伊拉克Halfaya油田Nahr Umr B復(fù)雜巖性儲層含油性測井評價方法及優(yōu)選

秦川

長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100 中石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院，河北 涿州 072750

秦山

(中石油西南油氣田公司工程技術(shù)研究院，四川 成都 610031)

姜藝

(中石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041)

謝紫娟

(中石油川慶鉆探工程有限公司培訓(xùn)中心，四川 成都 610213)

Halfaya油田位于伊拉克東南部，構(gòu)造上屬于美索不達米亞盆地的前淵帶[1,2]。Nahr Umr B是Halfaya油田的重要儲集層，也是該油田最早開始生產(chǎn)的層段。其巖性復(fù)雜，碎屑巖與碳酸鹽巖共存，主要包括：砂巖、泥質(zhì)砂巖、白云巖、含菱鐵礦砂巖以及泥巖等。孔隙類型主要為粒間孔和次生孔。在研究區(qū)油氣勘探的過程中，地層測試數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，導(dǎo)致研究人員無法準(zhǔn)確識別油、水層，給測井解釋工作帶來了極大挑戰(zhàn)。對于地層測試數(shù)據(jù)不足的情況，通常采用2種方法粗略識別油、水層。第1種方法是理論模型法，其中最常用的飽和度計算模型有Archie公式[3]、Waxman-smits模型以及雙水模型等[4～6]，該方法的優(yōu)點在于具有充分的理論基礎(chǔ)，而不足在于理論模型并不完全適用于所有實際地層，因此，通過理論模型計算得到的含油飽和度只能反映一種相對變化，而不能準(zhǔn)確反映地下的實際情況。第2種方法是電阻率-孔隙度相關(guān)性分析法，其通過尋找測井曲線的相對變化來定性識別油、水層[7,8]，該方法識別效果較好，但容易出現(xiàn)多解性。

針對研究區(qū)地層測試數(shù)據(jù)不足的問題，筆者綜合上述2種方法，基于Archie公式，分別建立電阻率-孔隙度及含油飽和度-孔隙度交會圖，并利用電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法識別油、水層；然后分析3種圖版的適用性，提出了Nahr Umr B復(fù)雜巖性儲層含油性評價的優(yōu)選方案，為研究區(qū)的含油性測井評價以及提高解釋符合率提供了借鑒。

1 孔隙度下限值的確定

下限值表示儲層中存在油、水時某種巖石物理性質(zhì)的極限值，是油、水層識別過程中一個非常重要的參數(shù)，用于將儲層區(qū)別于非儲層，通常需要結(jié)合地層測試資料來確定。然而，研究區(qū)缺乏地層測試資料，采用含油產(chǎn)狀法和經(jīng)驗統(tǒng)計法來共同確定儲層下限[9～11]。巖心是反映地下儲層含油性最直接的資料，儲層物性與含油性之間具有較好的一致性，因此通過建立巖心含油級別與孔隙度和電阻率的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孔隙度小于12%時，錄井巖心顯示無油斑(圖1)。通過對比圖1中有油斑和無油斑的數(shù)據(jù)分布，結(jié)合儲層孔隙度分布直方圖(圖2)，取累計頻率約為10%時所對應(yīng)的孔隙度為該儲層的物性下限值，確定該研究區(qū)的孔隙度下限值為12%，即孔隙度小于12%，基本判定為非儲層。同時，該結(jié)果得到了研究區(qū)核磁共振測井資料的驗證，說明選取的孔隙度下限值具有較好的可靠性。

圖1 電阻率與孔隙度交會圖 圖2 儲層孔隙度分布直方圖

2 交會圖法

2.1 電阻率-孔隙度交會圖法

交會圖法識別油、水層的基礎(chǔ)就是Archie公式[3]：

(1)

(2)

(3)

式中：F為地層因素，1；ρ0為完全含水地層電阻率，Ω·m；ρw為地層水電阻率，Ω·m；a和b為地區(qū)系數(shù),1；φ為孔隙度，%；m為膠結(jié)指數(shù)，1；I為電阻率增大率，1；ρt為原狀地層電阻率，Ω·m；Sw為含水飽和度，%；n為飽和度指數(shù)，1。

將式(1)代入式(2)可以得到Archie公式常見的一種變形表達式，即式(3)。通過式(3)可知，在其他參數(shù)保持不變的前提下，ρt與φ的冪函數(shù)之間呈現(xiàn)負相關(guān)性，借助有限的試油資料，分別提取每個試油層段的ρt和φ平均值，建立ρt-φ交會圖(圖3)。借助上述分析可知，φ小于12%時，可判定為干層。同時，油層和水層之間的數(shù)據(jù)點分開很明顯，但油水同層數(shù)據(jù)較少，因此只能大致繪制油層與油水同層、油水同層與水層的分界線。

2.2 含油飽和度-孔隙度交會圖法

電阻率參數(shù)可以用于反映儲層的含油性高低，但是，電阻率不僅受到含油性的影響，還受控于巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)等因素，單純的ρt-φ交會圖反映出的油、水層信息可能會受到其他因素的影響。因此，利用計算的含油飽和度(So)更能準(zhǔn)確地反映儲層的含油性。通過系統(tǒng)的巖石物理試驗分析，測量得到研究區(qū)地層水為CaCl2型，總礦化度為166.7g/L，轉(zhuǎn)換至25oC下的地層水電阻率為0.068Ω·m。另外，根據(jù)20塊巖心的巖電試驗數(shù)據(jù)，可以確定Archie公式中的參數(shù)a和b分別為1和1.05，m為1.63，n為1.82?；谏鲜鰠?shù)值，利用Archie公式，分別計算試油層段的So，建立So-φ的交會圖(圖4)。由上可知，φ小于12%時，可判定為干層。根據(jù)數(shù)據(jù)點的分布，設(shè)定So大于48%的層段為油層，So小于20%的層段為水層，兩者之間的為油水同層。

