鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層測(cè)井評(píng)價(jià)

李潮流，李長(zhǎng)喜，候雨庭，石玉江，王長(zhǎng)勝，胡法龍，劉秘

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京））

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層測(cè)井評(píng)價(jià)

李潮流1，李長(zhǎng)喜1，候雨庭2，石玉江2，王長(zhǎng)勝2，胡法龍1，劉秘3

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京））

致密油；測(cè)井評(píng)價(jià)；微觀孔喉分布；砂體結(jié)構(gòu)；甜點(diǎn)分布；鄂爾多斯盆地

1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7沉積期，湖盆中部發(fā)育大面積優(yōu)質(zhì)烴源巖[1-4]，因此儲(chǔ)集層品質(zhì)是決定油氣聚集和產(chǎn)出的關(guān)鍵?；诔练e與儲(chǔ)集層研究結(jié)果，長(zhǎng)7儲(chǔ)集層主要發(fā)育細(xì)砂巖和粉砂巖，儲(chǔ)集層致密（空氣滲透率小于0.3×10?3μm2），主要發(fā)育顆粒溶蝕孔，喉道細(xì)小[5-8]?？紫督Y(jié)構(gòu)及儲(chǔ)集層品質(zhì)的影響因素多，油層產(chǎn)能與孔隙度、滲透率等單參數(shù)指標(biāo)相關(guān)性不高，因此必須針對(duì)復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)集層開展微觀與宏觀相結(jié)合的測(cè)井評(píng)價(jià)方法研究和應(yīng)用。

本次研究以鄂爾多斯盆地姬塬油田為例（見圖1），利用測(cè)井資料開展致密儲(chǔ)集層品質(zhì)定量評(píng)價(jià)，并通過多井分析落實(shí)甜點(diǎn)區(qū)分布，為實(shí)現(xiàn)致密油效益開發(fā)提供了依據(jù)。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 致密儲(chǔ)集層微觀孔喉評(píng)價(jià)

儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集與滲流能力主要取決于微觀孔喉尺寸，以及孔隙與喉道的配置關(guān)系。定量計(jì)算儲(chǔ)集層

的孔喉尺寸及其分布是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)長(zhǎng)7致密儲(chǔ)集層的關(guān)鍵。

圖1 研究區(qū)位置圖

核磁共振技術(shù)是目前常用的評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層孔喉尺寸的唯一測(cè)井手段，其原理[9]為：

一般情況下，（1）式中T2B>>T2S；沒有梯度磁場(chǎng)時(shí)，T2D也可忽略。即使P型核磁儀器等存在梯度磁場(chǎng)，但在短回波間隔測(cè)量模式下，T2D對(duì)T2的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于T2S，因此T2D可忽略。因而，（1）式可簡(jiǎn)化為：

根據(jù)（2）式可估算儲(chǔ)集層孔喉尺寸，但需具備如下前提條件：①T2譜必須在孔隙完全飽和水狀態(tài)（此時(shí)T2可看成以表面弛豫為主[9]）下測(cè)量，對(duì)于非完全飽和水狀態(tài)下測(cè)量的T2譜必須通過油氣校正[10]；②采用的ρ2值準(zhǔn)確。

砂巖儲(chǔ)集層ρ2值與礦物類型有關(guān)，國(guó)外學(xué)者給出了砂巖儲(chǔ)集層ρ2值的一般分布區(qū)間（9.0～46.0 μm/s），并建議用核磁共振與壓汞實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的辦法來(lái)確定ρ2值[9]。但壓汞實(shí)驗(yàn)主要刻畫儲(chǔ)集層連通喉道半徑，而核磁共振實(shí)驗(yàn)則主要反映孔隙尺寸，因此利用該方法理論上誤差大，計(jì)算精度低。

為解決這一問題，本文提出一種利用巖心CT與核磁實(shí)驗(yàn)相結(jié)合確定ρ2值的方法。對(duì)同一塊飽和水的巖心，首先進(jìn)行核磁實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到T2e譜，再依據(jù)其CT圖像提取孔隙信息并采用隨機(jī)游走法[11]，通過數(shù)值模擬計(jì)算得到T2s譜（見圖2a）。由于CT分辨率的限制，低于分辨率的孔隙在CT圖像中觀察不到，但所有在分辨率范圍內(nèi)的大孔隙可見，T2s譜的長(zhǎng)弛豫組分應(yīng)該與T2e譜結(jié)果一致，因此調(diào)整模擬參數(shù)使T2s譜與T2e譜右側(cè)對(duì)齊（見圖2b），即可確定該樣品ρ2值。

