sk1井井眼蓋層封閉性能評價

sk1井井眼蓋層封閉性能評價

1開發(fā)結(jié)果及解釋句容地區(qū)的油氣勘探始于1973年，通過各種勘探挖掘了87口井，并在63口井中發(fā)現(xiàn)了天然氣的跡象。其中，r1和r3井已獲得工業(yè)油流，原油產(chǎn)量分別為5.75噸和7.94噸。數(shù)十年的勘探和研究表明,盡管該區(qū)油氣顯示極為普遍,但未獲得大的突破,其關(guān)鍵因素在于保存條件,保存條件已成為制約本區(qū)勘探能否突破的關(guān)鍵所在。因此加強以蓋層為主的保存條件研究對本區(qū)油氣勘探具有重要意義。SK1井是句容斷陷中央隆起帶上的一口科學探索井(圖1),鉆遇的地層有第四系、白堊系浦口組(K2p)、三疊系青龍組(T1q)、二疊系龍?zhí)督M(P2l)、棲霞組(P1q)、泥盆系五通組(D3w)、志留系墳頭組(S2f)、高家邊組(S1g)、奧陶系湯山組(O2t)、紅花園組(O1h)和侖山組(O1l)、寒武系觀音臺組(∈2-3g)。本井揭露的地層與正常沉積層序有較大差別,受印支—早燕山期的擠壓褶皺及逆沖推覆沖斷作用影響,二疊系龍?zhí)督M與三疊系青龍組地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)及重復,表現(xiàn)為被斷層復雜化的倒轉(zhuǎn)向斜;而二疊系棲霞組之下的地層除受正斷層影響部分層段缺失外,地層層序基本正常,構(gòu)造格局也相對簡單(圖2)。SK1井油氣顯示豐富,全井共發(fā)現(xiàn)油斑、油跡、熒光顯示118m/24層,并具有明顯的縱向分帶特征,上部為油顯示,中部為氣—油顯示,下部則以二氧化碳氣顯示為主(表1)。本井鉆遇的蓋層主要有四套:浦口組、青龍組、龍?zhí)督M和高家邊組,巖性為泥巖和含膏泥巖。按蓋層厚度及區(qū)域展布范圍將蓋層劃分為兩類:區(qū)域性蓋層(浦口組和高家邊組)和局部性蓋層(青龍組和龍?zhí)督M)。2層的宏觀地質(zhì)特征2.1厚抗灰?guī)r型本井浦口組為一套半封閉淺湖—濱湖亞相碎屑巖沉積,巖性中上部以暗棕色泥巖、含膏泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主,下部為一套厚層狀灰色安山巖。浦口組可作為蓋層的巖性主要是中上部泥巖,厚461m,其中泥巖、含膏泥巖累計厚237.5m,占蓋層總厚的80.4%,泥巖單層厚度一般在18～146m。2.2頂、底互層段泥巖地層視厚青龍組蓋層為開闊海臺地—陸棚相灰、深灰色泥巖、含云(灰)質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r,本井三次鉆遇T1q地層,第一套T1q具封閉作用的巖性主要指頂、底互層段中的開闊陸棚相泥巖,地層視厚分別為157m、165.5m,泥巖累厚75m、94m,泥巖單層厚度一般為1～5m,最厚6.5m;第二套T1q地層視厚41.5m,泥巖厚19.5m,單層厚度0.5～7.5m,平均為3.25m,泥巖占地層總厚的46.9%;第三套T1q地層視厚97.5m,泥巖累厚70.5m,純泥巖單層厚度較小,一般1～2m,灰質(zhì)、云質(zhì)泥巖單層厚度在1～24m。2.3地層及含礦地層龍?zhí)督M蓋層是在海侵過程中形成的一套潮坪—濱海沼澤相沉積,巖性主要為深灰、灰黑色硅質(zhì)頁巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖夾煤層。SK1井四次鉆遇P2l,第一套P2l地層視厚116.5m,泥巖累厚101.5m,單層厚度大,最大連續(xù)厚度達52m,泥巖占地層總厚的87.1%;第二套P2l地層視厚泥巖占地層總厚的54.5%,單層厚度為3～14.5m;第三套P2l地層視厚59m,其中碳質(zhì)泥巖6m,泥巖41m,泥巖單層厚度6.5～17.5m,泥巖占地層總厚的86.4%;第四套P2l地層視厚225m,其中煤層4.0m,碳質(zhì)泥巖87.5m,泥巖114.5m,泥巖最大單層厚度30.5m,泥巖占地層總厚的91.6%。龍?zhí)督M是一套均質(zhì)—較均質(zhì)蓋層,泥巖質(zhì)純,但巖性較脆,局部裂縫發(fā)育。