致密油藏有效儲(chǔ)層下限參數(shù)評(píng)價(jià)
——以鄂爾多斯 盆地中部Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5油層組為例

秦子楨， 武富禮*， 袁珍， 尹帥，2

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院， 西安 710065； 2. 山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院， 青島 266590)

鄂爾多斯盆地中部Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5屬于陸相低-特低滲透儲(chǔ)層，致密油藏有效儲(chǔ)層下限參數(shù)評(píng)價(jià)對(duì)甜點(diǎn)預(yù)測(cè)及油藏注水開發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。有效儲(chǔ)層下限測(cè)井評(píng)價(jià)是建立延長(zhǎng)組有利產(chǎn)能區(qū)的關(guān)鍵[1-2]。在總結(jié)前人觀點(diǎn)后可概括為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法[3-4]，含油產(chǎn)狀法、累計(jì)頻率法、孔滲關(guān)系圖法、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法及束縛水飽和度法屬于靜態(tài)法。含油產(chǎn)狀法主要是利用孔隙度、滲透率與巖心含油級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)來制作儲(chǔ)層含油性質(zhì)圖[3]，進(jìn)而確定油跡級(jí)別以及滲透率、孔隙度下限。累計(jì)頻率法是利用儲(chǔ)油和滲油能力丟失量占總累積量的百分比來獲得儲(chǔ)層物性下限。根據(jù)孔、滲交會(huì)圖版法也可確定儲(chǔ)層物性下限標(biāo)準(zhǔn)[5]。束縛水飽和度法是根據(jù)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)、毛細(xì)管及束縛水膜理論模型確定束縛水飽和度，進(jìn)一步判斷物性下限[6-7]。經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法是指利用孔滲實(shí)際測(cè)試資料，進(jìn)一步計(jì)算出滲透率平均值，最后乘以5%所得出的值作為滲透率下限[3，8-9]。

驅(qū)替壓力實(shí)驗(yàn)法、含油量累積法、試油法及測(cè)井資料法屬于儲(chǔ)層有效下限動(dòng)態(tài)法[3]。驅(qū)替壓力實(shí)驗(yàn)法是利用壓力梯度與樣品滲透率的關(guān)系，將當(dāng)壓力梯度加到最大時(shí)的滲透率作為滲透率的下限[3]。將殘余油飽和度占含油飽和度的比值確定儲(chǔ)層物性下限的方法為含油量累積法[3，8-11]。試油法是利用生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)來確定儲(chǔ)層物性下限[10]。測(cè)井方法則是根據(jù)儲(chǔ)層“四性”關(guān)系判斷有效儲(chǔ)層下限。致密油儲(chǔ)層物性下限的確定應(yīng)該聯(lián)合多種方法進(jìn)行綜合判定[12-18]，從而克服單一方法可能會(huì)產(chǎn)生的較大誤差?，F(xiàn)以鄂爾多斯盆地中部Z區(qū)塊延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5為例，運(yùn)用該區(qū)大量巖性、薄片、掃描電鏡、物性、X衍射、測(cè)井資料、壓汞等資料，建立致密油儲(chǔ)層有效孔隙度解釋方法，確定Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5有效儲(chǔ)層參數(shù)下限標(biāo)準(zhǔn)。為鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組致密油儲(chǔ)層產(chǎn)能建設(shè)提供理論參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部偏北地區(qū)[圖1(a)]，為典型的黃土高坡地貌，山巒起伏，河谷縱橫。該區(qū)域構(gòu)造總體來說是西傾單斜，少部分具有低幅度鼻隆現(xiàn)象，這些鼻隆是差異壓實(shí)后形成的[圖1(c)]。局部區(qū)域發(fā)育有規(guī)模不一、方向各異、復(fù)雜分布的低幅度鼻褶，各層構(gòu)造之間有一定的繼承性[19-21]。

圖1 Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5區(qū)域位置、地層及構(gòu)造示意圖Fig.1 Schematic diagram of location， strata and structure of Chang 4+5 area in Z area

