天然气地质学

准噶尔盆地致密砾岩储层特征及“甜点”预测——以中佳地区佳木河组二段一砂组储层为例

  • 杨川 ,
  • 李啸 ,
  • 吴涛 ,
  • 宋明星 ,
  • 刘念周 ,
  • 贾开富 ,
  • 董桂彤 ,
  • 费李莹
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  • 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院,新疆 克拉玛依 834000
吴涛(1981-),男,新疆奎屯人,博士,高级工程师,主要从事储层沉积学与油气地质综合研究.E-mail:.

杨川(1993-),男,重庆长寿人,硕士,工程师,主要从事油气综合地质研究.E-mail:.

收稿日期: 2022-07-08

  修回日期: 2022-08-11

  网络出版日期: 2023-03-06

Characteristics and "sweet spot" prediction of tight conglomerate reservoir: Case study of the first sand group of the second member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area, Junggar Basin

  • Chuan YANG ,
  • Xiao LI ,
  • Tao WU ,
  • Mingxing SONG ,
  • Nianzhou LIU ,
  • Kaifu JIA ,
  • Guitong DONG ,
  • Liying FEI
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  • Research Institute of Exploration and Development,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Karamay 834000,China

Received date: 2022-07-08

  Revised date: 2022-08-11

  Online published: 2023-03-06

Supported by

The China National Science and Technology Major Project(2017ZX05001-004)

the Major Science and Technology Projects of CNPC(2017E-0410)

the Forward Looking Basic Technology Research Projects of The 14th Five-Year Plan of CNPC(2021DJ0405)

摘要

准噶尔盆地西北缘中佳地区佳木河组二段一砂组致密砾岩储层厚度大,分布范围广,试油气结果不理想,储层“甜点”区分布规律不清。基于录测井、分析化验以及叠前三维地震等多种资料,建立地质“甜点”与工程“甜点”判别参数,揭示“甜点”特征与采气能力相关关系,优选“甜点”表征参数,进行储层“甜点”预测及评价。研究结果表明:中佳地区佳木河组二段一砂组储层为低孔隙度、特低渗透率的致密砾岩储层,渗流条件整体偏差。致密砾岩储层脆性指数普遍大于60%,储层可压性好,更容易获得高产。“甜点”区储层具有低伽马值、高电阻率、低密度、低中子孔隙度、高声波时差值、较高孔渗,高含气饱和度,低纵横波速度比、低波阻抗以及脆性指数值较高的特征。依据储层综合评价分类特征结合纵横波速度比、孔隙度及脆性指数参数反演结果识别刻画2类“甜点”区分布范围,其中Ⅰ类“甜点”区分布在扇三角洲内前缘相带中的中佳7—新光1井区,总面积达50 km2;Ⅱ类“甜点”区主要分布于中佳7—新光1井区外围区,面积达48 km2。部署在Ⅰ类“甜点”区的ZJHW201井获得日产70×104 m3高产气流,推动了准噶尔盆地二叠系厚层致密砾岩气藏的勘探开发,对进一步助推新疆油田天然气业务加快发展具有重要意义。

本文引用格式

杨川 , 李啸 , 吴涛 , 宋明星 , 刘念周 , 贾开富 , 董桂彤 , 费李莹 . 准噶尔盆地致密砾岩储层特征及“甜点”预测——以中佳地区佳木河组二段一砂组储层为例[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(2) : 253 -270 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2022.08.005

