綏靖油田延長組長2儲層流體識別方法

＊楊立國 姬瑞蘭 彭俊杰 張洪潔

（中國石油長慶油田分公司第四采油廠 寧夏 750000）

1.引言

鄂爾多斯盆地位于我國中西部區(qū)域，油氣資源豐富，為中國第二大的含油氣盆地，面積約25×104km2，其中有利勘探面積約為10×104km2，盆地內(nèi)石油儲存量豐富，是我國不可或缺的重要能源組成部分[1]。靖安油田白于山地區(qū)位于我國陜西省靖邊縣境內(nèi)，屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中段的西部，構(gòu)造特征為西傾平緩單斜。區(qū)內(nèi)地表屬典型的黃土塬地貌，頂面平坦寬闊，地勢起伏不平，海拔波動較大，相對高差約250m。

測井領(lǐng)域中，儲層流體性質(zhì)識別通常借助聲波時差、電阻率測井響應(yīng)特征等來研究[2]，如利用油層電阻率值明顯高于水層電阻率值的特征區(qū)分油水層，利用聲波時差的周波跳躍現(xiàn)象或者中子與密度測井曲線的挖掘效應(yīng)區(qū)分氣水層，上述方法主要是依靠其聲學特征或者含氫指數(shù)來進行區(qū)分，但是對于復(fù)雜致密砂巖儲層來說，上述特征在實際應(yīng)用中表現(xiàn)不明顯，常規(guī)的儲層流體識別方法在非常規(guī)油氣藏的應(yīng)用效果并不理想。綏靖油田延長組屬于低孔、低滲復(fù)雜致密砂巖儲層，傳統(tǒng)的儲層流體識別技術(shù)不能夠準確、有效的對研究區(qū)儲層流體進行定性評價[3-5]，急需建立新的儲層流體識別方法提高區(qū)分油水層解釋結(jié)果的可靠性。綜上所述，本次研究在對測井資料進行數(shù)據(jù)標準化的基礎(chǔ)上[6-7]，結(jié)合孔隙度、滲透率等實驗室分析資料與試采資料采用束縛水飽和度與含水飽和度重疊法和雙孔隙度重疊法等技術(shù)開展了對研究區(qū)長2段復(fù)雜儲層流體識別方法的研究[8-10]。雙孔隙度重疊法、束縛水飽和度與含水飽和度重疊法在研究區(qū)儲層流體識別的應(yīng)用上，取得了較好的效果。

2.長2段低阻成因

綏靖油田延長組長2段電性特征表現(xiàn)為相對低阻，解釋結(jié)果多為水層，由于低孔、低滲的砂巖儲層經(jīng)常出現(xiàn)低阻油層，且常常被誤認為水層，本次研究認為研究區(qū)長2段存在低阻油層[11]。鑒于此，本輪研究針對延長組長2段電阻率明顯偏低的現(xiàn)象，從區(qū)域孔隙結(jié)構(gòu)、構(gòu)造圈閉幅度等方面展開研究[12]，對目標地層低阻油層成因進行影響因素分析。

(1)孔隙結(jié)構(gòu)

在儲層微孔隙發(fā)育的情況下，孔喉中的高礦化度地層水和微孔隙中的束縛水之間能形成良好的導(dǎo)電性，致使地層電阻率的值降低，油層電阻率下降，形成低阻油層。因此，地層電阻率與地層物性參數(shù)有關(guān)，圖1是研究區(qū)長2段電阻率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系圖，由圖中可以看出電阻率與孔喉參數(shù)有較好的相關(guān)性。

圖1 研究區(qū)長2儲層與電阻率關(guān)系圖

(2)構(gòu)造圈閉幅度

鄂爾多斯盆地屬于穩(wěn)定的大型內(nèi)陸瑣陷盆地，地層平緩，三級構(gòu)造發(fā)育，以鼻狀隆起為主，圈閉較好、幅度較大的背斜構(gòu)造較少發(fā)育[13]。圈閉的閉合高度是純油層產(chǎn)生的必須條件，只有較高的圈閉閉合高度才會在地層中發(fā)育有純油層，圈閉的閉合高度低就只能為油水同層/水層。綏靖油田延長組幅度較大的背斜構(gòu)造較少發(fā)育，圈閉的閉合高低普遍較低，研究區(qū)儲層基本可判斷為油水同層/水層。研究區(qū)地層水礦化度較高，在油水同層的情況下，地層水礦化度較高的地層油水密度差異小，儲層含油飽和度偏低，導(dǎo)致油層電阻率降低，致使形成低阻油層。

