十屋油田營(yíng)城組特低滲砂巖儲(chǔ)層測(cè)井參數(shù)計(jì)算方法研究

夏冬冬，李冀秋，魏荷花，解麗慧

（中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 10083）

公式為：

十屋油田營(yíng)城組特低滲砂巖儲(chǔ)層測(cè)井參數(shù)計(jì)算方法研究

夏冬冬，李冀秋，魏荷花，解麗慧

（中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 10083）

以松遼盆地十屋油田下白堊統(tǒng)營(yíng)城組特低滲透儲(chǔ)層為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)大量巖石物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的綜合分析，揭示該地區(qū)特低滲透儲(chǔ)層的特征，建立了一套合理的孔、滲、飽儲(chǔ)層參數(shù)模型，并通過(guò)對(duì)測(cè)井、試油、壓汞等資料分析，確定了有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)，以滿足油田特低滲透儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)的需要，提高了該區(qū)目的層段油藏測(cè)井解釋和有利區(qū)預(yù)測(cè)的精度。

特低滲透砂巖；十屋油田；測(cè)井解釋模型；有效厚度

對(duì)特低滲透性儲(chǔ)層進(jìn)行測(cè)井評(píng)價(jià)，困難主要來(lái)自三個(gè)方面：①儲(chǔ)層物性差，油氣占巖石總體積比例小，測(cè)井響應(yīng)來(lái)自油氣的成分很少，造成測(cè)井信噪比低；②儲(chǔ)層的成巖變化強(qiáng)烈，影響儲(chǔ)層參數(shù)變化的地質(zhì)因素復(fù)雜，使測(cè)井資料解釋具有多解性；③儲(chǔ)層宏觀和微觀非均質(zhì)性強(qiáng)，相帶變化頻繁，難以建立具有廣泛適用的測(cè)井解釋模型及有效厚度標(biāo)準(zhǔn)。

以松遼盆地十屋油田白堊系下統(tǒng)營(yíng)城組特低滲透儲(chǔ)層為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)大量巖石物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的綜合分析，根據(jù)該地區(qū)特低滲透儲(chǔ)層的特征，建立了一套合理的孔、滲、飽儲(chǔ)層參數(shù)模型，并通過(guò)對(duì)測(cè)井、試油、壓汞等資料分析，確定了有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)，以滿足特低滲透儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)的需要。

1 儲(chǔ)層基本特征

十屋油田位于松遼盆地南部，屬于十屋斷陷中央構(gòu)造帶中部，主要研究目的層是營(yíng)城組。沉積環(huán)境為濱淺湖-三角洲、半深湖沉積，發(fā)育扇三角洲，與深灰、灰黑色泥巖互層形成儲(chǔ)蓋組合。砂體在垂向、橫向上反復(fù)疊加成層狀及透鏡狀，滲透性砂巖由北向南延伸，砂巖較發(fā)育。

營(yíng)城組儲(chǔ)層巖性以粉砂巖為主，中砂巖次之，巖石礦物主要成分石英含量占26%～32%，長(zhǎng)石含量占33%～43%，巖屑含量占20%～34%。膠結(jié)物主要為泥質(zhì)，含量5%～6%，以孔隙式、孔隙-接觸式膠結(jié)為主?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔、粒內(nèi)溶孔為主，其次為膠結(jié)物內(nèi)溶孔、泥質(zhì)晶間微孔。巖心分析孔隙度主要分布在2%～14%，平均值為9.11%，滲透率分布在（0.01～10.0）×10-3μm2，平均值為1.82×10-3μm2，屬于特低孔特低滲儲(chǔ)集層。

2 儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算

2.1 孔隙度

對(duì)于以孔隙型為主的儲(chǔ)層，三孔隙度測(cè)井（聲波、密度和補(bǔ)償中子）能較好地反映基塊中的孔隙度。本區(qū)儲(chǔ)層孔隙性與聲波時(shí)差有較好的線性關(guān)系：

