瑪湖凹陷低滲儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法研究

曾東初，張浩，甘仁忠，杜宗和，付連明

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瑪湖凹陷低滲儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法研究

曾東初1，張浩2，甘仁忠2，杜宗和2，付連明2

（1. 長(zhǎng)江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100； 2. 新疆油田公司勘探事業(yè)部，新疆 克拉瑪依 834000）

測(cè)井是儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別的重要方法。瑪湖凹陷三疊系百口泉組是特低孔低滲的砂礫巖儲(chǔ)層，對(duì)于該類非常規(guī)儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別，采用常規(guī)的測(cè)井資料解釋方法無(wú)法滿足要求。因此通過(guò)對(duì)瑪湖凹陷三疊系百口泉組的儲(chǔ)層流體性質(zhì)研究，結(jié)合儲(chǔ)層特征以及實(shí)際井組的測(cè)井和試油資料，利用異常侵入特征定性識(shí)別法和多因素流體識(shí)別法，能夠較為準(zhǔn)確的識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。研究結(jié)果表明，對(duì)M131井區(qū)內(nèi)的11口探井統(tǒng)計(jì)分析，有7口井為油層，4口井為水層，利用異常侵入特征定性識(shí)別法，流體識(shí)別符合率在90%以上；采用多因素流體識(shí)別法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井解釋符合率由原來(lái)的40%提高到86%以上，為低滲儲(chǔ)層流體定性識(shí)別提供了新的方法。

瑪湖凹陷；三疊系；百口泉組；流體性質(zhì)識(shí)別；測(cè)井

近年來(lái)，隨著石油勘探開(kāi)發(fā)的不斷發(fā)展，低孔、低滲等類型的復(fù)雜非常規(guī)油氣藏在石油油氣勘探中占有重要的地位[1]。一直以來(lái)，這類非常規(guī)儲(chǔ)層流體性質(zhì)的識(shí)別是測(cè)井解釋的重要研究方向[2]。對(duì)于非常規(guī)油氣藏來(lái)說(shuō)，孔隙度較小，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，流體性質(zhì)在測(cè)井響應(yīng)上反映不太明顯，出現(xiàn)測(cè)井解釋的多解性，導(dǎo)致流體性質(zhì)識(shí)別困難。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)的識(shí)別做了大量的研究，不斷地研究新的技術(shù)方法，力求能夠在復(fù)雜儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)上取得突破。張宇曉[3]進(jìn)行了核磁共振測(cè)井在低孔、低滲油氣層識(shí)別中的應(yīng)用研究，核磁共振測(cè)井技術(shù)在低孔、低滲儲(chǔ)層中的應(yīng)用效果比常規(guī)的流體識(shí)別方法的效果更為突出，并且為低孔低滲儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)開(kāi)拓了新的技術(shù)路線；Darrell L. Eubanks[4]研究了利用井眼電阻率測(cè)井識(shí)別非常規(guī)油氣層的油氣區(qū)的方法，在美國(guó)俄亥俄州等區(qū)域應(yīng)用取得較為滿意的效果，為復(fù)雜儲(chǔ)層的精確評(píng)價(jià)起到了重要的技術(shù)支撐。針對(duì)瑪湖凹陷三疊系百口泉組特殊的儲(chǔ)層流體性質(zhì)，提出了新的識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)的方法，以便更加準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)井解釋的精細(xì)評(píng)價(jià)。

1 儲(chǔ)層特征

瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組儲(chǔ)層巖性主要為砂礫巖、砂質(zhì)礫巖及含礫砂巖，是油氣聚集的主要巖性體。其中礫石大小不等，一般為0.5～2 cm，最大粒徑為10 cm。礫石成分以凝灰?guī)r為主，其次為泥巖和粉砂巖，砂質(zhì)成分以凝灰?guī)r為主，其次為石英和長(zhǎng)石。填隙物主要為高嶺石、水云母化泥和少量方解石。由于儲(chǔ)層主要為砂礫巖，總體上儲(chǔ)層物性較差。

根據(jù)鄰井等幾口井的巖心樣品分析，百口泉組樣品孔隙度變化范圍為3.9%～14.25%，平均8.44%，滲透率變化范圍0.011～28.8 mD，平均1.33 mD，為低孔低滲儲(chǔ)層。其中百口泉組三段平均孔隙度9.528%，平均滲透率0.808 mD；百口泉組二段平均孔隙度7.176%，平均滲透率1.519 mD。

儲(chǔ)層孔隙類型有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、剩余粒間孔和界面孔。根據(jù)巖心以及鑄體薄片等巖心資料的分析，該區(qū)儲(chǔ)層孔隙類型主要以次生孔隙為主。根據(jù)儲(chǔ)層壓汞分析資料，平均毛管半徑在滲透性好的層段與滲透性呈線性關(guān)系；在物性差的層段與滲透性呈非線性關(guān)系，表明儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

