sk1井井眼盖层封闭性能评价

sk1井井眼盖层封闭性能评价

1开发结果及解释句容地区的油气勘探始于1973年，通过各种勘探挖掘了87口井，并在63口井中发现了天然气的迹象。其中，r1和r3井已获得工业油流，原油产量分别为5.75吨和7.94吨。数十年的勘探和研究表明,尽管该区油气显示极为普遍,但未获得大的突破,其关键因素在于保存条件,保存条件已成为制约本区勘探能否突破的关键所在。因此加强以盖层为主的保存条件研究对本区油气勘探具有重要意义。SK1井是句容断陷中央隆起带上的一口科学探索井(图1),钻遇的地层有第四系、白垩系浦口组(K2p)、三叠系青龙组(T1q)、二叠系龙潭组(P2l)、栖霞组(P1q)、泥盆系五通组(D3w)、志留系坟头组(S2f)、高家边组(S1g)、奥陶系汤山组(O2t)、红花园组(O1h)和仑山组(O1l)、寒武系观音台组(∈2-3g)。本井揭露的地层与正常沉积层序有较大差别,受印支—早燕山期的挤压褶皱及逆冲推覆冲断作用影响,二叠系龙潭组与三叠系青龙组地层发生倒转及重复,表现为被断层复杂化的倒转向斜;而二叠系栖霞组之下的地层除受正断层影响部分层段缺失外,地层层序基本正常,构造格局也相对简单(图2)。SK1井油气显示丰富,全井共发现油斑、油迹、荧光显示118m/24层,并具有明显的纵向分带特征,上部为油显示,中部为气—油显示,下部则以二氧化碳气显示为主(表1)。本井钻遇的盖层主要有四套:浦口组、青龙组、龙潭组和高家边组,岩性为泥岩和含膏泥岩。按盖层厚度及区域展布范围将盖层划分为两类:区域性盖层(浦口组和高家边组)和局部性盖层(青龙组和龙潭组)。2层的宏观地质特征2.1厚抗灰岩型本井浦口组为一套半封闭浅湖—滨湖亚相碎屑岩沉积,岩性中上部以暗棕色泥岩、含膏泥岩、粉砂质泥岩为主,下部为一套厚层状灰色安山岩。浦口组可作为盖层的岩性主要是中上部泥岩,厚461m,其中泥岩、含膏泥岩累计厚237.5m,占盖层总厚的80.4%,泥岩单层厚度一般在18～146m。2.2顶、底互层段泥岩地层视厚青龙组盖层为开阔海台地—陆棚相灰、深灰色泥岩、含云(灰)质泥岩、泥质灰岩,本井三次钻遇T1q地层,第一套T1q具封闭作用的岩性主要指顶、底互层段中的开阔陆棚相泥岩,地层视厚分别为157m、165.5m,泥岩累厚75m、94m,泥岩单层厚度一般为1～5m,最厚6.5m;第二套T1q地层视厚41.5m,泥岩厚19.5m,单层厚度0.5～7.5m,平均为3.25m,泥岩占地层总厚的46.9%;第三套T1q地层视厚97.5m,泥岩累厚70.5m,纯泥岩单层厚度较小,一般1～2m,灰质、云质泥岩单层厚度在1～24m。2.3地层及含矿地层龙潭组盖层是在海侵过程中形成的一套潮坪—滨海沼泽相沉积,岩性主要为深灰、灰黑色硅质页岩、泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩夹煤层。SK1井四次钻遇P2l,第一套P2l地层视厚116.5m,泥岩累厚101.5m,单层厚度大,最大连续厚度达52m,泥岩占地层总厚的87.1%;第二套P2l地层视厚泥岩占地层总厚的54.5%,单层厚度为3～14.5m;第三套P2l地层视厚59m,其中碳质泥岩6m,泥岩41m,泥岩单层厚度6.5～17.5m,泥岩占地层总厚的86.4%;第四套P2l地层视厚225m,其中煤层4.0m,碳质泥岩87.5m,泥岩114.5m,泥岩最大单层厚度30.5m,泥岩占地层总厚的91.6%。龙潭组是一套均质—较均质盖层,泥岩质纯,但岩性较脆,局部裂缝发育。岩心观察见两条斜交裂缝,裂缝面不平整,岩心可见挤压滑动擦痕。