圖2 砂巖樣品數(shù)值模擬T2譜與核磁實(shí)驗(yàn)T2譜對(duì)比

表1 姬塬油田長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層數(shù)值模擬計(jì)算

利用該方法對(duì)取自姬塬油田長(zhǎng)7段的5塊樣品進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算（見表1）。盡管本次研究采用的CT分辨率高達(dá)7.66 μm，但能識(shí)別的孔隙比例仍小于

50%，說(shuō)明研究區(qū)長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層發(fā)育大量直徑小于7.66 μm的微細(xì)孔隙。數(shù)值模擬表明長(zhǎng)7儲(chǔ)集層的ρ2值主要為9.7～13.2 μm/s（見表1），平均為11.7 μm/s。

總體上砂巖儲(chǔ)集層的ρ2值受巖性影響變化較大[9]，但從表1分析結(jié)果來(lái)看，姬塬地區(qū)長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層ρ2值分布范圍較集中，因此對(duì)該層段砂巖取ρ2值為11.7 μm/s，計(jì)算不會(huì)造成大的誤差，且目前還沒有其他更好的方法確定每個(gè)樣品ρ2值。利用經(jīng)過油氣校正后的核磁測(cè)井T2譜，由（2）式計(jì)算得到孔喉半徑分布。采用該方法計(jì)算姬塬油田W井區(qū)A井長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層孔喉半徑（見圖3），可以看出，致密儲(chǔ)集層含油層段直徑大于10 μm的孔喉較多，為相對(duì)優(yōu)質(zhì)致密砂巖儲(chǔ)集層[12-13]，且試油獲得30.03 t/d高產(chǎn)工業(yè)油流。

圖3 姬塬油田W井區(qū)A井長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層核磁測(cè)井計(jì)算孔喉半徑實(shí)例

2.2 致密儲(chǔ)集層宏觀砂體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)

長(zhǎng)7致密儲(chǔ)集層已試油井資料表明，影響致密儲(chǔ)集層產(chǎn)能高低的主要因素既包括孔隙度、滲透率、飽和度、壓力系數(shù)等靜態(tài)參數(shù)，還包括改造強(qiáng)度[14]，另外，試油層的砂體結(jié)構(gòu)也是重要的影響因素。在準(zhǔn)確計(jì)算孔滲飽等參數(shù)的基礎(chǔ)上，如何定量評(píng)價(jià)砂體結(jié)構(gòu)就成為判斷儲(chǔ)集層質(zhì)量需要重點(diǎn)考慮的指標(biāo)參數(shù)。

姬塬油田長(zhǎng)7致密儲(chǔ)集層形成于較弱的水動(dòng)力環(huán)境，巖性細(xì)，富含泥質(zhì)撕裂屑，與烴源巖直接接觸，因此控制儲(chǔ)集層品質(zhì)或產(chǎn)能高低的主要因素是砂體的結(jié)構(gòu)和物性。一般地，厚層塊狀砂巖試油往往獲得高產(chǎn)油流，而薄互層則往往是低產(chǎn)層或干層。

筆者采用測(cè)井曲線的光滑程度表征砂體結(jié)構(gòu)[15-16]，測(cè)井曲線已經(jīng)過歸一化處理：

γ1、γ2和D2分別代表砂體內(nèi)部的局部波動(dòng)性和整體波動(dòng)性，二者結(jié)合構(gòu)成變差方差根G。G綜合反映砂層段曲線整體波動(dòng)性，G值越小，表明測(cè)井曲線越光滑，說(shuō)明水動(dòng)力條件對(duì)沉積物改造越充分，砂體越接近塊狀：

根據(jù)（6）式，若γ1和γ2為自然伽馬曲線變差函數(shù)，則計(jì)算結(jié)果稱為巖性均質(zhì)系數(shù)GGR，反映砂體巖性均質(zhì)程度。GGR值越小，表明砂層段越接近均一塊狀。

