巴喀油田西山窑组储层裂缝特征及对低渗透油藏开发的影响.pdf
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1、收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 3作者简介:赵德丽(1 9 8 8-),女,黑龙江省佳木斯市人,硕士学历,主要从事油气勘探、沉积研究等工作。巴喀油田西山窑组储层裂缝特征及对低渗透油藏开发的影响赵德丽,吝涛涛(漫金科技(北京)有限公司,北京 1 0 2 4 0 1)摘要:通过对巴喀油田西山窑组储层精细研究,裂缝是低孔特低渗性储集砂岩的主要渗流通道,裂缝的复杂分布特征严重影响了巴喀油田的开发效果,结合区域构造背景和大地构造主应力方向,选取了岩心、薄片和成像测井等资料相对较完整的井,分析了研究区内裂缝形成的主要控制因素以及裂缝发育所形成的重点表征特征。研究表明该区砂岩储层中的裂缝主要为挤压应力
2、下形成的剪切裂缝,其倾角多大于3 0,走向则主要为NWW向和NN E向,另外局部地区还有NW向和N E向两组次要裂缝发育。受现今地应力影响,NWW和NW向裂缝开度大,为主要的渗流方向。受岩性、构造部位、层厚和沉积微相等不同的影响,裂缝的发育程度和发育特征差异很大。应根据裂缝的主渗流方向、砂体展布等特征来完善注采系统,进而改善开发效果。关键词:储层;裂缝;发育特征;影响中图分类号:T E 1 2 2 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 8-0 1 1 7-0 5 随着我国对油气资源需求的不断增长,常规油气的生产规模已经无法满足需求,低渗透储层将是今后开发
3、的新领域,开展裂缝研究对于低渗透油藏的有效富集带的研究以及后期的高效动用方式方法具有十分重要的意义1。巴喀油田东部紧邻丘陵油田,北部背靠博格达山,地处吐鲁番哈密盆地台北凹陷鄯善弧形构造带的最西端,为早期推覆作用下形成的断背斜2,3,构造背景优越。巴喀油田中侏罗统西山窑组储层孔隙度6.1%1 2.3%,平均为8.9%,渗透率平均为0.4 21 0-3m2,为典型的低孔特低渗砂岩油藏。油藏开发过程中,储层裂缝较为发育导致的油井见水早,含水上升特别快等问题,较大程度上制约了西山窑组油藏的高效开发动用。因此,利用岩心、薄片和成像测井等资料,开展该地区储层裂缝特征研究,对改善油田开发效果具有重要意义。1
4、 裂缝发育特征依据研究区岩心综合观察分析,巴喀油田西山窑组低渗透储层主要发育两种成因类型的裂缝。其中,砂岩储层中以构造剪切裂缝发育为主(图1),裂缝倾角多大于3 0,属于中高角度裂缝,占到全部发育裂缝的9 2%,而小于3 0 的低角度裂缝较少发育(图2)。构造剪切裂缝延伸较远,多为未充填缝和半充填缝,因此,其缝面平直光滑,且由于目的层段裂缝多为挤压性质形成的,因此,裂缝附近常见擦痕。成岩裂缝则主要在泥质岩类中发育,一般顺层面发育,但规模较小,连通性较差,对低渗透油气田开发所起作用有限,主要影响储层油气开发的为构造剪切裂缝。据岩心定向和成像测井资料分析西山窑组油层发育主要有两组走向不同的构造裂缝