根據(jù)區(qū)域標(biāo)志層識(shí)別及劃分，自下而上本區(qū)所鉆遇地層依次包括上三疊系延長(zhǎng)組、富縣組、延安組、直羅組、侏羅系安定組、白堊系及第四系[21]。研究的層位為延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油層組。長(zhǎng)4+5期為三角洲平原沉積環(huán)境，此時(shí)由于分流河道不斷左右擺動(dòng)，隨著時(shí)間的推移，在空間上相互交疊，形成多期復(fù)合連片分流河道[22]。此河道砂體形成了良好的儲(chǔ)集空間。砂體具有強(qiáng)非均質(zhì)性。對(duì)長(zhǎng)4+5進(jìn)行了砂體劃分，進(jìn)而認(rèn)識(shí)砂體垂向疊置關(guān)系，明確了儲(chǔ)層邊界[22-23]。

根據(jù)標(biāo)志層以及測(cè)井曲線特征將該區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5油層組地層劃分為長(zhǎng)4+52和長(zhǎng)4+51兩個(gè)亞油層組[24]。長(zhǎng)4+5中部出現(xiàn)的標(biāo)志層即K5[24]，其典型特點(diǎn)為波動(dòng)的尖峰或尖刀狀聲速、電阻曲線，且其厚度通常小于1 m(3～5個(gè))。此外，標(biāo)志層K5的明顯電性測(cè)井響應(yīng)特征為三高一低(高自然伽馬、高自然電位、高聲波時(shí)差及低電阻率)，此外，通常還可觀察到尖刀狀的擴(kuò)徑特征[25][圖1(b)]。

2 長(zhǎng)4+5致密砂巖儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

鏡下顯微圖像觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，研究區(qū)長(zhǎng)4+5主要發(fā)育的巖石類型為灰色深灰色長(zhǎng)石砂巖(圖2)。其成分含量平均值為石英34.2%；長(zhǎng)石57.2%；云母4.7%；巖屑1.5%；填隙物1.6%[圖3(a)]。該區(qū)云母主要發(fā)育黑云母，層狀分布，并常形成層理構(gòu)造。長(zhǎng)4+5巖石主要粒徑區(qū)間為0.089～0.206 mm，最大粒徑為0.380 mm；磨圓度主要為次棱狀，少量次圓-次棱狀，接觸類型為線接觸，少量點(diǎn)-線接觸，結(jié)構(gòu)成熟度屬中等。填隙物含量較低：方解石2.2%，細(xì)碎巖1.9%，綠泥石1.9%，泥鐵質(zhì)1.2%，伊蒙混層1.5%，鐵方解石0.83%，長(zhǎng)石質(zhì)0.83%，硅質(zhì)0.78%，高嶺石0.5%[圖3(b)]。

Ⅰ為石英砂巖；Ⅱ?yàn)殚L(zhǎng)石石英砂巖；Ⅲ為巖屑石英砂巖；Ⅳ為長(zhǎng)石 砂石；Ⅴ為巖屑長(zhǎng)石砂巖；Ⅵ為長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅶ為巖屑砂巖圖2 Z區(qū)長(zhǎng)4+5巖石巖性分類圖Fig.2 Rock lithology classification of Chang 4+5 in Z area

圖3 Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5砂巖礦物組分及含量直方圖Fig.3 Mineral composition and content histogram of Chang 4+5 sandstone in Z area

2.2 物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

鏡下薄片孔隙類型觀察結(jié)果顯示，該區(qū)塊長(zhǎng)4+5中所發(fā)育的孔隙類型多樣，包括粒間孔、粒間溶孔、長(zhǎng)石溶孔及巖屑溶孔。巖心物性實(shí)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，巖樣的孔隙度的分布范圍大，其主要分布在1.68%～14.99%，平均巖石孔隙度為11.16%；孔隙度區(qū)間集中分布在8%～14%范圍內(nèi)，主要分布區(qū)間的樣品占全部樣品總數(shù)的92.86%[圖4(a)]。滲透率分布在0.039 ×10-3～7.980×10-3μm2，平均值是0.31×10-3μm2；巖樣的滲透率區(qū)間集中分布在0.04×10-3～1×10-3μm2，主要分布區(qū)間的樣品占總樣品的78.57%[圖4(b)]。Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5整體屬低孔、低滲儲(chǔ)層。