通過計(jì)算，定義一個(gè)新的參數(shù)曲線：

若γ1和γ2為（7）式計(jì)算得到的測(cè)井曲線的變差函數(shù)，則根據(jù)（6）式計(jì)算得到GY，即含油均質(zhì)程度。GY值越小含油程度越接近均勻。將上述公式應(yīng)用于姬塬油田W井區(qū)B井和C井砂體研究（見圖4），其中巖性均質(zhì)系數(shù)和含油均質(zhì)程度分別為GGR和GY計(jì)算結(jié)果，為便于直觀顯示均采用反向刻度充填，即計(jì)算結(jié)果越小充填面積越大。

圖4 姬塬油田W井區(qū)B井和C井長(zhǎng)7段砂體結(jié)構(gòu)和含油性評(píng)價(jià)

研究表明姬塬油田W井區(qū)B井1 831～1 879 m井段發(fā)育厚層塊狀砂體，C井1 525～1 556 m井段砂體互層特征更為明顯，夾有多個(gè)泥質(zhì)薄層。B井巖性均質(zhì)系數(shù)曲線、含油均質(zhì)程度填充面積明顯大于C井，說(shuō)明B井塊狀砂體的巖性、物性和含油性分布更加均一。B井試油結(jié)果為30.6 t/d，C井試油結(jié)果為2.47 t/d，驗(yàn)證了本文方法的正確性，該方法既考慮了砂體的巖性和物性，也考慮了含油性分布，可用于致密儲(chǔ)集層的產(chǎn)能分級(jí)評(píng)價(jià)。

2.3 致密油甜點(diǎn)測(cè)井評(píng)價(jià)

在應(yīng)用上述砂體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行單井處理的基礎(chǔ)上，通過多井分析，并結(jié)合已試油井資料的刻度，建立基于砂體結(jié)構(gòu)的致密儲(chǔ)集層產(chǎn)能分級(jí)圖版（見圖5）。其中橫坐標(biāo)為經(jīng)過區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理的GGR，縱坐標(biāo)為含油體積系數(shù)Co：

含油體積系數(shù)既考慮孔隙度和含油飽和度，又考慮砂體有效厚度的影響。致密儲(chǔ)集層產(chǎn)能分級(jí)圖

版基本上綜合反映了影響致密儲(chǔ)集層品質(zhì)與產(chǎn)能的所有靜態(tài)參數(shù)。同一井區(qū)壓力系數(shù)與壓裂改造強(qiáng)度相近時(shí)，利用該圖版可較好地分級(jí)評(píng)估致密儲(chǔ)集層的產(chǎn)能。

圖5 姬塬油田W井區(qū)長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層分類圖版

W井區(qū)長(zhǎng)7致密儲(chǔ)集層可分為3類（見圖5）：①Ⅰ類，GGR小于0.65，Co大于4 m，試油產(chǎn)能大于10 t/d，一般為具有一定厚度的塊狀砂體；②Ⅱ類，GGR小于0.65，Co小于4 m，試油產(chǎn)能為5～10 t/d；③Ⅲ類，GGR大于0.65，Co小于4 m，試油產(chǎn)能小于5 t/d，一般為薄互層砂體。

通過大量單井資料處理，分別繪制平面上的GGR、Co等值圖，可以明確優(yōu)質(zhì)砂體的發(fā)育位置。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合烴源巖的測(cè)井評(píng)價(jià)結(jié)果，認(rèn)為有利砂體與優(yōu)質(zhì)烴源巖重疊區(qū)為致密油甜點(diǎn)區(qū)。

姬塬油田W井區(qū)根據(jù)150口井的處理結(jié)果繪制的GGR、Co等值圖見圖6a、6b。根據(jù)地質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，姬塬油田W井區(qū)長(zhǎng)7段烴源巖品質(zhì)相對(duì)較差，儲(chǔ)集層含油程度偏低，Ⅰ類致密儲(chǔ)集層基本不發(fā)育。

通過有利砂體與優(yōu)質(zhì)烴源巖疊合識(shí)別3個(gè)相對(duì)甜點(diǎn)區(qū)（見圖6c），分別標(biāo)記為W1、W2、W3，發(fā)育Ⅱ類儲(chǔ)集層。長(zhǎng)慶油田2014年在W井區(qū)部署的21口水平井試采結(jié)果表明，W1甜點(diǎn)區(qū)內(nèi)的10口井投產(chǎn)后日產(chǎn)油量均大于5 t/d，W1甜點(diǎn)區(qū)外9口井中8口日產(chǎn)油量均低于5 t/d，僅1口井日產(chǎn)油量較高。評(píng)價(jià)結(jié)果與試油數(shù)據(jù)對(duì)比（見圖6c），致密油評(píng)價(jià)符合率高達(dá)94.7%。

