瑪湖地區(qū)低滲透致密砂礫巖儲(chǔ)層滲透率模型研究及應(yīng)用

潘軍, 楊國(guó)棟

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司油田事業(yè)部, 北京 100728; 2.西安理工大學(xué)高科學(xué)院, 陜西 西安 710109)

0　引　言

準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)百口泉組儲(chǔ)層受巖石成分復(fù)雜、粒度變化較大、孔隙類型多樣等因素的影響,儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性較強(qiáng),次生孔隙較發(fā)育,常規(guī)方法計(jì)算儲(chǔ)層滲透率準(zhǔn)確度較低,常規(guī)評(píng)價(jià)方法建立單一回歸模型得到的滲透率相關(guān)性較差,低滲透儲(chǔ)層滲透率的準(zhǔn)確表征困難較大[1]。因此,針對(duì)復(fù)雜砂礫巖儲(chǔ)層建立一套可行的滲透率模型,提高該儲(chǔ)層滲透率解釋精度。Jennings等[2]基于巖石結(jié)構(gòu)系數(shù)的滲透率分類計(jì)算模型。焦翠華,王志章等[3-4]運(yùn)用流動(dòng)單元方法計(jì)算儲(chǔ)層滲透率,并對(duì)其進(jìn)行分類。邵維志等[5]利用核磁共振測(cè)井刻畫(huà)孔徑尺寸空間,將孔隙分為4個(gè)區(qū)間,并用區(qū)間孔隙度計(jì)算滲透率。在前人建立滲透率模型研究的基礎(chǔ)上,本文利用儲(chǔ)層巖心分析數(shù)據(jù),結(jié)合地質(zhì)資料,分析影響滲透率的主要控制因素,采用分巖性、多元回歸的方法建立適用于低滲透砂礫巖儲(chǔ)層的滲透率模型,為砂礫巖儲(chǔ)層研究提供新實(shí)例,并且為區(qū)域油氣勘探提供參考。

1　儲(chǔ)層基本特征

1.1　巖性特征

收集整理了研究區(qū)6口井104張巖心掃描電鏡照片。按照巖石顆粒大小分類,可將研究區(qū)儲(chǔ)層段的巖性分為4類:細(xì)礫巖,占儲(chǔ)層段巖性的62.14%;小中礫巖,占儲(chǔ)層段巖性的28.25%;大中礫巖,占儲(chǔ)層段巖性的6.73%;砂巖(以細(xì)砂巖和細(xì)-粉砂巖為主),占儲(chǔ)層段巖性的2.88%(見(jiàn)圖1、圖2)。

圖1　研究區(qū)百口泉組儲(chǔ)層段巖心電鏡掃描照片

圖2　研究區(qū)百口泉組巖性統(tǒng)計(jì)頻率直方圖

1.2　物性特征

從研究區(qū)6口井217塊巖心物性分析看,樣品孔隙度分布范圍4%～13%,5%～11%區(qū)間的孔隙度占全部樣品的84.77%,其中樣品峰值對(duì)應(yīng)孔隙度為5%～7%,占樣品總數(shù)的43.7%,孔隙度大于11%的相對(duì)高孔隙度段樣品占樣品總數(shù)的5.96%。滲透率主要分布范圍(0.1～10)×10-3μm2,占樣品總數(shù)的95.36%,其樣品峰值對(duì)應(yīng)滲透率為(1～5)×10-3μm2,滲透率小于0.1×10-3μm2占4.6%,滲透率大于5×10-3μm2占20.5%。分析認(rèn)為研究區(qū)百口泉組儲(chǔ)層為低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層。由于儲(chǔ)層巖性顆粒粒級(jí)分布范圍廣,非均質(zhì)性強(qiáng),巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,孔隙度滲透率關(guān)系較差(見(jiàn)圖3)。

圖3　研究區(qū)百口泉組孔隙度滲透率關(guān)系圖

2　儲(chǔ)層滲透率模型建立的方法

2.1　滲透率影響因素分析

圖4　研究區(qū)不同巖性、孔隙類型與物性的關(guān)系

(1) 巖性對(duì)滲透率的影響。儲(chǔ)層物性直接受巖石巖性影響。根據(jù)收集到取心分析資料和物性分析資料,建立了研究區(qū)儲(chǔ)層巖性與物性的關(guān)系圖[見(jiàn)圖4(a)]。結(jié)果表明,巖心分析孔隙度細(xì)礫巖和小中礫巖平均值最大,砂巖次之,大中礫巖物性最差,主要是由于巖性復(fù)雜和巖石成分多樣作用影響。因此,研究區(qū)百口泉組儲(chǔ)層優(yōu)勢(shì)巖性為細(xì)礫巖,其次是小中礫巖,巖性對(duì)儲(chǔ)層滲透率影響較大。

