龍西地區(qū)扶余油層儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)及有利區(qū)預(yù)測(cè)

＊王芳 龐磊 孫同文

（廣東石油化工學(xué)院石油工程學(xué)院 廣東 525000）

引言

龍西地區(qū)在地理上位于黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣境內(nèi)，地質(zhì)上位于松遼盆地北部龍虎泡以西至泰康隆起帶之間的斜坡帶上，是松遼盆地重要的油氣富集區(qū)之一。該地區(qū)發(fā)育多套油層，自下而上分別是扶余油層、高臺(tái)子油層、葡萄花油層和薩爾圖油層。自1996年提交預(yù)測(cè)儲(chǔ)量以來(lái)，有關(guān)單位通過(guò)開(kāi)展多輪滾動(dòng)評(píng)價(jià)及“百井工程”開(kāi)發(fā)模式先后開(kāi)辟了4個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，對(duì)該地區(qū)儲(chǔ)層特征及產(chǎn)能動(dòng)態(tài)情況有了一定的認(rèn)識(shí)，但由于扶余油層儲(chǔ)層物性致密，油氣滲流關(guān)系復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度較大[3-4]。本次研究通過(guò)分析該地區(qū)儲(chǔ)層宏觀和微觀特征，以尋找隱藏其中的流體滲流規(guī)律，建立儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法并預(yù)測(cè)有利區(qū)，為后期開(kāi)發(fā)提供一定指導(dǎo)。

1.儲(chǔ)層宏觀特征研究

由于平面沉積微相是認(rèn)識(shí)扶余油層儲(chǔ)層成因、砂體展布、油層平面非均質(zhì)性、開(kāi)發(fā)區(qū)擴(kuò)層及外推預(yù)測(cè)的最重要基礎(chǔ)，因此，以物源、沉積環(huán)境研究成果做宏觀指導(dǎo)，參照單井相劃分結(jié)果，考慮不同位置密井網(wǎng)區(qū)砂體規(guī)模及延展方向，結(jié)合分小層砂巖厚度等值圖對(duì)各小層沉積微相進(jìn)行了組合劃分研究。本次研究開(kāi)展了扶余油層垂向上17個(gè)小層平面沉積微相分析，沉積微相類型主要包括分流河道砂體、決口扇、席狀砂、泛濫平原、濱淺湖和分流間泥。其中，儲(chǔ)層砂體主要是分流河道砂體、決口扇和席狀砂。很好地揭示了成因單砂體的空間展布，是油層精細(xì)認(rèn)識(shí)、砂體展布規(guī)律的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。

2.儲(chǔ)層微觀特征研究

(1)孔隙度與滲透率相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)扶余油層不同油組孔隙度、滲透率交匯分析可知，二者之間的相關(guān)性一般，相關(guān)度僅為0.5。由此說(shuō)明研究區(qū)扶余油層孔隙度和孔隙連通程度和流體滲流能力之間并無(wú)明顯關(guān)系，不能像其它地區(qū)一樣，利用孔隙度來(lái)建立可靠的滲透率模型并指導(dǎo)注水開(kāi)發(fā)。需要進(jìn)一步探討孔隙與孔隙之間的“瓶頸”，即分析孔隙喉道半徑與滲透率之間的關(guān)系。

(2)喉道半徑與滲透率的關(guān)系

從龍西地區(qū)扶余油層不同滲透率喉道半徑分布頻率統(tǒng)計(jì)可知，由于巖心的滲透率不同，其喉道半徑分布差異顯著。隨著滲透率的降低，喉道半徑的值也越低，并且出現(xiàn)峰值高窄條帶的分布。隨著滲透率逐漸變大，喉道半徑值也增大，即喉道半徑與滲透率呈正相關(guān)關(guān)系。由此可以發(fā)現(xiàn)，巖樣滲流能力的大小主要是受喉道半徑的制約。

喉道半徑具體多大時(shí)對(duì)開(kāi)發(fā)能起到貢獻(xiàn)呢？下面進(jìn)行了具體分析。滲透率較小的巖心，由于喉道半徑分布基本都在較低值，且分布范圍窄、峰值高，因而不同半徑的喉道均對(duì)滲透率做出較大的貢獻(xiàn)，在貢獻(xiàn)率曲線上表現(xiàn)為形狀對(duì)稱（圖1）；隨著巖樣滲透率的增大，貢獻(xiàn)率曲線跨度越來(lái)越寬，同時(shí)貢獻(xiàn)率曲線峰值開(kāi)始向高值區(qū)移動(dòng)，這說(shuō)明對(duì)于滲透較大的巖心，滲透率主要由較大半徑的喉道貢獻(xiàn)，而較小半徑的喉道雖然比例不低，但貢獻(xiàn)較小。