結(jié)合參考相關(guān)的文獻(xiàn)資料表明[5,6]，瑪湖斜坡區(qū)根據(jù)沉積構(gòu)造、儲(chǔ)層沉積特征、地層水分布情況等儲(chǔ)層地質(zhì)特征又可細(xì)分為M131井區(qū)和X89井區(qū)。如圖1所示，從地層的構(gòu)造產(chǎn)狀分析，X89井區(qū)的地層傾角為6°～8°，M131井區(qū)的地層傾角為2°～3°，傾向均為南傾，M131井區(qū)比X89井區(qū)的地層傾角要緩。

圖1 瑪湖斜坡區(qū)三疊系百口泉組地層產(chǎn)狀分布圖

2 儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別

儲(chǔ)層流體性質(zhì)的識(shí)別是在勘探階段對(duì)油藏進(jìn)行描述最基礎(chǔ)的內(nèi)容之一，也是測(cè)井單井評(píng)價(jià)的根本目的，其可靠程度直接影響儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的效果。瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組低滲砂礫巖低孔、低滲儲(chǔ)層油水層的電阻率較為接近，而且局部水層的電阻率比油層段還要高，巖性和物性對(duì)電阻率的影響比較大，因此常規(guī)的阿爾奇公式不適用于該類儲(chǔ)層的含油性評(píng)價(jià)。同時(shí)，影響儲(chǔ)層流體性質(zhì)的因素復(fù)雜多樣，單一因素的測(cè)井解釋不能準(zhǔn)確的判定儲(chǔ)層流體的性質(zhì)。針對(duì)儲(chǔ)層低孔、低滲、低飽和度、非均質(zhì)性強(qiáng)、地層水橫向變化大等特點(diǎn)，提出了異常侵入特征定性識(shí)別法和多因素流體識(shí)別法。

2.1 異常侵入特征定性識(shí)別法

在泥漿侵人深度適中的情況下，通過(guò)分析雙側(cè)向測(cè)井的深、淺電阻率差異，可以進(jìn)行油、水層的判別。受泥漿侵入的影響，地層電阻率的橫向變化分為兩種類型：一是增阻侵入，這種現(xiàn)象一般出現(xiàn)在水層；二是減阻侵入，一般出現(xiàn)在地層水礦化度不是很高的油層[7]。

該區(qū)儲(chǔ)層的地層水電阻率大于泥漿電阻率，泥漿侵入表現(xiàn)為減阻侵入的特征，自然電位表現(xiàn)為正異常。由于儲(chǔ)層的滲透性差，泥漿徑向侵入深度淺，同時(shí)，由于受井眼應(yīng)力的改變，儲(chǔ)層中的油或水向井筒附近運(yùn)移，由于受儲(chǔ)層物性的影響，很少部分進(jìn)入泥漿，大部分油或水在井筒附近聚集。

如圖2所示，為油層的井段，儲(chǔ)層近井眼附近的含油飽和度比地層原始狀態(tài)下的油層飽和度要高，在雙側(cè)向上表現(xiàn)為深電阻率小于淺電阻率，泥漿侵入特征表現(xiàn)為增阻侵入，與正常侵入特征剛好相反，形成了異常侵入特征。從曲線可以看出，在3 048～3 056 m段，泥漿侵入特征明顯，證明此層段主要為油層位。為水層的井段，通過(guò)該區(qū)的巖石物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水層的潤(rùn)濕性強(qiáng)，使泥漿濾液侵入深度比油層深，導(dǎo)致儲(chǔ)層近井眼附近的礦化度比原狀地層水的礦化度低，在雙側(cè)向上表現(xiàn)為深電阻率大于淺電阻率，泥漿侵入特征表現(xiàn)為減阻侵入，為正常侵入特征。環(huán)瑪湖北斜坡三疊系百口泉組在測(cè)井過(guò)程中出現(xiàn)了雙側(cè)向侵入特征與常規(guī)的相反的異常侵入特征，油層在雙側(cè)向上表現(xiàn)為深電阻率≤淺電阻率，即淺電阻率與深電阻率比值≥1，利用這種異常侵入特征，定性識(shí)別儲(chǔ)層中的流體性質(zhì)。

圖2 M15井油層井段泥漿侵入特征關(guān)系圖

異常侵入特征定性識(shí)別油水層的快速識(shí)別方法，提高了電阻率測(cè)井資料對(duì)油水層的識(shí)別能力。通過(guò)對(duì)低滲砂礫巖中的泥漿異常侵入特征的現(xiàn)象，分析研究這種異常特征形成的機(jī)理，確定了儲(chǔ)層中不同流體在雙側(cè)向深淺電阻率形狀特征，該方法應(yīng)用于油田勘探評(píng)價(jià)，提高了對(duì)油水層的識(shí)別能力，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。

