成藏过程中储层物性的恢复
碎屑岩储层孔隙发育主要受沉积微相、成岩作用、油气充注和异常高压的影响。下面以东营凹陷沙河街组三角洲砂岩为例,说明碎屑岩储层孔隙演化特征。
根据孔隙度演化曲线和显微镜下观察结果,三角洲砂岩储层孔隙度演化可分为以下六个阶段(图3-44):
图3-43东营凹陷压力演化史模拟开发剖面图
(1) 750 ~ 1400 m,该深度段,压实作用弱,岩石松散,颗粒以浮粒或点接触为主,原生粒间孔隙发育,物性较好;
(2)在1400 ~ 1800 m之间,由于方解石、沸石等的胶结作用。和绿泥石边的长石、岩屑等颗粒,原生孔隙减少;
图3-44三角洲砂岩孔隙度随深度的演化曲线
(3)在1800 ~ 2400 m温度下,由于热成熟过程中产生的有机酸和沂蒙混合层的层间水,酸性水介质对岩石有明显的溶解作用,孔隙为原生孔隙和部分次生孔隙的混合孔隙;
(4)2400m至2700 m,一方面有机质趋于成熟,有机酸的生成趋于减弱,有机酸总量减少,碳酸盐和铝硅酸盐矿物的溶解作用相对较弱;另一方面,上部蒙脱石转化为伊利石时产生的SiO2、Ca ~ (2+)、Mg ~ (2+)等大量物质向该带迁移,形成碳酸盐和铝硅酸盐沉淀及应时次生扩大,形成第二个区域性致密带。
(5)在2700 ~ 3250 m深度范围内,储集空间主要由碳酸盐溶解和长石、岩屑的高岭石化作用构成,形成粒间和粒内溶孔;
(6)3250m以后,以沉积和矿物形成为主,由于方解石胶结、铁白云石胶结和长石次生增多,孔隙间孔隙度减小。
(二)碎屑岩储层物性恢复方法
恢复地质历史中的储层物性参数是一项非常困难的任务。经过反复研究,总结出一套恢复地质历史时期储层物性参数的方法如下:
(1)根据物理模拟实验(正演模拟)得到的不同粒度储层物性参数演化曲线和统计方法总结的不同沉积相储层物性参数演化曲线,做出不同沉积相储层孔隙度演化曲线。在研究中发现,无论水层还是油层,即使储层具有相同的深度和粒度,孔隙度的分布范围仍然很宽。经过反复研究发现,孔隙度分布范围广的主要影响因素是分选系数和碳酸盐含量,浅部主要是分选系数,深部主要是碳酸盐含量。
(2)利用成岩剥离(反演)方法,根据目前的微观特征、成岩现象和成岩事件,得到盆地内不同构造部位、不同沉积类型、不同埋藏方式的储层现今的孔隙结构特征和物性参数,对应本区的成岩阶段,得到这种成岩现象发生的时间和深度。结合包裹体测温和伊利石测年,推断了不同阶段胶结物的形成时间。然后“剥离”不同时期的胶结物,得到的胶结物体积与当前孔隙体积之和即为胶结物出现前的孔隙体积,并逐步反推各种成岩现象,计算、统计和恢复储层的孔隙度,得到不同时期储层物性的演化规律。
如托76井粗砂岩样品埋深3260米,目前颗粒均为应时次生扩大边和铁方解石胶结物充填,面比65438±0%。根据包裹体测温资料,铁方解石胶结物包裹体平均均一温度为90℃,区间值为85.3 ~ 91.2℃,反映了第二次油气运移和铁方解石胶结物的形成期。储层深度为2154m,时间为明化镇组沉积中期。除去铁方解石胶结物的体积后,剩余的孔隙空间占岩石面积的35%,即孔隙度为35%。应时扩大边缘包裹体的平均均一温度为865,438±0℃,区间值为63 ~ 86℃,反映了第一次油气运移期和扩大边缘的形成期。油藏埋深1500m,时间为东营组末期。去除应时扩大边缘的体积后,剩余孔隙空间占岩石面积的40%,即面比40%,反映了埋藏初期储层的面比(图3-45D)。利用该方法恢复坨76井粗砂岩样品孔隙演化历史的过程(图3-45)。
图3-45应时扩边(ⅱ级)+铁方解石胶结物粗砂岩孔隙演化史恢复图。
(陀763260米)
(三)碎屑岩储层物性恢复图
总结储层物性恢复的正演模拟和反演方法及其主要控制因素,在恢复储层参数时,首先要分析待研究储层的多个样本点的物性,得到分选系数,根据分选质量确定相应的演化趋势线曲线,从而恢复孔隙的演化历史。确定油气进入研究层段的时间后,确定油气进入时研究层段的埋深,将这个深度提交到水层的物性曲线上,得到交点的孔隙度值,就是油气运移时的孔隙度。油气进入储层后,会根据油层的演化曲线进行孔隙度演化(图3-46)。
从图3-47可以看出,如果油气分别从A、B、C、D点代表的深度进入储层,油层的孔隙度将分别沿曲线①、②、③、④演化。若油气沿H点进入,则演化路线与d点相同,若油气分别从E、G、I、J代表的深度进入储层,则油层孔隙度会先沿曲线⑤、⑤演化至H点,再分别沿曲线⑦、⑧演化至K点,然后沿曲线④演化。如果油气分别沿E、F、G代表的深度进入储层,会先沿水层曲线演化到H点,再沿曲线④演化。
图3-46油藏参数恢复图
在此基础上,回归了孔隙度演化与埋深的关系,得到了不同沉积体系、不同粒度砂岩的孔隙度演化公式,实现了储层物性的定量恢复。以下公式是中等分选河流相砂岩孔隙度演化曲线的回归表达式:
y = a+bx+cx2+dx3+ex4+fx5+gx6+hx7+ix8+jx9+kx 10+LX 11(3-1)
式中:y为储层孔隙度;x是埋深;A ~ l是回归系数。
通过一个实例,将反演方法(剥离法)恢复深部储层物性参数演化历史的过程总结如下。
坨76井位于东营凹陷北部陡坡带。砂砾岩油藏,含砾砂岩和粗砂岩,埋深3260米,分选中等。根据包裹体测温资料,反映了第二次油气运移和铁方解石胶结物形成期,储层埋深为265° 438+054m,在陡坡带砾砂岩水层孔隙度演化曲线(中线)上,265 438+054 m深度点对应的孔隙度值为26%,即油气进入储层时的孔隙度为26%(图3-47)。由于孔隙度和渗透率之间存在明显的正相关关系,因此可以大致得出渗透率值。
图3-47东营凹陷北部陡坡带不同粒度储层水孔隙度随深度的演化特征