基于核磁及壓汞資料的孔隙結(jié)構(gòu)連續(xù)性定量表征方法研究
——以渤南油田沙三中亞段儲層為例

李忠新

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257000)

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基于核磁及壓汞資料的孔隙結(jié)構(gòu)連續(xù)性定量表征方法研究
——以渤南油田沙三中亞段儲層為例

李忠新

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257000)

[摘要]儲層孔隙結(jié)構(gòu)的定量表征對于低滲透油藏開發(fā)至關(guān)重要，目前孔隙結(jié)構(gòu)的獲取多依賴于實驗分析,周期長且連續(xù)性差,制約了孔隙結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析及應(yīng)用。核磁共振測井是儲層不同尺度孔隙空間的綜合表征,因此在一定程度上可以反映孔隙結(jié)構(gòu)?；诤舜殴舱駵y井資料,以壓汞參數(shù)為刻度,建立了基于T2分布與孔隙結(jié)構(gòu)之間的數(shù)理統(tǒng)計模型,并以渤南油田沙三中亞段為例進(jìn)行了應(yīng)用分析,達(dá)到了單井孔隙結(jié)構(gòu)連續(xù)性定量評價的目的,該研究思路可為同類型油藏的孔隙結(jié)構(gòu)研究提供借鑒和參考。

[關(guān)鍵詞]孔隙結(jié)構(gòu);核磁共振;壓汞曲線;渤南油田;數(shù)理統(tǒng)計

孔隙結(jié)構(gòu)是指孔隙和吼道幾何形狀、大小、分布、相互連通情況及之間的配置關(guān)系。儲層巖石的微觀孔隙結(jié)構(gòu)直接影響著儲層的儲集與滲流能力,并最終決定著油氣藏產(chǎn)能[1]。對于低滲透油藏而言,在油田開發(fā)過程中,孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和非均質(zhì)性往往引起含水上升快、啟動壓力大等難題,因此對于低滲透油藏的孔隙結(jié)構(gòu)研究一直是地質(zhì)人員關(guān)注的熱點問題?，F(xiàn)有的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)獲取方法局限于取心實驗的樣品,無論在代表性及連續(xù)性上都存在一定局限。筆者以渤南油田五區(qū)義5-檢2井核磁測井、巖心壓汞分析等資料為基礎(chǔ),利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與T2幾何平均值之間的統(tǒng)計關(guān)系,探討連續(xù)定量評價孔隙結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果。

1研究區(qū)概況

渤南油田位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東北部的渤南洼陷內(nèi),渤南油田五區(qū)位于渤南油田東南部,構(gòu)造上位于渤南洼陷南部的緩坡斷階帶,南北為兩條北傾的二級正斷層(圖1)。渤南油田沙河街組是勝利油田低滲透油藏的典型代表,其主力含油層系為古近系沙河街組沙三段9砂組砂巖儲層,平均油藏埋深3 200 m,平均孔隙度為16.8%,平均滲透率為37×10-3μm2,屬于中—低孔隙度、低—特低滲透率儲層。

渤南油田于1973年投產(chǎn),歷經(jīng)30多年的注水開發(fā),目前綜合含水86.2%,已經(jīng)進(jìn)入中高含水階段,目前開發(fā)態(tài)勢呈現(xiàn)出含水上升,產(chǎn)液量下降,產(chǎn)油量下降,注水井吸水能力下降現(xiàn)象。為了進(jìn)一步摸清該區(qū)縱橫向儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征,為油田開發(fā)調(diào)整提供依據(jù),2013年在渤南五區(qū)部署了密閉取心井義5-檢2井,豐富的巖心資料為后期孔隙結(jié)構(gòu)的研究奠定了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2孔隙結(jié)構(gòu)定量表征方法

儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)包含孔隙吼道半徑等反映孔隙大小的參數(shù)，分選系數(shù)等反映分選性的參數(shù)和反映孔喉連通性的參數(shù)。其獲取方法通常分為3大類:①間接測定法，主要是毛管壓力法,包括壓汞法、半滲透隔板法等;②直接觀測法,包括鑄體薄片法、圖像分析法、掃描電鏡法等;③數(shù)字巖心法。三者之中,應(yīng)用最為廣泛的是壓汞毛管壓力法。

2.1核磁共振資料定量評價孔隙結(jié)構(gòu)的基本原理

核磁共振可以直接對儲層孔隙流體進(jìn)行探測,而不受巖性的影響,其測量的T2譜信號由不同的孔隙內(nèi)流體氫核的信號疊加。T2譜分布反映了巖石孔隙大小的分布,大孔隙組分對應(yīng)長的T2譜分布,小孔隙組分對應(yīng)短的T2譜分布。

核磁共振主要反映儲層孔隙大小及分布,并不直接提供孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),但在低滲透儲層中,由于孔隙大小及分布與孔隙結(jié)構(gòu)(喉道)分布特征有密切關(guān)系,因此核磁共振也常被用來作為一種中介橋梁來近似表征儲層孔隙結(jié)構(gòu)[2-3]。Yakov等[4]首次提出橫向弛豫時間和毛管壓力之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,為利用核磁共振測井資料研究巖石的孔隙結(jié)構(gòu)提供了理論和方法上的支持。中國測井學(xué)者運華云、高敏、劉堂宴等[5-7]通過對巖心核磁共振T2分布與壓汞孔喉半徑分布進(jìn)行對比,進(jìn)一步推導(dǎo)了毛管壓力曲線和核磁共振T2分布的轉(zhuǎn)換關(guān)系,使利用核磁共振定量評價孔隙結(jié)構(gòu)成為可能。

