含泥質(zhì)灰?guī)r儲層的測井流體識別——以中東YL-DS 油田為例

劉忠明，吳見萌，葛 祥，冷 義

（中國石化西南石油工程有限公司測井分公司）

1 引 言

準(zhǔn)確地判斷儲層的產(chǎn)液性質(zhì)是選層和優(yōu)化試油方案的重要依據(jù)，目前面臨著高束縛水飽和度儲層的挑戰(zhàn)。儲層中的束縛水是流體與巖石之間綜合特性的反映，它主要取決于巖石孔隙中毛細(xì)管力的大小和巖石對液體的潤濕性［1-4］。一般情況下，束縛水主要由毛細(xì)管滯水和薄膜滯水兩部分組成，分布和殘存在巖石顆粒接觸處和微細(xì)孔隙中，或吸附在巖石骨架顆粒表面，在一定的生產(chǎn)壓差下不能流動，這時的飽和度稱為束縛水飽和度［5］。束縛水的聚集可以較好地改善儲層的導(dǎo)電性從而降低儲層的電阻率，這是科學(xué)認(rèn)識低阻油層的基礎(chǔ)。那么，如何規(guī)避低阻油層因采用常規(guī)方法解釋時含水飽和度較大［2-6］而被放棄的風(fēng)險呢？合理地計算束縛水飽和度是很重要的一個步驟。

目前，關(guān)于束縛水飽和度的計算方法主要源于碎屑巖儲層，大致包括兩類：一類是開展巖石微觀導(dǎo)電機(jī)理研究，進(jìn)而推演出更加接近儲層實際的模型，其代表是W-S 方程和雙水模型［7-11］；另一類是進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸，通過其他可測量或者易于計算的參數(shù)來表征束縛水飽和度［2-6，12］。因為碳酸鹽巖的非均質(zhì)性遠(yuǎn)強(qiáng)于砂巖,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于建立精確的解釋模型，同時也難以找到合適的參數(shù)來求取骨架孔隙中束縛水的含量，目前專門針對碳酸鹽巖束縛水飽和度的研究工作也較少。碳酸鹽巖含水飽和度的計算方法，還是以阿爾奇公式為主，還有一些對阿爾奇公式的經(jīng)驗性擴(kuò)展和構(gòu)建多重孔隙導(dǎo)電模型等［13］，這些方法主要通過巖心的巖電實驗數(shù)據(jù)來獲取關(guān)鍵參數(shù)，但它們很少涉及泥質(zhì)含量較高的儲層類型。

在中東YL-DS油田，已有的測試層段（22個）均在泥質(zhì)含量極少（＜3%）或者純灰?guī)r儲層段，所確定的油層下限標(biāo)準(zhǔn)為孔隙度6.5%、電阻率2 Ω·m，依據(jù)含水飽和度（Sw）判別油氣水層的標(biāo)準(zhǔn)為：＜50%（油層）、50%～70%（油水同層）、70%～90%（含油水層）、≥90%（水層）。隨著勘探的進(jìn)展，近年來鉆遇了新的碳酸鹽巖儲層，以含泥質(zhì)白堊質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，泥質(zhì)含量較高（3%～8%），孔隙度與純灰?guī)r段相比無明顯減少，一般大于6.5%，電阻率≤2Ω·m，接近或低于原有的油層下限標(biāo)準(zhǔn)。由于泥質(zhì)含量較高，造成感應(yīng)電阻率較低，如果按常規(guī)的測井解釋，則含水飽和度較高，這類儲層常被定為水層，因此，需要探索或改進(jìn)泥質(zhì)灰?guī)r含水飽和度的計算方法，以準(zhǔn)確識別產(chǎn)液性質(zhì)，從而節(jié)約測試成本和提高勘探效率。

本文以中東YL-DS 油田含泥質(zhì)灰?guī)r為例，提出了計算泥質(zhì)束縛水孔隙度，以此對常規(guī)阿爾奇公式計算的含水飽和度進(jìn)行校正，再應(yīng)用校正后的飽和度結(jié)合原有的純灰?guī)r儲層段油氣水評價圖版進(jìn)行流體性質(zhì)判別，這一方法獲得了較好的效果。

