1. 引言
2011年7月,高石梯–磨溪地区震旦系取得重大勘探发现 [1],高石1井经酸化测试获日产天然气上百万立方米高产工业气流。该气藏的发现和建产属“十二五”我国天然气勘探开发重大突破,为国家西部大开发战略和“一带一路”建设提供重要能源支撑。
研究区灯四段地层埋深大,平均5100米以上,地层厚度大,平均303米。且沉积期末曾经过抬升暴露溶蚀(表层岩溶),后期又经过几亿年地质历史时期的埋藏压实、构造运动及多期次的溶蚀、充填等复杂的成岩作用 [2]。储层纵横向非均质性强,物性差异大,各层段岩溶储渗体的分布规律不清楚 [3]。为保证该气藏的产能建设过程中新井的成功率及气藏高效开发,有必要针对气藏储渗体开展深入的精细描述研究工作,评价优选出有利的开发地质目标。
唐泽尧先生最早于上世纪80年代首次提出了储渗体概念 [4]。在碳酸盐岩储层描述研究中获得了较为广泛的应用;储渗体的定义从最初的层延伸到体,将纵向上连通、成因上关联的储层定义为一个储渗体 [5]。王兴志等 [6] 根据储渗体圈闭的成因及形态,划分出残丘及风化壳型、岩溶溶洞型、透镜型、裂缝型和古残留背斜型等5类储渗体圈闭。侯方浩等 [7] 针对震旦系白云岩储层中储渗空间的类型划分储渗体,并按成因和期次研究岩溶储渗体的形成及规模。孟祥豪等 [8] 根据孔洞和裂缝的发育情况及其在储集和渗滤中所起的作用,结合地质分类方法,将碳酸盐岩储层划分为孔隙型、溶蚀孔(洞)型、裂缝型和裂缝–(溶)孔隙型4种储渗类型。风化壳的顶部发育的溶缝–孔洞型储层一般受岩溶残丘、高地的形状、大小所控制,下伏地层中的孔隙型储层受成岩作用(特别是岩溶作用)的影响,在小范围储层内部形成彼此连通的储渗体。文中所谓的储渗体包括了上下不同层段中、相互连通的不同储渗类型的储层。闫海军等 [9] 采用动静态结合的方法进行储渗体类型划分,将储层划分为高渗无水、高渗凝析水、高渗封存水、低渗封存水、低渗凝析水和低渗无水6种储渗体,同时在平面上明确各类储渗体分布特征。也就是说,在同一层内由于非均质性差异,可以划分出不同的储渗体,不同储渗体间为低渗或致密区,在同一个储渗体范围内,井间连通性好。
可以看到,对储渗体概念的内涵从最初的储渗空间搭配合理的有效储层逐步扩展到储渗空间搭配合理、内部相互连通、空间上有一定延展范围的不规则地质体,但这些划分方法一方面未考虑储渗空间的内幕模式,另一方面缺乏定量划分依据。笔者以成像测井和常规测井为基础,明确储渗体内幕模式,结合生产动态资料,通过储渗体有效厚度和储量,制定了储渗体定量评价方案。
2. 储渗体的定义
结合高石梯磨溪地区震旦系灯影组灯四段储层类型及发育特征,对储渗体概念及内涵给出如下定义及内涵界定。储渗体是指在地下岩层三维空间中有一定延展范围、内部储渗空间相互连通、且在当前开采技术条件下具备工业油气生产能力的的不规则地质体。
这个概念包括以下几个方面的内涵:
1) 储渗体是一个三维空间中的不规则地质体
在平面上,体现为由储层物性变化或厚度变化而形成的被致密低渗透区域(或致密岩体)包围或隔开的不规则区域。有的储渗体局限于一个封闭的区域(受沉积相或岩性等因素控制而局部发育情况下),有的储渗体是不封闭的区域(向某个方向连接到大范围渗透层) (图1)。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x7_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 1. Schematic diagram of plane distribution of reservoir and seepage body (A: Unsealed reservoir; B: Closed reservoir)
图1. 储渗体平面分布示意图(A:不封闭的储渗体;B:封闭性储渗体)
纵向上,可以是只有单个有效储层,也可以包括多个有效储层;当包括多个有效储层时,其间必须是相互连通的。纵向上不同的储渗体之间被连续稳定分布的隔层分开(图2)。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x8_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 2. Schematic diagram of multilayer longitudinally connected reservoir and seepage body
图2. 多层纵向连通储渗体示意图
从这个意义上说,储渗体是一个体,而不局限为一个层。从而将储层与储渗体的概念区别开来。
2) 储渗体内部储渗空间都是相互连通的。
理论上,同一个储渗体内,在任一位置的压力变化,在油气藏开发时间维度上有限时段内即可波及到整个储渗体,也就是说储渗体内部是相互连通的。
例如某口气井钻遇某个储渗体,当该气井生产时,压力降会随时间延长逐渐波及到整个储渗体。
3) 储渗体内部是非均质的。
储渗体内部不同空间位置储层类型、储层物性等都会存在一定的差异或非均质性。在同一层位的有效储层发育段内,平面及纵向不同位置可能是不同成因类型的储层,或者即使储层类型相同,但孔隙度、渗透率等物性参数也可能差异较大。
4) 储渗体是相对的,不是绝对的。