Abstract

The tight conglomerate reservoir of the first sand group of the second member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area of the northwest margin of the Junggar Basin had a large thickness and wide distribution. The test results of oil and gas were not satisfactory,and the distribution pattern of reservoir “sweet spot”area was unclear. Based on logging,analysis and assay,and pre-stack 3D seismic data, the discriminatory parameters of geological“sweet spot”and engineering“sweet spot” were established. The relationship between “sweet spot” characteristics and gas recovery capacity was revealed,and the“sweet spot”characterization parameters were selected for reservoir “sweet spot” prediction and evaluation.The results showed that the reservoir was a tight conglomerate reservoir with low porosity and exceptionally low permeability of the first sand group of the second member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area,and the seepage conditions were deviated overall. The reservoir brittleness characteristic index was generally greater than 60%,“sweet spots” were identified by combining longitudinal and transverse wave velocity reflecting better reservoir compressibility and more likely to obtain high production.The “sweet spot” reservoir had low gamma,high resistivity,low density,low neutron porosity, high acoustic time difference,high pore permeability,high gas saturation,low longitudinal to transverse velocity ratio, low wave impedance, and high brittleness index value. Based on the comprehensive evaluation of reservoir classification characteristics combined with the inversion results of longitudinal and transverse wave velocity ratio, porosity and brittleness index parameters, the distribution range of the two types of “sweet spot” areas were identified and characterized.The Type I “sweet spot” was located in the Zhongjia 7-Xinguang 1 well area in the fan delta's inner frontal phase zone,with a total area of 50 km2;the Type II “sweet spot”was mainly located in the peripheral area of the Zhongjia 7-Xinguang 1 well area,with an area of 48 km2.The Well ZJHW201, deployed in the Class I “sweet spot” area, obtained 700 000 m3 of high production gas flow, which promoted the exploration and development of thick Permian tight conglomerate gas reservoirs in the Junggar Basin, and was of great significance to further promote the accelerated development of natural gas business in Xinjiang Oilfield Company.

0 引言

随着油气勘探程度的深入以及技术的发展,国内外各大含油气盆地中非常规油气逐渐实现动用开发,以页岩油气与致密砂岩(砾岩)油气为代表的非常规油气已成为油气增储上产的主力军之一。国内外关于致密砂岩与致密砾岩油气储层的报道较多。国内致密砂岩(砾岩)储层主要有松辽盆地白垩系沙河子组1、泉头组2-3,东海西湖盆地渐新统花港组4,鄂尔多斯盆地二叠系山西组5-6、石盒子组7,四川盆地三叠系须家河组8-9、侏罗系凉高山组和沙溪庙组10,海拉尔盆地南屯组11,渤海湾盆地沙河街组12,塔里木盆地侏罗系阿合组13,吐哈盆地三工河组14-15以及准噶尔盆地佳木河组16-17;而国外在德国Lower Saxony盆地18、美国East Texas盆地19、澳大利亚Perth盆地20,致密砂岩储层普遍发育。前人对于致密砂岩(砾岩)的研究多数集中于对储层特征及控制因素、微观作用机理、优质储层预测、储层裂缝发育特征、储层成岩相划分、储层脆性评价、储层“甜点”类型及成因、储层“甜点”预测等方面,但将地质“甜点”、工程“甜点”与储层采气能力相结合进行致密砂砾岩气藏有利储层预测方面的研究相对较少。前人16-1721-23对准噶尔盆地中佳地区佳木河组的沉积相类型、层序地层划分、油气来源、储层孔隙类型、胶结物特征与影响因素、成藏期次划分以及常规叠后地震储层预测等方面做了许多工作,而关于储层“甜点”特征、划分和分布规律的研究较少,尤其是储层“甜点”综合评价及预测方面的研究几乎处于空白。
多年的勘探实践表明,对于致密砾岩气藏来说,由于储层非均质性强,断裂发育不均,造成储层中气层厚度分布不均,良好物性、含油气性“甜点”储层往往成为有利的勘探目标。中佳地区佳木河组气藏属于典型中深层致密砾岩气藏(现今最大埋深超过4 000 m,孔隙度小于15%,渗透率小于0.1×10-3 μm2),具有“储层埋藏深、物性差、非均质性强,单井自然产能较低”等劣势,但也具备“资源规模大、大面积含气、储层厚、局部富集高产”等有利因素,当前关键问题是如何寻找到天然气高产富集的“甜点”区,实现佳木河组经济效益勘探开发。因此,研究中佳地区佳木河组气藏“甜点”储层特征,明确其分布规律,对于指导该区天然气勘探和开发具有十分重要的意义。因此,笔者以佳木河组储层岩石学特征、微观孔隙结构特征和物性特征等综合分析为基础,结合录井、测井解释、试油数据以及叠前地震资料,分析储层特征,并进行地质“甜点”、工程“甜点”识别划分,考虑储层采气能力,优选储层“甜点”表征参数,进行储层“甜点”的横向及平面展布预测,为中拐地区佳木河组气藏下一步勘探开发提供科学依据。

