CN108229089A - 一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法。首先构建不整合输导模式概念模型；再构建不整合流体运移量数学模型；将不整合流体运移量数学模型进行改进并得到改进后的不整合流体运移量数学模型；基于改进后的不整合流体运移量数学模型构建不整合输导速率数学模型来定量评价碎屑岩不整合输导能力。本发明的有益效果是能够满足碎屑岩不整合输导能力定量评价的准确要求，可以广泛适用于油气资源地质勘探及开发评价领域。
Description
技术领域
本发明属于油气资源地质勘探及开发评价技术领域，涉及一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法。
背景技术
由于后期地质作用对前期地层不同性质和程度的改造，使得不整合在纵向上具有了空间层次结构，自上而下依次划分为水进层、风化粘土层和半风化岩石层。一个完整的不整合存在受风化粘土层分隔的两大油气输导通道，即不整合面之上的水进层和不整合面之下的半风化岩石层。然而，作为油气运移的重要通道，关于不整合输导能力的研究远滞后于勘探实践，这无疑妨碍了不整合在油气运移研究中所起作用的认识。
不整合输导能力评价历经了简单认识、定性评价和定量评价三个阶段，最初以不整合面分布、不整合剖面类型等来认识不整合的输导能力；随着不整合结构认识的出现，以不整合面上下岩性配置、不整合结构类型、运移通道等定性描述不整合的输导能力；定量评价方法的提出及具体实践应用起步较晚，目前可供应用的定量指标主要为综合评价指标。不整合输导能力受到多种因素的影响，包括不整合面倾角、不整合交汇叠置程度、不整合类型、不整合发育规模、不整合结构及其物性、源储距离、油气粘度以及油气运移动力等。单因素的评价方法，造成其评价的局限性，因此要对不整合输导能力进行更全面的分析，需要综合多种因素进行评价。目前的定量评价方法不仅缺少流体渗流原理的依据，而且未考虑不整合面倾角、源储距离等因素的影响，仅适用于局部范围内不整合输导能力的评价。尽管不整合输导能力研究在国内外学者努力下取得了一些重要进展，但仍没有一种十分成熟且广泛适用各种地质条件下的评价方法，目前依然处于探索阶段，不整合输导能力评价是一项***工程，需要考虑各种因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法。
本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
S1构建不整合输导模式概念模型；
S2构建不整合流体运移量数学模型；
S3将不整合流体运移量数学模型进行改进并得到改进后的不整合流体运移量数学模型；
S4基于改进后的不整合流体运移量数学模型构建不整合输导速率数学模型来定量评价碎屑岩不整合输导能力。
进一步，步骤S1构建不整合输导模式概念模型是在对野外露头、室内岩心观察的基础上，结合测录井资料，划分不整合空间结构，并建立结构模式概念模型；考虑不整合面形态、流体势线以及风化粘土层发育情况，构建不整合输导模式概念模型。
进一步，步骤S2构建不整合流体运移量数学模型：其中Q为流体运移量，m3；k为输导层的渗透率，m2；t为流体的输导时间，s；S为输导层的截面积，m2；ΔP为折算压力差，Pa；L为渗流距离或源储距离，m；μ为流体粘度，Pa·s。
进一步，S3中考虑到不整合面倾角和结构类型对半风化岩石层输导能力的影响，引入不整合面倾角α和不整合结构参数i两个参量，对不整合流体运移量数学模型进行改进，改进的不整合流体运移量数学模型：
α反映了不整合面起伏变化，i反映了半风化岩石层受遮挡的情况，当半风化岩石层排替压力小于其上覆地层时取值1，否则取值-1；实际应用中可简化，即当半风化岩石层被风化粘土层等非渗透性岩层遮挡时取值1；当风化粘土层不发育而半风化岩石层与渗透层接触时取值-1，此时半风化岩石层中的油气可能存在垂向窜层运移，而进入上部地层中。
进一步，S4中不整合输导速率数学模型：
式中，V为不整合输导速率，10-13m/Pa·s。
本发明的有益效果是能够满足碎屑岩不整合输导能力定量评价的准确要求，可以广泛适用于油气资源地质勘探及开发评价领域。
附图说明
图1为本发明方法的步骤框图。
图2为本发明的不整合结构模式概念模型示意图。
图3为本发明的不整合输导模式概念模型示意图。
