松遼盆地北部致密油儲層甜點分類方法研究

姚東華,付晨東,趙杰,王慧

(1.東北石油大學非常規(guī)油氣研究院,黑龍江大慶163318;2.大慶鉆探工程公司測井公司,黑龍江大慶163412;3.大慶油田有限責任公司勘探事業(yè)部,黑龍江大慶163453)

0 引 言

松遼盆地北部致密油儲層普遍含泥含鈣,物性、滲透性差,孔隙結構復雜?？紫督Y構評價是該地區(qū)致密油儲層評價的核心,而產(chǎn)能評價又是儲層定量評價的最終體現(xiàn),因此,對于致密油儲層,有必要在產(chǎn)能分析的基礎上,深入研究各類儲層的微觀孔喉特征,建立適合研究區(qū)地質(zhì)特征和油藏特點的儲層品質(zhì)評價標準[1-9]。此外,致密油儲層一般無自然產(chǎn)能,只有通過大規(guī)模壓裂改造才能形成工業(yè)產(chǎn)能,因此開展儲層工程品質(zhì)評價,制定合理的壓裂射孔方案,也是致密油儲層評價的重點研究內(nèi)容之一。對于常規(guī)油,通常利用孔隙度、滲透率等測井參數(shù)(儲層品質(zhì)指數(shù)IRQ和地層流動帶指數(shù)IFZ)對儲層進行分類[14-20]。這些方法能大致劃分儲層類別,不能滿足致密油勘探開發(fā)評價的需求。

本文首先通過試油試采資料分析,由采油強度將致密油儲層甜點劃分為3類;再綜合考慮儲層宏觀、微觀以及工程3個方面的測井參數(shù),與采油強度相結合,確定孔隙度、含油飽和度、滲透率、孔喉半徑均值、排驅壓力、脆性指數(shù)以及破裂壓力等反映儲層產(chǎn)能的敏感參數(shù);以此為基礎,構建儲層宏觀品質(zhì)、微觀孔隙結構品質(zhì)以及工程品質(zhì)等3個品質(zhì)因子,建立三維致密油儲層甜點分類圖版,最終由Fisher判別法確定了致密油儲層甜點分類判別式,為致密油甜點優(yōu)選、壓裂施工設計提供了技術支撐。

1 采油強度求取方法及致密油甜點分類標準確定

儲層每米每天的產(chǎn)油量即采油強度,它反映了儲層的產(chǎn)油能力,可由采油強度大小劃分儲層的類別。松遼盆地北部中上部油層組普遍發(fā)育薄層和砂泥巖薄互層,試油以多層合試為主,為了評價單層的產(chǎn)油能力,需要對產(chǎn)能進行合理的劈分。為消除不同井壓裂工藝不同的影響,考慮了加砂量;再與儲層品質(zhì)參數(shù)相結合,建立了單層產(chǎn)能評價指數(shù)Mi;以此為基礎,對合試井產(chǎn)能進行劈分,求得單層采油強度Qsi

(1)

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式中,Q為合試井的總產(chǎn)量;hi為第i層的厚度;φi為第i層的孔隙度;Ki為第i層的滲透率;Soi為第i層的含油飽和度;Vs為總加砂量。

通過對研究區(qū)儲層試油試采資料進行統(tǒng)計分析,根據(jù)地區(qū)情況,按采油強度大小,將儲層甜點劃分為3類。Ⅰ-1類甜點:改造后高產(chǎn),采油強度大于0.3 t/(d·m);Ⅰ-2類甜點:改造后產(chǎn)能明顯改善,采油強度在0.03～0.3 t/(d·m);Ⅱ類甜點:改造后產(chǎn)能無明顯改善,有待進一步研究,采油強度小于0.03 t/(d·m)。

2 致密油儲層甜點分類測井表征方法

由采油強度確定儲層甜點分類標準后,為了實現(xiàn)儲層甜點分類評價的目的,需要開展儲層甜點分類的測井表征方法研究。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)5口井6個單層的試油資料,全面分析了儲層宏觀、微觀以及工程測井參數(shù)與采油強度的關系,發(fā)現(xiàn)采油強度與孔隙度、含油飽和度、滲透率、孔喉半徑均值、排驅壓力、脆性指數(shù)(實驗室條件下通常由差應變實驗的峰值強度τp和殘余強度τr建立脆性指標,巖石脆性指數(shù)IB=(τp-τr)/τp×100,其測井計算可由礦物組分法或彈性參數(shù)法求取)和破裂壓力具有較好相關性。

選取研究區(qū)內(nèi)7口合壓試油井,由劈分原理計算了49個層的采油強度,將各產(chǎn)能敏感測井參數(shù)與采油強度進行交會,即可得到不同甜點類別的各儲層測井參數(shù)分類評價標準(見表1)?？紤]到各產(chǎn)能敏感測井參數(shù)的變化區(qū)間大小不同,對產(chǎn)能的影響也不同,對產(chǎn)能敏感測井參數(shù)進行了歸一化處理。再從宏觀、微觀以及工程3個方面,由歸一化的7個敏感測井參數(shù)構建了儲層宏觀品質(zhì)RQ1、儲層微觀孔隙結構品質(zhì)RQ2以及儲層工程品質(zhì)CQ這3個品質(zhì)因子

RQ1=φ×So

(3)

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(5)

式中,K為空氣滲透率;Dm為孔喉半徑均值;pd為排驅壓力;δ脆性指數(shù);pf為破裂壓力。

表1 致密油儲層測井參數(shù)分類評價標準表

將3個品質(zhì)因子兩兩交會(見圖1、圖2、圖3),均不能很好地區(qū)分3類儲層甜點,而由3個品質(zhì)因子一起建立的三軸空間交會圖版(見圖4),則可較好地識別3類儲層甜點。再采用Fisher判別法[21],建立了3類儲層甜點的判別表達式

