低滲透礫巖油藏含油飽和度解釋及水淹層評價

彭壽昌，許長福，張 強(qiáng)，廉桂輝，賈金偉

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

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低滲透礫巖油藏含油飽和度解釋及水淹層評價

彭壽昌，許長福，張 強(qiáng)，廉桂輝，賈金偉

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對百21井區(qū)克下組低滲透礫巖油藏含油飽和度解釋難度大、儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及電阻率受泥質(zhì)含量影響大的問題，結(jié)合低滲透礫巖儲層特點(diǎn)，利用泥質(zhì)和孔隙水混合液導(dǎo)電模型，考慮混合液電阻率隨含水飽和度變化，將泥質(zhì)含量引入到阿爾奇公式中，對當(dāng)前含油飽和度解釋進(jìn)行泥質(zhì)含量校正；利用沃爾公式法和壓汞資料求解儲層原始含油飽和度，根據(jù)原始含油飽和度與有效孔隙度和泥質(zhì)含量相關(guān)性，建立原始含油飽和度的解釋模型；在儲層當(dāng)前含油飽和度和原始含油飽和度解釋基礎(chǔ)上，構(gòu)建水淹層定量評價參數(shù)，并根據(jù)采油井試油與初期產(chǎn)液剖面測試結(jié)果建立水淹層定量評價標(biāo)準(zhǔn)。研究方法成功地應(yīng)用于研究區(qū)克下組29口新井解釋中，對于明確油藏調(diào)整潛力，優(yōu)化注采參數(shù)起到了很好的指導(dǎo)作用。

低滲透礫巖油藏；水淹層；含油飽和度；阿爾奇公式；泥質(zhì)含量；百21井區(qū)

0 引 言

礫巖儲層具有極強(qiáng)的宏觀和微觀非均質(zhì)性，復(fù)雜的巖性背景增加了儲層含油飽和度和水淹層評價的多解性。礫巖儲層中的泥質(zhì)主要分散于碎屑顆粒表面及孔隙中，泥質(zhì)在成巖過程中受壓實(shí)作用相對較小、微孔隙發(fā)育、束縛水含量高。具有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力；與高孔、高滲礫巖儲層相比，低孔、低滲礫巖儲層泥質(zhì)對儲層導(dǎo)電的相對貢獻(xiàn)更大，應(yīng)用經(jīng)典的阿爾奇公式解釋儲層當(dāng)前含油飽和度存在較大偏差。泥質(zhì)的存在也使得礫巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)、油水分布和導(dǎo)電路徑更加復(fù)雜，增加了儲層原始含油飽和度解釋的難度，評價泥質(zhì)對油藏含油飽和度解釋的影響，是提高測井解釋精度的關(guān)鍵。

百21井區(qū)克下組為沖積扇成因的構(gòu)造-巖性油藏，儲層孔隙度為14%，滲透率為36×10-3μm2，為典型的低孔、低滲礫巖儲層。該區(qū)于1982年投入開發(fā)，歷經(jīng)產(chǎn)能建設(shè)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、遞減、加密調(diào)整為主的綜合治理階段，目前油藏采出程度為25.61%，綜合含水為81.8%。由于儲層縱向剖面上小層多，巖性復(fù)雜，水平剖面非均質(zhì)性強(qiáng)，水淹嚴(yán)重不均，造成調(diào)整井開發(fā)效果差異大，高含水井比例高，需要根據(jù)調(diào)整井水淹狀況，更新水淹層測井解釋模型，落實(shí)調(diào)整潛力，為油藏綜合治理提供更可靠的依據(jù)。

1 含油飽和度解釋

1.1 阿爾奇公式泥質(zhì)校正

百21井區(qū)克下組儲層巖石類型主要為砂質(zhì)細(xì)礫巖、不等粒礫巖、含礫粗砂巖及過渡類型，巖石結(jié)構(gòu)分選差，儲層泥質(zhì)含量平均為6.5%，泥質(zhì)主要分散于碎屑顆粒之間。假設(shè)儲層總孔隙由泥質(zhì)和有效孔隙組成，儲層是通過有效孔隙水和分散泥質(zhì)組成的網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)電流，把有效孔隙水和分散泥質(zhì)對電流的傳導(dǎo)類比為電解液混合液，二者具有相似的導(dǎo)電路徑[1-3]，混合液導(dǎo)電模型滿足經(jīng)典的阿爾奇公式，混合液電導(dǎo)率為有效孔隙水電導(dǎo)率貢獻(xiàn)與泥質(zhì)電導(dǎo)率貢獻(xiàn)之和，隨有效孔隙水飽和度的變化而變化，并非一個固定值。根據(jù)電導(dǎo)率及阿爾奇公式，儲層泥質(zhì)和有效孔隙水混合液的電阻率滿足以下公式[1-2]：

