鄂尔多斯盆地陇东地区特低渗透砂岩储层裂缝分布规律及其渗流作用

中国科学D辑:地球科学 2008年 第38卷 增刊Ⅰ: 41~47 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS

鄂尔多斯盆地陇东地区特低渗透砂岩储层裂缝分布规律及其渗流作用

曾联波①*, 高春宇②, 漆家福①, 王永康②, 李亮②, 屈雪峰②

①油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京)), 北京 102249;

②中国石油长庆油田分公司, 西安 163517

* Email: lbzeng@

收稿日期: 2007-04-20; 接受日期: 2008-03-21

国家自然科学基金项目(批准号: 40572080)和石油科技中青年创新基金项目(编号: 05E7026)共同资助

摘要为了研究鄂尔多斯盆地上三叠统延长组特低渗透砂岩储层裂缝对开发的影响, 利用地表露头、岩心、薄片、测井和实验等资料, 对裂缝的成因类型、分布特征及其控制因素进行了分布, 并对裂缝的渗流作用进行了讨论. 研究区主要发育高角度构造裂缝以及水平层理缝、粒内缝和粒缘缝等成岩裂缝, 粒内缝和粒缘缝是沟通储层基质粒间孔和粒内溶孔的重要通道, 使特低渗透砂岩储层孔隙的连通性变好. 裂缝的形成与分布受古构造应力场以及储层岩性、岩层厚度和岩层非均质性等内外因素的影响, 现今应力场影响裂缝的保存状态与渗流作用. 在燕山期和喜马拉雅期构造作用下, 该区分布有北东向、北西向、近东西向和近南北向4组裂缝, 但由于岩层非均质性的影响, 在某一部位主要表现为两组近正交的裂缝分布型式. 受现今应力场的影响, 北东向裂缝的连通性好, 张开度大, 渗透率最高, 开启压力最小, 是该区的主渗流裂缝方向. 随着油田开发, 不同方向裂缝的渗透性还将发生动态变化. 关键词

裂缝

成因类型

分布特征

渗流作用

特低渗透砂岩储层鄂尔多斯盆地

低渗透储层通常是指基质的空气渗透率小于50×10−3 µm2的含油气储层[1]. 根据储层基质的平均渗透率大小, 并参照储层的微观孔隙结构及其开发特征, 低渗透储层一般可以划分为基质空气渗透率为50×10−3~10×10−3 µm2的常规低渗透储层、基质空气渗透率为10×10−3~1×10−3 µm2的特低渗透储层和基质空气渗透率为1×10−3~0.1×10−3 µm2的超低渗透储层3种类型[1]. 本文所研究的特低渗透砂岩储层包括后面2类储层, 即基质空气渗透率小于10×10−3 µm2的砂岩储层.

上三叠统延长组长6~长8油层是鄂尔多斯盆地西南部陇东地区的主力油层, 目前投入开发的西峰油田就是开采该层位. 其储层孔隙度一般为10%左右, 渗透率一般小于10×10−3µm2, 主要为0.1~2.0× 10−3µm2, 为典型的特低渗透砂岩储层[2,3]. 由于强烈的成岩作用和后期构造作用, 使得特低渗透储层非均质性严重, 天然裂缝发育, 控制了特低渗透储层的渗流系统,从而影响其开发方案的部署及其开发效果[4,5]. 因此, 裂缝分布规律及其渗流特征研究, 对特低渗透砂岩油藏的合理开发具有十分重要的指导作用.

鄂尔多斯盆地作为我国主要的特低渗透砂岩储层的分布区域之一, 在盆地中新生代构造应力场分布以及特低渗透储层裂缝的形成时期、成因机理与分布特征等方面开展过许多基础研究工作[6~11]. 自西峰

曾联波等: 鄂尔多斯盆地陇东地区特低渗透砂岩储层裂缝分布规律及其渗流作用

油田发现以后, 从沉积和成岩作用入手, 对陇东地区延长组长6-长8特低渗透砂岩储层特征开展了大量研究[12~16], 但对该区特低渗透砂岩储层裂缝的分布规律及其渗流作用尚缺少系统的研究工作, 这是深入认识该区特低渗透砂岩储层地质与渗流特征以及指导油田开发方案部署的重要地质依据. 本文在地表露头、岩心和薄片裂缝观察分析的基础上, 结合测井和实验等资料, 对陇东地区延长组特低渗透砂岩储层裂缝的成因类型、分布特征及其发育规律进行了研究, 并对裂缝的渗流作用进行了分析, 对指导该区特低渗透砂岩油藏的开发具有重要意义.

1地质概况

鄂尔多斯盆地是一个在华北克拉通地块之上经过长期演化叠加形成的中生代沉积盆地, 具有古生代、中生代和新生代三套沉积盖层及古生代海相与中生代陆相含油气层系. 其中, 中生代地层是盆地重要的陆相生油层和低渗透砂岩储集层发育层位, 尤其在内陆湖泊三角洲沉积体系的上三叠统延长组具有丰富的石油资源. 延长组顶面为平缓西倾的单斜构造, 地层倾角小于1度, 其上发育一系列近东西向或北东向的鼻状构造带[17]. 研究区位于鄂尔多斯盆地的西南部(图1), 其延长组地层厚度为1000~1500 m, 分为10个油层组(长1~长10), 其中, 长6~长8油组为主力油层, 其储集层主要为在半深湖与深湖浊积岩相以及三角洲前缘的水下分流河道、河口坝、天然堤和前缘席状砂等沉积微相发育的厚层状砂岩, 以细-中粒岩屑长石砂岩为主, 其次为细-中粒长石岩屑砂岩和细-中粒长石砂岩. 储层储集空间主要为沉积微相和成岩作用控制的原生孔隙和次生溶蚀孔隙, 包括粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔、沸石溶孔、杂基溶孔、晶间孔和微裂隙. 储层岩石致密, 非均质性强, 物性较差, 裂缝发育, 影响油田注水开发.

2裂缝类型

根据铜川和平凉相似地表露头、岩心及薄片资料, 陇东地区特低渗透砂岩储层裂缝可以分为在构造应力场作用下形成的构造裂缝和在储层成岩过程中产生的成岩裂缝2种成因类型. 构造裂缝是该区的主要类型, 它们分布在各种岩性中, 与岩层面垂直

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图1 鄂尔多斯盆地延长组顶面构造及研究区位置图

其方向性明显, 分布规则, 切穿深度较大, 并常有矿物充填(图2(a)). 值得指出的是, 该区构造裂缝具有Nelson[18]和Lorenz等[19,20]地质分类中的区域性裂缝的分布特点, 但又表现出剪切裂缝的特征[11]. 因此, 在地质成因上, 它们应该划分为弱构造变形区的构造裂缝.

成岩裂缝主要表现为顺微层理面发育的水平层理缝以及粒内缝和粒缘缝. 层理缝主要在细砂岩(尤其是在长石砂岩)中密集发育, 对油气分布有明显的影响(图2(b)), 是影响单井产能的重要因素. 粒内缝主要表现为石英的裂纹缝和长石的解理缝(图2(c)), 它们主要发育在相互接触的石英或方解石矿物颗粒内, 不切穿颗粒. 粒缘缝主要分布在呈线状相互接触的矿物颗粒之间, 也可以称之为粒间缝或贴粒缝. 粒内缝和粒缘缝的形成主要与强烈的压实、压溶和构造挤压作用有关. 由于该区构造挤压作用相对较弱, 它