由于W井區(qū)僅少數(shù)幾口井具有核磁共振測(cè)井資料，基于核磁共振測(cè)井的孔喉尺寸評(píng)價(jià)技術(shù)只能用于對(duì)上述評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。圖7為D井和E井長(zhǎng)7段孔喉計(jì)算結(jié)果對(duì)比，其中D井位于甜點(diǎn)區(qū)，E井則位于甜點(diǎn)區(qū)以外（見圖6）。從圖7可以看出，位于W1區(qū)的D井長(zhǎng)7儲(chǔ)集層發(fā)育孔喉直徑大于10 μm的孔隙，儲(chǔ)集層品質(zhì)較好，測(cè)井解釋為油層和差油層。E井長(zhǎng)7段儲(chǔ)集層孔喉主要小于10 μm，儲(chǔ)集層品質(zhì)差，測(cè)井解釋為干層。分析表明，微米級(jí)孔喉評(píng)價(jià)技術(shù)和油藏級(jí)別的甜點(diǎn)區(qū)識(shí)別技術(shù)能夠從不同尺度反映致密儲(chǔ)集層的品質(zhì)，評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

圖6 姬塬油田W井區(qū)致密油砂體結(jié)構(gòu)平面圖及甜點(diǎn)區(qū)劃分

圖7 姬塬油田W井區(qū)長(zhǎng)7段儲(chǔ)集層孔喉尺寸評(píng)價(jià)和測(cè)井解釋結(jié)果

3 結(jié)論

利用核磁共振測(cè)井可以實(shí)現(xiàn)致密砂巖儲(chǔ)集層孔喉尺寸的定量評(píng)價(jià)，但前提是準(zhǔn)確確定儲(chǔ)集層巖石的橫向表面弛豫率。本文提出了一種CT與核磁實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，利用實(shí)驗(yàn)T2譜刻度確定ρ2值的方法，實(shí)現(xiàn)了T2譜信息向孔喉尺寸的轉(zhuǎn)換。姬塬油田長(zhǎng)7砂巖儲(chǔ)集層平均表面弛豫率為11.7 μm/s。

利用變差方差根函數(shù)可以定量分析測(cè)井曲線的光滑程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)砂體巖性和含油體積分布均一程度的定量評(píng)價(jià)，從而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和識(shí)別高產(chǎn)油層，優(yōu)化和提高試油成功率。

由于致密儲(chǔ)集層平面和縱向上非均質(zhì)性強(qiáng)，利用單井測(cè)井資料識(shí)別縱向甜點(diǎn)段，利用多井評(píng)價(jià)結(jié)合烴源巖發(fā)育情況可識(shí)別區(qū)域上的甜點(diǎn)，為井位優(yōu)化部署、提高非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)效益提供了技術(shù)保障。

本文提出的致密砂巖孔喉級(jí)別、砂體級(jí)別、油藏級(jí)別的儲(chǔ)集層品質(zhì)評(píng)價(jià)方法得到了實(shí)驗(yàn)、試油和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，對(duì)于鄂爾多斯盆地乃至其他地區(qū)低滲透、非均質(zhì)性強(qiáng)的碎屑巖油氣藏評(píng)價(jià)也具有借鑒意義。

符號(hào)注釋：

Co——含油體積系數(shù)，m；D2——測(cè)井曲線方差；G——變差方差根，無(wú)因次；GGR——巖性均質(zhì)系數(shù)，無(wú)因次；GY——含油均質(zhì)程度，無(wú)因次；H——砂體有效厚度，m；N——總采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；N1——相隔1個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)的數(shù)量；N2——相隔2個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)的數(shù)量；S——孔喉的表面積，μm2；So——含油飽和度，f；T2——核磁測(cè)井記錄的橫向弛豫時(shí)間，ms；T2B——橫向自由體弛豫時(shí)間，ms；T2D——橫向擴(kuò)散弛豫時(shí)間，ms； T2e——核磁實(shí)驗(yàn)測(cè)量橫向弛豫時(shí)間，ms；T2s——數(shù)值模擬計(jì)算橫向弛豫時(shí)間，ms；T2S——橫向表面弛豫時(shí)間，ms；V——孔喉的體積，μm3；xi——測(cè)井曲線第i個(gè)采樣點(diǎn)的值；——測(cè)井曲線采樣點(diǎn)的平均值；Y——計(jì)算得到的測(cè)井曲線；ρ2——孔喉橫向表面弛豫強(qiáng)度或弛豫速率，μm/s；γ1——相隔1個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)，砂層對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線變差函數(shù)；γ2——相隔2個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)，砂層對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線變差函數(shù)；φ——孔隙度，f。

