四川盆地高石梯——磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征.pdf
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1、天 然 气 勘 探 与 开 发 NATURAL GAS EXPLORATION AND DEVELOPMENT 1 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征范翔宇1,2闫雨轩1张千贵2,3吉 人4柏爱川1,5赵鹏斐1何 亮11.西南石油大学地球科学与技术学院2.西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室 3.西南石油大学石油与天然气工程学院4.中国石油集团测井有限公司西南分公司 5.中国石油集团测井有限公司测井技术研究院摘要四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩气藏储量丰富,属于超深层气藏,孔隙结构复杂且溶洞发育,当前尚未完全厘清
2、该地区灯影组碳酸盐岩储层特征,为油气勘探开发带来极大挑战。本文结合岩石物理性质实验和测井解释研究高石梯磨溪地区灯影组碳酸盐岩的岩性、测井响应和孔隙性等储层特征。研究结果表明:高石梯磨溪地区灯影组碳酸盐岩岩性主要为细晶白云岩、藻云岩和泥晶白云岩,其中灯四段细晶白云岩占比 61.2%,灯二段藻云岩占比 74.3%;灯影组储层空间类型以裂缝和溶蚀孔洞为主,岩石吼道半径较小,中值吼道半径为 0.010 0.051 m,平均 0.028 m;储层物性灯二段较灯四段好,孔隙度渗透率相关性极差,呈特低孔低渗特征,渗透性受裂缝影响较大;渗透率参差系数计算结果均大于 0.9,表明灯影组储层为显著的非均质储层。本
3、研究成果可为该工区优质储层预测、开发设计及钻采工程施工等提供基础依据。关键词储层特征高石梯磨溪地区灯影组储层物性碳酸盐岩孔隙特征物性实验测井解释DOI:10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2023.02.001Characteristics of carbonate reservoirs in Sinian Dengying Formation,Gaoshiti-Moxi area,Sichuan BasinFAN Xiangyu1,2,YAN Yuxuan1,ZHANG Qiangui2,3,JI Ren4,BAI Aichuan1,5,ZHAO Pengfei1,a
4、nd HE Liang1(1.School of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China;2.Na-tional Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Cheng-du,Sichuan 610500,China;3.Petroleum Engineering School,Southwest Petroleum
5、University,Chengdu,Sichuan 610500,China;4.Southwest Company,China National Logging Corporation,Chongqing 401120,China;5.Log-ging Technology Research Institute,China National Logging Corporation,Xian,Shaanxi 710076,China)Abstract:Ultra-deep carbonate reservoirs in the Sinian Dengying Formation of the
6、 Gaoshiti-Moxi area in Sichuan Basin are rich in gas resource,with complex pore structures and developed karst caves.The reservoir characteristics have not been fully clarified,posing great challenges to hydrocarbon exploration and development of this area.In this paper,the lithology,log response,an
7、d pore structure of the reservoirs were studied based on petrophysical experiments and log interpretation.The results are achieved as follows:(i)The carbonate rocks are mainly composed of aplite dolomites,algal dolomites,and dolomicrites.In the fourth member of Dengying Formation(Deng 4 Member),apli
8、te dolomites account for 61.2%;in the second member of Dengying Formation(Deng 2 Member),al-gal dolomites account for 74.3%.(ii)The reservoir space of the Formation is dominated by fractures and karst vugs.The throat radius is small,with the median value of 0.0100.051 m and average value of 0.028 m.
