鎮(zhèn)涇油田延長組長8段儲層流體性質(zhì)識別方法

劉 亮,丁 慧,冉利民

(1.山西工程技術學院 地質(zhì)與環(huán)境工程系，山西 陽泉 045000;2.中石化經(jīng)緯公司 華北測控公司，河南 鄭州 450000)

1 引 言

鎮(zhèn)涇油田地理位置上屬于甘肅省東部,行政區(qū)劃屬甘肅省鎮(zhèn)原、涇川、崇信三縣,構造位置位于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜區(qū)的南部[1-3]。鎮(zhèn)涇油田中生界三疊系延長組含油氣儲層是一套以大型坳陷型內(nèi)陸盆地為背景,以河流和湖泊相為主的陸源碎屑巖沉積儲層[4-8]。該儲層流體以地層水與油為主。一方面，由于儲層微孔隙發(fā)育，儲層物性差，致使束縛水飽和度和毛管壓力較高，屬于低孔低滲致密砂巖儲層。另一方面，由于儲層含油飽和度普遍不高，相比中高孔滲儲層來說，測井響應中來自油的貢獻少，導致常規(guī)測井系列對流體類型的分辨能力不夠，屬于低對比度儲層。這些因素大大增加了鎮(zhèn)涇油田延長組儲層流體性質(zhì)識別的難度[9-12]。

本次研究首先對鎮(zhèn)涇油田延長組已完鉆井的測井資料和試油資料統(tǒng)計分析，然后從地球物理測井基本理論出發(fā)，分析延長組低孔低滲儲層常規(guī)測井的油水響應特征，建立利用常規(guī)測井資料識別儲層流體性質(zhì)的有效方法，并應用在延長組儲層流體性質(zhì)識別上，取得了預期的效果。

2 典型油水層分析

以HX9井、HX10井以及HX12井為例分別研究不同流體類型儲層的測井曲線特征，這些儲層均來自于延長組長8段，儲層具有較強的非均質(zhì)性，為典型的低孔低滲致密砂巖儲層。

2.1 油層(以HX9井為例)

圖1為HX9井常規(guī)測井解釋成果圖。由圖1可知，在2 250.0～2 263.0 m(21號層)處自然伽馬曲線呈齒狀近箱型，表明了該儲層為主河道沉積，且水體能量呈小幅度持續(xù)變化。自然電位曲線具有一定的負異常幅度，為22 mV，說明該層滲透性較好。三孔隙度曲線變化平緩，聲波時差值為225.6 μs/m，密度值為2.46 g/cm3，中子值為16.8 %；電阻率曲線形態(tài)呈現(xiàn)上凸狀，雙感應呈負差異，深感應電阻率值為24.4 Ω·m，高于該井區(qū)油層的原狀地層電阻率下限的標準。常規(guī)測井綜合解釋結(jié)果為：泥質(zhì)含量為8.6 %，孔隙度9.1 %，滲透率為1.43 mD，含油飽和度為50.6 %，儲層所含水主要以束縛狀態(tài)為主，測井綜合解釋結(jié)論定為油層[13]。該層錄井結(jié)論為油斑—油浸級別，為了測試求產(chǎn)，對2 245.0～2 248.0 m及2 250.0～2 255.0 m處進行射孔試油，日產(chǎn)水0方，日產(chǎn)油26.46方，證明該層為典型油層。

圖1 HX9井油層常規(guī)測井解釋成果Fig.1 Conventional logging interpretation results of oil reservoir of well HX9

2.2 油水同層(以HX10井為例)

圖2為HX10井常規(guī)測井解釋成果圖。由圖2可知，在2 422.0～2 432.5 m(8號層)處自然伽馬值為93.7 API。自然電位曲線呈較大負異常，為33 mV，說明該層滲透性好；該層聲波曲線變化平緩，值為221.7 μs/m；雙感應電阻率曲線呈明顯正幅度差，深感應電阻率值為16.5 Ω·m。測井綜合解釋結(jié)果：泥質(zhì)含量為15.0 %，孔隙度為8.5 %，滲透率為2.24 mD，含油飽和度為33.7 %，測井綜合解釋為油水同層。錄井油氣顯示級別為油跡。對該層2 424.0～2 429.0 m井段射孔求產(chǎn)，日產(chǎn)油5.2方，日產(chǎn)水12.0方，為典型油水同層。