圖3 電阻率-孔隙度交會圖 圖4 含油飽和度-孔隙度交會圖

3 電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法

電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法也是以Archie公式為理論基礎(chǔ)的，前人的研究成果表明[12]，對于純水層，假設(shè)Sw不隨φ的變化而改變，而隨著φ的增大，ρ0降低。實際上，當(dāng)φ不斷變大的同時，純水層的Sw也在不斷增大，所以實際純水層的電阻率比上述假設(shè)情況更低，因此隨著φ的增大，ρ0降低，ρt與φ呈負相關(guān)關(guān)系。

對于純油層，其大孔隙中充滿油，而小孔隙中充滿束縛水，通過合理的假設(shè)可知，對ρt取φ的導(dǎo)數(shù)(ρt′(φ))為：

(4)

由式(4)可知，在假設(shè)條件下，只有n大于m時，ρt′(φ)才能大于0。換言之，隨著φ的增大，純油層的ρt增大。通過上述巖石電阻率試驗結(jié)果可以明確，研究區(qū)m和n分別為1.63和1.82，因此，n大于m，ρt與φ呈正相關(guān)關(guān)系。

4 含油性評價方法的優(yōu)選方案

上述含油性評價方法分別有各自的優(yōu)勢和不足。其中，電阻率-孔隙度交會圖法的優(yōu)勢在于其使用的是原始測井資料，數(shù)據(jù)真實可靠，不存在人為加工；不足之處在于電阻率的影響因素較多，其變化不能完全歸因于含油性。含油飽和度-孔隙度交會圖法的優(yōu)勢在于含油飽和度可以直接用于反映儲層的含油性高低，但是在計算含油飽和度的過程中，涉及多個參數(shù)的確定，因此存在人為因素影響。同時，上述2種方法都受地層測試數(shù)據(jù)數(shù)量的影響，而研究區(qū)地層測試數(shù)據(jù)較少，導(dǎo)致通過上述2種方法無法準(zhǔn)確識別油水同層的上、下邊界。電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法的優(yōu)勢在于其僅僅反映測井曲線的相對變化，而不需要對實際資料進行標(biāo)定，具有較好的巖石物理基礎(chǔ)，可以作為上述2種交會圖的補充使用。

綜合上述含油性評價方法的適用性分析，針對研究區(qū)地層測試資料缺乏等問題，提出研究區(qū)含油性評價方法的優(yōu)選方案。

1)讀取所選層段的平均電阻率和孔隙度，計算含油飽和度，優(yōu)先選擇電阻率-孔隙度交會圖法及含油飽和度-孔隙度交會圖法進行判定，如果兩者的判定結(jié)果一致，同為油層或水層，則解釋該層段為油層或水層。

2)如果2個交會圖版顯示同為油水同層，則需要利用電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法進行判定，假設(shè)相關(guān)性分析結(jié)果也顯示為油水同層，則解釋該層段為油水同層；反之，假設(shè)相關(guān)性分析結(jié)果顯示為油層或水層，則解釋該層段為油層或水層。

3)如果2個交會圖版顯示結(jié)果不一致，則需要利用電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法進行判定，假設(shè)相關(guān)性分析的結(jié)果與其中1個交會圖版的判定結(jié)果一致，則解釋為該結(jié)果；反之，假設(shè)相關(guān)性分析的結(jié)果與2個交會圖版的判定結(jié)果都不一致，則無法進行判斷，需進一步深入研究。

5 應(yīng)用效果分析

為了檢驗上述優(yōu)選方案的可靠性，選取研究區(qū)某井進行效果分析。圖5為研究區(qū)某井的處理解釋圖。

圖5 研究區(qū)實際井資料處理結(jié)果

由圖5可以看出，針對儲層段1，上述3種方法的解釋結(jié)果均為油層，因此可以將該儲層定性解釋為油層；儲層段3中，電阻率-孔隙度交會圖及含油飽和度-孔隙度交會圖均解釋為油水同層，研究區(qū)油水同層試油資料缺乏，該識別結(jié)果有待進一步檢驗，需利用電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法進行判定，其結(jié)果顯示，該層段前2個窗長顯示為含油，第3個窗長顯示為含水，可以定性判定為上油下水的油水同層，因此，儲層段3可定性解釋為油水同層。

6 結(jié)語

針對伊拉克Halfaya油田Nahr Umr B儲集層測試數(shù)據(jù)缺乏的問題，分別采用電阻率-孔隙度交會圖法、含油飽和度-孔隙度交會圖法以及電阻率-孔隙度曲線相關(guān)性分析法進行儲層含油性評價；同時，對上述3種方法的適用性進行了仔細分析，結(jié)合其優(yōu)缺點，提出了研究區(qū)含油性評價方法的優(yōu)選方案；并通過實際井資料的處理驗證了該優(yōu)選方案的應(yīng)用效果，解決了研究區(qū)地層測試數(shù)據(jù)缺乏的問題，為研究區(qū)的含油性測井評價以及提高解釋符合率提供了一定借鑒。