式中：φ——孔隙度，%；Δt——聲波時(shí)差，μs／ft。樣

品層數(shù)N＝35個(gè)，相關(guān)系數(shù)R2＝0.863 7。

2.2 滲透率

十屋油田孔隙度與滲透率呈現(xiàn)很好的指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用工區(qū)154個(gè)巖心物性分析數(shù)據(jù)，建立了滲透率和孔隙度的關(guān)系式：

式中：K——滲透率，1 0-3μm2；相關(guān)系數(shù)R2＝0.813 2。

2.3 含水飽和度

該地區(qū)儲(chǔ)層巖石顆粒細(xì)，主要為細(xì)粉砂，X-射線衍射分析結(jié)果顯示其粘土礦物含量低，巖心實(shí)驗(yàn)表明粘土礦物陽(yáng)離子交換容量值小，且粘土礦物不存在附加導(dǎo)電性的影響，阿爾奇（Archie）公式仍可滿足計(jì)算含水飽和度的需要。即

式中：a，b——巖性系數(shù)；m——膠結(jié)指數(shù)；n——飽和度指數(shù)；Rw——地層水電阻率；Rt——地層真電阻率。

在應(yīng)用該公式時(shí)，巖電參數(shù)的選取非常重要，本文中根據(jù)巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果分地區(qū)分層位選取。

2.4 束縛水飽和度

束縛水飽和度的確定方法很多，可根據(jù)束縛水飽和度和粒度中值、孔隙度的統(tǒng)計(jì)回歸經(jīng)驗(yàn)關(guān)系求取束縛水飽和度，也可以由核磁共振測(cè)井得到的T2截止值獲得束縛水飽和度［1］。本文中在該地區(qū)現(xiàn)有的巖石物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，嘗試用毛管壓力測(cè)量得到的孔喉半徑與束縛流體飽和度做相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)二者之間相關(guān)性很好（圖1）。

圖1 孔隙半徑均值與束縛水飽和度交會(huì)圖

式中：Siw——束縛流體飽和度，%；Rp——孔喉半徑，μm。相關(guān)系數(shù)R2＝0.839 1。

該地區(qū)低滲透儲(chǔ)層綜合物性參數(shù)又與孔喉半徑有很好的相關(guān)性：

因此進(jìn)一步做出綜合物性參數(shù)與束縛流體飽和度的相關(guān)分析（圖2），得到二者之間的關(guān)系為：由物性參數(shù)可利用上式求取束縛水飽和度。

3 有效厚度劃分標(biāo)準(zhǔn)

圖2 物性參數(shù)與孔隙半徑交會(huì)圖

一個(gè)油層的工業(yè)產(chǎn)油能力主要受油層物性和含油性等因素的影響。在這些因素中，有效孔隙度和飽和度的乘積反映了油層的“儲(chǔ)油能力”，而滲透率則反映了油層的“產(chǎn)油能力”。當(dāng)油層的有效孔隙度、滲透率和含油飽和度達(dá)到一定界限時(shí)，油層便具有工業(yè)產(chǎn)油能力，這樣的界限被稱之為有效厚度的物性標(biāo)準(zhǔn)，亦稱為下限值［2］。由于一般巖心資料難以求準(zhǔn)油層原始含油飽和度，通常用孔隙度和滲透率參數(shù)反映物性下限。

考慮研究區(qū)的儲(chǔ)層特點(diǎn)和資料情況，采用以下五種方法確定有效厚度的物性下限標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法

當(dāng)沒(méi)有取得相當(dāng)數(shù)量的針對(duì)有效厚度物性下限的單層測(cè)試資料時(shí)，很難確切的定出定量的界限。在美國(guó)和我國(guó)海上油田通常使用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法，該方法的核心是以巖心分析孔隙度、滲透率資料為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)找出一個(gè)下限值［3-4］，在這個(gè)值以下儲(chǔ)層丟失的儲(chǔ)油能力和產(chǎn)油能力都很小，可以忽略。