2.2 多因素流體識(shí)別法

準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組低滲砂礫巖儲(chǔ)層具有類型復(fù)雜多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)井響應(yīng)解釋結(jié)果具有多解性，從而無(wú)法準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。探索多因素流體性質(zhì)識(shí)別方法，要充分挖掘儲(chǔ)層敏感性參數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系放大儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)參數(shù)，綜合利用核磁共振孔隙度、滲透率、飽和度等數(shù)據(jù)，創(chuàng)建油層有效厚度、儲(chǔ)層流體綜合指數(shù)、儲(chǔ)層物性指數(shù)等參數(shù)，建立多因素流體識(shí)別方法。

2.1.1 油層有效厚度的確定

對(duì)于非常規(guī)油藏，不能以單層為單元建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以單層為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于厚層來(lái)說(shuō)，可能實(shí)用，對(duì)于低孔低滲砂礫巖儲(chǔ)層由多個(gè)較薄油層組成的油組，薄層可能是含油層，由多個(gè)薄層組成的油組就變成了油層。油層的產(chǎn)能是由儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率決定的，油層厚度往往被忽略。低滲砂礫巖共有的特性是含油飽和度低，本區(qū)最低含油飽和度為30%，因此，油層有效厚度也是決定產(chǎn)能高低的主要因素，油水層識(shí)別必須考慮到儲(chǔ)層物性及層厚因素，必須以油組為單元進(jìn)行評(píng)價(jià)。

利用常規(guī)油層識(shí)別圖版建立的環(huán)瑪湖北斜坡百口泉組有效厚度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的各井進(jìn)行有效厚度劃分，確定試油層段的油層有效厚度，進(jìn)而與試油結(jié)論建立交會(huì)圖。從圖3上可以看出，儲(chǔ)層日產(chǎn)油量與儲(chǔ)層有效厚度存在一定的正比關(guān)系，有效厚度越大，日產(chǎn)油量越高；同時(shí)可以看出，達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的油層有效厚度存在明顯的下限為6 m。

圖3 有效厚度與日產(chǎn)油量關(guān)系圖版

2.1.2 物性指數(shù)與綜合流體指數(shù)的確定

由于核磁孔隙度及滲透率無(wú)法判定儲(chǔ)層流體性質(zhì)，為了判定儲(chǔ)層流體性質(zhì)，特引入可動(dòng)水體積指數(shù)及儲(chǔ)層物性指數(shù)。可動(dòng)水體積指數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

SWFI=2(S w-S wb)（1）

式中：SWFI——可動(dòng)水體積指數(shù)，無(wú)量綱；

S——核磁計(jì)算含水飽和度，小數(shù)；

S——核磁計(jì)算束縛水飽和度，小數(shù)。

物性指數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中：——物性指數(shù)，無(wú)量綱；

核磁滲透率，mD；

——核磁有效孔隙度，%。

儲(chǔ)層可動(dòng)水體積指數(shù)和物性指數(shù)與儲(chǔ)層產(chǎn)液情況的關(guān)系如圖4所示，在圖上可有效區(qū)分油層區(qū)、水層區(qū)及非產(chǎn)能區(qū)。

圖4 可動(dòng)水體積指數(shù)與物性指數(shù)交會(huì)圖

為了更為準(zhǔn)確的判定儲(chǔ)層流體性質(zhì)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，引入核磁束縛水飽和度參數(shù)，在甜點(diǎn)指數(shù)[8]基礎(chǔ)上，構(gòu)建儲(chǔ)層綜合流體指數(shù)O，其數(shù)學(xué)方程如下：

式中：O——綜合流體指數(shù)，無(wú)量綱；

——有效厚度，m；

——核磁有效孔隙度，%；

——核磁滲透率，mD；

S——核磁計(jì)算含水飽和度，小數(shù)；

S——核磁計(jì)算束縛水飽和度，小數(shù)。

通過(guò)研究分析，如圖5所示選取儲(chǔ)層綜合流體指數(shù)與儲(chǔ)層物性指數(shù)制作圖版，并建立儲(chǔ)層流體性質(zhì)判別標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 綜合流體指數(shù)與物性指數(shù)交會(huì)圖