通過對(duì)Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5鑄體薄片以及掃描電鏡中孔隙類型及結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察及鑒定，結(jié)果顯示，該區(qū)可見粒間孔[圖5(a)、圖5(d)]、粒間溶孔[圖5(b)、圖5(e)]、長(zhǎng)石溶孔[圖5(c)]及巖屑溶孔[圖5(f)]，微裂縫基本不發(fā)育。

圖4 Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5孔隙度與滲透率分布頻率及累積頻率直方圖Fig.4 Distribution histogram of porosity and permeability of Chang 4 +5 in Z area

(a)為Z8754井，1 297.43～1 297.57 m，孔隙發(fā)育較好，可見粒間孔；(b)為Z6752井，1 286.64～1 286.85 m，孔隙發(fā)育較差，斑狀分布，多為孤立狀孔隙，見少量粒間溶孔；(c)為Z1005井，1 300.07～1 300.24 m，孔隙發(fā)育一般，可見長(zhǎng)石溶孔，顆粒粒徑在100～250 μm，分選性好；(d)為Z9785井，1 285.92～1 286.08 m，孔隙發(fā)育一般，可見粒間孔，顆粒粒徑主要在50～250 μm，多呈次棱角狀，線接觸為主，分選性中等；(e)為Z95512井，1 353.73～1 353.87 m，長(zhǎng)石砂巖，孔隙發(fā)育一般，可見溶蝕孔，顆粒粒徑主要在100～250 μm，多呈次棱角狀，線接觸為主，分選性中等；(f)為Z6893井，1 302.38～1 302.48 m，孔隙 發(fā)育一般，可見巖屑溶孔圖5 Z區(qū)長(zhǎng)4+5砂巖結(jié)構(gòu)孔隙特征顯微照片F(xiàn)ig.5 Micrographs of sandstone structure pore characteristics of Chang 4+5 in Z area

2.3 儲(chǔ)層“四性”關(guān)系

細(xì)砂巖為研究區(qū)主要儲(chǔ)集層，其電性特征為負(fù)異常的自然電位曲線，自然伽馬值低(44～148 API，平均81 API)及微電位曲線波動(dòng)幅度大，聲波時(shí)差值在192～280 μs/m，平均237 μs/m。含油儲(chǔ)層深感應(yīng)電阻率較高，一般大于15 Ω·m。

自然電位曲線負(fù)異常，聲波時(shí)差值較高的儲(chǔ)層為研究區(qū)較好儲(chǔ)層。較好油層的測(cè)井聲波時(shí)差基本分布在226～250 μs/m內(nèi)；特別是226～240 μs/m聲波時(shí)差區(qū)間，其是大部分油層段的集中分布區(qū)間。當(dāng)儲(chǔ)層段對(duì)應(yīng)較高聲波時(shí)差值時(shí)，代表其孔隙度也較好，因此孔隙度可由聲波時(shí)差來計(jì)算。根據(jù)四性關(guān)系圖(圖6)及測(cè)井曲線，研究區(qū)砂體測(cè)井曲線特征如下。

(1)自然伽馬線形態(tài)呈齒形分布，砂的顆粒越粗，自然伽馬值越小。泥的顆粒越細(xì)，自然伽馬值則越大。

(2)自然電位曲線用來判斷滲透層，一般隨泥質(zhì)含量的增加，自然電位曲線異常幅度減小。

(3)微電位和微梯度用來反映滲透率的好壞，當(dāng)微電位大于微梯度，呈正異常，且二者差值相對(duì)較小，則體現(xiàn)出儲(chǔ)層物性較好。

圖6 Z9512井長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層四性關(guān)系圖Fig.6 Four-character relationship diagram of Chang 4+ 5 reservoir in well Z9512