用研究區(qū)營(yíng)城組全部孔隙度樣品154塊，滲透率樣品153塊，分別繪出孔隙度和滲透率頻率分布直方圖、累積頻率及累積能力丟失曲線（圖3、圖4），其中孔隙度儲(chǔ)油能力、滲透率產(chǎn)油能力計(jì)算公式為：

式中，Oφi——儲(chǔ)油能力，%；Qki——產(chǎn)油能力，%；φi——樣品孔隙度值，%；ki——樣品滲透率值，10-3μm2；H——為樣品長(zhǎng)度，m。

圖3顯示，在累計(jì)頻率曲線上孔隙度為7.0%處，曲線有一明顯的拐點(diǎn)，說(shuō)明將有效厚度的孔隙度下限值定在7.0%較合適。取此值時(shí)在樣品累計(jì)曲線上為25%，樣品塊數(shù)丟失為25%；在能力丟失曲線上，當(dāng)孔隙度為7.0%時(shí)，累計(jì)能力丟失為12%。圖4中，滲透率取0.25×10-3μm2時(shí)，此時(shí)樣品塊數(shù)丟失為8%，產(chǎn)油能力丟失7%。因此以孔隙度7.0%、滲透率0.25×10-3m2為下限值，其產(chǎn)油能力丟失較小、儲(chǔ)油能力丟失相對(duì)較大，但是在特低孔儲(chǔ)層條件下可以認(rèn)為該下限值是合適的。

圖3 營(yíng)城組儲(chǔ)層孔隙度丟失能力直方圖

圖4 營(yíng)城組儲(chǔ)層滲透率丟失能力直方圖

3.2 物性試油法

在取心井巖心收獲率大于80%，取樣分析密度大于8塊／m的條件下，統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)集層單層孔隙度、滲透率平均值，結(jié)合試油結(jié)論，繪制孔隙度、滲透率交會(huì)圖［5］。在十屋地區(qū)選取營(yíng)Ⅱ段、營(yíng)Ⅵ段取心井中，符合上述條件的11口井共13層，所繪制的圖版見(jiàn)圖5。

圖5 試油層段孔隙度-滲透率交會(huì)圖

從圖5資料點(diǎn)分布情況看，油、干層分界區(qū)資料點(diǎn)較少，孔隙度、滲透率下限為區(qū)域值，孔隙度為7.0%～9.0%，滲透率為（0.15～0.5）×10-3μm2。

3.3 鉆井液侵入法

鉆井液侵入法是將水基鉆井液取心井分析的儲(chǔ)層原始含水飽和度與孔隙度作交會(huì)圖，進(jìn)而確定物性下限［6］。這是由于在孔隙度較高的儲(chǔ)油砂巖，鉆井液驅(qū)替出原油，使巖心測(cè)定的含水飽和度增高；孔隙度較低的儲(chǔ)油巖，鉆井液驅(qū)替出原油較少；當(dāng)孔隙度降低到一定程度，鉆井液不能侵入，此時(shí)的含水飽和度為原始含水飽和度，隨著孔隙度的降低，含水飽和度升高。兩條直線交點(diǎn)的孔隙度就是鉆井液侵入與不侵入的界限，即儲(chǔ)層的孔隙度下限值（圖6）。