圖2 HX10井油水同層常規(guī)測井解釋成果Fig.2 Conventional logging interpretation results of oil-water layer of well HX10

2.3 水層(以HX12井為例)

圖3為HX12井常規(guī)測井解釋成果圖。由圖3可知，在2 527.0～253 7.0 m(21(1)號層)處砂體發(fā)育，自然伽馬曲線變化較小，整體值低，為73.5 API。自然電位曲線負異常幅度較大，為30 mV，表明該層滲透性也較好。該層三孔隙度曲線變化較大，聲波時差均值為225.7 μs/m，密度均值為2.46 g/cm3，中子均值為24.6 %，說明該層物性較好。孔隙發(fā)育層段電阻率曲線形態(tài)呈下凹狀，且電阻率值較低，深感應電阻率均值為8.7 Ω·m，說明該層含水特征明顯。測井綜合解釋結(jié)果：泥質(zhì)含量為9.0 %，孔隙度為11.0 %，滲透率為2.10 mD，含油飽和度為0 %，測井綜合解釋結(jié)論為水層。錄井油氣顯示級別為油跡。由于水層油田單位不開采，所有沒有產(chǎn)能數(shù)據(jù)。

圖3 HX12井水層常規(guī)測井解釋成果Fig.3 Conventional logging interpretation results of water layer of well HX12

總結(jié)以上3個儲層可以發(fā)現(xiàn)，油層的雙感應電阻率呈負幅度差，油水同層呈正幅度差，水層幾乎重合。而傳統(tǒng)以電阻率為背景評價儲層流體性質(zhì)的方法認為在淡水鉆井液情況下，油層雙電阻率應為正幅度差，水層應為負幅度差，油水同層在二者之間。而鎮(zhèn)涇油田鉆井液幾乎均為淡水鉆井液，這種現(xiàn)象則與傳統(tǒng)以電阻率為背景評價儲層流體性質(zhì)的方法相悖，也體現(xiàn)了鎮(zhèn)涇油田低孔低滲致密砂巖儲層流體性質(zhì)識別的復雜性。而以試油結(jié)論反推儲層各類測井曲線下限值的方法雖然可行，但在非均質(zhì)性較強、地層橫向變化較大的鎮(zhèn)涇油田，也只能在固定的某個井區(qū)范圍內(nèi)適用；對于新井區(qū)，測井曲線下限值方法也變得越來越不適用，儲層流體性質(zhì)評價顯得力不從心。鑒于此，應尋找適用于鎮(zhèn)涇油田的有效方法來增強其延長組儲層流體性質(zhì)識別的準確性。

3 儲層流體性質(zhì)識別方法

鎮(zhèn)涇油田儲層的巖石特征決定了其儲層特點是巖石顆粒平均粒徑小，巖性細，圍繞孔隙的表面積大，普遍含有以高嶺石和伊利石為主的黏土礦物，一般充填于孔隙內(nèi)以分散狀分布。產(chǎn)層的孔隙結(jié)構十分復雜，孔隙喉道窄小，導致該區(qū)束縛水含量普遍偏高，一般高于30.0 %。由于儲層束縛水飽和度占有一定份量，對于評價儲層可采出流體性質(zhì)至關重要。因此，可以從評價儲層束縛水飽和度的角度建立識別儲層流體的方法。

3.1 束縛水飽和度與測井含水飽和度重疊法

根據(jù)圖4中由相滲和核磁共振實驗得到的巖心測試孔隙度和束縛水飽和度數(shù)據(jù)可知，束縛水飽和度與孔隙度關系較為密切，實際應用中可以直接由孔隙度計算束縛水飽和度，該方法操作簡單，便于快速實現(xiàn)。通過擬合分析，得到延長組束縛水飽和度的經(jīng)驗公式如下[14,15]：

Swirr=346.25×Φ-0.8712

(1)

式中，Swirr為束縛水飽和度，%；Φ為孔隙度，%。

地層含水飽和度(Sw)是可動水飽和度(Swm)與束縛水飽和度(Swirr)之和[16]。根據(jù)方程(1)，在實際應用中可以擺脫對核磁共振測井數(shù)據(jù)的依賴，直接利用常規(guī)測井計算的孔隙度計算束縛水飽和度，再與測井計算的含水飽和度進行分析對比，即可定性判斷流體性質(zhì)。在油層段，Sw≈Swirr，Swm≈0；在水層段，Sw?Swirr；對于油水同層，則介于兩者之間[17-20]。