1 研究区概况

中拐凸起位于准噶尔盆地西部隆起中拐东部,东邻达巴松凸起,西邻红车断裂带,北接克百断裂带和玛湖凹陷,南部为沙湾凹陷,目的层向南东倾斜16图1(a)]。凸起南斜坡红3井东侧断裂以南,处于红车断裂带下盘,整体呈西北高东南低的一大型平缓的单斜构造,地层倾角为3°~5°,受一系列北西向和近东西向的逆断裂切割,形成一系列的断块圈闭,气藏为受断裂控制的断块气藏[图1(c)]。目的层二叠系佳木河组岩性主要为绿灰色、杂色浊沸石化的砾岩、凝灰质砾岩、薄层杂色泥岩、凝灰岩以及安山岩,砾岩中砾石成分以火成岩块为主。根据岩性、电性特征,佳木河组可分为3段,其中佳木河组一段、三段在研究区大面积缺失。佳木河组二段(佳二段)在全区均有分布,可进一步自下而上细分出三砂组(P1 j 2 3)、二砂组(P1 j 2 2)与一砂组(P1 j 2 1)[图1(c)]。中佳地区佳木河组二段一砂组总体属于扇三角洲沉积,沉积时离物源区较近,以水下分流河道微相沉积为主,河口坝、远砂坝等滩坝砂体不发育,向湖方向可见少量薄层重力流沉积。砾岩储层厚度大,为95~175 m,平均厚度为120 m,分布范围广,对应的自然伽马、电阻率曲线呈钟形或微弱箱形特征(图2)。
图1 研究区构造位置及地层特征

Fig.1 Structural location and stratigraphic characteristics of study area

图2 过拐5井—拐201井佳木河组二段一砂组沉积相剖面

Fig.2 Sedimentary facies profile of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation from Well Guai 5 to Well Guai 201

2 储层特征

2.1 岩石特征

根据中佳地区岩心、薄片以及常规测井资料分析,二叠系佳木河组二段一砂组整体表现为陆源碎屑岩类,岩石粒度类型主要以砾岩为主,中砂岩次之,包含有少量粉砂岩、泥岩[图3(a)],砾石大小不等,分选中等—差,颗粒磨圆呈次棱,杂基含量高,为近源快速堆积的砾岩沉积[图3(b)]。颗粒间以点—线接触为主,颗粒支撑,常见孔隙接触式及基底式胶结类型,胶结中等。岩心由井下取至地面应力释放过程中,岩石中碎屑组分主要为密度较高的中基性火山熔岩(2.7 g/cm3),胶结物组分主要为密度较低的浊沸石(2.2 g/cm3),二者膨胀率差异较大,随着应力释放,密度小的矿物或碎屑膨胀率大,密度大的矿物或碎屑膨胀率小,减压膨胀超过岩石弹性形变强度,产生破裂,常形成环绕砾石边缘的假裂缝22图4)。储层粒间填隙物以浊沸石为主(含量为1%~20%,均值为7.45%),其次为石膏(含量为3%~6%,均值为4.5%)、方解石(含量为1%~10%,均值为4.42%)、泥质(含量为1%~12%,均值为2.61%)、绿泥石(含量为1%~20%,均值为2%)、硅质(含量为1%)等胶结物。根据X射线衍射黏土矿物分析确认目的层储层黏土矿物类型以绿泥石为主(相对含量为55.31%),其次为绿/蒙混层(相对含量为21.10%)、伊/蒙混层(相对含量为10.13%)、伊利石(相对含量为9.25%)、高岭石(相对含量为4.22%)。
图3 中佳地区佳木河组二段一砂组岩性特征

Fig.3 Lithological characteristics from the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

图4 中佳地区佳木河组二段一砂组岩心特征

(a)新光1井,4 552.67~4 560.53 m,砾岩;(b)新光1井,4 583.41~4 592.51 m,砾岩;(c)ZJHW201井,5 603.76~5 608.35 m,砾岩,第6块岩心;(d)ZJHW201井,5 603.76~5 608.35 m,砾岩,第22块岩心

