、前期研究及储量评价等工作。地址:广州市海珠区江南大道中168号海洋石油大厦1110室(邮编:510240)。