所谓储渗体或非储渗体是相对的,受当前开发技术水平所限定。也就是说与划定的储层下限 [10] [11] 有关。例如上世纪八十年代末储层下限通常划在孔隙度大于3%,渗透率大于10 mD,目前的储层下限大概划在孔隙度大于2%,渗透率大于0.01 mD。之前不在储渗体范围内的低渗储层或非储层,现在可以划为储渗体内的有效储层。
储渗体内部纵向不同层段之间的连通性也是相对的。从油气成藏角度,在地质历史时间跨度范围内(以百万年为单位),整个油气藏内部都应该是可以看作相互连通的。但是从油气藏开发角度(时间以年为单位)连通性就是相对的。
3. 岩溶储渗体的划分与对比
对目的层段(灯四段)内的有效储层(或有效储层段)按纵向及平面上的连通性划分为不同的储渗体,基于各储渗体范围内储层厚度(包括储渗体内有效储层纵向叠合总厚度、优质储层(孔隙度 > 3.5%)厚度等),在每个储渗体内划分出I、II、III类区域。
3.1. 单井储渗体纵向划分
在单井上划分储渗体,主要依据为有效储层段之间是否存在较厚的致密层段。有效储层在测井上主要体现为电阻率明显降低,声波时差升高,密度降低,中子孔隙度增大。致密非渗透层段在测井上的主要体现为高电阻率,低声波时差,高密度和低中子孔隙度。当多个有效储层段上下相邻,且之间夹层厚度较小,电阻率曲线上表现为一体的情况下,则将这多个有效储层段划为一个储渗体。这种类型称为多层复合结构储渗体。当单个测井解释的储层,上下都有较厚的致密非储层段,则该层属于单层结构储渗体。在台缘区域灯四上段,表生岩溶作用及顺层埋藏岩溶作用强烈,所以复合结构的储渗体较发育,纵向上灯四下段和平面上向台内区域,表生岩溶及埋藏溶蚀作用相对减弱,储渗体多为单层结构。
3.1.1. 纵向多层复合结构储渗体
该类型储渗体在研究区西部靠近海槽附近较为发育,由于该区域在表生岩溶阶段受陆地淡水岩溶和海洋海水岩溶的共同作用,形成了大量的表生岩溶溶洞网络体系 [12]。在埋藏岩溶时期,以表生岩溶溶洞为基础进行扩展溶蚀,形成大面积分布的埋藏岩溶储层 [13]。在钻井上主要表现为单井钻遇多套埋藏岩溶储层与薄层隔夹层的组合(图3左)以及多套表生岩溶储层与多套埋藏岩溶储层的复合(图3右)。
图3显示,磨溪41井在垂深4826 m~4886 m (井深5177 m~5237 m)井段可划分为1个储渗体,该储渗体在单井上表现为由3套埋藏岩溶储层和2个隔夹层组成。
磨溪105井深度5299.3~5316.6米井段划分成一个由多套表生岩溶储层构成储渗体。其上部有大于6米的致密白云岩封隔,下部有大于2米的致密白云岩封隔,内部由多个表生岩溶作用形成的溶蚀孔洞储层和溶洞充填储层叠合而成,局部有因埋藏岩溶形成的顺层溶蚀孔洞储层。该储渗体内主要为溶孔和小型溶洞(直径 < 5 mm),测井上电阻率呈现明显低值,中子测井呈现高值特征,井径无明显扩径。储渗体上下均分布厚层的致密白云岩(图4)。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x9_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 3. Vertical multi-layer composite structure reservoir and seepage body of Moxi 41 well (left) and Gaoshi 3 well (right)
图3. 磨溪41井(左)和高石3井(右)纵向多层复合结构储渗体
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x11_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 4. Comprehensive log histogram of reservoir and permeability division
图4. 储渗体划分测井综合柱状图
图4显示,高石3井在灯四上亚段共钻遇了2个多层复合结构储渗体,第一个储渗体在垂深4654 m~4685 m (井深5155 m~5226 m)之间,由3套表生岩溶储层和4套埋藏岩溶储层复合而成。第二个储渗体在垂深4720 m~4807 m (井深5296 m~5443 m)之间,有5套表生岩溶储层和7套埋藏岩溶储层复合而成,储渗体上下均为厚层致密非渗透层。
3.1.2. 单层结构储渗体
该类型储渗体主要发育在研究区东部远离海槽的岩溶古高地区域,在钻井上主要表现为单井钻遇单层埋藏岩溶储层或单层表生岩溶储层(图5)。
从图5可知,高石21井在灯四上亚段共钻遇了3个单层结构储渗体,第一个储渗体在垂深4925 m~4946 m (井深5246 m~5266 m),纵向上由1个埋藏岩溶储层构成,第二个储渗体在垂深4976 m~4988 m (井深5298 m~5309 m),纵向上由1个埋藏岩溶储层构成,第三个储渗体在垂深5022 m~5037 m (井深5343 m~5359 m),纵向上由1个表生岩溶储层构成。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x12_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 5. Vertical monolayer structure reservoir and seepage body in Well Gaoshi 21