(1)

(2)

式中：Sw+sh為泥質(zhì)和有效孔隙水占總孔隙體積比例；Rw+sh為對應(yīng)泥質(zhì)和有效孔隙水狀況下混合液的電阻率，Ω·m；Rsh為泥質(zhì)電阻率，可以由鄰近泥巖段電阻率代替，Ω·m；Rw為地層水電阻率，可根據(jù)地層水礦化度求取，Ω·m；q為泥質(zhì)含量占儲層總孔隙體積比，泥質(zhì)含量由經(jīng)驗(yàn)公式根據(jù)電阻率測井曲線求??；Rt為原狀地層電阻率，Ω·m；φt為儲層總孔隙度；研究區(qū)膠結(jié)指數(shù)m和巖性系數(shù)a值分別為0.215 1、2.271。

綜合式(1)、(2)可得儲層中泥質(zhì)和有效孔隙水占儲層總孔隙體積的百分比公式：

(3)

對于孔隙中的分散泥質(zhì)，受上覆地層的壓實(shí)作用相對較小，具有較高的束縛水，儲層當(dāng)前含油飽和度(Som)可近似等于1減去儲層總孔隙中混合液的飽和度：

Som=1-Sw+sh

(4)

由式(3)、(4)可知，儲層當(dāng)前含油飽和度主要受儲層孔隙度、泥質(zhì)含量和儲層電阻率影響，儲層當(dāng)前含油飽和度與泥質(zhì)含量負(fù)相關(guān)，與儲層孔隙度和電阻率正相關(guān)；在泥質(zhì)含量較高或孔隙度較低的情況下，泥質(zhì)對飽和度的解釋不容忽視。

上述公式通過混合液導(dǎo)電模型建立混合液飽和度與電阻率之間的關(guān)系，將儲層泥質(zhì)含量引入到含油飽和度解釋中，該公式不僅適用于低滲礫巖儲層，對于高滲礫巖儲層同樣適用。

1.2 原始含油飽和度恢復(fù)

由于百21克下組缺乏儲層原始含油飽和度的直接分析資料，原始含油飽和度的評價標(biāo)準(zhǔn)不明確，為恢復(fù)儲層原始含油飽和度，采用J函數(shù)和沃爾公式法求取研究區(qū)22塊壓汞實(shí)驗(yàn)巖心的最大原始含油飽和度，并通過交會圖分析法進(jìn)一步建立儲層原始含油飽和度的回歸公式。

1.2.1 壓汞資料計(jì)算最大原始含油飽和度

J函數(shù)是巖心標(biāo)準(zhǔn)化飽和度的函數(shù)，根據(jù)J函數(shù)與毛管壓力pc及標(biāo)準(zhǔn)化飽和度關(guān)系可得出毛管壓力計(jì)算公式[4-6]：

(5)

式中：σ為界面張力，mN/m；K為滲透率，10-3μm2；φ為有效孔隙度；pc為毛管壓力，MPa；θ為潤濕角，(°)；SHg為汞飽和度；汞和空氣界面張力σ=480 mN/m；汞的潤濕角θ=140 °；d、b為J函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化飽和度關(guān)系系數(shù)。

在單塊巖心毛管壓力計(jì)算基礎(chǔ)上，以0.02的等孔隙體積增量為基礎(chǔ)，根據(jù)孔喉半徑計(jì)算公式及沃爾公式，計(jì)算單塊巖心每一個孔隙體積間隔中的毛管半徑、滲透率貢獻(xiàn)值及累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值，取累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值達(dá)到99.9%時對應(yīng)的進(jìn)汞飽和度為單塊巖心原始含油飽和度[7-9]：

(6)

(7)

(8)

式中：n為總的孔隙間隔數(shù)；i為由大孔隙到小孔隙的孔隙間隔排列序號；ri為第i個孔隙間隔對應(yīng)的毛管半徑，μm；ΔKi為第i個孔隙間隔對應(yīng)的滲透率貢獻(xiàn)值；∑K為n個孔隙間隔累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值；pci第i個孔隙間隔對應(yīng)的毛管壓力，MPa。

1.2.2 利用泥質(zhì)含量與有效孔隙度建立原始含油飽和度解釋模型

根據(jù)以上方法分別求出研究區(qū)22塊壓汞樣品的原始含油飽和度(Soy)，所求的儲層原始含油飽和度結(jié)果與儲層有效孔隙度(φ)和泥質(zhì)含量(Vsh)之間具有較好的相關(guān)性(圖1)，由此建立研究區(qū)儲