图4为本发明的研究区(大柳泉构造)T6不整合输导能力与油气优势运移路径叠合示意图。
图5为第一种不整合水进层与半风化岩石层物性等值线示意图；
图6为第二种不整合水进层与半风化岩石层物性等值线示意图；
图7为第三种不整合水进层与半风化岩石层物性等值线示意图；
图8为第四种不整合水进层与半风化岩石层物性等值线示意图。
具体实施方式
图1为本发明方法步骤框图。下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)建立不整合结构及其输导模式概念模型
在对不整合纵向结构发育过程分析基础上，根据渤海湾盆地冀中坳陷蓟县地区野外露头和室内岩心观察，划分了不整合纵向结构，自上而下划分为结构体上层(水进层)、结构体中层(风化粘土层)和结构体下层(半风化岩石层也称风化淋滤带)。水进层的底砾岩和砂体可形成了具较高孔、渗的“畅通型”输导层，其运移通道主要是连通孔隙***；半风化岩石层次生孔隙发育，同时形成一系列的裂缝，从而使半风化岩石层发育孔-缝***，成为油气运移的良好通道(图2)。碎屑岩区因非均质较强，地表水下渗深度受限，可溶组分少，产生的不整合结构体下层较薄，主要发育垂直渗流带和深部滞流带(图2)。
不整合是一个受古地貌影响的高低起伏、平面展布的三维地质体。平面上，不整合面形态的高低起伏控制了不整合输导体的形态，而等高线的走向分布与流体的等势线分布近于平行，垂直等势线的方向是油气运移的优势方向，导致油气沿不整合运移时表现出发散和汇聚两种模式(图3)；垂向上，不整合的水进层和半风化岩石层均可作为油气运移通道，而风化粘土层一般为良好的遮挡层，在它们的综合影响下可形成顺层运移和窜层运移两种模式(图3)。
(2)构建不整合流体运移量数学模型
通过对不整合及其相关地层油气藏的分析，借鉴前人研究成果，认为油气在不整合中的运移效率主要受不整合面倾角、不整合类型、不整合交汇叠置程度、不整合发育规模、不整合结构及其物性、源储距离、油气粘度以及油气运移动力等多因素的综合影响，且从根本上符合流体微观渗流机理，其表达式为：
式中，Q为流体运移量，m3；k为输导层的渗透率，m2；t为流体的输导时间，s；S为输导层的截面积，m2；ΔP为折算压力差，Pa；L为渗流距离或源储距离，m；μ为流体粘度，Pa·s。
(3)改进不整合流体运移量数学模型
考虑到不整合面倾角和结构类型对半风化岩石层输导能力的影响，引入sinα和i两个参量，则公式(1)变为：
式中，α为不整合面倾角；i为不整合结构参数；其他参数意义同上。α反映了不整合面起伏变化。i反映了半风化岩石层受遮挡的情况，当半风化岩石层排替压力小于其上覆地层时取值1，否则取值-1。实际应用中可简化，即当半风化岩石层被风化粘土层等非渗透性岩层遮挡时取值1；当风化粘土层不发育而半风化岩石层与渗透层接触时取值-1，此时半风化岩石层中的油气可能存在垂向窜层运移，而进入上部地层中。
(4)构建不整合输导速率数学模型
为进一步简化问题和突出不整合自身的输导能力，用单位压差下、单位时间内通过单位面积的不整合的油气量，即不整合油气输导速率(V)来表征不整合输导能力，则公式(2)可简化为：
式中，V为不整合输导速率，10-13m/Pa·s；其他参数意义同上。
显然，公式(3)中的不整合输导速率(V)参数是在流体微观渗流机理的基础上建立的，是综合了不整合面起伏、不整合结构、流体性质和源储距离等影响因素的一个参数。它不仅可以作为不整合输导能力定量评价的指标，而且具有实际地质意义。其绝对值越大说明不整合的输导效率越高，同时V的正负又反映了不整合垂向的输导特点。
本次实例中研究的目的层为渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷大柳泉构造T6不整合，进行不整合输导能力定量评价。公式(3)中的i值根据不整合结构来确定；k值可通过实测渗透率资料和测井资料拟合求取；sinα通过不整合面构造图求取；L值可从不整合面构造图或连井剖面求得；μ值可通过原油物性资料取得，也可利用粘度与深度、密度、温压的拟合关系曲线求得。大柳泉构造原油粘度整体偏低，在(2～30)mPa·s之间，选其众数7.5mPa·s为计算参数。将取得的各项参数带入公式(3)，计算得到T6不整合的20口重点探井的不整合输导速率值(表1)。
表1