Fig.4 Core characteristics of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

2.2 物性特征及储集空间类型

根据研究区佳二段一砂组岩心样品孔渗分析结果表明,储层孔隙度为8.4%~15.1%,平均值为11.01%;渗透率范围在(0.002~0.321)×10-3 μm2之间,平均值为0.05×10-3 μm2,为典型的致密储层。由于中佳地区储层普遍受浊沸石胶结,浊沸石早期充填于砾岩粒间孔中,增强了储集岩的抗压能力,阻止压实作用进行,为后期储层溶蚀提供了物质基础。储层铸体薄片分析显示储集空间类型以粒内溶孔(47.19%)为主,其次为粒间溶孔(29.02%),少量铸模孔(8.13%)、剩余粒间孔(7.98%)及晶间孔(7.68%)(图5)。粒间溶孔主要是在油气充注晚期的酸性环境中,浊沸石胶结物部分被有机酸溶蚀而成22,有助改善储层物性,有利于优质储层的形成。储层毛管压力曲线整体表现为偏细歪度、孔隙分选中等—较差,细孔隙—微喉道特征,渗流条件整体偏差(图6)。
图5 中佳地区佳木河组二段一砂组储集空间类型及特征

(a)新光1井,4 558.06 m,粒内溶孔,面孔率0.03%;(b)新光1井,4 586.42 m,粒间孔,面孔率0.60%;(c)中佳4井,4 408.15 m,粒内溶孔,面孔率0.27%;(d)中佳4井,4 406.87 m,基质溶孔,面孔率0.38%

Fig.5 Types and characteristics of reservoir space of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

图6 中佳地区佳木河组二段一砂组储层典型压汞曲线

(a)排驱压力:0.47 MPa;最大连通孔喉半径:1.55 μm;饱和度中值压力:5.25 MPa;饱和度中值半径:0.14 μm;平均喉道半径:1.65 μm;孔喉半径均值:2.27 μm;平均毛管半径:3.92 μm;孔喉分选系数:4.47;均值系数:0.02;退汞效率:29.88%。(b)排驱压力:1.11 MPa;最大连通孔喉半径:0.66 μm;饱和度中值压力:8.00 MPa;饱和度中值半径:0.09 μm;平均喉道半径:1.68 μm;孔喉半径均值:1.93 μm;平均毛管半径:3.61 μm;孔喉分选系数:4.56;均值系数:0.02;退汞效率:31.40%。(c)排驱压力:0.54 MPa;最大连通孔喉半径:1.37 μm;饱和度中值压力:4.88 MPa;饱和度中值半径:0.15 μm;平均喉道半径:0.41 μm;孔喉半径均值:0.64 μm;平均毛管半径:1.04 μm;孔喉分选系数:1.07;均值系数:0.01;退汞效率:37.76%。(d)排驱压力:0.86 MPa;最大连通孔喉半径:0.86 μm;饱和度中值压力:6.09 MPa;饱和度中值半径:0.12 μm;平均喉道半径:0.27 μm;孔喉半径均值:0.43 μm;平均毛管半径:0.70 μm;孔喉分选系数:0.92;均值系数:0.00;退汞效率:39.60%

Fig.6 Typical mercury intrusion curves of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

3 储层“甜点”识别及预测

不同的学者对于储层“甜点”的定义存在一定的差异。如张金川等24将“甜点”定义为致密砂岩气藏内部孔、渗相对发育处的天然气浓集区带;杨晓萍等25认为“甜点”是普遍低孔隙度、低渗透率背景中发育的物性较好的有效储集层;赵仲祥等26认为致密砂岩气藏“甜点”是对特定研究区,在当前经济、技术条件下,能够实现经济、稳定生产的区域;蔡勋育等27认为是致密砂岩中满足目前商业产出条件的连续油气富集范围。总的来说,低孔低渗背景下的致密砂岩或砂砾岩气藏中,“甜点”区应该满足物性相对较好,天然气局部富集,经济、技术条件可行等条件的区域24-28。因此,需要建立“甜点”评价标准,对地球物理、工程工艺及经济“甜点”的建立有着重要的指导作用。笔者以中拐地区佳木河组致密砾岩气藏地质“甜点”与工程“甜点”因素为指导,进行储层岩性划分、流体识别的地质“甜点”以及考虑储层脆性的工程“甜点”相结合,建立中佳地区致密砾岩气藏“甜点”评价标准,分析储层采气能力,优选敏感参数,开展叠前反演,完成储层“甜点”预测。