(4)2.5 m和4 m視電阻率值越高，其解釋結(jié)論中的含油量則也隨之變好。

3 有效儲(chǔ)層參數(shù)下限評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 孔隙度解釋模型

利用研究區(qū)4+5儲(chǔ)層共200多個(gè)樣品的孔隙度分析測(cè)試數(shù)據(jù)，按照同一取心筒次具有相同的歸位校正量原則，對(duì)巖心進(jìn)行歸位，聲波時(shí)差與孔隙度二者的相關(guān)性較差，解釋孔隙度參數(shù)無法滿足需要。

主要原因有如下兩個(gè)方面，一是部分井段可能由于測(cè)井質(zhì)量原因，導(dǎo)致該樣點(diǎn)出現(xiàn)聲波時(shí)差數(shù)值較低，而測(cè)試孔隙度較大的情況；二是部分樣點(diǎn)泥質(zhì)含量較高，受其影響導(dǎo)致聲波時(shí)差值增大，而實(shí)測(cè)孔隙度較小?；谏鲜鰧?duì)孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系異常原因的分析，為了進(jìn)一步提高孔隙度解釋模型精度，應(yīng)對(duì)異常樣點(diǎn)進(jìn)行去除。去除異常點(diǎn)后，將剩余樣點(diǎn)孔隙度數(shù)據(jù)按1 m深度計(jì)算各樣點(diǎn)平均值，并提取該深度段內(nèi)聲波時(shí)差曲線的平均值，將兩者進(jìn)行交會(huì)分析(圖7)。最終得到巖石聲波時(shí)差Δt與孔隙度φ的關(guān)系式為

φ=0.1894Δt-33.884

(1)

3.2 巖性、含油性、滲透率下限標(biāo)準(zhǔn)

(1)巖性標(biāo)準(zhǔn)。研究區(qū)主要發(fā)育長(zhǎng)石砂巖。目的層儲(chǔ)層中大部分巖石的粒度較細(xì)，少量顆粒較粗。根據(jù)現(xiàn)有試油測(cè)井資料，得出Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5油流層巖性下限為細(xì)砂巖。

(2)含油性下限。觀察油層段可以得出，Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5巖心多為油斑級(jí)以上，因此，可以確定研究區(qū)長(zhǎng)4+5含油性下限為油跡級(jí)。

圖7 Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系圖Fig.7 The relationship between porosity and acoustic moveout in Z area with Chang 4+5

(3)滲透率下限標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)研究區(qū)2口井，23塊長(zhǎng)4+5層位樣品的壓汞資料處理得出，滲透率小于0.05×10-3μm2時(shí)，中值壓力值迅速增加[圖8(a)]；與此同時(shí)，排驅(qū)壓力值同樣增加[圖8(b)]。由此，確定滲透率下限為0.2×10-3μm2。

3.3 有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)

有效厚度下限是根據(jù)巖心及測(cè)井等一系列資料綜合確定本區(qū)有效儲(chǔ)層下限參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)研究區(qū)一百多口井測(cè)井、取心及試油試采資料進(jìn)行處理。繪制了研究區(qū)長(zhǎng)4+5有效厚度電性標(biāo)準(zhǔn)圖(圖9)。得出本區(qū)儲(chǔ)層物性下限參數(shù)：滲透率為0.2×10-3μm2、孔隙度Φ為9%、含水飽和度Sw為60%、電阻率Rt為15 Ω·m、聲波時(shí)差為226.4 μs/m。

圖8 Z區(qū)長(zhǎng)4+5壓汞參數(shù)與滲透率之間的關(guān)系Fig.8 Relationship between mercury injection parameters and permeability in Chang 4+5 of Z area

圖9 Z區(qū)長(zhǎng)4+5有效厚度電性標(biāo)準(zhǔn)圖Fig.9 Electrical standard for the effective thickness of the Chang 4+5 of Z area