通過(guò)圖5可以知道，綜合流體指數(shù)大于80，物性指數(shù)大于0.55的儲(chǔ)層，為高產(chǎn)油層；綜合流體指數(shù)介于10～80之間，物性指數(shù)介于0.35～0.55之間的儲(chǔ)層為壓裂產(chǎn)能油層；綜合流體指數(shù)介于2～10之間，物性指數(shù)介于0.23～0.35之間的儲(chǔ)層為含油水層；綜合指數(shù)小于2，物性指數(shù)小于0.23的儲(chǔ)層為含油層或干層。該圖版能有效識(shí)別流體性質(zhì)，消除了該區(qū)低滲砂礫巖非均質(zhì)性和流體測(cè)井響應(yīng)特征不明顯等不利因素，彌補(bǔ)了常規(guī)評(píng)價(jià)方法的不足，從而提高了流體性質(zhì)識(shí)別符合率。綜合上述實(shí)驗(yàn)方法，形成了如表1所示是環(huán)瑪湖北斜坡區(qū)百口泉組儲(chǔ)層流體識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

表1 環(huán)瑪湖北斜坡區(qū)百口泉組儲(chǔ)層流體識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

3 應(yīng)用效果

瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組在測(cè)井過(guò)程中出現(xiàn)異常侵入特征，油層在雙側(cè)向上表現(xiàn)為淺電阻率與深電阻率比值不小于1，利用這種異常侵入特征，用于定性識(shí)別儲(chǔ)層中的流體性質(zhì)。通過(guò)對(duì)M131井區(qū)內(nèi)的11口探井統(tǒng)計(jì)分析，有7口井為油層，4口井為水層，流體識(shí)別符合率在90%以上，應(yīng)用效果顯著，為低滲儲(chǔ)層中的流體定性識(shí)別提供了新的方法。采用多因素流體識(shí)別法有效解決了復(fù)雜儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)難題，瑪湖凹陷百口泉組M152井測(cè)井解釋符合率從40%左右提高到86%以上，彌補(bǔ)了常規(guī)評(píng)價(jià)方法的不足，從而提高了流體識(shí)別符合率。

4 結(jié) 論

（1）儲(chǔ)層由于自身的一些特點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)井資料受多種因素的影響，要以巖心、地質(zhì)情況以及油井動(dòng)態(tài)資料為基礎(chǔ)，綜合利用多種測(cè)井資料對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)進(jìn)行分析。

（2）儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別的準(zhǔn)確性與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的效果緊密相關(guān)。對(duì)于低孔、低滲的儲(chǔ)層，利用異常侵入特征定性識(shí)別法和多因素流體識(shí)別法在瑪湖凹陷三疊系百口泉組儲(chǔ)層的應(yīng)用中取得了非常明顯的效果，該成果應(yīng)用于油田勘探評(píng)價(jià)，提高了對(duì)油水層的識(shí)別能力，為低滲儲(chǔ)層中的流體定性識(shí)別提供了新的方法。

（3）異常侵入特征定性識(shí)別法只適用于儲(chǔ)層滲透率小于3 mD的致密儲(chǔ)層中的油層識(shí)別。對(duì)于氣層來(lái)說(shuō)，氣層的彈性系數(shù)大，滑脫效應(yīng)明顯，鉆開(kāi)儲(chǔ)層中的氣體很快進(jìn)入泥漿中，不能在井筒附近聚集，不能有效識(shí)別儲(chǔ)層中的氣層。對(duì)于致密儲(chǔ)層中的油水同層和水層需參考中子和自然電位綜合識(shí)別。

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Study on the Identification Method of Fluid Property of Low Permeability Reservoir in Mahu Depression

1,2,2,2,2

（1. College of Petroleum Engineering ,Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China；2. Xinjiang Oilfield Company, Xinjiang Karamay 834000, China）

Logging is an important method to identify reservoir fluid properties. Triassic Baikou formation in Mahu depression is low porosity and low permeability sandstone reservoir. For the identification of fluid properties of unconventional reservoirs, conventional logging data interpretation can’t meet the requirements. In this paper, reservoir fluid properties in the block were studied. Combined with the reservoir characteristics and well logging and oil testing data, the reservoir fluid properties were accurately identified by the method of qualitative identification and multi-factor fluid identification. The results showed that, among 11 wells in M131 well area, there were 7 oil wells and 4 water wells; by using the abnormal intrusion feature qualitative identification method, fluid identification coincidence rate was more than 90%; The coincidence rate of field log interpretation was increased from 40% to over 86% by using multi-factor fluid identification method, which could provide a new method for qualitative fluid property identification of low permeability reservoirs.

Mahu depression；Triassic；Baikou formation；fluid property identification；logging

TE122

A

1004-0935（2017）09-0876-04

中國(guó)石油新疆油田公司油氣勘探科技專項(xiàng)“多因素流體識(shí)別技術(shù)及提高油氣解釋符合率方法研究”，項(xiàng)目編號(hào)：XJKT-76。

2017-06-28

曾東初（1990-），男，湖北省黃岡市人，長(zhǎng)江大學(xué)石油與天然氣工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：鉆井工藝與技術(shù)。