图5. 高石21井纵向单层结构储渗体
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x13_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 6. Comparison of reservoir and seepage from west to east
图6. 储渗体自西向东井间对比图
3.2. 储渗体横向对比
在单井储渗体划分的基础上,对储渗体进行连井对比,可见储渗体横向分布不均匀,自西向东,厚度变薄,溶洞减少,储层变差(图6),自南向北,储渗体分布稳定,厚度变化小,连续性好(图7)。整体上,灯四上亚段储储层比灯四下亚段更为发育,储渗体横向连续性更好。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x14_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 7. Comparison of reservoir and permeability from north to south wells
图7. 储渗体自北向南井间对比图
4. 储渗体内幕模式
储渗体内部以溶洞充填储集体为核心,在深埋藏作用时期,酸性流体优先进入这些溶洞充填储集体高渗通道 [14],随着地层压力的不断增加,酸性流体不断向四周扩溶,在一些富藻易溶层位,溶蚀可达数十公里,形成大面积埋藏岩溶储层。
埋藏岩溶由于是在高压流体作用下形成的,因此,区别于表生岩溶的卡斯特特征,埋藏岩溶具有典型的顺层性。顺层的埋藏岩溶横向延伸规模大,将错综复杂的、孤立的古溶洞体互相串联形成相互连通的储渗体系(图8)。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x15_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 8. Transverse distribution pattern of karst reservoir and seepage body [15]
图8. 岩溶储渗体横向分布模式 [15]
根据对研究区目的层段岩心观察描述、钻井井漏及放空、成像测井标定和常规测井解释,对溶洞发育层段进行了统计分析(图9)。可以看出,溶洞主要集中发育于顶部和下部两个层段。顶部主要集中于距顶面0~60米范围内,平均30米;底部层段主要发育于距顶210~300米范围,平均245米。说明研究区灯四段沉积后的抬升剥蚀期存在两个阶段,对应两个主要潜水面(图10)。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x16_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 9. Vertical strata distribution and statistical analysis diagram of supergene karst caves in the fourth member of Dengjiang formation in the study area
图9. 研究区灯四段内表生岩溶溶洞纵向发育层段分布及统计分析图
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x17_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 10. Development model of supergene karst in the study area
图10. 研究区表生期喀斯特岩溶发育模式
由于喀斯特岩溶发育特征,在垂渗带内发育纵向扩溶缝洞,虽然有形成期的泥质充填及后期上覆地层沉积期的压实充填,这些垂直延伸的缝洞都会有一定程度的保存,使得上下不同层段的有效储层(表生期溶洞系统及后期顺层埋藏岩溶储层)在局部或部分层段是相互连通的。考虑到研究区灯四段上下两套溶洞系统的分布特征,将灯四上划为一个储渗体系,灯四下为一个储渗体系。
5. 储渗体分布及定量评价
以成像测井和常规测井为基础,在单井上优先识别钻遇的米级残余溶洞,其为古溶洞体存在的重要标志,再辅以岩溶角砾岩和裂缝型储层的识别,在单井上识别并划分出古溶洞充填体,通过厚度统计,绘制了古溶洞体平面分布图。并根据单井埋藏岩溶识别与划分,通过对埋藏岩溶与古溶洞体厚度叠加,绘制了溶储渗体平面分布图。
通过古地貌分析(图11,图12)在高石梯–磨溪地区,研究区西部为低洼海槽沉积,东部为台地沉积,在台缘与海槽之间形成陡坎。在早寒武纪沉积期,形成西部为海,东部为陆的格局,海水沿着陡坎对已成岩的震旦系碳酸盐岩地层进行溶蚀,古水流由高地向海沟方向流动,并形成向海沟方向的溶洞体系,越靠近海岸带,由于受海水的叠加溶蚀作用,溶洞越发育,形成海岸带岩溶。海岸线沿南北走向,顺着海岸线,形成多个规模不等的自西向东的表生古岩溶溶洞系统,溶洞发育带延伸可达十几公里 [16] [17]。
