基于核磁共振技術(shù)的儲(chǔ)層微觀特征分類(lèi)評(píng)價(jià)
——以王龍莊油田阜寧組為例

周巨標(biāo)

(中國(guó)石油化工股份有限公司 江蘇油田分公司 采油三廠，安徽 天長(zhǎng) 239300)

基于核磁共振技術(shù)的儲(chǔ)層微觀特征分類(lèi)評(píng)價(jià)
——以王龍莊油田阜寧組為例

周巨標(biāo)

(中國(guó)石油化工股份有限公司 江蘇油田分公司 采油三廠，安徽 天長(zhǎng) 239300)

摘要：儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)對(duì)于油田開(kāi)發(fā)具有重要意義，而核磁共振技術(shù)在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。利用核磁共振、掃描電鏡、重礦物、薄片等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用記點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、離心截止值篩選、T2弛豫時(shí)間分析等方法對(duì)王龍莊油田的儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究，認(rèn)為儲(chǔ)層的巖石類(lèi)型以長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，原生粒間孔隙是王龍莊油田主要儲(chǔ)集空間。油田內(nèi)部各小斷塊儲(chǔ)層類(lèi)型差異體現(xiàn)了孔隙結(jié)構(gòu)強(qiáng)非均質(zhì)性的特點(diǎn)。結(jié)合沉積微相、物性以及核磁共振等微觀實(shí)驗(yàn)，將儲(chǔ)層分為3類(lèi)，其中阜二段三亞段灘壩砂體對(duì)應(yīng)A類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)，屬物性較好的A類(lèi)儲(chǔ)層，該類(lèi)儲(chǔ)層是王龍莊油田的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，該認(rèn)識(shí)對(duì)指導(dǎo)王龍莊油田的調(diào)整開(kāi)發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：阜寧組儲(chǔ)層；孔隙結(jié)構(gòu)；核磁共振；分類(lèi)評(píng)價(jià)

目前，在相控基礎(chǔ)上，應(yīng)用鑄體薄片、掃描電鏡等微觀資料開(kāi)展儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)已經(jīng)非常普遍[1]，但這種評(píng)價(jià)僅建立在孔隙結(jié)構(gòu)和相控儲(chǔ)層基礎(chǔ)上，是一種對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層物性的靜態(tài)評(píng)價(jià)，難以分析孔隙內(nèi)飽含的流體類(lèi)型和各類(lèi)流體的相對(duì)滲流特征[2]。核磁共振技術(shù)能夠提供豐富的儲(chǔ)層信息，可有效評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙性質(zhì)、流體特征，在石油工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如井下核磁共振成像測(cè)井、油水界面張力測(cè)試、錄井、孔隙度滲透率測(cè)試、吼道半徑測(cè)試等等，核磁共振可從一個(gè)巖樣中得到多個(gè)參數(shù)，同時(shí)不損害巖心，并可以重復(fù)利用，該技術(shù)在石油工業(yè)中應(yīng)用具有強(qiáng)大優(yōu)越性。

王龍莊油田阜寧組儲(chǔ)層發(fā)育一套砂巖與碳酸鹽巖相結(jié)合的雙巖相地層，分為13個(gè)獨(dú)立斷塊。每個(gè)斷塊各有特點(diǎn)，儲(chǔ)層性質(zhì)各有不同。該油田是低滲透復(fù)雜小斷塊油藏的典型代表，內(nèi)部各斷塊具有“小規(guī)模、低含油、碎斷塊、散分布”的特點(diǎn)[3]。但在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)不足、開(kāi)發(fā)模式單一等問(wèn)題[4]。因此，開(kāi)展阜寧組儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析和孔隙內(nèi)流體滲流特征評(píng)價(jià)對(duì)油田制定和調(diào)整開(kāi)發(fā)對(duì)策具有重要意義。

1油田地質(zhì)概況

王龍莊油田位于安徽省天長(zhǎng)市境內(nèi)，構(gòu)造上位于金湖凹陷汊澗次凹西北內(nèi)斜坡的泥沛-張鋪構(gòu)造帶東側(cè)(圖1)，是一系列鼻狀構(gòu)造組成的斷塊群[5]。位于研究區(qū)西北、西南、東南方向的建湖隆起、張八嶺隆起、天長(zhǎng)凸起分別為阜寧組儲(chǔ)層提供物源[6]，自下而上依次沉積阜一段、阜二段、阜三段以及阜四段[7]。根據(jù)物性分析，王龍莊油田儲(chǔ)層孔隙度為10.51%～25.26%，滲透率0.89×10-3～100.24×10-3μm2，具有中低孔、中低滲特征。天83斷塊和天89斷塊發(fā)育天然裂縫，油田多口油井受人工壓裂改造，人工裂縫較普遍。油田內(nèi)部的構(gòu)造、沉積、成烴等因素使得區(qū)內(nèi)油氣藏差異變化較大[8]。