3.1 地质“甜点”识别与评价

利用测井、岩心、试油、地震等资料制作的岩性、油层图版下限以及岩石物理解释量板,进行单井测井与岩石物理分析,通过岩石物理手段,结合多参数交会,将地质“甜点”标准转化为可预测的地球物理标准。笔者首先利用岩心描述、录井岩屑以及测井曲线数据,包括新光1、新光2、拐201、拐3、拐13、车67、中佳1、中佳3、中佳4、中佳5、中佳6、中佳7等12口井746个样本数据,进行岩性—电性关系分析,从而建立岩性—电性识别图版。从识别结果来看,密度曲线能较好地区分泥岩层,而自然伽马与电阻率曲线值是识别储层的有效敏感曲线,但自然伽马曲线区分储层(砾岩、凝灰质砾岩、安山岩)与非储层(凝灰岩、泥岩)的精度更高,以自然伽马曲线值70 API为界限,可作为储层与非储层识别的判别参数(图7)。
图7 中佳地区佳木河组二段一砂组岩性—电性交会分析

Fig.7 Lithology electrical intersection analysis of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

在基于以自然伽马曲线值70 API为界限能有效识别出储层与非储层的基础上,笔者将研究区内佳木河组二段所有井试油结果及相关参数进行汇总,选出试油段对应的声波时差值、密度值、自然伽马值以及孔隙度、含水饱和度数据参数,建立储层流体识别图版。获得结果表明储层“甜点”气层的测井响应范围为RT>35 Ω·m,S g>45%以及Φ>8.5%(图8)。
图8 中佳地区佳木河组电阻率—声波时差交会图

Fig.8 Cross plot of resistivity to sonic time difference of Jiamuhe Formaion in Zhongjia area

用测井数据对储层类型、储层中流体类型进行很好识别,但井间情况分布特征还需借助地震资料,才能完成“甜点”空间分布预测。由于佳二段储层普遍发育厚层凝灰质砾岩,常规阻抗曲线对砂泥岩区分度差,气层、气水同层与水层、干层的界限更难以区分,因此需要开展储层岩石物理弹性参数对岩性、物性、含气性的敏感程度分析29-33,寻找有利储层敏感参数。进行岩石物理分析首先要获取弹性参数,但研究区缺少横波测井资料,需要建立适用于研究区的岩石物理模型,进行横波速度预测,为弹性敏感参数分析和岩石力学建模奠定基础。调研对比其他地区多种储层岩石物理横波预测模型实际应用34-44,结合研究区储层埋深、岩性、储层物性等地质条件,并考虑到与各种预测横波速度的方法相比Xu-White模型综合考虑岩石基质、孔隙形状、孔隙流体性质以及泥质含量等因素的影响,符合砂、泥岩地层的实际情况,具有较高的预测精度45,因此选择Xu-White模型进行研究区横波预测(表1)。
表1 常用岩石物理横波预测模型统计

Table 1 Statistics of commonly used rock physical shear wave prediction models

预测方法 适用岩性 适用孔隙 方法优选
CriticalPhi模型37 中低
Greenberg-Castagna模型38 中高
Krief模型39 全(压实) 中低
MudRock模型40 泥质砂岩带粉砂颗粒 中高
Unconsolidated模型41 未固结砂岩
Xu-White模型42 全(压实,深度>1 500 m) 中低
Vernik模型43 全(压实) 中低

Self-consistent模型44

(Single Aspect Ratio)