巖心觀察見兩條斜交裂縫,裂縫面不平整,巖心可見擠壓滑動擦痕。2.4深灰色泥巖砂巖不等厚互層本井高家邊組為一套淺海陸棚相沉積,上部為深灰、灰黑、灰色泥巖夾淺灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖;中部為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖與淺灰、深灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層;下部為大套深灰色泥巖、含砂泥巖、砂質(zhì)泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖,缺底部筆石頁巖段。高家邊組地層視厚934m,泥巖累厚783.5m,單層厚度大,最大可達200m,泥巖占地層總厚83.98%,泥巖一般質(zhì)純—較純,為一套均質(zhì)性蓋層。3層的微觀特性3.1t1q泥巖突破突破壓力主要是反映蓋層阻止地下流體運移逸散的能力,突破壓力的大小可定量判別巖石對流體封閉能力的強弱。本井蓋層突破壓力為13～38MPa,突破時間為18.6～54.9a/m。其中T1q泥巖突破壓為15MPa,突破時間為21.7a/m;P2l泥巖突破壓力為13MPa,突破時間為18.6a/m;S1g泥巖突破壓力最大,為16～38MPa;采自R8井的K2p泥巖突破壓力為15MPa,突破時間為21.7a/m。實測數(shù)據(jù)表明,本井泥巖蓋層具有突破壓力大、突破時間長、封閉性能好的特點,且突破壓力與孔隙度、滲透率等因素表現(xiàn)出較好的相關(guān)性,隨著孔隙度、滲透率減小而突破壓力相應(yīng)增大。3.2儲層物性測試2SK1井鉆遇的泥巖蓋層由于地質(zhì)年代老、經(jīng)歷埋深大、壓實成巖作用強烈,孔滲性較低。據(jù)不同時代8個樣品分析結(jié)果,孔隙度一般為0.20%～3.62%,平均值為0.93%,其中75%的樣品孔隙度小于0.6%;滲透率為(0.28～5.2)×10-5μm2,平均為2.36×10-5μm2,飽和煤油條件下滲透率均小于10-10μm2,密度平均值為2.68g/cm3。K2p因未取芯沒有進行物性測試,根據(jù)鄰井分析數(shù)據(jù),孔隙度為4.40%～14.28%,滲透率小于10-5μm2,密度在2.3～2.59g/cm3間變化;T1q泥巖孔隙度為3.62%,滲透率為0.0244×10-3μm2;P2l泥巖孔隙度為1.33%,滲透率為0.0511×10μm;S1g實測物性明顯變差,呈低孔、低滲、高密度特征,孔隙度為0.20%～0.61%,滲透率為10-5～10-6μm2,密度為2.64～2.72g/cm3。從孔、滲特征看,各時代泥巖都有較好的封閉能力。3.3s1g泥巖孔隙類型據(jù)吸附—脫附等溫線分析,K2p、T1q和P2l泥巖孔隙形態(tài)為具平行壁的狹縫狀毛細孔,其中K2p泥巖比表面為22.928～26.725m2/g,吸附量0.0272～0.0363ml/g,T1q泥巖比表面為7.374m2/g,吸附量0.0134ml/g,P2l泥巖比表面為7.649～17.516m2/g,吸附量0.0102～0.0250ml/g;S1g泥巖孔隙形態(tài)可分為兩種:一種是以四面開放的尖壁形毛細孔為主,另一種為具平行壁狹縫狀毛細孔。S1g泥巖比表面均很小,一般為1.172～5.338m2/g,吸附量0.00467～0.00746ml/g,說明樣品小孔隙或微孔很少,“中孔”或“大孔”部分是微裂縫發(fā)育所致,狹縫可能屬裂縫性質(zhì)。本井泥巖孔隙類型以中細孔為主(表2),平均孔徑為4.4000～11.2915nm,小于50nm的孔隙占70%～93%,大孔不發(fā)育。微孔分布主要呈現(xiàn)三種形態(tài):Ⅰ型(單峰型)、Ⅱ型(雙峰型)、Ⅲ型(多峰型)。Ⅰ型微孔發(fā)育,比表面積大,Ⅱ型雖然中孔有所增加,但孔隙度比Ⅰ型低,封閉能力好于Ⅰ型。Ⅲ型由于微裂縫的存在,致使大—中孔相對發(fā)育,但有效孔隙度小,說明微裂縫并沒有造成孔隙縱向上的連通,因而封閉能力仍較強。K2p、T1q和P2l泥巖微孔分布以Ⅰ型為主,S1g泥巖微孔分布以Ⅱ—Ⅲ型為主,兼有Ⅰ型。