低滲儲層“四性”關(guān)系及有效厚度下限確定方法研究
——以王家川油田劉渠區(qū)長4+5、長6儲層為例

魏新 宋紅霞 唐建云

①克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ②中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院

為了提高油田油層段的解釋精度,通過對研究區(qū)地質(zhì)、錄井資料、試油資料、巖心分析資料以及地球物理測井資料的綜合分析，對研究區(qū)長4+5、長6段儲層的“四性”關(guān)系進行研究。研究結(jié)果表明，長4+5、長6儲層具有典型的低孔-低滲特征。確定了劉渠區(qū)長4+5、長6儲層有效厚度含油巖性下限為油斑細(xì)砂巖；物性下限：?≥8.0%，K≥0.2×10-3μm2；電性下限：Rt≥40Ω·m，AC≥222μs/m；Sw≤60%。夾層扣除的厚度下限為0.2 m，計算有效厚度下限為0.4 m。該項研究結(jié)果可為王家川油田的“增儲上產(chǎn)”及油田的后期開發(fā)評價提供有力依據(jù)和重要參考價值。

1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯盆地晚三疊世（特別是T3y2沉積期）以湖泊相沉積為主，盆地內(nèi)沉積了巨厚的泥頁巖，該套泥頁巖不僅為中生界油氣藏的形成提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且成為盆內(nèi)主要的生油巖系之一。至晚三疊世中～晚期（T3y3-4），湖泊外圍的河流相沉積砂體以及三角洲相沉積砂體隨著湖盆的不斷演變，逐漸成為延長組油氣藏的必要的儲集條件[1-2]。

王家川油田劉渠區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部，研究區(qū)構(gòu)造簡單，整體為一平緩的西傾單斜（地層傾角α 1°，坡降λ=6～10m/km），在西傾單斜背景上發(fā)育因差異壓實作用形成一些低幅度鼻隆構(gòu)造。晚三疊世中～晚期（T3y3-4）研究區(qū)沉積相以三角洲相主，三角洲平原分流河道砂以及三角洲前緣的水下分流河道砂是延長組最主要的儲集砂體，而蘊藏其中的長4+5、長6油藏為典型的低孔-（超）低滲巖性油藏[3]。

多年以來，受“低孔-（超）低滲”因素的影響，“儲層”和“非儲層”之間的測井響應(yīng)差異不斷縮小，給許多測井解釋人員在判別油水層以及正確“厘定儲層性質(zhì)”等方面帶來不少的困擾。本文正是基于上述的考慮，從低孔、（超）低滲儲層的地質(zhì)特點出發(fā)，通過對王家川油田劉渠區(qū)長4+5和長6儲層“四性”關(guān)系的深入研究，建立本區(qū)的孔-滲模型及含有飽和度的數(shù)值模型，以期提高研究區(qū)儲層和油水層解釋精度，為該油田的儲層評價及儲量申報提供合理的地質(zhì)依據(jù)。

2 儲層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過大量巖芯觀察與鑄體薄片鏡下鑒定，王家川油田劉渠區(qū)兩套儲層（長4+5和長6）巖石學(xué)特征較為相似：其巖性主要以以灰色細(xì)粒長石砂巖夾粉砂巖為主，礦物成分為長石為主，其含量介于45.0%～64.0%，平均值為55.25%；其次為石英，其含量介于23.0%～39.0%，平均值為31.5%；巖屑多為變質(zhì)巖、火成巖巖屑及少量沉積巖巖屑，含量介于8.0%～21.0%，平均值為13.0%。填隙物含量介于8.1%～27.2%，平均值為18.2%，其中雜基多為泥質(zhì)，其次是泥微晶碳酸鹽，雜基含量介于5.2%～7.4%，平均值為6.4%；膠結(jié)物介于4.0%～22.2%，平均值為10.6%。

劉渠區(qū)長4+5、長6儲層砂巖的碎屑顆粒分選中等～好；磨圓度以次圓～次棱角狀為主；顆粒呈線狀或點-線接觸；碎屑顆粒粒級主要介于0.1～0.3mm；孔隙膠結(jié)類型以孔隙式為主，次為薄膜式。