5、,其中2 7 52 9 5 的走向 缝 最 为 发 育,达 到3 7.4%,1 53 5 走向缝次之,为2 4.3%,另外还发育有NW向和N E向两组次要裂缝。2 裂缝的渗流方向裂缝的地下开度和连通性受现今应力场控制4,裂缝走向与最大主应力呈高角度相交或正交时,对裂缝起到压应力效应,会缩小早期形成的裂缝张开度,造成渗流能力减弱。反之,则会对原始裂缝起到张应力效应,进一步增大裂缝的开度,进而提高储层的渗流能力5。利用波速各向异性、岩心差应变和井间崩落法综合判断巴喀油田现今最大主应力方向为NW,使得NWW、NW向裂缝开度较N N E、N E向大,为该区主要的渗流方向,这与注水开发过程中,表现为在N
6、WW、NW突进明显相吻合。711 2 0 2 3年第8期内蒙古石油化工图1 巴喀油田储层岩心上的构造剪切裂缝a.B 2 1井,18 2 0.0 518 2 0.4 6 mb.K 7井,17 6 6.2 517 6 6.6 5 m图2 巴喀油田裂缝倾角分布3 影响裂缝发育的主要因素3.1 岩性岩性是影响裂缝发育的重要因素,影响裂缝发育的岩性因素主要包括岩石成份、颗粒大小以及孔隙度等6-9。在相同的可达到破坏极限的构造应力作用下,岩石的可塑性越差,裂缝越发育,如巴喀油田西山窑组泥岩和泥质粉砂岩可塑性较粉砂岩、细砂岩和粗砂岩大,因此,其裂缝发育程度最弱,均小于0.4条/m,未达到砂岩的一半(表1)。
7、而在同为砂岩组合情况下,孔隙体积和岩石颗粒则成为控制裂缝发育程度的先决条件,其与岩石的致密度和强度成反比,岩层越致密,强度越大,其需要形成裂缝的破坏力越小。在巴喀油田西山窑组的砂岩裂缝平均密度为0.7 2条/m,表明该区以砂岩裂缝为主。在砂岩中粗砂岩粒度最大,且孔隙结构也最大,细砂岩均次之,粉砂岩最小,但是,裂缝在粉砂岩中密度最高,表明在相同组分的岩石中,随着岩石颗粒的增大,裂缝密度降低(表1)。其中细砂岩与粗砂岩占总裂缝条数的5 7.4%和3 0.2%,表明裂缝主要在粗砂岩与细砂岩中发育,其他岩性裂缝发育比例较低。表1 不同岩性裂缝发育统计岩性粗砂岩细砂岩粉砂岩泥质粉砂岩泥岩密度(条/m)0
8、.6 80.7 90.8 40.3 60.1 8总百分比(%)3 0.25 7.44.00.87.6811 内蒙古石油化工2 0 2 3年第8期 3.2 构造巴喀油田为多期应力叠合作用下形成的狭长高陡状断背斜构造,呈近东西向长轴展布,为单一的构造单元,面积仅3 0 k m2。由于构造控制着不同构造部位的局部应力分布,进而控制裂缝的发育程度1 0。在位于背斜构造轴部的井裂缝发育程度较高,如位于轴部B 2 8井和B 2 9井在J 2 X 1-J 2 X 4个砂组中的8个砂层中有裂缝发育,而位于其附近的两翼井发育程度逐渐明显变差,如B 4井、B 1 9井、B 2 3井和B 4 1井仅在小部分砂层中发
9、育裂缝。断层活动时间的长短以及断距的大小,在很大程度上影响了裂缝发育程度,在断层附近,其应力和裂缝分布具明显的分带性1 1,实验分析距离断层0.51.0倍断距内,裂缝最为发育。研究区断层十分发育,主要断层有1 6条,断层分布密度平均0.5 3条/k m2,而属B 2 8-B 4 3断块油藏断层密度最高,砂岩裂缝平均密度达到1.3 8条/m,明显高于断层密度较低的西南部区域。B 2 0-K 7-B 2 1井几乎处于横贯研究区的东西直线上,通过裂缝主方向对比发现,裂缝的主方向由NN E向为主,NWW向次之,逐渐变化为NWW向为主,N E向次之(图3、图4)。图3 研究区东西方向上裂缝主方向对比3.