3.4 討論

根據(jù)資料，繪制出砂巖厚度與有效厚度關(guān)系圖[圖10(a)]和有效厚度與孔隙度的關(guān)系圖[圖10(b)]?？梢钥闯?，當(dāng)砂巖厚度為6.6 m時(shí)，有效厚度為0.2 m，隨著砂巖厚度增加，當(dāng)砂巖厚度增加到32.3 m時(shí)，有效厚度為22.1 m。得出在Z區(qū)長(zhǎng)4+5中砂巖厚度越大，有效厚度也隨之增厚。由圖10(b)得出，孔隙度與有效厚度也有正相關(guān)趨勢(shì)，當(dāng)孔隙度為8.2%，有效厚度為0.2 m；隨著孔隙度增大，當(dāng)孔隙度增大到12.3%時(shí)，有效厚度為22 m。因而可知，Z區(qū)長(zhǎng)4+5中隨著孔隙度增加，有效厚度也隨之增厚。因此，Z區(qū)長(zhǎng)4+5有效儲(chǔ)層受砂巖厚度和孔隙度的雙重影響，當(dāng)儲(chǔ)層物性較好以及砂層厚度較大，才能分布較好油層，反之，當(dāng)儲(chǔ)層物性較差以及砂層厚度較小，則油層也較差。

根據(jù)有效厚度下限的判別和油層識(shí)別的基礎(chǔ)上，繪制了長(zhǎng)4+52油藏剖面圖(圖11)，油層主要分布在長(zhǎng)4+52小層的下部，橫向連通性較差?？v向上，油藏的連續(xù)性較差，油藏總體上為多層復(fù)合分布的油藏。研究區(qū)長(zhǎng)4+5油藏屬于典型的巖性油藏，其中油藏聚集的主控因素為物性和成巖圈閉，同時(shí)局部發(fā)育的緩鼻狀構(gòu)造對(duì)油藏也有較小的控制作用。油藏多為帶狀和透鏡狀，集中分布于物性較好的分流河道中。通過研究有效儲(chǔ)層參數(shù)下限，可以實(shí)現(xiàn)油藏精細(xì)刻畫，進(jìn)而可以為油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)開發(fā)可以提供相關(guān)實(shí)施方案。

圖10 Z區(qū)長(zhǎng)4+5有效厚度與砂巖厚度及孔隙度的關(guān)系圖Fig.10 The relationship between the effective thickness of Chang 4+5 in Z area and the thickness and porosity of sandstone

4 結(jié)論

(1)運(yùn)用鄂爾多斯盆地中部Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5大量巖性、物性資料、測(cè)井資料、壓汞等資料，建立了致密油儲(chǔ)層有效孔隙度解釋方法，確定了適用于Z區(qū)塊長(zhǎng)4+5油層評(píng)價(jià)的巖性、物性、電性、含油性下限標(biāo)準(zhǔn)。

(2)研究區(qū)主要發(fā)育長(zhǎng)石砂巖?？紫栋l(fā)育粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔及長(zhǎng)石溶孔。

(3)巖心觀察、實(shí)驗(yàn)分析及測(cè)井參數(shù)綜合解釋結(jié)果顯示，研究區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層的巖性下限為細(xì)砂巖，對(duì)應(yīng)油跡級(jí)含油級(jí)別下限；物性及電性參數(shù)下限分別為：孔隙度9%、滲透率0.2×10-3μm2、含油飽和度40%、電阻率15 Ω·m、聲波時(shí)差226.4 μs/m。

(4)Z區(qū)長(zhǎng)4+5砂巖有效厚度與孔隙度有一定正相關(guān)關(guān)系；砂巖厚度與有效厚度也呈一定正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)儲(chǔ)層物性較好以及砂層厚度較大，才能分布較好油層；反之，當(dāng)儲(chǔ)層物性較差以及砂層厚度較小，則油層也較差；同理，當(dāng)砂巖厚度較大時(shí)，有效厚度也同樣增加。