利用鎮(zhèn)涇油田長8段所建立的經(jīng)驗公式代入常規(guī)測井計算的孔隙度，即可計算連續(xù)的束縛水飽和度曲線，聯(lián)合常規(guī)測井計算的含水飽和度與儲層實際測試結(jié)果分析，認為Sw/SSwirr以1.17為油層(或差油層)與油水同層(或含油水層)的分界線，比值在1.00～1.17之間為油層或差油層，比值在1.17～1.55之間為油水同層或含油水層。Sw/Swirr以1.55為油水同層與水層的分界線，即比值大于1.55為水層。圖5中含油水層的數(shù)據(jù)點在油水同層以及水層的區(qū)域均有分布，因此在油水同層與水層的區(qū)域內(nèi)沒有明顯的區(qū)分界限，只與油層以及差油層有區(qū)分界限。由圖5可知，利用含水飽和度與核磁計算束縛水飽和度的交會圖重疊法可將油層(產(chǎn)油層)、油水同層(含油水層)、水層較好地區(qū)分出來。

圖5 鎮(zhèn)涇油田延長組含水飽和度與束縛水飽和度比值Fig.5 The ratio of water saturation to irreducible water saturation of Yanchang formation in Zhenjing oilfield

圖6為束縛水飽和度與測井含水飽和度重疊法的應用實例。在HX9井儲層段2 250.0～2 263.0 m處，從圖6中第五道飽和度曲線可以看出，在解釋的油層段(2 245.0～2 258.5 m)，其含水飽和度與束縛水飽和度幾乎相等，比值為1.06，落入圖5的油層區(qū)域中。在油水同層段(2 258.5～2 263.0 m)，其含水飽和度明顯大于束縛水飽和度，束縛水飽和度與含水飽和度曲線的藍色填充區(qū)域變大，即意味著可動水的體積增加。含水飽和度與束縛水飽和度的比值為1.24，落入圖5的油水同層區(qū)域中。綜合解釋分析，把21(1)層評價為油層，21(2)層評價為油水同層。射孔試油段選擇2 245.0～2 248.0 m及2 250.0～2 255.0 m，兩層合采日產(chǎn)油26.6方，日產(chǎn)水0方，證明了該方法識別油層的有效性。

圖6 HX9井長8段束縛水飽和度與含水飽和度重疊法判別流體Fig.6 Fluid identification by overlapping irreducible water saturation and water saturation in Chang 8 section of well HX9

圖7為ZX8井常規(guī)測井解釋成果圖，在儲層2 372.5～2 378.2 m處，從飽和度曲線可以看出，其含水飽和度顯大于束縛水飽和度，藍色填充區(qū)域變得更大，表明了該層有大量的可動水存在。該儲層上部含水飽和度與束縛水飽和度最高比值為1.30，儲層中部最高比值為1.53，儲層下部最高比值為1.85。說明該儲層從上到下含水率越來越高，該層綜合比值為1.54，落入油水同層的區(qū)域，結(jié)合其他測井曲線特征，綜合評價為油水同層。對井段 2373.0～2 377.5m處進行射孔試油，日產(chǎn)油1.3方，日產(chǎn)水4.9方。證明了該方法識別儲層含可動水的有效性。

圖7 ZX8井長8段束縛水飽和度與含水飽和度重疊法判別流體Fig.7 Fluid identification by overlapping irreducible water saturation and water saturation in Chang 8 section of well ZX8

3.2 電阻率與聲波時差交會圖法

由阿爾奇公式可知，當孔隙度指數(shù)m及飽和度指數(shù)n為2時，電阻率平方根倒數(shù)與其孔隙度有線性關系，其直線的斜率取決于地層水電阻率和含水飽和度。若已知地層水電阻率或己知水層的孔隙度及電阻率值，則可繪出不同飽和度的直線，并利用孔隙度與電阻率交會判斷儲層含流體性質(zhì)[15,21]。在實際應用中，為了簡便和跳過巖電參數(shù)的不確定性，常針對一定的巖性，用電阻率與聲波時差反算電阻率重疊法判別流體性質(zhì)。以鎮(zhèn)涇油田延長組長8段解釋及測試證實的油層、油水同層、水層的深電阻率和聲波時差作交會圖，在交會圖中從含油層和水層數(shù)據(jù)點中間引一界線，并回歸出方程(2)：