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（編輯 林敏捷）

Well logging evaluation of Triassic Chang 7 Member tight reservoirs,Yanchang Formation,Ordos Basin,NW China

Li Chaoliu1,Li Changxi1,Hou Yuting2,Shi Yujiang2,Wang Changsheng2,Hu Falong1,Liu Mi3
(1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development,Beijing 100083,China;2.PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710018,China;3.China University of Petroleum,Beijing 102249,China)

Taking the Triassic Chang 7 Member tight reservoirs of the Yanchang Formation in the Ordos Basin as study object,transverse relaxation simulation was made using nuclear magnetic resonance(NMR)experimental data,CT images and random-walker algorithm to evaluate microscopic pore-throats of the tight reservoirs.The smoothing degree of well logging curves was utilized to evaluate sand structure of the tight reservoirs;and through multi-well analysis and the calibration of well testing data,a grading chart of tight reservoir productivity was established based on sand structure.Reservoir quality was judged and analyzed by pore level:Transverse surface relaxivity ρ2was obtained by comparing transverse relaxation time T2of numerical simulation and that of NMR experiment,and the distribution of pore-throat radius was obtained according to the corrected NMR logging curves.The study shows there is an obvious correlation between productivity and sand structure of Chang 7 tight reservoirs.The more homogeneous the distribution of lithology,physical property and oiliness of the massive sand,and the smoother the well logging curves,the more likely the high oil yield will occur.Based on well logging evaluation and grading chart of productivity of tight reservoirs,sweet spots in well area W of Jiyuan Oilfield in Ordos Basin were identified,the comparison of the evaluation results and well testing data shows the accuracy rate is as high as 94.7%.

tight oil;well logging evaluation;microscopic pore-throat distribution;sand structure;sweet spot distribution;Ordos Basin

國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05020-008）；中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司測(cè)井基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2014A-3910）摘要：以鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段致密儲(chǔ)集層為研究對(duì)象，結(jié)合核磁實(shí)驗(yàn)及CT掃描，利用隨機(jī)游走法開展橫向弛豫模擬，進(jìn)行致密儲(chǔ)集層微觀孔喉評(píng)價(jià)；利用測(cè)井曲線的光滑程度計(jì)算模型評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)集層砂體結(jié)構(gòu)，通過多井分析，并結(jié)合試油井資料的刻度，建立基于砂體結(jié)構(gòu)的致密儲(chǔ)集層產(chǎn)能分級(jí)圖版進(jìn)行致密儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)。從孔隙級(jí)別判斷分析儲(chǔ)集層品質(zhì)，比較數(shù)值模擬計(jì)算T2（橫向弛豫時(shí)間）譜與樣品核磁實(shí)驗(yàn)T2譜確定橫向表面弛豫速率ρ2，再根據(jù)油氣校正后的核磁測(cè)井曲線獲得致密儲(chǔ)集層孔喉半徑分布。長(zhǎng)7段儲(chǔ)集層產(chǎn)能與砂體結(jié)構(gòu)關(guān)系明顯，塊狀砂體巖性、物性和含油性分布越均勻，對(duì)應(yīng)測(cè)井曲線越光滑，往往具有高產(chǎn)油流。利用致密儲(chǔ)集層測(cè)井評(píng)價(jià)方法，并根據(jù)致密儲(chǔ)集層產(chǎn)能分級(jí)圖版，劃分姬塬油田W井區(qū)致密油甜點(diǎn)區(qū)，將評(píng)價(jià)結(jié)果與試油數(shù)據(jù)對(duì)比，準(zhǔn)確率高達(dá)94.7%。圖7表1參16

TE122

A

1000-0747(2015)05-0608-07

10.11698/PED.2015.05.07

李潮流（1973-），男，安徽桐城人，博士，中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院高級(jí)工程師，主要從事碎屑巖儲(chǔ)集層巖石物理與測(cè)井處理解釋方法研究。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)，中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院測(cè)井與遙感技術(shù)研究所，郵政編碼：100083。E-mail：leechl@petrochina.com.cn

2014-12-30

2015-07-25