2.2 物性特征

根據(jù)劉渠區(qū)16口井760塊樣品的巖心孔隙度分析資料統(tǒng)計結(jié)果表明：王家川油田劉渠區(qū)長4+5、長6油層組儲層物性均較差，這與鄂爾多斯盆低孔-（超）低滲儲層特征比較吻合，但就其小層的物性而言又有所差異，各小層物性參數(shù)如下（見表1）。

表1 劉渠區(qū)長4+5、長6儲層物性統(tǒng)計表

2.3 電性特征

縱向上巖性的差異，在測井曲線具有不同的響應(yīng)特征。劉渠區(qū)延長組長4+5、長6儲層主要以三角洲平原分流河道和三角洲前緣水下分流河道砂體為主，縱向上砂泥巖互相疊置，砂體的巖性特征（如礦物組成、粒度粗細(xì)）與測井曲線（如極性、幅值）具有良好的指向性。

（1）砂質(zhì)泥巖與泥巖：具有Gr（高）、Sp（正）、Rt（低）、Ac（高）、CAL（擴頸）的特征。

（2）粉砂巖、泥質(zhì)砂巖：具有Gr（中高）、Sp（負(fù)）、Ac（240μs/m左右）、Rt（30～40Ω·m）的特征。

（3）細(xì)砂巖：具有Sp（負(fù)）、Gr（33～130API，一般60～100API）、Rt（≧40Ω·m）的特征。

（4）斑脫巖：Gr（極高）、AC（≧300s/m）、Rt（低）、CAL（擴頸）的特征。

2.4 含油性特征

劉渠區(qū)延長組長4+5、長6油層組具有“油水分界不明顯、油水混儲、缺乏邊-底水”的特征，油藏類型為典型的彈性－溶解氣驅(qū)巖性油藏。

此外，長4+5（長4+51、長4+52）、長6（長61～長64）各小層的含油性在平面上和縱向上具有規(guī)律性。

（1）縱向上：長62的物性和含油性均好于長4+52。

（2）平面上：長4+52、長62的連片性好于長61；長63個別井含油，長64未見油氣顯示。

3 儲層四性關(guān)系

在儲層評價中，以儲層巖性為基礎(chǔ)、運用電性特征為手段，來確定儲層儲集性能的參數(shù)（儲層物性），從而到達了解儲層含油性的目的，即所謂的儲層“四性”關(guān)系研究。電性特征不僅能夠直觀的反映出其它三者，也是確定其它三者的重要手段，因此電性特征研究是儲層“四性”關(guān)系研究中核心內(nèi)容[4-5]。

3.1 巖性與物性的關(guān)系

鄂爾多斯盆地延長組儲層低孔-（超）低滲特征受多種因素的控制，如碎屑顆粒的分選性、膠結(jié)物的含量以及次生孔隙發(fā)育程度等。通過的劉渠區(qū)延長組長4+5、長6儲層的760塊樣品的巖性-物性分析資料統(tǒng)計有如下規(guī)律（見圖1）。

圖1 研究區(qū)長4+5、長6孔、滲-碳酸鹽含量關(guān)系圖

（1）沉積物的粒度越粗（↑）、分選越好（↑）、泥質(zhì)及鈣質(zhì)含量越低（↓），則物性越好（↑）。

（2）K 中砂﹥K 細(xì)砂﹥K 粉砂。

（3）長4+5、長6孔-滲性與填隙物中的碳酸鹽類（如方解石等）呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3.2 物性與含油性關(guān)系

通常情況下：巖性的好壞決定物性優(yōu)劣，物性優(yōu)劣又決定了儲層含油性的貧富。對劉渠區(qū)密閉取心井和油基泥漿的情況下巖心的含油性與巖心分析做了詳細(xì)的數(shù)理分析與統(tǒng)計，其孔滲散點圖表明（圖2）。

圖2 劉渠區(qū)長4+5、長6儲層物性與含油級別關(guān)系圖

（1）研究區(qū)長4+5、長6儲層孔-滲具有良好相關(guān)性。

（2）儲層孔、滲越好（↑），含油級別越高（↑）。

3.3 物性與電性關(guān)系

通過對劉渠區(qū)長4+5、長6大量測井資料與物性資料對比分析以及室內(nèi)分析資料的深入研究后發(fā)現(xiàn)，儲層物性的好壞與測井曲線（主要為SP、AC曲線）具有良好的相關(guān)性（圖3）。