圖1 不同滲透率巖樣喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率分布圖

從圖1可以看出，滲透率小于0.5mD時(shí)，巖心喉道主要以小喉道為主，喉道很少有半徑大于1μm的，開(kāi)發(fā)極難；滲透率在0.5～1mD之間時(shí)，巖心喉道半徑有小于1μm的，也有大于1μm的，但大于1μm的喉道數(shù)量不多，開(kāi)發(fā)起來(lái)也較困難；滲透率在1～2mD之間時(shí)，巖心喉道半徑有小于1μm的，但大于1μm的喉道數(shù)目占有一定的比例，因此滲流能力有所提高；滲透率在2～5mD之間時(shí)，巖心喉道半徑小于1μm的喉道所占比例不多，大于1μm的喉道數(shù)目占有相當(dāng)?shù)谋壤?，滲流能力明顯提高；滲透率大于5mD時(shí)，巖心喉道半徑小于1μm的喉道很少，大于1μm的喉道起主導(dǎo)作用，開(kāi)發(fā)較容易。

綜合以上分析，我們發(fā)現(xiàn)巖樣的滲流能力主要受喉道半徑的制約。滲透率小于1mD的儲(chǔ)層，由于喉道細(xì)小，儲(chǔ)層能不能動(dòng)用是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，而在滲透率大于5mD的儲(chǔ)層中，由于孔喉半徑較大，注水較易進(jìn)入，因此儲(chǔ)層能夠得到動(dòng)用。

(3)可動(dòng)流體飽和度研究

本次研究共對(duì)扶余油層的16塊巖樣進(jìn)行了可動(dòng)流體測(cè)試分析?？蓜?dòng)流體與滲透率在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中具有較好的正相關(guān)關(guān)系，隨著滲透率的增加，其可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)也隨之增大（圖2）。

圖2 可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與滲透率關(guān)系

根據(jù)國(guó)內(nèi)外油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，如果單以可動(dòng)流體飽和度高低為標(biāo)準(zhǔn)，可以將儲(chǔ)層好差劃分為五類：可動(dòng)流體飽和度大于65%的是Ⅰ類（好）儲(chǔ)層；可動(dòng)流體飽和度介于50%～65%之間的是Ⅱ類（較好）儲(chǔ)層；可動(dòng)流體飽和度介于35%～50%之間的是Ⅲ類（中等）儲(chǔ)層；可動(dòng)流體飽和度介于20%～35%之間的是Ⅳ類（較差）儲(chǔ)層；可動(dòng)流體飽和度小于20%的是Ⅴ類（很差）儲(chǔ)層。

(4)壓力梯度分析

從測(cè)試結(jié)果分析可知，真實(shí)啟動(dòng)壓力梯度與滲透率之間有較好的相關(guān)關(guān)系。隨著滲透率逐漸增高，啟動(dòng)壓力梯度值越來(lái)越低；而隨著滲透率的逐漸降低，驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)時(shí)需克服的阻力也越來(lái)越大，也就是啟動(dòng)壓力梯度也越來(lái)越大。啟動(dòng)壓力梯度和滲透率的關(guān)系如下：

式中，δmin為啟動(dòng)壓力梯度，MPa/m；K為氣測(cè)滲透率，mD。

按照啟動(dòng)壓力梯度值可將低滲透儲(chǔ)層劃分為4種類型：Ⅰ類低滲透儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度值的界限為0.1；Ⅱ類低滲透儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度值的界限為0.1～0.2；Ⅲ類低滲透儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度值的界限為0.2～0.7；Ⅳ類低滲透儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度值的界限大于0.7。

扶余油層的平均滲透率為1.56mD，對(duì)應(yīng)的最小啟動(dòng)壓力梯度為0.0168MPa/m，按照擬啟動(dòng)壓力梯度分類，該儲(chǔ)層屬于低滲透Ⅲ類油藏。

3.儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)及有利區(qū)預(yù)測(cè)

儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)方法有多種，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別法、灰色關(guān)聯(lián)聚類法、模式識(shí)別法等，本次采用的是GIS輔助儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)法，是在灰色關(guān)聯(lián)聚類法基礎(chǔ)上改進(jìn)的。

GIS輔助儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)主要是對(duì)上述基本可量化參數(shù)的綜合分析與評(píng)價(jià)，決策者可以在得到可量化參數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)測(cè)性評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果補(bǔ)充、修改，得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。本次研究宏觀參數(shù)選用沉積環(huán)境（巖性）和砂層厚度；微觀參數(shù)優(yōu)選具有一定物理意義且對(duì)開(kāi)發(fā)效果有主導(dǎo)作用的參數(shù)（包括孔隙度、滲透率、孔喉半徑、啟動(dòng)壓力梯度、流體飽和度、原油黏度和黏土礦物成分）。微觀參數(shù)鑒于區(qū)塊內(nèi)儲(chǔ)層流體黏度差異較小、黏土礦物含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，因此本次將測(cè)井解釋成果得到的油層厚度和泥質(zhì)含量?jī)蓚€(gè)參數(shù)引入，代替原油黏度和黏土礦物成分兩個(gè)參數(shù)，用以參與綜合評(píng)價(jià)。參考前人的研究結(jié)果，并結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況建立表1所示的儲(chǔ)層單因素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，每項(xiàng)參數(shù)都有一定的相關(guān)性，通過(guò)對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響程度將各個(gè)單因素劃分為四個(gè)等級(jí)，一類層為好，二類層為中，三類層為差，四類層為很差。

表1 龍西地區(qū)扶余油層單因素綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

儲(chǔ)層多因素綜合評(píng)價(jià)是結(jié)合以上儲(chǔ)層單因素評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的綜合評(píng)判，基本過(guò)程是首先對(duì)每一個(gè)單因素評(píng)價(jià)等級(jí)賦予一定的指標(biāo)得分（見(jiàn)表2所示），然后計(jì)算每一柵格像元的總得分，最后根據(jù)總得分劃分綜合評(píng)價(jià)等級(jí)。

表2 龍西地區(qū)扶余油層儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)不同等級(jí)得分表

通過(guò)GIS對(duì)扶余油層儲(chǔ)層單元素評(píng)價(jià)結(jié)果可視化，結(jié)合儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)，共預(yù)測(cè)出I類區(qū)面積為105.72km2，II類區(qū)面積121.8km2，III類區(qū)面積323.2km2，Ⅳ類區(qū)面積642.02km2。其中，Ⅲ類區(qū)和Ⅳ類區(qū)風(fēng)險(xiǎn)較大，I、II類區(qū)塊是相對(duì)有利的區(qū)塊，建議選擇連片面積較大的I、II類區(qū)塊優(yōu)先動(dòng)用。

4.結(jié)論

（1）龍西地區(qū)扶余油層宏觀沉積微相中儲(chǔ)層砂體主要是分流河道砂體、決口扇和席狀砂。儲(chǔ)層微觀特征研究主要包括孔隙度、滲透率、孔喉半徑、可動(dòng)流體飽和度和壓力梯度。

（2）龍西地區(qū)扶余油層的儲(chǔ)層滲透率主要是受喉道半徑的制約，對(duì)于滲透率小于1mD的儲(chǔ)層，由于喉道細(xì)小，喉道半徑大于1μm的較少，開(kāi)發(fā)較困難，儲(chǔ)層能不能動(dòng)用是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。滲透率大于5mD的儲(chǔ)層，喉道半徑小于1μm的喉道很少，大于1μm的喉道起主導(dǎo)作用，儲(chǔ)層較易得到動(dòng)用，開(kāi)發(fā)較容易。

（3）綜合宏觀參數(shù)和微觀參數(shù)建立了儲(chǔ)層單因素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并采用GIS輔助儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)法對(duì)扶余油層進(jìn)行評(píng)價(jià)，共預(yù)測(cè)出4類有利區(qū)，共計(jì)面積1192.74km2。其中，Ⅲ類區(qū)和Ⅳ類區(qū)風(fēng)險(xiǎn)較大，I、II類區(qū)塊是相對(duì)有利的區(qū)塊，建議選擇連片面積較大的I、II類區(qū)塊優(yōu)先動(dòng)用。