2.4深灰色泥岩砂岩不等厚互层本井高家边组为一套浅海陆棚相沉积,上部为深灰、灰黑、灰色泥岩夹浅灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩;中部为深灰色泥岩、砂质泥岩与浅灰、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩不等厚互层;下部为大套深灰色泥岩、含砂泥岩、砂质泥岩夹薄层泥质粉砂岩,缺底部笔石页岩段。高家边组地层视厚934m,泥岩累厚783.5m,单层厚度大,最大可达200m,泥岩占地层总厚83.98%,泥岩一般质纯—较纯,为一套均质性盖层。3层的微观特性3.1t1q泥岩突破突破压力主要是反映盖层阻止地下流体运移逸散的能力,突破压力的大小可定量判别岩石对流体封闭能力的强弱。本井盖层突破压力为13～38MPa,突破时间为18.6～54.9a/m。其中T1q泥岩突破压为15MPa,突破时间为21.7a/m;P2l泥岩突破压力为13MPa,突破时间为18.6a/m;S1g泥岩突破压力最大,为16～38MPa;采自R8井的K2p泥岩突破压力为15MPa,突破时间为21.7a/m。实测数据表明,本井泥岩盖层具有突破压力大、突破时间长、封闭性能好的特点,且突破压力与孔隙度、渗透率等因素表现出较好的相关性,随着孔隙度、渗透率减小而突破压力相应增大。3.2储层物性测试2SK1井钻遇的泥岩盖层由于地质年代老、经历埋深大、压实成岩作用强烈,孔渗性较低。据不同时代8个样品分析结果,孔隙度一般为0.20%～3.62%,平均值为0.93%,其中75%的样品孔隙度小于0.6%;渗透率为(0.28～5.2)×10-5μm2,平均为2.36×10-5μm2,饱和煤油条件下渗透率均小于10-10μm2,密度平均值为2.68g/cm3。K2p因未取芯没有进行物性测试,根据邻井分析数据,孔隙度为4.40%～14.28%,渗透率小于10-5μm2,密度在2.3～2.59g/cm3间变化;T1q泥岩孔隙度为3.62%,渗透率为0.0244×10-3μm2;P2l泥岩孔隙度为1.33%,渗透率为0.0511×10μm;S1g实测物性明显变差,呈低孔、低渗、高密度特征,孔隙度为0.20%～0.61%,渗透率为10-5～10-6μm2,密度为2.64～2.72g/cm3。从孔、渗特征看,各时代泥岩都有较好的封闭能力。3.3s1g泥岩孔隙类型据吸附—脱附等温线分析,K2p、T1q和P2l泥岩孔隙形态为具平行壁的狭缝状毛细孔,其中K2p泥岩比表面为22.928～26.725m2/g,吸附量0.0272～0.0363ml/g,T1q泥岩比表面为7.374m2/g,吸附量0.0134ml/g,P2l泥岩比表面为7.649～17.516m2/g,吸附量0.0102～0.0250ml/g;S1g泥岩孔隙形态可分为两种:一种是以四面开放的尖壁形毛细孔为主,另一种为具平行壁狭缝状毛细孔。S1g泥岩比表面均很小,一般为1.172～5.338m2/g,吸附量0.00467～0.00746ml/g,说明样品小孔隙或微孔很少,“中孔”或“大孔”部分是微裂缝发育所致,狭缝可能属裂缝性质。本井泥岩孔隙类型以中细孔为主(表2),平均孔径为4.4000～11.2915nm,小于50nm的孔隙占70%～93%,大孔不发育。微孔分布主要呈现三种形态:Ⅰ型(单峰型)、Ⅱ型(双峰型)、Ⅲ型(多峰型)。Ⅰ型微孔发育,比表面积大,Ⅱ型虽然中孔有所增加,但孔隙度比Ⅰ型低,封闭能力好于Ⅰ型。Ⅲ型由于微裂缝的存在,致使大—中孔相对发育,但有效孔隙度小,说明微裂缝并没有造成孔隙纵向上的连通,因而封闭能力仍较强。