3.儲層特征

(1)儲層巖性特征

研究區(qū)長2儲層巖性為一套灰綠色中、細砂巖夾灰黑色粉砂巖，砂體沉積顏色多為灰白色或灰色。由此判斷，長2地區(qū)可能為陸上沉積環(huán)境。同時，結(jié)合巖心觀察和薄片分析，得出巖石類型以長石砂巖為主，主要填隙物為方解石、白云石，可見黃鐵礦，黏土礦物長2段主要為綠泥石，碎屑主要成分為石英、長石。其中石英含量42%～65%，長石含量14%～31%，巖屑含量12%～36%。主要為變質(zhì)巖巖屑和沉積巖巖屑。

(2)儲層物性特征

根據(jù)巖心分析資料統(tǒng)計，研究區(qū)長2段砂巖孔隙度在3.41%～18.82%之間，平均孔隙度為14.81%，砂巖孔隙度主要集中分布在14%～18%之間。長2段滲透率在0.052～5.605mD之間，平均滲透率為2.038mD，砂巖滲透率主要集中在2～4mD之間?？傮w上看，白于山地區(qū)長2儲層以中-低孔、低滲儲層為主。

(3)儲層孔隙特征

研究區(qū)目的層孔隙類型主要分為原生粒間孔和次生孔兩大類（圖2），兩個目的層位原生孔隙主要為殘余粒間孔，次生孔隙有粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔組成。根據(jù)實驗資料可知，長2段孔喉半徑普遍較小，主要表現(xiàn)為細喉道，孔喉分布不均，非均質(zhì)性較強。

圖2 研究區(qū)長2儲層孔隙

4.儲層流體性質(zhì)識別方法

(1)束縛水飽和度與測井含水飽和度重疊法

根據(jù)束縛流體的概念可知，在孔喉半徑小于流體孔喉下限的情況下，孔喉中一定存在著束縛流體，巖樣中的束縛流體與流體總和的比值為束縛水飽和度。因此，根據(jù)實驗資料建立累計滲透率貢獻值、累計進汞飽和度與孔喉半徑交會圖版，求取巖樣束縛水飽和度，建立圖版所需要的參數(shù)如累計滲透率貢獻可以利用Purcell公式（1）計算確定[14]。

式中：Pi為毛管壓力曲線上各測量點；ΔSHg為測量點從Pi加壓到Pi+1的區(qū)間進汞量；∑k為累積滲透率貢獻。

圖3為基于孔喉半徑下限確定巖心束縛水飽和度實際處理圖，數(shù)據(jù)均來自于壓汞資料。由圖中可以明顯看出，累計進汞飽和度曲線整體趨勢由多段斜率不同的直線段組成，表明存在多種不同類型的孔喉體系，以圖3（a）為例，可以明顯看到，后面兩種孔喉體系的累計滲透率貢獻值只占了0.1%，證明后兩種孔喉體系中流體對應(yīng)的是束縛流體，對儲層油氣無貢獻。因此，區(qū)分前三種孔喉體系與后兩種孔喉體系的孔喉半徑界限值即為流體孔喉下限。利用流體孔喉下限對應(yīng)的累計進汞飽和度與束縛水飽和度之和為1，進而確定巖心束縛水飽和度。

圖3 確定巖心束縛水飽和度實際處理圖

圖3（a）為滲透率66.72mD，孔隙度17.56%巖樣基于孔喉半徑下限確定巖心束縛水飽和度實際處理圖，通過孔喉半徑界限值確定得流動孔喉下限為0.7278μm，相應(yīng)的束縛水飽和度為29.97%。基于此方法確定其余巖樣束縛水飽和度。

圖4是束縛水飽和度與孔隙度關(guān)系圖，束縛水飽和度與孔隙度擬合曲線決定系數(shù)的值為0.6762，束縛水飽和度與孔隙度為強相關(guān)關(guān)系，可以明顯看出，隨著測井孔隙度的增大，束縛水飽和度的值逐漸降低。根據(jù)壓汞資料建立束縛水飽和度與巖樣孔隙度擬合曲線，得到研究區(qū)長2段束縛水飽和度公式見式（2）。

pocketsphinx和Sphinx-4的聲學模型使用CMU sphinxtrain（v1.0.8）工具包進行了訓(xùn)練，sphinxtrain工具包提供了訓(xùn)練特征文件的所有必要工具。配置參數(shù)都可以很容易地設(shè)置在配置文件中，因此不需要編寫對應(yīng)的配置腳本[10]。但是在構(gòu)建語音識別器的過程中，需要由相當?shù)某潭鹊膶I(yè)知識，因為sphinxtrain的參考文檔支持度不夠。