9、(iii)The Deng 2 Member exhibits better reservoir properties than the Deng 4 Member.With extremely poor correlation between porosity and permeability,the reservoirs show the char-acteristics of ultra-low porosity and permeability,and the permeability is greatly affected by fractures.(iv)The calculate
10、d permeability diversity coefficients are greater than 0.9,indicating that the reservoirs are significantly heterogeneous.This study can provide a basis for high-quality reservoir predicting,development design,and drilling and production engineering operation for this area.Key words:Reservoir charac
11、teristics;Gaoshiti-Moxi area;Dengying Formation;Reservoir physical property;Carbonate rock;Pore characteristics;Petrophysical experiment;Log interpretation基金项目:国家自然科学基金项目(42172313、51774246)、四川省自然科学基金项目(2022NSFSC0185)。作者简介:范翔宇,男,1974 年生,教授,博士研究生导师,博士,现工作于西南石油大学地球科学与技术学院,主要从事油气井工程测录井、油气藏评价、油气钻井工程信息与控制
12、等方面的教学与科研工作。地址:(610500)四川省成都市新都区新都大道 8 号。E-mail:通信作者:张千贵,男,1982 年生,副研究员,硕士研究生导师,博士,现工作于西南石油大学石油与天然气工程学院,主要从事油气井工程岩石力学与井壁稳定、油气藏评价、非常规天然气开发理论与技术等方面的教学与科研工作。地址:(610500)四川省成都市新都区新都大道 8 号。E-mail:。范翔宇等:四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征 2 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期0引言四川盆地高石梯磨溪地区上震旦统灯影组气藏探明储量超过 7 000 余亿立方米,被认为是四川盆地重要产
13、气区之一1-2。尤其是灯影组气藏试采产气量较高3,显示良好的勘探开发前景。该区气藏主要分布于灯二段和灯四段碳酸盐岩地层,埋深超过 4 500 m,属于深层超深层气藏,是四川盆地能源接替与持续的方向4-5。由此,明确高石梯磨溪地区灯影组碳酸盐岩储层特征及成因机制对优质储层的分布预测、开发方案的制订及下步勘探部署均具有重要意义6-7。测井技术是储层特征评价技术中的主要手段。肉眼或镜下观察井下取出的岩心,形成对储集层裂缝的发育程度和分布等的直观认识8-10,但由于岩心观察仅能反映储层点的特征,且数量有限,在工程实际应用具有较大的局限性,一般用作其他数据的校核依据。常规测井、成像测井、核磁共振测井等测
14、井技术的发展,可以让人们更精确地认识裂缝及裂缝性油气藏。裂缝和溶洞影响着碳酸盐岩的储层性质,主要表现在碳酸盐岩储层发育有复杂的孔洞型、裂缝型、裂缝孔洞型孔隙结构11-13,呈典型的非均质性特征,相较于常规砂岩储层更加复杂。由此,基于不同原理的常规测井方法对碳酸盐岩地层孔隙性解释结果差异显著14-15。当前已有一些学者利用测井解释的方法对碳酸盐岩储层特征进行了分析16-17,如闫海军等18研究了川中高石梯磨溪地区碳酸盐岩储层特征,胡修权等19利用测井资料研究了储层构型,罗冰等20研究了灯影组储层发育控制因素,但是目前对四川盆地高石梯磨溪地区灯影组碳酸盐岩储层特征的认识仍然不够明确。为此,本文结合