RT=1.69E+17AC-6.893 8

(2)

式中，RT為原狀地層電阻率，Ω·m；AC為聲波時差，μs/m。

在界線限上方的數(shù)據(jù)點為油層、差油層、油水同層及干層，界線下方的數(shù)據(jù)點為水層，附近的數(shù)據(jù)點為含油水層(圖8)。

圖8 聲波時差與深感應電阻率交會圖Fig.8 Cross plot of interval transit time and deep induction resistivity

圖9及圖10為利用電阻率與聲波反算電阻率重疊法對HX9井、ZX9井長8段儲層流體性質(zhì)進行判別。從圖9可以看出,HX9井2 245.0～2 248.5 m(20號層)及2 250.2～2 258.7 m(21(1)號層)實測電阻率值明顯高于聲波反算電阻率值，表明地層油層特征明顯，綜合解釋為油層。錄井顯示含油級別為油浸—油斑。2 258.7～2 262.9 m處實測電阻率略高于聲波反算電阻率，解釋為油水同層；2 263.5～2 265.6 m實測電阻率值略小于反算的電阻率值，顯示為水層特征，解釋為水層。試油結(jié)果顯示第20號和21(1)號層兩層合采日產(chǎn)油26.5方，日產(chǎn)水0方。從圖10可以看出，ZX9井2 484.6～2 494.0 m(17號層)井段實測電阻率值略高于聲波反算電阻率值，表明地層具有一定的含油特征，含油級別為油跡。2 485.0～2 494.0m(17號層)處測試日產(chǎn)油11.7方，日產(chǎn)水2.1方，解釋為油水同層。2 506.4～2 509.2 m(21(1)號層)處實測電阻率略高于聲波反算電阻率，具有含油特征，含油級別為油跡，解釋為油水同層，其下段2 509.2～2 523.8 m(21(2)號層)實測電阻率值略小于反算的電阻率值，顯示為水層特征，解釋為水層。

由此可見，利用電阻率與聲波時差交會圖法也可以直觀、有效地對油水層進行定性識別。結(jié)合束縛水飽和度與測井含水飽和度重疊法，綜合利用兩種方法對鎮(zhèn)涇油田延長組50個儲層進行流體識別，其中44個儲層識別結(jié)果和測試結(jié)論一致，有6個儲層識別失敗，識別正確率達到88 %，證明了這兩種方法的有效性。

4 結(jié) 論

1)鎮(zhèn)涇油田延長組為低孔低滲致密砂巖儲層，屬于低對比度儲層，造成儲層流體性質(zhì)識別的難度增加，用傳統(tǒng)的以電阻率為背景評價儲層流體性質(zhì)的方法變得不再適用。而以測井曲線下限值來評價油水層的方法也僅在某個井區(qū)內(nèi)有效，由于油田范圍內(nèi)儲層非均質(zhì)性較強，其適用性也越來越差。

2)依據(jù)鎮(zhèn)涇油田延長組儲層束縛水飽和度較高的特點，利用其高束縛水飽和度的特性，建立了束縛水飽和度與測井含水飽和度重疊法的圖版，可利用交會圖版比值法進行油水層識別，Sw/Swirr值在1.00～1.17之間為油層或差油層，在1.17～1.55之間為油水同層或含油水層。大于1.55為水層。也可在測井曲線道上將束縛水飽和度與含水飽和度曲線疊合，根據(jù)二者包絡面積的大小來定性識別油水層。

3)利用阿爾奇公式的特性，建立了電阻率與聲波時差反算電阻率重疊法的圖版來判別流體性質(zhì)，圖版分界線限上方為油層、差油層、油水同層及干層，界線下方為水層，界限附近的數(shù)據(jù)點為含油水層。

4)通過實例驗證，兩種方法同時使用，對延長組儲層流體性質(zhì)的識別正確率達到88 %，證明了這兩種方法的有效性，取得了較好的應用效果。