圖3 劉渠區(qū)長4+5、長6儲層φ-△t關(guān)系圖

（1）AC與 大小對應(yīng)關(guān)系較好。

（2）油層：AC=230～250μ s/m，多數(shù)油層AC=222～240 μs/m。

（3）致密層：AC215μs/m；鈣質(zhì)含量增多，Rt值也相應(yīng)增高。

3.4 含油性與電性關(guān)系

王家川油田延長組長4+5、長6儲層整體特征為：①儲層非均質(zhì)性強；②滲透性與含油性具有相關(guān)性；③含油層的曲線特征比較明顯，油、水層的特征總體易于識別。

通過對劉渠區(qū)2口密閉取芯井分析，并作出相應(yīng)的“四性”關(guān)系圖（圖4a、b），結(jié)果表明：

圖4 劉渠區(qū)A井長4+5四性關(guān)系圖（a）

圖4 劉渠區(qū)B井長6四性關(guān)系圖（b）

（1）R4.0在反映含油性時受巖性影響較大，ILD能較好的反映油層情況。

（2）油層：R4.0=40～180Ω·m，ILD=40～130Ω·m，Ac222μs／m。

（3）R 油=1.5～4 R 水。

4 孔隙度與原始含油（水）飽和度解釋

4.1 孔隙度

對于孔隙度解釋模型的建立，首先找出劉渠區(qū)長4+5、長6巖心分析孔隙度（巖心）與聲波時差（Ac）的關(guān)系，其次做回歸分析處理，得到的回歸公式，最后對解釋方程精度進行分析。

通過對劉渠區(qū)內(nèi)5口探井230個井層巖心～Ac資料詳細(xì)分析，并作回歸分析，得到孔隙度解釋模型：

此外，通過研究區(qū)儲層巖心與測井進行對比檢驗1.0%的層點占96.97%，者占3.03%，測井解釋孔隙度的平均值比巖心分析孔隙度僅相差0.03%二者十分接近。因此，根據(jù)研究區(qū)油藏地質(zhì)基礎(chǔ)建立的孔隙度解釋方程具有解釋精度高的特點，符合劉渠區(qū)的地質(zhì)特點。

4.2 滲透率

對于滲透率解釋模型的建立，首先劉渠區(qū)長4+5、長6儲層～k的相關(guān)性，其次依賴砂巖樣品的實測物性資料可“直接”經(jīng)過回歸分析與處理得到回歸公式，最后對所建模型的精度進行分析。

根據(jù)區(qū)內(nèi)16口探井近400個砂巖樣品的實測物性資料，并作回歸分析，得到滲透率解釋模型：

所建滲透率模型：

（1）劉渠區(qū)長4+5、長6儲層和k具有一定的正相關(guān)性。

（3）依據(jù)研究區(qū)延長組長4+5、長6的實測孔隙度評價目的層的滲透率值（k）具有解釋精度高的特點，所建立的回歸公式符合劉渠區(qū)的地質(zhì)特點。

4.3 原始含油飽和度

（1）密閉取心法。

密閉取心法確定含油飽和度（So）的方法是：首選利用區(qū)內(nèi)密閉取芯井含油層段的孔隙度（）與含水飽和度（Sw）資料作散點圖，并擬合出～Sw關(guān)系曲線，其次用計算孔隙度和～Sw關(guān)系曲線聯(lián)合求取含水飽和度（Sw）。

擬合劉渠區(qū)延長組～Sw關(guān)系曲線是利用了C井密閉取心井資料并進行失水校正建立的（圖5）。研究區(qū)長4+52、長61、長62油層的孔隙度分別進行了測井解釋面積加權(quán)，分別為10.1%、9.2%、9.6%，由上述礦場確定So的方法求得研究區(qū)平均含水飽和度49.0%，平均含油飽和度分別為51.0%。