圖4 束縛水飽和度與孔隙度關(guān)系圖

式中：Swi為束縛水飽和度，%；φ為孔隙度，%。

根據(jù)可動水飽和度和束縛水飽和度概念可知，地層含水飽和度（Sw）是束縛水飽和度（Swi）和可動水飽和度（Swm）之和，即：Sw＝Swm+Swi。因此，利用束縛水飽和度與測井含水飽和度重疊法可以對儲層流體進行識別[15]。

雙飽和度交會圖版如圖5所示，通過劃分Swi/Swm=0.3與Swi/Swm=0.225的直線段能夠較好的將水層、含油水層、油水同層的數(shù)據(jù)點區(qū)分開來，油水同層的數(shù)據(jù)點主要分布在Swi/Swm=0.3直線段的上部區(qū)域，含油水層的數(shù)據(jù)點主要分布在Swi/Swm=0.3與Swi/Swm=0.225的直線段的中間區(qū)域，水層的數(shù)據(jù)點分布在Swi/Swm=0.225的直線段的下部區(qū)域。

圖5 長2段束縛水飽和度與測井含水飽和度比值

(2)雙孔隙度重疊法

通過對巖石導(dǎo)電原理分析，可以知道影響巖石電阻率大小的主要因素為巖石孔隙中流體含量和類型。利用阿爾奇公式和深電阻率可以對純巖石的孔隙度進行計算，計算得到的孔隙度就是地層的含水孔隙度[16]。由實驗資料可知，研究區(qū)長2段地層水電阻率為0.15Ω·m；a=1.79；b=0.98，孔隙度指數(shù)m為1.69，飽和度指數(shù)n為1.87，建立含水孔隙度與測井孔隙度的交會圖，分析確定含水孔隙度與測井孔隙度相關(guān)性。

經(jīng)典Archie公式（3）所示：

式中：Sw為含水飽和度，%；φ為孔隙度，%；Rt為深電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m。

水的導(dǎo)電性要遠大于油氣導(dǎo)電性，相同巖石孔隙體積中水的占比越大巖石導(dǎo)電性越強。在純水層處，含水孔隙度與測井孔隙度的值幾乎相等，利用含水孔隙度和測井孔隙度φ重疊法來區(qū)分儲層流體性質(zhì)。圖6為含水孔隙度與測井孔隙度交會圖，可以明顯看到，利用雙孔隙度重疊法能夠較好的區(qū)分油水層，為研究區(qū)長2段儲層流體性質(zhì)識別提供較大幫助。

圖6 含水孔隙度與測井孔隙度交會圖

圖7 長2段束縛水飽和度與含水飽和度重疊法判別流體類型

5.結(jié)論

（1）綏靖油田延長組屬于低孔、低滲復(fù)雜致密砂巖儲層，常常會出現(xiàn)低阻油層，導(dǎo)致油水層較難區(qū)分。依據(jù)實驗資料可知，研究區(qū)地層水礦化度較高，圈閉的閉合高低普遍較低，導(dǎo)致油水分異作用差，形成低阻油層。利用電阻率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系圖，表明微孔隙發(fā)育是研究區(qū)低阻油層的成因之一，降低了油水層解釋結(jié)果的可靠性。

（2）根據(jù)壓汞資料得到束縛水飽和度與孔隙度交會圖，確定束縛水飽和度的經(jīng)驗公式，得到研究區(qū)束縛水飽和度（圖8）。利用研究區(qū)長2段高束縛水飽和度的特性，得到束縛水飽和度與含水飽和度重疊法的圖版以便快速直觀的定性識別油氣水層。

圖8 研究區(qū)長2段交會圖法判別流體類型

（3）利用束縛水飽和度與含水飽和度重疊法和雙孔隙度重疊法對研究區(qū)長2段進行了儲層流體性質(zhì)識別研究，流體識別效果顯著，能夠有效解決致密砂巖儲層流體性質(zhì)識別的難題。運用上述方法對提高低孔、低滲致密砂巖儲層流體性質(zhì)識別的可靠性和準確性提供了較大幫助，取得了較好的實際應(yīng)用效果。