大柳泉构造T6不整合的输导速率变化区间比较大，最小值仅为0.01×10-13m/Pa·s，最大值可达19.74×10-13m/Pa·s，但整体具有明显的分区集中的特征：一是(0.1～2)×10-13m/Pa·s的低值集中区，主要分布在大兴断层下降盘附近；一是(9～20)×10-13m/Pa·s的高值集中区，主要分布在牛北斜坡带西部、旧州断层及曹家务断层附近(图4)。可以看出，自大兴断层至牛北斜坡带，T6不整合输导能力具有逐渐增强的变化规律。另外，在X18、X20、G17和Q54等井区出现负值，说明半风化岩石层未能受到非渗透层的遮挡，可能存在垂向窜层运移。例如Q54井，其T6不整合面埋深为2077.00m，试油结果表明在不整合面之上的2073.20m～2077.00m的砂岩段日产油0.71t，而不整合面之下的半风化岩石层则无油气产出。
统计大柳泉构造T6不整合面上、下储层的油气显示发现，油源不整合的供烃点、油气显示点和不整合输导速率的高值点存在“三点重合”特征，同时油气显示点连线与不整合输导速率高值脊线一致，说明不整合输导能力评价结果与实际地质情况具有较好的吻合性(图4)，表明所建立的不整合输导能力定量表征公式具有较好的适用性。另外，T6不整合的输导速率与物性同样具有较好的吻合性，无论是水进层，还是半风化岩石层，其物性均呈自大兴断层至牛北斜坡带变好的趋势(图5-图8)，与不整合输导速率变化特征一致，也表明评价结果的可靠性。
本发明的优点还在于：
1、本发明中首先建立碎屑岩不整合空间结构及其输导模式的概念模型，归纳不整合运移效率的影响因素，提出不整合流体运移量概念，基于流体微观渗流机理，构建流体运移量数学模型，进而引入不整合面倾角和不整合结构参数，改进流体运移量数学模型，在此基础上，为突出不整合自身的输导能力，提出不整合输导速率概念，构建输导速率数学模型，从而定量评价不整合输导能力。
2、本发明考虑多种地质因素，能够满足碎屑岩不整合输导能力定量评价的准确要求，可以广泛适用于油气资源地质勘探及开发评价领域。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法，其特征在于按照以下步骤进行：
S1构建不整合输导模式概念模型；
S2构建不整合流体运移量数学模型；
S3将不整合流体运移量数学模型进行改进并得到改进后的不整合流体运移量数学模型；
S4基于改进后的不整合流体运移量数学模型构建不整合输导速率数学模型来定量评价碎屑岩不整合输导能力。
2.按照权利要求1所述一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法，其特征在于：所述步骤S1构建不整合输导模式概念模型是在对野外露头、室内岩心观察的基础上，结合测录井资料，划分不整合空间结构，并建立结构模式概念模型；考虑不整合面形态、流体势线以及风化粘土层发育情况，构建不整合输导模式概念模型。
3.按照权利要求1所述一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法，其特征在于：所述步骤S2构建不整合流体运移量数学模型：其中Q为流体运移量，m3；k为输导层的渗透率，m2；t为流体的输导时间，s；S为输导层的截面积，m2；ΔP为折算压力差，Pa；L为渗流距离或源储距离，m；μ为流体粘度，Pa·s。
4.按照权利要求1所述一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法，其特征在于：所述S3中考虑到不整合面倾角和结构类型对半风化岩石层输导能力的影响，引入不整合面倾角α和不整合结构参数i两个参量，对不整合流体运移量数学模型进行改进，改进的不整合流体运移量数学模型：
α反映了不整合面起伏变化，i反映了半风化岩石层受遮挡的情况，当半风化岩石层排替压力小于其上覆地层时取值1，否则取值-1；实际应用中可简化，即当半风化岩石层被风化粘土层等非渗透性岩层遮挡时取值1；当风化粘土层不发育而半风化岩石层与渗透层接触时取值-1，此时半风化岩石层中的油气可能存在垂向窜层运移，而进入上部地层中。
5.按照权利要求1所述一种碎屑岩不整合输导能力的定量评价方法，其特征在于：所述S4中不整合输导速率数学模型：
式中，V为不整合输导速率，10-13m/Pa·s。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180629 |