2 計算模型

2.1 含水飽和度

研究區(qū)的石灰?guī)r儲層以溶蝕孔洞為主，裂縫欠發(fā)育，可直接采用阿爾奇公式［14］計算儲層含水飽和度。

式中：Sw——含水飽和度，%；

Rw——地層水電阻率，Ω·m；

Rt——原狀地層電阻率，Ω·m；

φ——地層總孔隙度（由孔隙度系列測井曲線求?。?；

a、b——巖性相關(guān)常數(shù)，由取心巖電實驗獲得；

m、n——膠結(jié)指數(shù)、飽和度指數(shù)，由取心巖電實驗獲得

在泥質(zhì)含量低于3%的儲層中，計算的Sw值最為可靠，因為目前獲取a、b、m、n 等參數(shù)的巖心皆來自此類儲層。

2.2 純泥巖孔隙度

地層中的泥巖可以簡化為由地層水與干黏土共同組成的混合體，其體積模型為：

可得：

式中：PORsh——純泥巖孔隙度，%；

Ddry——干黏土密度，g/cm3；

Dwet——濕黏土密度，g/cm3（可采用相鄰井泥巖層密度值參與計算。本次研究中通過10 口井的密度頻率圖分析，得到濕黏土的密度峰值為2.33 g/cm3）；

Df——地層水密度，取近似值1.0 g/cm3

那么，只要計算出Ddry即可計算出純泥巖的孔隙度。

有多種方法可以獲得干黏土密度值：（1）采用黏土礦物組分分析資料，按不同礦物類型的標(biāo)準(zhǔn)密度與含量進(jìn)行加權(quán)平均；（2）采用自然伽馬能譜測井資料，依據(jù)Th/K 標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行黏土類型的識別［15-16］，再根據(jù)礦物類型選擇適當(dāng)?shù)母绅ね撩芏壤碚撝担?4］，比如，高嶺石、綠泥石、伊利石和蒙脫石的骨架密度理論值分別為2.96、3.39、2.90、2.88 g/cm3；（3）采用自然伽馬曲線以及孔隙度系列曲線等建立與黏土類型的回歸關(guān)系［17］。

研究區(qū)測井項目主要包括常規(guī)綜合、自然伽馬能譜、聲電成像、偶極聲波等，多數(shù)井進(jìn)行了自然伽馬能譜測井，所以采用能譜資料識別黏土礦物類型是最為經(jīng)濟(jì)可行的。

由Th/K 圖版(圖1)可以看出，目的層段Th/K 較低，且K 值多低于2.5，反映黏土類型主要為伊利石蒙脫石混層，含少量海綠石、高嶺石，根據(jù)黏土礦物密度理論值［14］，干黏土密度值確定為2.90 g/cm3。

把干黏土密度、濕黏土密度、地層水密度等參數(shù)代入(3)式，可得理論純泥巖孔隙度為30%。對類似儲層，近似計算時可以采用該值，當(dāng)?shù)貙影l(fā)生變化時，應(yīng)注意重新求取干黏土密度和濕黏土密度等參數(shù)。

2.3 泥質(zhì)束縛水孔隙度

可采用如下公式計算儲層中的泥質(zhì)束縛水孔隙度。

式中：φsh——儲層中泥質(zhì)束縛水孔隙度，%；

Vsh——儲層中的泥質(zhì)含量，%；

PORsh——純泥巖孔隙度，%

需要說明的是，泥質(zhì)束縛水孔隙度并不能等同于束縛水孔隙度，泥質(zhì)束縛水是束縛水的一種存在形式，因而儲層中泥質(zhì)束縛水孔隙度一定小于束縛水孔隙度。

2.4 含水飽和度校正

采用泥質(zhì)束縛水孔隙度對常規(guī)阿爾奇公式解釋的含水飽和度進(jìn)行校正。

圖1 中東YL-DS 油田黏土類型識別圖

式中：Sw*——校正后的含水飽和度（也可稱為視純灰?guī)r含水飽和度），%；

Sw——由阿爾奇公式計算得到的含水飽和度，%；

φsh——儲層中泥質(zhì)束縛水孔隙度（由公式(4)求得），%；

φ——由孔隙度系列測井曲線計算得到的總孔隙度，%

對含水飽和度的校正就是減去泥質(zhì)部分所含的地層水，這樣，校正后的含水飽和度就可以近似看作純灰?guī)r儲層的含水飽和度，它適用于油田區(qū)已有的儲層流體識別標(biāo)準(zhǔn)。

3 應(yīng)用效果

以中東YL-DS油田某井為例，采用上述方法對含水飽和度進(jìn)行校正，進(jìn)而重新判別油氣水層（圖2），解釋結(jié)果獲得了測試結(jié)果的證實。

圖2中第2號、5號層儲層段泥質(zhì)含量差別較大。第2 號層泥質(zhì)含量較低，含水飽和度Sw與視純灰?guī)r含水飽和度Sw*相差不大，為10%～25%，判定為油層。第5 號層地層總孔隙度φ＞11%、Sw為55%～70%，據(jù)油田已建立的評價標(biāo)準(zhǔn)會解釋為油水同層，而校正所得的Sw*為38%～45%，則該層可重新解釋為油層，經(jīng)測試獲得日產(chǎn)油350 桶、天然氣22 800 m3，且不產(chǎn)水。這說明對于泥質(zhì)含量較高的孔洞型石灰?guī)r儲層（泥質(zhì)含量3%～8%），通過計算泥質(zhì)束縛水孔隙度并以此校正含水飽和度的方法是可行的。正確識別此類儲層，不僅提高了測井解釋符合率，而且對于油田儲量的提高也有極大意義。