全(孔隙和颗粒长宽比受岩性影响) 中低
Soft-Prosity模型44 致密储层、页岩气、碳酸盐岩
在参考国内致密低渗储层流体识别成果的基础上45,利用岩石物理模型预测出的横波速度结合测井实测密度曲线、纵波速度曲线以及试油成果数据,计算多种弹性参数,进行敏感弹性参数分析。分析结果表明以纵横波速度比(V p/V s)值1.8为储层与非储层识别界限,进一步确定出将纵横波速度比值小于1.65储层定为储层“甜点”的有效分布范围(图9)。图10为根据新光1井的测井资料,应用Xu-White模型进行横波求取,并计算获得纵横波速度比曲线,其试油获气层纵横波速度比值呈明显的对于未获得油气储层或非储层的纵横波速度比值。
图9 中佳地区佳木河组二段一砂组纵横波速度比与纵波阻抗交会图

Fig.9 The crossplot of between P-S wave velocity ratio and P wave impedance in the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongshan area

图10 新光1井佳木河组二段一砂组横波预测成果

Fig.10 Results of shear wave prediction of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in Well Xinguang 1

综合测井与地震识别地质标准、弹性参数标准结果,确定出中佳地区佳二段地质“甜点”的标准(表2),并将测井解释结果与岩石物理解释结果对比,进行相互对比验证。从结果上看,所建立的地球物理标准精度很高,能够较为准确地识别地质“甜点”,从而为地球物理技术预测“甜点”的横向和纵向分布奠定基础。
表2 研究区目的层地质“甜点”判别参数

Table 2 Discriminating parameters of geological "sweet spot" of the target layer in the study area

分类 地质标准 弹性参数标准
储层 GR≤70 API V P/V s<1.8
地质“甜点” RT≥35 Ω·m,Φ≥8.5%,S g≥45% V P/V s<1.65

3.2 工程“甜点”识别评价

从岩心、压汞、试气资料分析得知,中佳地区佳木河组二段一砂组储层属于致密砾岩储层,渗流能力弱,在试油过程中需要利用压裂技术进行储层改造,而储层的脆性特征很大程度上影响了压裂改造效果46。对于储层脆性指数,借鉴RICKMAN等47利用泊—杨法计算出北美地区Fort Worth盆地Barnett页岩的脆性指数方法,其计算公式如下:
B I = ( Y M _ B R I T + P R _ B R I T ) / 2
Y M _ B R I T = ( Y M - Y M m a x ) / ( Y M m a x - Y M m i n ) × 100 %
P R _ B R I T = ( P R - P R m a x ) / ( P R m i n - P R m a x ) × 100 %
式中:BI为储层脆性指数,%;YM为杨氏模量,104 MPa;PR为泊松比,无量纲;YM_BRIT为归一化后杨氏模量,无量纲;PR_BRIT为归一化后泊松比,无量纲。
依据校正后的密度、纵波速度以及Xu-White模型42预测出的横波速度,分别计算杨氏模量和泊松比参数。利用考虑岩石应力环境弹性参数法计算脆性指数,此方法具备较强的可操作性以及可预测性,有助于借用地球物理手段进行三维预测。对于致密砂岩或砾岩储层来说,压裂后储层形成裂缝为缝网形态的压裂效果往往好于储层形成两翼对称性或多缝形态的裂缝,而压裂后储层形成的裂缝形态取决于储层自身的储层脆性指数[图11(a)]。通过对研究区储层脆性指数分析,发现佳木河组地层岩石杨氏模量数值普遍较高,岩石强度较大,储层脆性指数多数大于60%,压裂相对较易形成缝网,利于储层改造[图11(b)]。
图11 研究区储层脆性指数与人工裂缝形态分析

Fig.11 Analysis of reservoir brittleness index and artificial fracture morphology in the study area