圖1 儲層宏觀品質(zhì)與微觀孔隙結構品質(zhì)交會圖

圖2 儲層宏觀品質(zhì)與工程品質(zhì)交會圖

圖3 儲層微觀孔隙結構品質(zhì)與工程品質(zhì)交會圖

圖4 三維致密油儲層甜點分類圖版

Y1=3.676RQ1-0.648RQ2+19.704CQ-23.801

Y2=2.158RQ1-1.006RQ2+13.349CQ-10.077

Y3=0.308RQ1-0.192RQ2+4.658CQ-1.954

(6)

式中,Y1、Y2和Y3分別為Ⅰ-1類甜點、Ⅰ-2類甜點和Ⅱ類甜點的判別式。49個樣本點,判準率為45/49=91.8%。

3 微觀孔隙結構參數(shù)精確求取

研究區(qū)致密油儲層孔隙結構是控制致密油氣藏流體分布的重要因素,其對儲層的產(chǎn)液性質(zhì)、產(chǎn)能大小和測井電性特征有重要影響。因此,必須開展致密油儲層孔隙結構特征研究,精確求取微觀孔隙結構特征參數(shù)[9-13]。該地區(qū)儲層以中、小孔隙結構為主,用常規(guī)的偽毛細管壓力法處理了研究區(qū)內(nèi)3口井的核磁共振測井資料,計算的各微觀孔隙結構參數(shù)與壓汞資料相比誤差較大(見表2、圖5)。為了避免由核磁共振T2譜轉換至偽毛細管壓力時產(chǎn)生的誤差,提出了一種直接利用核磁共振T2GM計算孔喉半徑均值、排驅壓力等微觀孔隙結構參數(shù)的方法[見式(7)、式(8)],提高了微觀孔隙結構參數(shù)測井計算精度(見圖6、表2)。

圖5 某樣品核磁共振T2分布和壓汞孔喉半徑分布對比圖

pd,s=10.668T2GM-0.5432

(7)

Dm,m=0.0245T2GM+0.0123

pd,m=7.207T2GM-1.0248

(8)

式中,Dm,s、Dm,m、pd,s、pd,m分別為小孔隙結構、中孔隙結構的孔喉半徑均值和排驅壓力;T2GM為核磁共振實驗幾何平均值。

一般情況下,對于核磁共振測井來說,可以根據(jù)核磁共振T2譜計算得到T2GM,但由于受測量儀器分辨率、測量精度及孔隙中含烴的影響,測井得到的T2GM,c與核磁共振實驗得到的T2GM存在較大的差異。因此,分有、無核磁共振測井資料2種情況分別擬合T2GM。

表2 微觀孔隙結構參數(shù)計算誤差統(tǒng)計表

圖6 核磁共振實驗T2GM與孔隙結構特征參數(shù)關系圖

(1)有核磁共振測井資料。

T2GM,s=-0.0801+0.0275T2GM,c-0.1666log (Δφ)+551.3272Δt/GR2

(9)

T2GM,m=-4.0806+0.0405T2GM,c+2.6426log (Δφ)+2.0125×10000DEN/GR2

(10)

(2)無核磁共振測井資料。

T2GM,s=-0.4766+0.1456log (Δφ)+

646.4483Δt/GR2

(11)

T2GM,m=-3.9668+2.3111log (Δφ)+

2.6084×10000DEN/GR2

(12)

式中,T2GM,s、T2GM,m為小孔隙結構和中孔隙結構的模擬核磁共振實驗T2GM;Δφ為中子、密度孔隙度差值;Δt為聲波時差值;DEN為補償密度值;GR為自然伽馬值。

4 應用效果

應用致密油儲層七性測井參數(shù)評價方法和甜點分類標準,對研究區(qū)內(nèi)36口新鉆探井、百余口老井進行了分類評價,提供了300余個Ⅰ類甜點段,取得了較好的應用效果。

圖7 單層壓裂試油井甜點分類結果檢驗圖

利用研究區(qū)內(nèi)5口井6個單試層的試油和常規(guī)測井資料,對儲層進行了分類評價,儲層甜點分類結果如圖7和表3。5口井6個單層,經(jīng)Fisher判別分析均為Ⅰ-1類甜點,三品質(zhì)計算結果均落Ⅰ-1類甜點區(qū),與試油結論相吻合,證實了儲層甜點分類方法的可行性。

表3 單層壓裂試油井甜點分類結果檢驗表

圖8 大慶油田某試油井A的測井解釋綜合圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

表4 試油井A儲層分類與甜點分類結果對比表

圖9 松遼盆地北部致密油儲層分類圖版

圖10 松遼盆地北部致密油甜點分類圖版

5 結 論

(1)考慮儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度以及加砂量,建立了合試層產(chǎn)能劈分原理;對研究區(qū)試油、試采資料進行統(tǒng)計分析,由采油強度確定了松遼盆地北部致密油儲層甜點分類標準。

(2)綜合考慮儲層的儲油能力、滲流能力以及工程壓裂難易,構建了儲層宏觀品質(zhì)、微觀孔隙結構品質(zhì)以及工程品質(zhì)3個品質(zhì)因子,建立了三維致密油儲層甜點分類圖版和Fisher判別公式,提高了致密油儲層甜點分類的判準率。

(3)由核磁共振T2GM法分類計算儲層的孔隙結構特征參數(shù),避免中、小孔隙結構儲層由核磁共振T2譜轉換至偽毛細管壓力時產(chǎn)生的誤差,提高了致密油儲層孔隙結構特征參數(shù)的計算精度。