10、3 沉积微相沉积微相是不同沉积环境和不同水动力条件的指示,其在岩性组合、岩层厚度、粒度、矿物成分和韵律上均有差异。因而不同沉积微相中的裂缝发育程度有很大差别。巴喀油田西山窑组储层以粉、细砂岩为主,粒度小,呈灰白色,指示了明显的水下还原沉积环境,为典型的三角洲前缘亚相沉积,本次研究,根据泥质含量、粒度大小等的不同,将目的层段细分为5类沉积微相。不同沉积微相间裂缝密度差异较大。水下分流河道间泥质含量最高,岩性可塑性强,裂缝发育程度最差,统计宏观裂缝线密度为0.5 1条/m。作为主要的沉积储层的水下分流河道砂体和河口坝砂体,其砂体的单层厚度大,颗粒较粗,发育程度中等,但切穿深度较大,且作为主要储层中
11、裂缝对开发影响较大,裂缝的线密度为1.2 7条/m。远砂坝及席状砂中砂体发育较少、颗粒较细、单层厚度小、裂缝发育程度较高,达到1.5 3条/m,但该类砂体为非主要储集层进而对开发影响较小。3.4 层厚裂缝的分布与发育程度常受岩层影响,通常情况下裂缝只分布在岩层内,很少有裂缝穿越岩层界面,多 数 裂 缝 与 界 面 垂 直,并 终 止 于 岩 性 界 面上1 2-1 5。研究区为水下沉积环境,单砂体厚度整体较小,从研究区岩性裂缝发育统计结果看,在一定的岩层厚度范围内,随着岩层厚度的增加,裂缝的发育密度逐渐减小(表2)。表2 不同层厚裂缝发育统计层厚4 m密度(条/m)5.23.92.71.60.
12、7 14 裂缝对注水开发的影响巴喀油田为特低渗储层,无自然产能,需要进行周期性注水驱替。而裂缝的非均质性造成了早期不规则井网的注水效果不太理想。研究认为,巴喀油田现今应力场的最大水平主应力为近NW向,因此,在注水开发过程中,NW向裂缝的开启程度最大,为主要的渗流通道,动态反应也最为明显。裂缝渗流的影响使注入水不能形成有效的驱替前缘,严重影响注水开发的效果1 5。在裂缝高密度区,渗流现象活跃,注入水沿主力渗流方向突进,周边油井见水快、见水后含水直线上升并快速水淹,而裂缝欠发育区则注水困难,增压注水进一步导致吸水剖面矛盾加剧,造成注水的不平衡,降低了注入水的波及程度。在现井网条件下,油田水驱控制程
13、度为6 9.6%,且以单向水驱为主,占到5 8.8%,其次为双向水驱,占3 5.1%,而多向水驱仅为6.1%。依据巴喀油田的地质特点,注采井网的部署应与砂体展布、地应力方向、裂缝主方向等特征相适911 2 0 2 3年第8期赵德丽等 巴喀油田西山窑组储层裂缝特征及对低渗透油藏开发的影响应。在裂缝较发育的中部区域,应按NW向部署注采井网,采用温和注水方式,同时应控制其它方向组系裂缝的开启程度。通过拉水线注水初见成效,如B 3 6井改注后(图4),B 4 3井调配前的日产液8.4 t,含 水 率9 8%,调 整 后 日 产 液6 2.4 t,含 水 率9 9%,产液量明显上升;对于裂缝相对不发育区
14、域,如油藏边部的区域,可在N E、NN E方向上缩小注水排距或井距,适当提高注水压力,以此适应油藏N E、NN E渗流阻力较大的地质特点。随着对于裂缝发育方向认识的不断深入,在裂缝两侧可实施侧钻,并在开发进入一定阶段后,在油井排上进行加密,缩小生产井距,以此挖潜剩余油,逐步改善油田开发效果。图4 巴喀油田J 2 X 1砂组砂体展布与裂缝走向图5 结论与认识:5.1 巴喀油田西山窑组低渗透储层裂缝主要为压应力下形成的构造裂缝,岩性裂缝基本不发育,对渗流影响较小。构造裂缝主要为倾角多大于3 0 的中高角度缝,以NWW向和NN E向最为发育,NW向和N E向欠发育。5.2 裂缝的张开度受最大主应力方
15、向的变化而变化,现今最大主应力方向为NW向,因此,NWW向和NW向两组裂缝张开度在当前时间段较大,成为目的层的主力渗流方向。5.3 裂缝的形成机制以及发育程度不是受单一变量控制。其中,巴喀油田储层裂缝的发育密度与岩性、构造位置、层厚等因素相关。在粉砂岩中发育密度最大,但在细砂岩与粗砂岩中的最为发育;在构造的轴部和断层附近发育密度较高;裂缝发育密度与岩层厚度的变化成反比。5.4 巴喀油田储集层裂缝的张开度差异大,横向分布非均质性较强,因此,注水开发应按照裂缝发育的地质特点实施,在裂缝较发育区域,按NW向部署注采井网,采用温和注水方式,控制主力渗流方向的水流突进速度;对于裂缝相对不发育区域,在N
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