(2) 孔隙類型對(duì)滲透率的影響。對(duì)研究區(qū)巖心鑄體薄片統(tǒng)計(jì)分析,并結(jié)合物性資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明,研究區(qū)百口泉組儲(chǔ)層孔隙類型微裂縫及収縮孔發(fā)育,成巖過(guò)程中對(duì)孔隙微孔化及孔隙之間的連通起到了重要作用,滲透率好;粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔發(fā)育較多,但成巖過(guò)程中的壓實(shí)作用導(dǎo)致孔隙之間的連通性較差,滲透率一般;剩余粒間孔的滲透率最低,因?yàn)樵摰貐^(qū)儲(chǔ)層黏土含量較高,堵塞了粒間孔的毛細(xì)管通道[見(jiàn)圖4(b)]。

(3) 黏土含量對(duì)滲透率的影響。收集整理研究區(qū)39塊巖心樣品的全巖分析黏土含量與巖心分析滲透的關(guān)系發(fā)現(xiàn),滲透率隨著黏土含量增大而明顯降低(見(jiàn)圖5),由于該地區(qū)巖石成分主要以火山凝灰?guī)r為主,且溶蝕作用,使黏土堵塞了孔隙喉道,阻礙了孔隙的連通性[6]。

圖5　研究區(qū)全巖分析黏土含量與巖心分析滲透率的關(guān)系

2.2　分巖性多元回歸法求解儲(chǔ)層滲透率

(1) 常規(guī)方法建立滲透率模型。根據(jù)取心資料,對(duì)研究區(qū)的物性資料進(jìn)行深度歸位,并與地質(zhì)資料進(jìn)行了對(duì)比分析,利用正確歸位后的物性資料建立常規(guī)滲透率模型

K=0.056φ1.607

(1)

式中,K為滲透率,×10-3μm2;φ為孔隙度,%。

(2) 分巖性多元回歸方法建立滲透率模型。通過(guò)對(duì)影響因素的分析發(fā)現(xiàn)不同巖性的滲透率差異較大,細(xì)礫巖滲透率最好,其次是小中礫巖,最后滲透性差的砂巖和大中礫巖,黏土含量和滲透率呈負(fù)相關(guān),規(guī)律較明顯。因此,根據(jù)實(shí)際資料分巖性建立巖心滲透率與孔隙度、黏土含量的關(guān)系,即K=f(φ,Vsh),巖心滲透率與巖心孔隙度、測(cè)井計(jì)算黏土含量進(jìn)行多元回歸擬合,建立儲(chǔ)層滲透率測(cè)井計(jì)算模型(見(jiàn)圖6)。

細(xì)礫巖:K=e(2.469log (φ/100)-2.733log (Vsh/100)-1.044

(2)

小中礫巖:K=e(4.287log (φ/100)-0.385log (Vsh/100)+4.87

(3)

大中礫巖:K=e(4.775log (φ/100)-1.93log (Vsh/100)+2.479

(4)

砂巖:K=e(3.813log (φ/100)-3.985log (Vsh/100)-0.73

(5)

式中,K為滲透率,×10-3μm2;φ為孔隙度,%;Vsh為黏土含量,%。

3　應(yīng)用實(shí)例

以AH-9井為例,利用常規(guī)的滲透率模型計(jì)算的測(cè)井滲透率和分巖性多元回歸方法計(jì)算滲透率,對(duì)比兩者計(jì)算的結(jié)果,利用分巖性多元回歸的滲透率計(jì)算模型準(zhǔn)確性更高(見(jiàn)圖7)。

圖7　研究區(qū)AH-9井滲透率計(jì)算成果圖*非法定計(jì)量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

4　結(jié)　論

(1) 巖性不同的巖石滲透率差異較大、次生孔隙的滲透率比原生孔隙的較好、滲透率隨著黏土含量的增大而降低。

(2) 提出了在分巖性的基礎(chǔ)上,對(duì)孔隙度和滲透率進(jìn)行多元回歸建立滲透率模型,并與常規(guī)單孔隙度計(jì)算滲透率模型進(jìn)行了對(duì)比,改進(jìn)的滲透率模型計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確。