3.3 “甜点”六性特征与采气能力

笔者归纳地质“甜点”与工程“甜点”的评价结果,将岩性、电性、物性、含油气性、弹性、脆性为主的六性关系研究用于分析佳木河组储层“甜点”综合特征,其中储层“甜点”主要分布于凝灰质砂砾岩中,具有低自然伽马值(GR<70 API)、高电阻率(RT>35 Ω·m)、低密度、低中子、高声波时差的电性特征和较高孔隙度(Φ>8.5%),气测异常明显,地层测试见明显油气,高含气饱和度(S g>45%);而储层弹性参数表现为低纵横波速度比、低泊松比以及相对高的杨氏模量,脆性指数值大于55%,脆性较高,压裂易形成缝网。针对储层“甜点”的六性特征参数,将其与试气结果相结合,分析储层“甜点”特征参数与产能相关关系。为了消除生产压差和地层厚度对产能的影响,常采用单位厚度、单位时间和单位压差内的油气层产量表示储层产能,定义为米采气指数J 48-49,并与储层“甜点”特征参数交会分析。
J = Q ( P e - P w ) h
式中:J为米采气指数,m3/(m·d·MPa);Q为日产气量,m3/d;P e为储层压力,MPa;P w为井底气体压力,MPa;h为射孔厚度,m。
在地质“甜点”中,电阻率、浊沸石含量、孔隙度和含气饱和度与米采气能力相关关系相对较好(图12);而弹性参数分析得知纵横波速度比、泊松比值越低,采气能力越大(图13)。在工程“甜点”交会分析中,储层脆性指数与米采气能力呈正相关关系,储层脆性指数越大,储层可压性更好,更容易获得高产(图13)。
图12 研究区目的层米采气能力与地质“甜点”参数交会图

Fig.12 Crssplot of permeter gas recovery capacity and geological "sweet spot" parameters of target layer in the study area

图13 研究区目的层米采气能力与弹性参数、脆性参数交会图

Fig.13 The crossplot of permeter gas recovery capacity with elasticity parameters and brittleness parameters of target layer in the study area

笔者在优选地质”甜点”敏感参数中,考虑到电阻率、孔隙度、含气饱和度参数与米采气强度交会分析后,相关关系相对较好,均可作为叠前储层“甜点”预测参数(图14)。但由于含气饱和度的值还需根据阿尔奇公式计算,而阿尔奇公式中已涉及到电阻率、孔隙度参数,同时储层物性也对产气能力影响较大,研究区目的层岩心丰富,获得的孔隙度资料更加真实可靠。而地质“甜点”分析中,弹性参数分析纵横波速度比与米采气指数相关性最好,也常用于流体预测。因此,笔者优选出以孔隙度、纵横波速度为代表的地质“甜点”参数与以脆性指数为代表的工程“甜点”参数与米采气强度进行多元线性回归,分析其相关关系,为有利目标的评价提供标准[图14(d)]。将纵横波速度比(V p/V s<1.65)、孔隙度(POR>11%)及脆性指数(BI>55%)反演参数通过线性回归选择合适的权重,再通过归一化后,确定储层“甜点”分布特征。通过计算,得到中佳地区的综合评价指数,综合评价指数≥0.6为I类“甜点”,介于0.4~0.6之间为II类“甜点”(表3)。
图14 研究区目的层多参数聚类分析产能因素

Fig.14 Multi-parameter clustering analysis capacity factor map of target layer in the study area

表3 中佳地区佳木河组二段一砂组储层综合评价分类

Table 3 Comprehensive evaluation classification of reservoirs in the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

类别 V p/V s BI Ф/% 综合计算 归一化综合因子 “甜点”分类取值
反演预测极值1 1.55 80 15 196.89 1
反演预测极值2 1.8 10 7 19.36 0
Ⅰ类“甜点”参数 ≤1.65 ≥55 ≥11 127.72 0.61 ≥0.6
Ⅱ类“甜点”参数 ≤1.65 40~55 8.5~11 87.49 0.38 (0.4,0.6)
III类非储层 <8.5 ≤0.4