需要說明的是，這種方法在泥質(zhì)含量極高（大于8%）的石灰?guī)r儲層中并不適用。由于泥質(zhì)含量增加會堵塞孔隙吼道，使油氣水不容易產(chǎn)出，此時對儲層產(chǎn)液性質(zhì)的討論將變得更復(fù)雜。另外，對孔隙度很低（低于工業(yè)產(chǎn)層下限，φ＜6.5%）的儲層段，應(yīng)用本文方法時，參數(shù)選擇值與真實值之間不可避免的差異會造成計算結(jié)果的較大誤差，因此也有一定局限。

圖2 中東YL-DS 油田X井995～1025m井段測井解釋成果圖

4 結(jié) 語

針對中東YL-DS油田含泥質(zhì)灰?guī)r儲層，通過計算泥質(zhì)束縛水孔隙度，并以此對常規(guī)阿爾奇公式計算的含水飽和度進(jìn)行校正，進(jìn)而獲得視純灰?guī)r儲層含水飽和度，再參照油田純灰?guī)r儲層段的油氣水層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流體識別，這一方法有效解決了高泥質(zhì)含量灰?guī)r（泥質(zhì)含量3%～8%）的儲層流體識別問題，應(yīng)用效果較好。計算泥質(zhì)束縛水孔隙度的關(guān)鍵是獲得較準(zhǔn)確的干黏土和濕黏土的參數(shù)值，這可以借助巖石地化分析、能譜測井等資料來求取。

［1］譚海芳，黃書坤.確定束縛水飽和度的方法研究［J］.國外測井技術(shù)，2014，21(4)：23-24.

［2］?？?，羅利，胡振平，等.束縛水飽和度在蘇里格氣田氣水識別中的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2008，32(6)：549-552.

［3］陳學(xué)義，魏斌，陳艷，等.遼河油田灘海地區(qū)低阻油層成因及其精細(xì)解釋［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，28(2)：40-45.

［4］?？?，羅利，胡振平，等.敘利亞A 低阻灰?guī)r油藏束縛水飽和度特征與電阻率的關(guān)系［J］.測井技術(shù)，2008，32(6)：549-552.

［5］司馬立強(qiáng)，席燕卿，張鳳生，等.中東地區(qū)XT 油田碳酸鹽巖儲層低阻成因機(jī)理研究［J］.石油天然氣學(xué)報，2013，35(8)：69-73.

［6］回雪峰，吳錫令，謝慶賓，等.大港油田原始低電阻率油層地質(zhì)成因分析［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2003，26(4)：329-332.

［7］趙國欣.改進(jìn)的雙水模型在曲堤油田低電阻油層中的應(yīng)用［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2008，15(6)：49-51.

［8］張沖，張占松，宋秋強(qiáng)，等.基于巖心核磁共振實驗數(shù)據(jù)確定陽離子交換容量［J］.測井技術(shù)，2013，37(2)：23-24.

［9］Devarajan S.應(yīng)用孔隙范圍模型來分析Waxman-Smits 泥質(zhì)砂巖電導(dǎo)率［J］.任春燕，譯.測井與射孔，2007，10(3)：18-23.

［10］張先平，陳海紅，張樹林.泥質(zhì)砂巖油層含水飽和度解釋模型探討——以臨南油田夏52 塊沙三中為例［J］.斷塊油氣田，2005，12(1)：34-37．

［11］李劍浩．用混合物電導(dǎo)率公式改進(jìn)雙水模型的公式［J］．測井技術(shù)，2007，31(1)：1-3．

［12］高楚橋，章成廣，肖承文，等．用油水相對滲透率確定低電阻油層產(chǎn)液性質(zhì)［J］．油氣地質(zhì)與采收率，2003，3(5)：49-51．

［13］王敏．碳酸鹽巖儲層含水飽和度模型發(fā)展及分析［J］．西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，35(5)：31-40．

［14］雍世和，張超謨．測井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋［M］．東營：中國石油大學(xué)出版社，2007：168，202-203．

［15］劉菁華，王祝文，易清平，等．利用自然γ 能譜測井資料確定黏土礦物的含量及其應(yīng)用［J］．吉林大學(xué)學(xué)報：地球科學(xué)版，2010，40(1)：215-221．

［16］石強(qiáng)．利用自然伽馬能譜測井定量計算黏土礦物成分方法初探［J］．測井技術(shù)，1998，22(5)：349-352．

［17］邢培俊，孫建孟，王克文，等．利用測井資料確定黏土礦物的方法對比［J］．中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，32(2)：53-57．