吴纯梅 (中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂,黑龙江大庆 163001)

砂岩油藏地应力的地质影响因素研究

吴纯梅 (中石油大庆油田有限责任公司第一采油厂,黑龙江大庆 163001)

应用XMAC测井、RFT探讨了地应力与地层深度的关系、岩性对地应力及岩石力学参数的影响、地层压力对地应力的影响、含水饱和度和渗透率及孔隙度对地应力的影响。研究结果表明,深度与地应力的关系仍有一定正相关性,但已经变得不明显;岩性对地应力和岩石力学参数的影响是很显著的,可以利用地应力及岩石力学参数在数值上的相对大小定性识别岩石岩性,即可在岩性评价方面为常规测井技术提供一定补充或辅助;无论是储层水平最大主应力还是储层水平最小主应力,与储层孔隙压力 (地层压力)的线性特征都很明显,即随着孔隙压力增加,储层水平最大主应力和储层水平最小主应力都会相应加大;地应力值与含水饱和度之间呈正相关关系,而与油层渗透率、孔隙度之间呈负相关关系,在一定条件下可以运用这些相关关系估算渗透率、孔隙度和含油、含水饱和度,不仅能对水淹层评价起到辅助作用,而且对指导剩余油挖潜有指导意义。

砂岩油藏;地应力;地质因素

XMAC测井仪不仅可以通过连续点测取得水平最大主应力、水平最小主应力、水平最大主应力方位,还可以获取岩石密度、岩石破裂压力、岩石泊松比等力学参数[1]。重复式电缆地层测试器 (RFT)能够通过测井的方法取得类似试井的技术成果,在裸眼井中可选择性地取得若干个小层的地层压力,进而形成单井地层压力剖面[2]。近几年来,在萨中油田南一区乙块和北一区断东分别进行XMAC和RFT组合测井6井次和10井次,为开展砂岩油藏地应力大小的影响地质因素研究提供了技术支持[2]。为此,笔者通过应用XMAC、RFT及水淹层测井解释成果分析研究了影响砂岩油藏地应力大小的地质因素。

图1 南一区乙块地应力与深度之间关系回归统计图

1 地应力与地层深度的关系

研究地应力纵向分布特征应考虑到地应力与地层深度或井深的相关性。图1所示为南一区西部6口井171个地应力测量数据的地应力对深度关系回归结果。从图1可以看出,数据点非常分散,回归方程的斜率很小,说明目前开发开发条件下,深度与地应力的关系仍有一定正相关性,但已经变得不明显。

2 岩性对地应力及岩石力学参数的影响

从南一区乙块3口XMAC测井数据的平均结果来看 (见表1),泥岩的最大水平主应力值比页岩高出3.85MPa,最小主应力值比页岩高出4.20MPa,破裂压力值比页岩高出4.9MPa;砂岩的水平最大主应力、水平最小主应力、破裂压力值分别比页岩高2.8、2.8、3.6MPa;泥岩的水平最大水平主应力、水平最小主应力、破裂压力值分别比砂岩高1.1、1.4、1.3MPa,3种岩石的地应力及破裂压力存在着明显差异。从表1还可看出,泥岩的弹性模量最大,砂岩次之,油页岩最小;油页岩的泊松比最大,其次是泥岩,砂岩的泊松比最小。上述分析表明,岩性对地应力和岩石力学参数的影响是很显著的,可以利用地应力及岩石力学参数在数值上的相对大小定性识别岩石岩性,即可在岩性评价方面为常规测井技术提供一定补充或辅助。

表1 页岩、砂岩、泥岩地应力及力学参数对比表

3 地层压力对地应力的影响

XMAC可以测取储层地应力,而RFT可以获得储层地层压力,因而可以建立起地应力与地层压力之间关系。图2、图3分别给出了A井和B井的地应力与地层压力之间的对比剖面。由图2和图3可以看出,储层地应力值都高于地层压力值,而且无论是最大主应力值,还是最小主应力值都与地层压力呈现正相关线性关系,即油层地层压力高时地应力值也相应高,油层地层压力低时地应力值也相应低。

图2 A井地应力与地层压力对比剖面

图3 B井地应力与地层压力对比剖面

为了进一步弄清这种正相关性,对所测地应力和地层压力数据进行了统计回归,如图4和图5所示。由图4和图5可以看出,无论是储层水平最大主应力还是储层水平最小主应力,与储层孔隙压力(地层压力)的线性特征都很明显,即随着孔隙压力增加,储层水平最大主应力和储层水平最小主应力都会相应加大。

图4 断东中块地应力与地层压力关系图

图5 南一区乙块地应力与地层压力关系图

4 含水饱和度、渗透率及孔隙度对地应力的影响

利用C井的XMAC地应力数据,并结合其水淹层解释结果,对储层地应力与含水饱和度、渗透率及孔隙度之间的相关性进行了回归分析 (见图6～图8)。由图6～图8可以看出,地应力值与含水饱和度之间呈正相关关系,而与油层渗透率、孔隙度之间呈负相关关系。这表明,在一定条件下可以运用这些相关关系估算渗透率、孔隙度和含油、含水饱和度,这不仅能对水淹层评价起到辅助作用,而且对指导剩余油挖潜有指导意义[3]。

图6 C井最大水平主应力与储层渗透率的关系图

图7 C井最大水平主应力与储层孔隙度的关系图

图8 C井最大水平主应力与储层含水饱和度的关系图

5 结论及建议

1)目前开发条件下,深度与地应力的关系已经变得不明显。

2)岩性对地应力的影响比较明显,泥岩地应力最大、砂岩次之,页岩地应力最小。

3)地应力与孔隙压力之间存在明显正相关性,即随着孔隙压力增加,地应力就会加大。

4)地应力值与含水饱和度之间呈正相关关系,而与油层渗透率、孔隙度之间呈负相关关系。

[1]董世浩.应用XMAC和RFT组合测井资料制订合理注水压力界限研究[J].国外测井技术,2008,23(3):150-155.

[2]赵庆东.应用XMAC测井资料分析油田套损区岩石力学特征[J].国外测井技术,2008,23(3):200-204.

[3]宋杰,曾祥智,刘静.用XMAC测井资料揭示砂岩油藏地应力分布特征及影响因素[J].国外测井技术,2006,21(5):28-30.

[编辑] 洪云飞

TE271

A

1673-1409(2014)20-0065-03

2014-03-13

吴纯梅(1962-),女,工程师,现主要从事油藏精细描述方面的研究工作。