15、岩石物理实验和测井解释研究高石梯磨溪地区灯影组碳酸盐岩的岩性、测井响应和孔隙性等储层特征,以期为该工区优质储层预测、开发设计及钻采工程施工等提供基础依据。1工区沉积与构造特征1.1沉积特征高石梯磨溪地区位于四川盆地东南部地区,构造位于川中古隆起东端轴部(图 1)。灯影组气藏主要分布于灯影组碳酸盐岩地层,该地层可以分为四段,自上而下分别为灯四段、灯三段、灯二段和灯一段21。灯三段为泥页岩夹石英砂岩,硅质岩也主要发育在灯三段中,所以在灯三段较难形成有效的储集空间。灯一段无相关的岩心资料分析,且查阅文献并未发现灯一段发育良好储层22。因此,高石梯磨溪地区灯影组地层主力开发层位于灯四段和灯二段22。灯
16、四段岩相和厚度变化大,以藻叠层和藻格架白云岩、凝块石白云岩、(藻)砂屑白云岩为主,夹泥晶白云岩或与之呈互层,基质孔和溶蚀孔洞发育,残留厚度在 30 400 m 之间。灯二段岩性以藻泥晶白云岩为主,局部有少量凝块石、藻纹层、藻砂屑白云岩,厚度在 300 400 m 之间,中部发育有几十米到上百米厚的葡萄花边白云岩,见残留溶蚀孔洞。1.2构造特征高石梯磨溪地区现今震旦系顶界总的构造轮廓是西高东低,轴向呈北东向,核部位于川西南部,轴线位于老龙坝资中安岳一线(图 1)。高石梯安平店磨溪潜伏构造带东为龙女寺构造,西南临近资阳古圈闭和威远构造。由于地处盆地中心,来自盆地周边的挤压力在此变得十分微小,主要是
17、受基底平缓隆起的影响,其特征属于低平构造,主要有南北向和东西向两组构造线,多高点,断裂不发育。2储层特征2.1岩性特征通过对高石梯磨溪地区录井、取心及薄片资料的分析,认为灯影组储层岩性主要为细晶白云岩(图 2)、藻云岩和泥晶白云岩,部分层段发育硅质岩以及极少量的页岩。岩石中部分硅质充填溶洞,泥晶白云岩结晶晶粒极细。该地层发育的泥晶白云岩中黏土分布较为均匀,泥晶晶粒细,在 0.01 mm以下(图3)。灯影组还发育有藻云岩,以灯二段居多。图 4 为灯四段常规测井和成像测井解释结果。灯四段发育有含硅质晶粒白云岩,呈晶粒结构,白云石一般 0.10 0.20 mm。自形半自形镶嵌,局部晶间孔充填沥青,特
18、大孔内充填粗大亮晶白云石。从图 4 中可以发现,含硅质白云岩在测井曲线响应上具有 GR 低值、低补偿中子、相对较高的声波时差的特征。此外,从图 4b 中可以看出,灯四段发育有溶孔、裂缝。图 5 为对 168 枚铸体薄片鉴定统计获得的灯四段和灯二段岩石类型分析结果。从图5a中可以看出,范翔宇等:四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征 3 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期灯四段主要为晶粒白云岩,占比达到 61.2%,其次是硅质白云岩(占比 21.5%),藻云岩占比为 13%,并且有少量角砾白云岩(占比 2.2%)和云质硅岩(占比 2.1%)。根据上述分析可知,灯四段主要岩
19、性为晶粒白云岩,硅质白云岩并伴有少量藻云岩。从图5b 中可以看出,灯二段主要为藻云岩,占比达到74.3%,其次是晶粒白云岩(占比 23.4%),并且有少量硅质白云岩(占比 0.7%)、泥晶白云岩(占比0.7%)和云质硅岩(占比 0.7%)。根据上述分析可知,灯二段主要岩性为藻云岩,并伴有晶粒白云岩,灯二段的藻云岩也具有一定的生烃能力。图 6 为灯四段岩性与电性之间的交会图。从图6 中可以看出,灯四段主要岩性为藻云岩、泥晶白云岩、细晶白云岩和少量硅质白云岩,与铸体薄片鉴定统计结果相近。该地层硅质白云岩电阻率响应值普遍比其他岩石大,并且和其他岩石电性差异较大;其次,藻云岩电阻率响应值也比泥晶白云岩
20、和细晶白云岩较大;而泥晶白云岩和细晶白云岩的电阻率响应值相差不大。由此可知,通过电阻率测井曲线可以较好地区分出硅质白云岩,藻云岩需要通过深侧向电阻率曲线方能和别的岩性有明显区别,而泥晶白云岩和细晶白云岩需要结合补偿中子曲线方可区分出来。图 1研究区工区地理位置与构造特征图图 2含硅质晶粒白云岩 图 3泥晶白云岩偏光图范翔宇等:四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征 4 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期图 4灯四段测井响应特征综合图(注:1 in=25.4 mm,1 ft=0.304 8 m,下同)图 5灯影组储层岩石类型统计图由上分析可知,灯四段岩性以晶粒白云岩为主,