阜二段是王龍莊油田的主要含油層系，呈箕狀凹陷特點(diǎn)，主要發(fā)育砂質(zhì)灘壩，分為砂壩、砂灘和濱淺湖三種微相，其中壩砂與灘砂是研究區(qū)主要儲(chǔ)集砂體；阜三段、阜四段發(fā)育一套三角洲前緣砂體，可進(jìn)一步細(xì)分為水下分流河道、河口沙壩、席狀砂以及前三角洲等微相。

圖1　王龍莊油田位置圖

2儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)王龍莊油田天X33-1、天X33-3以及天X33-4等30余口井的阜二段、阜三段砂巖進(jìn)行巖石薄片鑒定(表1)，砂巖中雜基含量較高，約1%～8%，雜砂巖約8%。砂巖類(lèi)型主要為長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，部分為長(zhǎng)石石英砂巖(圖2(a))。碎屑中石英含量46.8%～75%，平均64.03%；長(zhǎng)石含量15%～38%，平均28.35%；巖屑含量2%～22%，平均5.06%，主要為噴出巖、石英巖以及沉積巖的巖屑(圖2(b),2(c))。

表1　王龍莊油田薄片鑒定分析表

圖2　王龍莊地區(qū)阜二段、阜三段砂巖類(lèi)型三角圖

3微觀孔隙類(lèi)型與孔隙結(jié)構(gòu)

3.1儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型

原生孔隙形成于沉積過(guò)程中碎屑骨架顆粒之間[9]，根據(jù)鏡下觀察及沉積成巖作用分析，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)孔隙最為普遍，是研究區(qū)的主要貯油孔隙。圖3(a)儲(chǔ)層粒間孔隙發(fā)育，少量方解石膠結(jié)。個(gè)別層段儲(chǔ)層孔隙分布不均勻，仍以原生粒間孔為主(圖3(b))；圖3(c)大孔隙發(fā)育；圖3(d)長(zhǎng)石溶蝕粒內(nèi)溶孔可見(jiàn)；中型粒內(nèi)孔發(fā)育(圖3(e))；粒間孔隙一般被高嶺石充填(圖3(f))。

次生孔隙主要包括粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔兩種類(lèi)型[10](圖4)，該類(lèi)孔隙以中細(xì)孔為主。骨架顆粒的溶蝕包括顆粒部分溶蝕和完全溶蝕。粒內(nèi)溶孔由顆粒內(nèi)部組分溶解而成的，常見(jiàn)長(zhǎng)石、巖屑和云母碎屑顆粒溶孔，大部分粒內(nèi)溶孔充填粘土礦物以及雜基，因此對(duì)于儲(chǔ)層物性的改善不明顯。

3.2儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)

3.2.1鑄體薄片的孔隙結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)天X33-2井、天79-6井、秦3-1井等18塊樣品的鑄體薄片孔隙結(jié)構(gòu)圖像分析，面孔率1.66%～11.67%，平均5.64%；比表面0.46～1.12 μm-1，平均0.925 μm-1；孔隙半徑23.18～48.85 μm，平均32.49 μm；均質(zhì)系數(shù)0.48～0.67，中值0.61；孔喉配位數(shù)1.65～3.15，平均2.382；孔喉比5.38～8.93，平均6.83。分選系數(shù)5.79～35.35，平均26.905(表2)。說(shuō)明研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)分布不均勻，孔隙結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)非均質(zhì)性。

(a)天X33-1井，1 942.4 m；(b)天79-6井，1 498.2 m；(c)秦3井，2 165.3 m；(d)天79-6井，1 479.4 m

3.2.2核磁共振技術(shù)的孔隙結(jié)構(gòu)

核磁共振是原子核和磁場(chǎng)之間的相互作用，核磁共振中極其重要的一個(gè)物理量是弛豫，弛豫是磁化矢量在受到射頻場(chǎng)的激發(fā)下發(fā)生核磁共振時(shí)偏離平衡態(tài)后又恢復(fù)到平衡態(tài)的過(guò)程[11]。這項(xiàng)技術(shù)的特別之處在于，不僅可測(cè)量含氫流體充填的孔隙體積，還允許用馳豫率測(cè)量值推導(dǎo)出孔隙大小，可將孔隙度分解成不同分量，不同弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)著不同儲(chǔ)層孔隙大小(圖5)。

表2　王龍莊油田阜寧組孔隙結(jié)構(gòu)表

圖5　核磁共振測(cè)井解釋模型

多孔介質(zhì)中流體的流動(dòng)，不僅受孔喉結(jié)構(gòu)特征的影響，還與其表面性質(zhì)有關(guān)。一般來(lái)講，存在于孔隙介質(zhì)孔道中的流體由于受到固液界面作用的影響較小，流動(dòng)規(guī)律接近常規(guī)流體，稱(chēng)為可動(dòng)流體[12]。因此，通過(guò)核磁共振，既可以反映儲(chǔ)層內(nèi)流體動(dòng)用的難易程度，又可以反映孔隙結(jié)構(gòu)。因此，將研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)分為三類(lèi)：A類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)，弛豫時(shí)間60 ms左右的孔隙，是研究區(qū)最好的一類(lèi)儲(chǔ)層；B類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)稍差；C類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)最差(表3)。三類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)在天83-1井阜二段中均有發(fā)育，其中阜二段二亞段孔隙結(jié)構(gòu)較好，阜二段三亞段較差，發(fā)育B、C類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)(圖6)。

4儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)

根據(jù)儲(chǔ)層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)規(guī)定將研究區(qū)儲(chǔ)層分為三類(lèi)(表4)。其中，以?xún)?chǔ)層的物性、沉積微相以及孔隙結(jié)構(gòu)為影響儲(chǔ)層分類(lèi)的主要標(biāo)準(zhǔn)。

圖6　王龍莊油田天83-1井儲(chǔ)層核磁共振圖

表4　王龍莊油田儲(chǔ)層分類(lèi)表

由表4儲(chǔ)層分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可知，儲(chǔ)層的分類(lèi)受多種因素影響，并非僅受單一因素控制，在對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，除了考慮儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率等物性因素外，還要綜合考慮多種因素。按照以上標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)王龍莊油田阜寧組不同儲(chǔ)層的展布情況進(jìn)行研究，秦3-1井阜二段二亞段發(fā)育一套三角洲前緣砂體，阜二段三亞段為灘壩砂體(圖7(a))，其中三角洲前緣砂體較厚，發(fā)育B類(lèi)儲(chǔ)層(圖7(b))，而濱淺湖灘壩相砂體較薄，砂泥互層頻繁，發(fā)育C類(lèi)儲(chǔ)層(圖7(c))，王龍莊油田很少發(fā)育A類(lèi)儲(chǔ)層，總體發(fā)育B類(lèi)或C類(lèi)儲(chǔ)層。

5結(jié)論

1)原生粒間孔與次生溶蝕孔是研究區(qū)的主要貯油孔隙。具有孔隙結(jié)構(gòu)分布不均勻，孔隙結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)非均質(zhì)性的特點(diǎn)。粒內(nèi)溶孔充填粘土礦物，對(duì)儲(chǔ)層的改造能力較小。

2)根據(jù)核磁共振結(jié)果，將研究區(qū)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)主要分為三類(lèi)；A類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)流體主要集中在弛豫時(shí)間為60 ms左右的孔隙中，是研究區(qū)最好的一類(lèi)儲(chǔ)層；B類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)為研究區(qū)B類(lèi)儲(chǔ)層；C類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)最差，流體主要集中在微細(xì)孔隙中，儲(chǔ)層的滲流能力弱。

3)根據(jù)儲(chǔ)層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)中的幾項(xiàng)指標(biāo)將研究區(qū)儲(chǔ)層分為三類(lèi)，儲(chǔ)層物性、沉積微相和孔隙結(jié)構(gòu)是主要影響因素。

圖7　王龍莊油田阜寧組儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)

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(責(zé)任編輯：高麗華)

Reservoir Characteristics and Classification Evaluation Based on NMR Technology:An Example of Funing Formation in Wanglongzhuang Oilfield

ZHOU Jubiao

(The Third Oil Production Plant of Jiangsu Oilfield Company, SINOPEC, Tianchang, Anhui 239300, China)

Abstract:Nuclear magnetic resonance (NMR) technology is finding wider and wider application in reservoir classification evaluation, which is of great significance for oilfield development. Based on experimental data of NMR, scanning electron microscopy, heavy mineral, and thin section, this paper studied the reservoir characteristics of Wanglongzhuang oilfield by using methods of point statistics, offcenter cutoff value screening and T2 relaxation time analysis. It has been found that with Feldspar sandstone and lithic feldspar sandstone as the main rock types, intergranular pore serves as the main reservoir space in Wanglongzhuang oilfield. The reservoir type differences of small fault block indicate the pore structure and strong heterogeneity in the oilfield. Combined with microscopic experiments of sedimentary microfacies, physical properties and nuclear magnetic resonance, the reservoir can be divided into three categories. Among them, the formation beach bar sand body, corresponding to the better pore structure of class A, belongs to class A reservoir with better physical property. This type of reservoir is the high quality reservoir of Wanglongzhuang oilfield. The result has practical significance to the development adjustment of Wanglongzhuang oilfield.

Key words:Funing formation; pore structure; NMR; classification evaluation

收稿日期：2016-01-04

作者簡(jiǎn)介：周巨標(biāo)(1967—)，男，廣東新興人，高級(jí)工程師，主要從事油田開(kāi)發(fā)及油田信息化技術(shù)管理、標(biāo)準(zhǔn)化及質(zhì)量管理體系管理工作.E-mail:zhoujb.jsyt@sinopec.com

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-3767(2016)02-0008-08