圖6 營(yíng)城組孔隙度-含水飽和度交會(huì)圖

利用十屋油田巖心分析資料繪制孔隙度與含水飽和度交會(huì)圖，確定孔隙度下限為9.8%，對(duì)應(yīng)的滲透率下限值為0.294×10-3μm2。

3.4 飽和度中值壓力法

飽和度中值壓力是儲(chǔ)層毛管壓力分布的量度。在實(shí)際生產(chǎn)中，飽和度中值壓力可以作為油氣產(chǎn)出能力的標(biāo)志。中值壓力越大，則表明巖石越致密（偏向于細(xì)歪度），生產(chǎn)油氣的能力下降；中值壓力越小，則表明巖石對(duì)油的滲流能力越好，具有高的生產(chǎn)能力［7］。根據(jù)壓汞資料作孔隙度和中值壓力交會(huì)圖（圖7）、滲透率和中值壓力交會(huì)圖（圖8），在孔隙度為9.5%和滲透率為0.26×10-3μm2時(shí)，分別出現(xiàn)飽和度中值突變，表明儲(chǔ)層儲(chǔ)滲能力急劇下降。因此把油層段的孔隙度下限確定9.5%，滲透率下限值為0.26×10-3μm2。

圖7 孔隙度與飽和度中值壓力交會(huì)圖

3.5 最小流動(dòng)孔喉半徑法

圖8 滲透率與飽和度中值壓力交會(huì)圖

巖石的孔隙及喉道是油氣儲(chǔ)集和流動(dòng)的空間和通道，油氣是否能在一定壓差下從巖石中流出取決于喉道的粗細(xì)，即孔喉半徑的大小。這種即能儲(chǔ)集油氣有能使油氣滲流的最小孔隙通道稱為油氣的最小流動(dòng)孔喉半徑［8-9］。而毛管壓力曲線是反映儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的重要資料，可以根據(jù)毛管壓力測(cè)試資料對(duì)巖石微觀孔喉結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定油氣的最小流動(dòng)孔喉半徑；用統(tǒng)計(jì)分析方法建立孔喉半徑與常規(guī)物性分析孔隙度和滲透率的關(guān)系，進(jìn)一步求出對(duì)應(yīng)最小流動(dòng)孔喉半徑的孔隙度和滲透率，它們既是儲(chǔ)層的物性下限。

3.5.1“J”函數(shù)方法求取平均毛管壓力

把具有相同性質(zhì)的毛管壓力曲線（同一孔隙結(jié)構(gòu)）平均（即還原）為一條代表油藏特征的毛管壓力曲線，才能有利于反映儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能及其微觀非均質(zhì)情況。選用研究區(qū)6口井的29塊巖心壓汞資料，采用Leverett等為消除孔隙度和滲透率對(duì)毛管壓力的影響，提出的無(wú)量綱毛管壓力J函數(shù)公式，求得儲(chǔ)層的"J"函數(shù)曲線［10］（圖9）。

圖9 J函數(shù)曲線圖

式中：J（Sw）——“J”函數(shù)，無(wú)因次量綱；Pc——毛管壓力，MPa；σ——界面張力，N／m；θ——潤(rùn)濕接觸角，度。

3.5.2利用沃爾公式求最小流動(dòng)孔喉半徑

該方法以等孔隙體積增量為基礎(chǔ)，求每一個(gè)孔隙體積間隔中滲透率貢獻(xiàn)值及累計(jì)滲透能力。沃爾

公式為：

式中：Δki——區(qū)間滲透能力貢獻(xiàn)值，%；Σk——累計(jì)滲透能力，%；i——等量孔隙體積間隔序號(hào)；ri——相應(yīng)的孔隙半徑，μm。

取累計(jì)滲透能力99.99%的孔隙半徑為最小流動(dòng)半徑，為0.25μm。

3.5.3求儲(chǔ)層物性下限

利用儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率與壓汞分析的孔喉半徑建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系，分別為：

式中：r——孔吼半徑，μm。

將最小流動(dòng)孔喉半徑0.25μm代入上式得物性下限，孔隙度為8.73%，滲透率為0.273×10-3μm2。

根據(jù)上述五種確定油層有效厚度物性下限的方法，確定的孔隙度下限區(qū)間為7.0%～9.8%，滲透率下限區(qū)間為（0.15～0.5）×10-3μm2；綜合五種方法確定營(yíng)城組儲(chǔ)層有效厚度的物性下限：孔隙度為9%，滲透率為0.260×10-3μm2（表1）。

