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成藏過程中儲層物性的恢復

(壹)碎屑巖儲層孔隙演化特征

碎屑巖儲層孔隙發育主要受沈積微相、成巖作用、油氣充註和異常高壓的影響。下面以東營凹陷沙河街組三角洲砂巖為例,說明碎屑巖儲層孔隙演化特征。

根據孔隙度演化曲線和顯微鏡下觀察結果,三角洲砂巖儲層孔隙度演化可分為以下六個階段(圖3-44):

圖3-43東營凹陷壓力演化史模擬開發剖面圖

(1) 750 ~ 1400 m,該深度段,壓實作用弱,巖石松散,顆粒以浮粒或點接觸為主,原生粒間孔隙發育,物性較好;

(2)在1400 ~ 1800 m之間,由於方解石、沸石等的膠結作用。和綠泥石邊的長石、巖屑等顆粒,原生孔隙減少;

圖3-44三角洲砂巖孔隙度隨深度的演化曲線

(3)在1800 ~ 2400 m溫度下,由於熱成熟過程中產生的有機酸和沂蒙混合層的層間水,酸性水介質對巖石有明顯的溶解作用,孔隙為原生孔隙和部分次生孔隙的混合孔隙;

(4)2400m至2700 m,壹方面有機質趨於成熟,有機酸的生成趨於減弱,有機酸總量減少,碳酸鹽和鋁矽酸鹽礦物的溶解作用相對較弱;另壹方面,上部蒙脫石轉化為伊利石時產生的SiO2、Ca ~ (2+)、Mg ~ (2+)等大量物質向該帶遷移,形成碳酸鹽和鋁矽酸鹽沈澱及應時次生擴大,形成第二個區域性致密帶。

(5)在2700 ~ 3250 m深度範圍內,儲集空間主要由碳酸鹽溶解和長石、巖屑的高嶺石化作用構成,形成粒間和粒內溶孔;

(6)3250m以後,以沈積和礦物形成為主,由於方解石膠結、鐵白雲石膠結和長石次生增多,孔隙間孔隙度減小。

(二)碎屑巖儲層物性恢復方法

恢復地質歷史中的儲層物性參數是壹項非常困難的任務。經過反復研究,總結出壹套恢復地質歷史時期儲層物性參數的方法如下:

(1)根據物理模擬實驗(正演模擬)得到的不同粒度儲層物性參數演化曲線和統計方法總結的不同沈積相儲層物性參數演化曲線,做出不同沈積相儲層孔隙度演化曲線。在研究中發現,無論水層還是油層,即使儲層具有相同的深度和粒度,孔隙度的分布範圍仍然很寬。經過反復研究發現,孔隙度分布範圍廣的主要影響因素是分選系數和碳酸鹽含量,淺部主要是分選系數,深部主要是碳酸鹽含量。

(2)利用成巖剝離(反演)方法,根據目前的微觀特征、成巖現象和成巖事件,得到盆地內不同構造部位、不同沈積類型、不同埋藏方式的儲層現今的孔隙結構特征和物性參數,對應本區的成巖階段,得到這種成巖現象發生的時間和深度。結合包裹體測溫和伊利石測年,推斷了不同階段膠結物的形成時間。然後“剝離”不同時期的膠結物,得到的膠結物體積與當前孔隙體積之和即為膠結物出現前的孔隙體積,並逐步反推各種成巖現象,計算、統計和恢復儲層的孔隙度,得到不同時期儲層物性的演化規律。

如托76井粗砂巖樣品埋深3260米,目前顆粒均為應時次生擴大邊和鐵方解石膠結物充填,面比65438±0%。根據包裹體測溫資料,鐵方解石膠結物包裹體平均均壹溫度為90℃,區間值為85.3 ~ 91.2℃,反映了第二次油氣運移和鐵方解石膠結物的形成期。儲層深度為2154m,時間為明化鎮組沈積中期。除去鐵方解石膠結物的體積後,剩余的孔隙空間占巖石面積的35%,即孔隙度為35%。應時擴大邊緣包裹體的平均均壹溫度為865,438±0℃,區間值為63 ~ 86℃,反映了第壹次油氣運移期和擴大邊緣的形成期。油藏埋深1500m,時間為東營組末期。去除應時擴大邊緣的體積後,剩余孔隙空間占巖石面積的40%,即面比40%,反映了埋藏初期儲層的面比(圖3-45D)。利用該方法恢復坨76井粗砂巖樣品孔隙演化歷史的過程(圖3-45)。

圖3-45應時擴邊(ⅱ級)+鐵方解石膠結物粗砂巖孔隙演化史恢復圖。

(陀763260米)

(三)碎屑巖儲層物性恢復圖

總結儲層物性恢復的正演模擬和反演方法及其主要控制因素,在恢復儲層參數時,首先要分析待研究儲層的多個樣本點的物性,得到分選系數,根據分選質量確定相應的演化趨勢線曲線,從而恢復孔隙的演化歷史。確定油氣進入研究層段的時間後,確定油氣進入時研究層段的埋深,將這個深度提交到水層的物性曲線上,得到交點的孔隙度值,就是油氣運移時的孔隙度。油氣進入儲層後,會根據油層的演化曲線進行孔隙度演化(圖3-46)。

從圖3-47可以看出,如果油氣分別從A、B、C、D點代表的深度進入儲層,油層的孔隙度將分別沿曲線①、②、③、④演化。若油氣沿H點進入,則演化路線與d點相同,若油氣分別從E、G、I、J代表的深度進入儲層,則油層孔隙度會先沿曲線⑤、⑤演化至H點,再分別沿曲線⑦、⑧演化至K點,然後沿曲線④演化。如果油氣分別沿E、F、G代表的深度進入儲層,會先沿水層曲線演化到H點,再沿曲線④演化。

圖3-46油藏參數恢復圖

在此基礎上,回歸了孔隙度演化與埋深的關系,得到了不同沈積體系、不同粒度砂巖的孔隙度演化公式,實現了儲層物性的定量恢復。以下公式是中等分選河流相砂巖孔隙度演化曲線的回歸表達式:

y = a+bx+cx2+dx3+ex4+fx5+gx6+hx7+ix8+jx9+kx 10+LX 11(3-1)

式中:y為儲層孔隙度;x是埋深;A ~ l是回歸系數。

通過壹個實例,將反演方法(剝離法)恢復深部儲層物性參數演化歷史的過程總結如下。

坨76井位於東營凹陷北部陡坡帶。砂礫巖油藏,含礫砂巖和粗砂巖,埋深3260米,分選中等。根據包裹體測溫資料,反映了第二次油氣運移和鐵方解石膠結物形成期,儲層埋深為265° 438+054m,在陡坡帶礫砂巖水層孔隙度演化曲線(中線)上,265 438+054 m深度點對應的孔隙度值為26%,即油氣進入儲層時的孔隙度為26%(圖3-47)。由於孔隙度和滲透率之間存在明顯的正相關關系,因此可以大致得出滲透率值。

圖3-47東營凹陷北部陡坡帶不同粒度儲層水孔隙度隨深度的演化特征

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