總體來說,核磁測井進(jìn)行儲層孔隙結(jié)構(gòu)表征技術(shù)有2大類方法,一種是偽毛管壓力曲線法,另一種是T2幾何均值法,兩種方法均為目前研究的熱點。通過實際應(yīng)用對比,第一種偽毛管壓力曲線法須考慮的影響因素眾多,如何雨丹,邵維志,肖飛等[8-10]在具體方法實現(xiàn)(如含烴校正,二維等面積刻度等)方面做了卓有成效的改進(jìn)及探討,但從另外一方面也反映了該方法的復(fù)雜性。相比較而言,T2幾何均值法可以直接依據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),省去核磁T2譜與偽毛管壓力曲線的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),更為方便和直接,更具有推廣價值。

2.2基于數(shù)理統(tǒng)計法的孔隙結(jié)構(gòu)定量表征模型構(gòu)建

基于數(shù)理統(tǒng)計進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)表征的基礎(chǔ)是建立孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與核磁T2譜之間的定量模型,其中孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)可由巖心壓汞實驗樣品獲得,而T2幾何分布可由核磁共振測井提供。

表1為義5-檢2井室內(nèi)實驗分析結(jié)果。其中,T2截止值由實驗得出,它將總孔隙度所對應(yīng)的T2譜分成兩部分,小于截止值的所有T2對應(yīng)的幅度累加得出束縛流體,大于截止值的所有T2對應(yīng)的幅度累加得出可動流體。分析結(jié)果表明,孔隙度最大為20.0%,最小為15.0%,孔隙度平均為17.71%;滲透率最大為72.8×10-3μm2,最小值為1.62×10-3μm2,滲透率平均為16.48×10-3μm2;T2截止值最小為18.87 ms,最大為46.83 ms,平均值為31.69 ms。

T2幾何平均值是核磁T2譜的重要參數(shù),其計算方法為

式中,T2gm為T2幾何平均值;T2i為T2譜的第i個時間布點,ms;φi為第i個時間布點對應(yīng)的孔隙大小;Φ為總孔隙度。

根據(jù)公式計算,義5-檢2井的T2幾何平均值最小為18.22 ms,最大為49.81 ms,平均值為29.96 ms,見表1。

表1中排驅(qū)壓力是指某一巖樣中的濕潤相流體被非濕潤相流體開始排替所須的最低壓力,代表巖石最大孔喉處對應(yīng)的毛管壓力?？缀碓酱?非潤濕相的汞越易進(jìn)入孔喉,故排驅(qū)壓力越小;同時,孔喉越大,T2幾何平均值越大?？梢?排驅(qū)壓力與T2幾何平均值呈負(fù)相關(guān)。以表1為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立T2幾何平均值與排驅(qū)壓力的模型,如圖2所示。

中值壓力是指在驅(qū)替毛管壓力曲線上飽和度為50%時相應(yīng)的毛管壓力值,P50越小,反應(yīng)巖石滲濾性能越好。以表1為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立T2幾何平均值與中值壓力的模型,如圖3所示。

孔隙喉道半徑(簡稱孔喉半徑)是以能夠通過孔隙喉道的最大球體半徑來衡量的,孔喉半徑的大小受孔隙結(jié)構(gòu)影響極大。在排驅(qū)壓力下汞能進(jìn)入的孔隙喉道半徑即巖樣中最大孔喉半徑。以表1為基

礎(chǔ)數(shù)據(jù),利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立T2幾何平均值與最大孔喉半徑的模型,如圖4所示。

孔喉半徑總平均值的量度,若孔喉半徑大,孔隙空間的連通性好,液體在孔隙系統(tǒng)中的滲流能力就強(qiáng)。孔喉半徑越大,T2幾何平均值越大,可見,T2幾何平均值與孔喉半徑平均值呈正相關(guān),如圖5所示。

3實例處理及分析

應(yīng)用建立的方法對義5-檢2井沙三中亞段進(jìn)行了單井縱向連續(xù)性處理。圖6為義5-檢2井孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)計算成果圖,左起分別為泥質(zhì)指示曲線道、深度道、電阻率曲線道、T2譜及T2幾何平均值曲線道、排驅(qū)壓力、最大孔喉半徑、平均孔喉半徑。后3道中上面柱子為室內(nèi)壓汞實驗得到的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。

自上而下,儲層總體上儲集和滲流能力表現(xiàn)為,排驅(qū)壓力變大,最大孔隙半徑和平均孔喉半徑變小。通過圖上柱子與計算曲線對比可以看出,計算結(jié)果與巖心分析一致,能夠較好地反映儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征。

4結(jié)束語

儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)是油氣儲層評價的重要參數(shù),目前的室內(nèi)實驗方法存在數(shù)據(jù)點少、代表性差等問題。以核磁共振測井資料為基礎(chǔ),壓汞實驗數(shù)據(jù)為刻度,構(gòu)建了T2幾何平均值與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的定量解釋模型,進(jìn)而獲取了單井縱向連續(xù)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),為油田開發(fā)的分層部署及調(diào)整提供了參考。該方法建立的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)計算模型可以應(yīng)用到同一地區(qū)同一類儲層的孔隙結(jié)構(gòu)表征研究中,具有一定的推廣應(yīng)用價值。

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[責(zé)任編輯]董大偉

[收稿日期]2016-01-06

[基金項目]山東省自然科學(xué)基金資助(ZR2015PD008)

[作者簡介]李忠新(1986—),男，山東鄆城人,中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院工程師,主要從事核磁共振測井方法及應(yīng)用、開發(fā)地質(zhì)綜合研究。

doi:10.3969/j.issn.1673-5935.2016.01.004

[中圖分類號]TE122.2

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1673-5935(2016)01- 0011- 04