21、其次发育有硅质白云岩;灯二段岩性以藻云岩为主,灯影组矿物成分均以白云石为主,灯四段相比灯二段发育有更多的硅质。2.2储层物性特征利 用 高 压 渗 透 率 仪 和 氦 孔 仪 对 灯 四 段 的 25 mm50 mm 岩样进行测试,获得岩石样品的孔隙率与渗透率(图 7)。从图 7 中可以看出,灯四范翔宇等:四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征 5 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期段岩样孔隙度主要分布在 0.50%5.00%之间,平均孔隙度为 2.25%。渗透率主要分布在 0.001 0 10.000 0 mD 之间,平均渗透率为 0.910 4 mD。对灯影组 60
22、0 块全直径样品进行测试,获得全直径样品的渗透率和孔隙度(图 8、图 9)。从图 8中可以看出,灯影组二段全直径孔隙度主要分布在图 7灯影组四段柱塞样物性分布直方图图 8灯影组二段全直径样品物性分布直方图图 6灯四段岩性电性关系图范翔宇等:四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征 6 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期0.50%5.00%之间,平均孔隙度为 2.21%。渗透率主要分布在 0.000 1 10.000 0 mD 之间,平均渗透率为 3.071 2 mD。从图 9 中可以看出,灯影组四段全直径孔隙度主要分布在 0.50%5.00%之间,平均孔隙度为 2.21%
23、。渗透率主要分布在 0.000 1 1.000 0 mD 之间,平均渗透率为 0.446 0 mD。由此可知,柱塞样与全直径样品的统计结果有一定的差别,但差别不大。图 10 为对研究区 137 块岩心进行分类统计出来的不同岩性样品的平均孔隙度和渗透率分布直方图。从图 10 中可以看出,细晶白云岩的平均孔隙度和渗透率分别为 2.65%和 1.390 2 mD;藻云岩的平均孔隙度和渗透率分别为 1.82%和 3.240 4 mD,细晶白云岩和藻云岩的物性整体较好;泥晶白云岩的平均孔隙度和渗透率分别为 2.69%和 0.420 1 mD,相比细晶白云岩和藻云岩稍次;硅质白云岩的平均孔隙度和渗透率分别
24、为 1.27%和 0.009 3 mD,角砾白云岩的平均孔隙度和渗透率分别为 2.64%和0.090 2 mD。含硅质白云岩、硅质白云岩和角砾白云岩虽然具有一定的孔隙度,但是渗透率很低,原因是角砾、硅质磨圆性差分选性不好,甚至会充填白云石晶间孔和溶蚀孔洞,严重破坏储集性能,不利于储层发育。总体来看,细晶白云岩、藻云岩和泥晶白云岩的物性整体较好,该类岩性地层为主要的气藏储集层。图 9灯影组四段全直径样品物性分布直方图图 10研究区岩性物性关系直方图范翔宇等:四川盆地高石梯磨溪地区震旦系灯影组碳酸盐岩储层特征 7 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期图 11灯影组储层典型岩石学特征图2.
25、3孔隙结构特征根据灯影组的岩心观察,在灯四段、灯二段岩心上均见有不同程度发育的溶孔。溶孔在岩心上呈条带、蜂窝状、斑块、星散状分布于各类晶粒白云岩、藻白云岩、角砾云岩中,以顺层条带分布占绝大多数,分布不均,局部密集呈蜂窝状,表 1灯影组储层白云岩孔喉特征参数表层位取值名称门槛压力/MPa中值压力/MPa中值半径/m最大汞饱和度分选系数歪度系数均值系数最大孔喉半径/m灯四段最小值0.16214.4090.01019.640%2.8841.2932.6970.100最大值7.33570.4960.05175.990%5.5142.2959.924.542平均值1.24938.2350.02841.7
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