3.4樣品擴散系數(shù)T1q、P2l和S1g蓋層的擴散系數(shù)為4.04×10-6cm2/s～2.83×10-7cm2/s,其中P2l和部分S1g樣品擴散系數(shù)達10-7cm2/s,其值不僅小于蘇北盆地第三系泥巖蓋層擴散系數(shù),而且接近或小于四川威遠氣田下寒武統(tǒng)九老洞組泥巖擴散系數(shù)(2.12×10-6cm2/s)。本井泥巖蓋層具低擴散系數(shù)特點,反映氣體擴散散失作用緩慢,蓋層封閉能力強。4i、ac值、ft據(jù)萬玉金1等研究結(jié)果,一般好蓋層GR值>90API、AC值<76μs/ft;較好蓋層GR值在78～90API、AC值76～85μs/ft;較差蓋層GR值<78API、AC值>85μs/ft。SK1井主要泥巖蓋層電性特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表3,表中數(shù)據(jù)反映除K2p116～338m井段因地層砂質(zhì)含量相對較高,GR值小于78API外,K2p340～495m井段、P2l和S1g泥巖GR值均大于78API。而泥巖蓋層AC值變化較大,一般60～115μs/ft,AC值隨深度增加逐漸減小。其中AC值偏大層段,均與井徑擴大或微細裂縫發(fā)育有一定關(guān)聯(lián),未反映地層真實特征。T1q因泥巖層薄,未作系統(tǒng)統(tǒng)計,純泥巖段GR值一般為70～90API。從電性特征來看,幾套蓋層封蓋能力總體較好。5封閉能力宏觀評價用于評價蓋層封閉能力的參數(shù)較多,其中最主要參數(shù)是突破壓力,它是蓋層孔隙度、滲透率、微孔結(jié)構(gòu)等參數(shù)的綜合反映,因此本文以突破壓力為主要評價參數(shù),孔隙度、滲透率等為輔助參數(shù),結(jié)合宏觀地質(zhì)特征,將蓋層分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類(表4)。依照綜合評價標準,結(jié)合測井資料,對本井主要蓋層封閉能力進行綜合評價,評價結(jié)果見表5。從評價結(jié)果來看,本井發(fā)育有不同類型的封蓋層,封閉質(zhì)量受蓋層單層厚度和微細裂縫發(fā)育情況控制,同一層段不同部位封閉能力有所不同,表現(xiàn)出蓋層封閉能力的非均質(zhì)性。其中K2p因埋藏淺,上部泥巖基本失去封閉作用,下部泥巖則具有較好的封閉能力;T1q泥巖受單層厚度薄及泥質(zhì)不純影響以Ⅲ—Ⅳ類蓋層為主;P2l發(fā)育Ⅱ—Ⅲ型蓋層,局部層段為Ⅳ型;S1g泥巖上部為Ⅲ型蓋層,下部則發(fā)育有Ⅰ類蓋層。6層的有效性分析6.1逆沖推覆動力學分析據(jù)SK1井地質(zhì)資料,本區(qū)中、古生界地層在經(jīng)歷了桐灣、廣西、印支、黃橋、三垛等多期構(gòu)造運動的疊加改造后,地層發(fā)生逆沖推覆,造成地層正常層序被擾亂、地層被斷裂切割破碎。剖面上全井發(fā)育斷層8條,其中正斷層五條、逆斷層三條(圖2),這些斷層多數(shù)表現(xiàn)為穿層切割,形成大小不等的斷塊;平面上重新處理解釋的Tg面構(gòu)造圖反映,斷裂系統(tǒng)二維空間上成網(wǎng)絡(luò)狀分布,三度空間內(nèi)為“多層積木塊”,致使蓋層的連續(xù)性和完整性遭受破壞,導致蓋層封閉能力大大降低。6.2地層水指示的封閉條件SK1井鉆至O-∈碳酸鹽巖地層后,曾多次出現(xiàn)泥漿漏失,在3338.02-4250.52m抽汲排液,測得淡化水及含氮為5%-12%的CO2氣體,地層水水型為NaHCO3型,礦化度為9.119g/l,Cl-含量2.1979g/l。從地層水水型、Cl-含量及礦化度指標來看,SK1井地層水指示的封閉條件較差。此外,地層水所含氣體中較高的含氮也說明保存條件較差。6.3地層厚度對海相地層的影響據(jù)江蘇全區(qū)中、古生界水化學資料,海相地層水礦化度與埋深關(guān)系不密切,但與上覆陸相碎屑巖地層的厚度表現(xiàn)出一定相關(guān)性。據(jù)其它盆地資料分析,陸相地層剖面的水交替深度一般不超過2000m,如果具備此條件,海相地層即便有斷層,也可能保持其整體密封性。本井揭示的上覆陸相地層厚度僅為568m,地層水資料反映斷層與地