圖5 劉渠區(qū)C井密閉取心孔隙度與含水飽和度關(guān)系圖

（2）測井解釋法。

測井解釋法確定含油飽和度（So）的方法，主要是利用阿爾奇公式，而對于阿爾奇公式公式中的巖電參數(shù)（a、b、m、n）的確定，首選需要作地層因素和孔隙度（F～）、電阻增大率和含水飽和度（I～Sw）等相關(guān)實驗，其次是查相關(guān)圖版及實驗所需數(shù)據(jù)（如劉渠區(qū)地層水平均礦化度，油層平均溫度，地層水電阻率等），最后利用深感應(yīng)電阻率（ILD）求取油層電阻率（Rt）；用聲波時差（Ac）求取孔隙度（）；用實驗確定的巖電參數(shù)（a、b、m、n）及飽和度解釋模型對劉渠區(qū)的井進行飽和度解釋。

依據(jù)上述方法并利用劉渠區(qū)5口探井42塊巖樣，利用阿爾奇公式分別做地層因素和孔隙度（F～）實驗數(shù)據(jù)、電阻增大率和含水飽和度（I～Sw）數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理、分析與回歸，得到其冪函數(shù)關(guān)系曲線，方程表達式為（式1、式2）：

其中：a、b-巖性系數(shù)；n-飽和度指數(shù)；m-膠結(jié)指數(shù)；-有效孔隙度；Rw-地層水電阻率（Ω·m）。

通過上述實驗最終確定巖電參數(shù)（a、b、m、n）：a=0.9457，m=1.9844，b=1.0048，n=1.8464。查相關(guān)圖版及實驗所需數(shù)據(jù)，劉渠區(qū)地層水平均礦化度約為4.73×104mg/L，折合NaCl當(dāng)量為4.11×104mg/L，油層平均溫度T=26.5℃，地層水電阻率Rw=0.15Ω·m。最終得到：劉渠區(qū)長4+52、長61、長62解釋平均含水飽分別43.2%、49.4%、45.4%，則測井解釋平均含油飽度分別為56.8%、50.6%、54.6%。

綜合考慮密閉取心法、壓汞法及測井解釋法求得的油層含油飽和度取值（So），將三種方法算術(shù)平均后得出儲量計算長4+52、長61油層含So=53.0%。

5 有效厚度的確定與劃分

在現(xiàn)有工藝條件下，具有產(chǎn)油能力的工業(yè)油流井中可動油的儲層厚度即油層段厚度稱之為“油層有效厚度”。有效厚度下限值的確定方法是：通過巖心分析資料并結(jié)合研究區(qū)試油試采數(shù)據(jù)，進行地質(zhì)、錄井、地球物理測井等資料的綜合研究，從而確定出適應(yīng)研究區(qū)油層特點的巖性、物性、含油性和電性的下限標(biāo)準(zhǔn)[6-10]。

5.1 巖性、物性、含油性下限標(biāo)準(zhǔn)

（1）巖性下限標(biāo)準(zhǔn)。

有效厚度的巖性標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)區(qū)內(nèi)目的層段200余份粒度分析資料、薄片資料及巖心含油級別資料經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計制定的。含油級別在油跡及其以上級別的多見于細(xì)砂巖，而粉砂巖與泥質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖一般為油跡甚至不含油。另外，劉渠區(qū)長4+5、長6壓裂試油井和已獲工業(yè)油流井承壓段的含油產(chǎn)狀均在油斑級及其以上，因此，根據(jù)有限厚度下限標(biāo)準(zhǔn)將研究區(qū)長4+5、長6有效儲層含油級別定為油斑級細(xì)砂巖。

（2）物性下限標(biāo)準(zhǔn)。

a、經(jīng)驗統(tǒng)計法。

用經(jīng)驗統(tǒng)計法確定出的有效厚度的物性下限值最基本的標(biāo)準(zhǔn)就是油層的產(chǎn)油能力、儲油能力和油層厚度損失都較小。因此，收集并統(tǒng)計研究區(qū)及周邊區(qū)域5口井530塊巖心樣品的分析化驗資料，并根據(jù)王家川油田劉渠區(qū)的礦場實際情況，截取k=0.2×10-3μm2時，累積產(chǎn)油能力丟失4.80%，累積頻率損失15.38%，因此，可作為目劉渠區(qū)長4+5、長6儲層有效厚度的物性下限值。

b、試油（試采）統(tǒng)計法。

根據(jù)區(qū)內(nèi)33口井的試油（試采）統(tǒng)計（圖6、圖7），從圖中可知，當(dāng)產(chǎn)油量趨向于零時，=8.0%，k=0.2×10-3μm2左右，即小于該物性界限的儲層已不具有產(chǎn)油能力，不符合有效厚度的定義。由此可將k 下限=0.2×10-3μm2，下限=8%做為劉渠區(qū)長4+5、長6儲層有效厚度的物性下限值。