在埋藏作用期,来自于西部海槽方向的酸性流体进入古溶洞充填体高渗通道,并对围岩进行扩容,形成大面积分布的岩溶储渗体 [19]。沿陡坎附近一带,单井钻遇储层厚度大,平面分布连续性好,沿陡坎向东部过渡,单井钻遇储层厚度小,平面连续性较差,主要为东西向连续性好,南北向连续性差(图13)。经统计,灯四上储渗体平面分布面积为2775.9 km2,厚度最大为112.5 m,平均厚度为60.8 m;灯四下储渗体平面分布面积为2361.5 km2,厚度最大为146.3 m,平均厚度为35.7 m。
根据储渗体分布与古溶洞之间的匹配关系,结合储层物性分析发现,越靠近古溶洞的储层,通常物性较好。因此,本次依据储渗体内储层岩溶构型及孔隙度大小,对储渗体内部进行了分类评价。具体分类标准如表1所示。根据该标准,对灯四段上下的各个储渗体进行了区域分类评价,并绘制了平面分布图(图14)。
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x18_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 11. Palaeogeomorphic map of denudation period after sedimentation of the 4th member of Dengjiang formation in the study area (impression method) [18]
图11. 研究区灯四段沉积后剥蚀期古地貌图(印模法) [18]
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x19_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 12. Distribution of ancient karst cave of reservoir and seepage body on the top of Deng4 (left) and bottom of Deng4 (right)
图12. 灯四上(左)和灯四下(右)储渗体古溶洞分布图
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x21_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 13. The thickness distribution of karst reservoir and seepage body on the top of Deng4 (left) and bottom of Deng4 (right)
图13. 灯四上(左)和灯四下(右)岩溶储渗体厚度分布图
![](//html.hanspub.org/file/15-1771309x23_hanspub.png?20211130084034157)
Figure 14. Classification and evaluation of karst reservoir and seepage body on the four top of Deng4 (left) and four bottom of Deng4 (right)
图14. 灯四上(左)和灯四下(右)岩溶储渗体分类评价图
![](Images/Table_Tmp.jpg)
Table 1. System resulting data of standard experiment
表1. 储渗体内部有利区分类评价标准
对灯四上下每个储渗体的I、II类区域分别计算了面积、储层厚度及储量(表2)。可得研究区优质储层的发育主要受表生岩溶期地下暗河水系的延伸方向控制,自北向南发育多个东西向的暗河水系,分别发育了磨溪22井区、高石3井区、高石9井区三个最有利的优质储层发育区,其次为磨溪9井区较有利发育区。
![](Images/Table_Tmp.jpg)
Table 2. Quantitative evaluation table of each reservoir and seepage body in the study area
表2. 研究区各储渗体定量评价表
6. 结论
1) 结合高石梯磨溪地区的特点定义储渗体是指在地下岩层三维空间中有一定延展范围、内部储渗空间相互连通、且在当前开采技术条件下具备工业油气生产能力的的不规则地质体。
2) 储渗体内部空间搭配模式:在单井上将储渗体划分为纵向多层复合结构储渗体和单层结构储渗体两种模式,表生岩溶作用及顺层埋藏岩溶作用强烈,所以复合结构的储渗体较发育,纵向上灯四下段和平面上向台内区域,表生岩溶及埋藏溶蚀作用相对减弱,储渗体多为单层结构。
3) 储渗体划分为灯四上、下储两个渗体系;内部划分为I类、II类和III类,分别为顺层岩溶、古溶洞 + 顺层岩溶、远离古溶洞区带,同时以井区为单位划分出7个储渗体。形成了灯四段岩溶储渗体分类评价方法,为今后类似气藏的勘探开发提供借鉴。
4) 磨溪22井区、高石3井区、高石9井区是三个最有利的优质储层发育区,其次为磨溪9井区较有利发育区。