K2p、T1q和P2l泥岩微孔分布以Ⅰ型为主,S1g泥岩微孔分布以Ⅱ—Ⅲ型为主,兼有Ⅰ型。3.4样品扩散系数T1q、P2l和S1g盖层的扩散系数为4.04×10-6cm2/s～2.83×10-7cm2/s,其中P2l和部分S1g样品扩散系数达10-7cm2/s,其值不仅小于苏北盆地第三系泥岩盖层扩散系数,而且接近或小于四川威远气田下寒武统九老洞组泥岩扩散系数(2.12×10-6cm2/s)。本井泥岩盖层具低扩散系数特点,反映气体扩散散失作用缓慢,盖层封闭能力强。4i、ac值、ft据万玉金1等研究结果,一般好盖层GR值>90API、AC值<76μs/ft;较好盖层GR值在78～90API、AC值76～85μs/ft;较差盖层GR值<78API、AC值>85μs/ft。SK1井主要泥岩盖层电性特征统计数据见表3,表中数据反映除K2p116～338m井段因地层砂质含量相对较高,GR值小于78API外,K2p340～495m井段、P2l和S1g泥岩GR值均大于78API。而泥岩盖层AC值变化较大,一般60～115μs/ft,AC值随深度增加逐渐减小。其中AC值偏大层段,均与井径扩大或微细裂缝发育有一定关联,未反映地层真实特征。T1q因泥岩层薄,未作系统统计,纯泥岩段GR值一般为70～90API。从电性特征来看,几套盖层封盖能力总体较好。5封闭能力宏观评价用于评价盖层封闭能力的参数较多,其中最主要参数是突破压力,它是盖层孔隙度、渗透率、微孔结构等参数的综合反映,因此本文以突破压力为主要评价参数,孔隙度、渗透率等为辅助参数,结合宏观地质特征,将盖层分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类(表4)。依照综合评价标准,结合测井资料,对本井主要盖层封闭能力进行综合评价,评价结果见表5。从评价结果来看,本井发育有不同类型的封盖层,封闭质量受盖层单层厚度和微细裂缝发育情况控制,同一层段不同部位封闭能力有所不同,表现出盖层封闭能力的非均质性。其中K2p因埋藏浅,上部泥岩基本失去封闭作用,下部泥岩则具有较好的封闭能力;T1q泥岩受单层厚度薄及泥质不纯影响以Ⅲ—Ⅳ类盖层为主;P2l发育Ⅱ—Ⅲ型盖层,局部层段为Ⅳ型;S1g泥岩上部为Ⅲ型盖层,下部则发育有Ⅰ类盖层。6层的有效性分析6.1逆冲推覆动力学分析据SK1井地质资料,本区中、古生界地层在经历了桐湾、广西、印支、黄桥、三垛等多期构造运动的叠加改造后,地层发生逆冲推覆,造成地层正常层序被扰乱、地层被断裂切割破碎。剖面上全井发育断层8条,其中正断层五条、逆断层三条(图2),这些断层多数表现为穿层切割,形成大小不等的断块;平面上重新处理解释的Tg面构造图反映,断裂系统二维空间上成网络状分布,三度空间内为“多层积木块”,致使盖层的连续性和完整性遭受破坏,导致盖层封闭能力大大降低。6.2地层水指示的封闭条件SK1井钻至O-∈碳酸盐岩地层后,曾多次出现泥浆漏失,在3338.02-4250.52m抽汲排液,测得淡化水及含氮为5%-12%的CO2气体,地层水水型为NaHCO3型,矿化度为9.119g/l,Cl-含量2.1979g/l。从地层水水型、Cl-含量及矿化度指标来看,SK1井地层水指示的封闭条件较差。此外,地层水所含气体中较高的含氮也说明保存条件较差。6.3地层厚度对海相地层的影响据江苏全区中、古生界水化学资料,海相地层水矿化度与埋深关系不密切,但与上覆陆相碎屑岩地层的厚度表现出一定相关性。据其它盆地资料分析,陆相地层剖面的水交替深度一般不超过2000m,如果具备此条件,海相地层即便有断层,也可能保持其整体密封性。本井揭示的上覆陆相地层厚度仅为568m,地层水资料反映断层与地