表1 十屋油田營(yíng)城組物性下限值表

4 測(cè)井評(píng)價(jià)實(shí)例

應(yīng)用建立的孔隙度、滲透率等測(cè)井解釋模型計(jì)算了工區(qū)內(nèi)所有井段。把測(cè)井解釋模型計(jì)算的物性參數(shù)值與巖心物性參數(shù)值進(jìn)行了對(duì)比，營(yíng)城組孔隙度模型的絕對(duì)誤差0.897，相對(duì)誤差8.7%；滲透率模型的絕對(duì)誤差0.198，相對(duì)誤差16.4%，結(jié)果接近且趨勢(shì)吻合，說(shuō)明所建立的模型是可用的。圖10、圖11為十屋地區(qū)測(cè)井參數(shù)解釋結(jié)果對(duì)比圖。

由于十屋地區(qū)沒(méi)有密閉取心井，該區(qū)塊的飽和度檢驗(yàn)較難實(shí)現(xiàn)，但從理論上分析，含水飽和度受孔隙度和深電阻率的約束?？紫抖饶Ｐ偷木_度，可以保證飽和度的準(zhǔn)確性。

利用建立的有效厚度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該地區(qū)13口在營(yíng)城組有試油結(jié)果的井，共13個(gè)低滲透層進(jìn)行處理，處理結(jié)果符合率達(dá)到85%（表2）。

圖10 營(yíng)城組孔隙度模型精度

圖11 營(yíng)城組滲透率模型精度

表2 測(cè)井解釋結(jié)果與試油結(jié)果的對(duì)比

5 結(jié)論

特低滲透儲(chǔ)層成因機(jī)理復(fù)雜，有不同于常規(guī)儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)，測(cè)井解釋的難度很大。應(yīng)選用適合本地區(qū)地質(zhì)特征的孔、滲、飽解釋模型和有效厚度劃分標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)過(guò)巖心、試油及地質(zhì)驗(yàn)證，提高測(cè)井解釋精度。十屋油田特低滲透油層的研究結(jié)果表明，采用“巖心刻度測(cè)井”技術(shù)建立孔隙度、滲透率、飽和度測(cè)井解釋模型和有效厚度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的結(jié)果，在實(shí)際生產(chǎn)中較好地解決了特低滲儲(chǔ)層測(cè)井資料解釋儲(chǔ)層參數(shù)的難題，提高了該區(qū)目的層段油藏測(cè)井解釋和有利區(qū)預(yù)測(cè)的精度。

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This paper makes a research on extra-low permeability reservoirs in early Cretaceous Yingcheng formation of Shiwu oilfield in Songliao basin.By analyzing plenty of petrophysical measurements，extra-low permeability reservoir characteristics in this area has been revealed，and a model was built with reasonable reservoir parameters such as porosity，saturation and permeability etc.According to the analysis of logging，oil test and mercury injection data，the minimum effective thickness limit were determined to meet the requirements of the logging assessment of extra-low permeability reservoirs in oilfield，and the accuracy of logging interpretation in target reservoirs and the favorable zones prediction in this area has been enhanced.

52 Methods of calculating the log parameters of extra-low permeability sandstone reservoirs of Yingcheng formation in Shiwu oilfield

Xia Dongdong et al（Exploration and Production Research Insititute，Sinopec，Beijing，10083）

extra low permeability reservoir；Shiwu oilfield；parameters；log interpretation models；effective thickness

P631.842

A

1673-8217（2011）06-0052-05

2011-06-14；改回日期：2011-07-18

夏冬冬，工程師，1983年生，2008年碩士畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事測(cè)井儲(chǔ)層精細(xì)評(píng)價(jià)、油藏描述、測(cè)井資料解釋與綜合應(yīng)用工作。

彭剛