圖1 原始含油飽和度與孔隙度、泥質(zhì)含量交會圖

層原始含油飽和度解釋模型，回歸公式中原始含油飽和度、有效孔隙度、泥質(zhì)含量均取小數(shù)。

2 水淹層評價

2.1 水驅(qū)指數(shù)構(gòu)建

油藏水淹后儲層含油飽和度不斷下降，產(chǎn)水率不斷上升，根據(jù)儲層含油飽和度和產(chǎn)水率變化規(guī)律，構(gòu)建水驅(qū)指數(shù)對水淹層進(jìn)行評價[9]：

(9)

式中：Fow為水驅(qū)指數(shù)。

2.2 評價標(biāo)準(zhǔn)確定

百21克下組共有37個層段的試油資料及大量的初期產(chǎn)液剖面測試資料，試油和剖面測試的產(chǎn)水率與水驅(qū)指數(shù)具有很好的相關(guān)性，儲層產(chǎn)水率隨著水驅(qū)指數(shù)的增大而增大。根據(jù)產(chǎn)水率將水淹級別分為5級，分別為油層、弱水淹層、中水淹層、中強(qiáng)水淹層和強(qiáng)水淹層，并進(jìn)一步建立水淹層的水驅(qū)指數(shù)定量評價標(biāo)準(zhǔn)(表1)。由表1可知，礫巖儲層無水開發(fā)期短，當(dāng)采出指數(shù)大于0.20時，油藏已進(jìn)入中強(qiáng)水淹開發(fā)階段，大部分剩余油要在中高含水階段采出。

表1 百21克下組水淹層定量評價標(biāo)準(zhǔn)

3 應(yīng)用效果

根據(jù)解釋模型對百21克下組29口調(diào)整新井儲層含油飽和度和水淹層進(jìn)行解釋。解釋結(jié)果表明，百21克下組上部主力層s7整體水淹較強(qiáng)，平均含油飽和度由62%下降至43%，中強(qiáng)水淹層占油層厚度的84.1%，占砂層厚度的61.5%；下部主力油層s8儲層水淹較弱，平均含油飽和度由58%下降至50%。由解釋結(jié)果可知，百21克下組s7、s8縱向剖面動用差異大，合層開發(fā)層間干擾嚴(yán)重。

根據(jù)測井解釋結(jié)果，重新認(rèn)識剩余油分布，對11口油井s8層進(jìn)行補(bǔ)孔，補(bǔ)孔后單井日增油為3.1 t/d；針對s7、s8合層開發(fā)層間干擾大的問題，采用分層注水的方法，將單井s7、s8合層日注水量由30 m3/d調(diào)整為s7、s8分層日注水量各20 m3/d，分注后s8層縱向吸水強(qiáng)度由1.2 m3/(m·d)提高至3.1 m3/(m·d)，油藏縱向動用程度提高20.4個百分點(diǎn)。通過補(bǔ)孔和分注措施，區(qū)塊累計(jì)增油量為9 312 t，預(yù)測采收率提高5.1個百分點(diǎn)。

4 結(jié)論與認(rèn)識

(1) 低孔、低滲礫巖儲層泥質(zhì)含量對儲層電阻率和原始含油飽和度影響較大，在利用阿爾奇公式和多元回歸方法進(jìn)行儲層含油飽和度解釋過程中，需要充分考慮泥質(zhì)含量的影響。

(2) 在泥質(zhì)和孔隙水混合液導(dǎo)電的理論模型基礎(chǔ)上，考慮混合液電阻率隨含水飽和度變化，將儲層泥質(zhì)含量引入到阿爾奇公式中，對當(dāng)前含油飽和度解釋進(jìn)行泥質(zhì)含量校正，不僅適用于低滲礫巖儲層，對于高滲礫巖儲層同樣適用。

(3) 應(yīng)用水驅(qū)指數(shù)和試油、測試資料建立的水淹層評價標(biāo)準(zhǔn)，能夠很好地評價研究區(qū)儲層水淹狀況。

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編輯 張耀星

20150706；改回日期：20150813

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“砂礫巖油藏提高采收率技術(shù)研究與應(yīng)用”(2012E-34-07)

彭壽昌(1978-)，男，高級工程師，2003年畢業(yè)于長江大學(xué)資源勘查專業(yè)，2006年畢業(yè)于該校礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油田開發(fā)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.024

TE343

A

1006-6535(2015)06-0108-03