4 储层“甜点”预测及效果分析

在储层反演结果中,储层预测结果与单井试油情况吻合较好,能反映气层的空间展布特征(图14)。平面上,相对属性值大小与单井试气产量高低具有一定的相关性,10口井中,有8口井符合(拐13井不符合,新光1井相差相对较大),“甜点”储层分布预测符合率为80.0%。从V p/V s反演均方根振幅属性平面图来看,预测的含气储层分布与沉积相分布特征具有较好的吻合性,有利含气储层主要分布在位于北部扇三角洲内前缘区域的中佳7井—新光1井区中,内前缘区好于外前缘区[图15(a)]。采用相同方法,进行孔隙度分布反演预测,其预测结果与井吻合程度较高,且与试气产量具有较好的对应性,扇三角洲内前缘区内的新光1井区孔隙度相对较高,研究区其他区域相对较低[图15(b)]。脆性指数反演结果显示中佳7井—新光1井区北部的扇三角洲内前缘分布区脆性较高,而东南向凹陷延伸的扇三角洲外前缘区泥质含量高,储层脆性指数值差于扇三角洲内前缘[图15(c)]。
图15 中佳地区佳木河组二段一砂组叠前反演平面属性

Fig.15 Prestack inversion plane attribute of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation in the Zhongjia area

提取综合评价指数均方根振幅属性平面图展示综合评价指数预测的储层“甜点”分布,有利含气储层主要分布在中佳地区北部扇三角洲前缘内前缘中,其中I类“甜点”主要分布在中佳7井—新光1井区,面积达50 km2;Ⅱ类“甜点”主要分布于中佳7井—新光1井区外围区,面积达48 km2图15(d)]。
结合综合评价指数预测“甜点”结果,新疆油田于2021年7月部署在中佳地区佳木河组二段“甜点”发育区ZJHW201井。部署井预测前,估算ZJHW201井部署区佳木河组二段一砂组的气层平均厚度为80 m,Ⅰ类“甜点”厚度为40 m左右,地震反演数据显示水平井水平段长1 200 m,钻遇的储层横波速度比小于1.65、孔隙度大于11%及脆性指数大于58%,均符合处于Ⅰ类“甜点”储层指标,为储层有利区(图16图17)。2021年9月水平段压裂试气获得日产气70.5×104 m3、油28.25 m3,成为新疆油田在二叠系佳木河组砂砾岩勘探开发近30年来收获的首口高产天然气井,具有重大勘探开发意义,同时也显示出“甜点”评价预测方法的可靠性(图17)。2021年12月研究区顺利提交天然气探明储量145×108 m3,有望落实中佳地区千亿方资源阵地。
图16 过ZJHW201井佳木河组二段一砂组叠前反演剖面

Fig.16 Pre-stack inversion section of a sand group in the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation through Well ZJHW201

图17 过ZJHW201井佳木河组二段一砂组多参数聚类叠前反演剖面

Fig.17 Multi-parameter clustered pre-stack inversion section of the first sand group of the 2nd member of Jiamuhe Formation through Well ZJHW201

5 结论与建议

(1)准噶尔盆地中佳地区佳木河组气藏的主产气层为佳木河组二段一砂组,为低孔隙度、特低渗透率致密砾岩气藏,储层厚度大,浊沸含量高,粒内溶孔发育,渗流条件整体偏差,但脆性指数高,易于压裂,是其获得高产的地质基础。
(2)中佳地区致密砾岩气藏储层“甜点”评价及预测储层六性特征分析与采气能力评价是获得高产工业气流的关键。
(3)储层“甜点”分布在砾岩储层中,具有低自然伽马值、高电阻率、低密度、低中子孔隙度、高声波时差值、较高孔渗,高含气饱和度,低纵横波速度比、低波阻抗以及脆性指数值较高的特征。优选出V p/V s、脆性指数和有效孔隙度等“甜点”敏感参数进行叠前反演预测,预测结果与井试气结果吻合,井吻合率达80%以上,同时与沉积相有较好吻合性,“甜点”区主要分布于研究区北部扇三角洲内前缘区内的中佳7井—新光1井区。
(4)根据中拐地区佳木河组综合评价指数划分出2类甜点,其中I类“甜点”综合指数大于0.6,有利面积为50 km2;II类“甜点”综合指数为0.4~0.6,有利面积为48 km2;非“甜点”区综合指数小于0.4。I类“甜点”区内部署的ZJHW201井获得高产气流证实了预测方法的可靠性。目前区块内已提交天然气探明储量145 ×108 m3,有望落实千亿方资源阵地。
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