圖6 研究區(qū)單井產(chǎn)量-孔隙度關(guān)系圖

圖7 研究區(qū)單井產(chǎn)量-滲透率關(guān)系圖

5.2 有效厚度測井參數(shù)下限標(biāo)準(zhǔn)

劉渠區(qū)長4+5、長6油水層下限值是利用區(qū)內(nèi)87口井120個層點的取芯資料、試油（試采）數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)制作ILD與Sw、交會圖（圖8）。從圖版上獲得各種測井參數(shù)下限值如下：≥8.0%；Sw≤60%；Rt≥40Ωm；Ac≥222μs/m。其中：油水層誤出5個，誤入1個，圖版精度θ=93.4%。

圖8 劉渠區(qū)長4+5、長6有效厚度電性標(biāo)準(zhǔn)圖

通過研究區(qū)巖-電下限綜合取值，最終確定的劉渠區(qū)長4+5、長6油層有效厚度巖性、物性、含油性及電性的下限值（見表2）。

表2 劉渠區(qū)長4+5、長6油層有效厚度下限值一覽表

5.3 油層夾層扣除標(biāo)準(zhǔn)

由于夾層不能提供工業(yè)油流，因而在在計算儲層有效厚度時，應(yīng)從儲層的“視厚度”中予以剔除。經(jīng)區(qū)內(nèi)大量測井曲線特征分析，區(qū)內(nèi)夾層主要有泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層兩類。而這兩類夾層在電測曲線上具有不同的特征：

（1）泥質(zhì)夾層：Sp和Gr曲線（異?；胤担琑t（低凹），微電極電阻M1M2（低值）。

（2）鈣質(zhì)夾層：Sp（異?；胤担?，Rt（高值），Ac（低值），M1M2（高峰刺刀狀）。

夾層扣除標(biāo)準(zhǔn)是基于對區(qū)內(nèi)90余口井的測井曲線特征分析，并根據(jù)劉渠區(qū)長4+5、長6的實際地質(zhì)狀況，參考區(qū)內(nèi)測井曲線的縱向分辨能力、解釋精度、射孔壓裂工藝及試油等情況，得到夾層扣除的厚度下限為0.2 m，計算有效厚度的下限為0.4 m。

6 結(jié)論

（1）王家川油田劉渠區(qū)長4+5、長6儲層砂巖類型以灰色細(xì)粒長石砂巖主，成分和結(jié)構(gòu)成熟度均中等，孔隙膠結(jié)類型以孔隙式為主，儲層物性均較差，屬典型的低孔-（超）低滲儲層，長4+52和長6油藏具有“油水界面不明顯、油水混儲、缺乏邊、底水”的特征。

（2）通過劉渠區(qū)長4+5、長6段儲層“四性”關(guān)系研究表明，儲層的巖性、電性、物性和含油性之間具有良好的相關(guān)性。結(jié)合研究區(qū)實際地質(zhì)特征，分別建立了孔隙度（）、滲透率（k）及含油飽和度（So）解釋模型；綜合密閉取心法、恒速壓汞法以及測井等三種方法，確定了長4+52、長61油藏So=53%。

（3）通過綜合分析確定了劉渠區(qū)長4+5、長6儲層有效厚度含油巖性下限為油斑細(xì)砂巖；物性下限：≥8.0%，K≥0.2×10-3μm2；電性下限：Rt≥40Ω·m，AC≥222μs/m；Sw≤60%。夾層扣除的厚度下限為0.2m，計算有效厚度下限為0.4m。該項研究結(jié)果可為王家川油田的“增儲上產(chǎn)”及油田的后期開發(fā)評價提供有力依據(jù)和重要參考價值。