天賜灣地區(qū)長4+5、長6油層組原始含油飽和度計算方法研究

摘" 要：為進一步明確鄂爾多斯盆地天賜灣地區(qū)長4+5、長6油層組原油地質(zhì)儲量，開展系統(tǒng)的原始含油飽和度計算方法研究。針對天賜灣地區(qū)長4+5、長6油層組低孔特低滲特征分別采用密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）、測井解釋法（阿爾奇公式）進行原始含油飽和度計算方法研究。研究結果表明，密閉取心分析法測定的研究區(qū)長4+5、長6油層組平均原始含油飽和度為46.7%；壓汞法（J函數(shù)）測定的長4+5、長6油層組平均原始含油飽和度為47.5%；測井解釋法（阿爾奇公式）測定的長4+5油層組的平均原始含油飽和度為51.4%，長6油層組的平均原始含油飽和度為48.7%。3種方法測得的平均原始含油飽和度偏差不大，可為研究區(qū)長4+5、長6油層組原油地質(zhì)儲量的計算提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地；天賜灣；長4+5；長6；原始含油飽和度

中圖分類號：P618.13" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）17-0106-06

Abstract： In order to further identify the crude oil geological reserves of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in Tianciwan area of Ordos Basin， a systematic calculation method of original oil saturation was carried out. According to the characteristics of low hole and ultra-low permeability of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in Tianciwan area， closed coring analysis method， mercury injection method （J function） and logging interpretation method （Archie formula） are used to calculate the original oil saturation. The results show that the average original oil saturation of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area measured by closed coring method is 46.7%. The average original oil saturation of Chang 4+5 and Chang 6 formations measured by mercury injection （J function） is 47.5%. The average original oil saturation of Chang 4+5 formation and Chang 6 formation is 51.4% and 48.7%， respectively， according to well logging interpretation （Archie formula）. The average original oil saturation measured by the three methods has little deviation， which can provide important data support for the calculation of crude oil geological reserves of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area.

Keywords： Ordos basin; Tianciwan; Chang 4+5; Chang 6; initial oil saturation

近年來（2019—2023年）中國原油對外依存度始終維持在70%以上，一定程度上威脅著我國的能源安全。加大勘探開發(fā)力度，提高國內(nèi)原油產(chǎn)量，一直是國內(nèi)油氣工作者的不懈追求[1]。在油氣勘探開發(fā)領域，油氣儲層流體飽和度的表征直接關乎到油氣資源的評價。其中，原始含油飽和度作為油藏地質(zhì)評價中的關鍵參數(shù)，對估算儲層中的可采儲量及開發(fā)效果預測具有重要意義。目前，油田實際勘探開發(fā)過程中主要依靠常規(guī)的實驗室?guī)r心分析方法、電學方法、經(jīng)驗方法和先進的測井技術實現(xiàn)含油飽和度的定量計算。從幾種方法的適用條件和精度分析來看，密閉取心分析法精度高但適用范圍??；壓汞法（J函數(shù)）對構造油藏比較適用但精度較差；經(jīng)驗公式法是根據(jù)密閉取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出的統(tǒng)計規(guī)律，只適用于相同或相似油藏；目前國內(nèi)外比較通用的方法是阿爾奇公式法[2-3]。不同機構或?qū)W者在采用不同方法計算油氣儲層流體飽和度時往往會出現(xiàn)一定的差異。本文將利用密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）、測井解釋法（阿爾奇公式）對鄂爾多斯盆地天賜灣地區(qū)長4+5、長6油層組的原始含油飽和度進行計算。計算結果將為明確研究區(qū)原油地質(zhì)儲量提供重要支撐，為厘清不同方法計算含油飽和度的計算過程給出借鑒。

1" 研究區(qū)地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是一個中新生代盆地疊加在古生代盆地之上的復合型盆地，根據(jù)盆地現(xiàn)今構造形態(tài)，結合盆地演化歷史，將盆地本部劃分為伊盟隆起、晉西褶皺帶、渭北隆起、伊陜斜坡、天環(huán)凹陷、西緣沖斷帶6個區(qū)域構造單元（圖1）[4]。靖邊油田天賜灣地區(qū)處在鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中部，受古地貌控制，經(jīng)差異壓實作用和區(qū)域應力作用形成的鼻隆構造，加上上傾方向的巖性變化，為油氣的儲集提供了良好的成藏條件，油藏受構造和巖性雙重因素控制，形成了構造-巖性油藏和巖性油藏[5]。

2" 儲層特征

2.1" 油層組劃分

根據(jù)延長油田的地層劃分方案，天賜灣地區(qū)鉆遇的三疊系延長組地層自下而上分為5段即T3y1～T3y5，自上而下分為10個油層組即長1～長10。其中，長4+5油層組又可以被分為長4+51和長4+52兩個油層亞組，長6油層組則被分為長61、長62、長63、長64四個油層亞組，長4+5和長6是本次研究的目的層位，具體劃分見表1[6]。

2.2" 物性特征

根據(jù)天賜灣地區(qū)TT5井、HT3井、HT4井等14口井621塊巖心的物性參數(shù)化驗分析結果，對延長組長4+5、長6儲層物性特征進行分析。

研究區(qū)長4+52油層亞組孔隙度和滲透率直方圖（圖2）表明：長4+52油層亞組的孔隙度主值區(qū)間和孔隙度中值分別為9.0%～15.0%，11.6%；滲透率主值區(qū)間和滲透率中值分別為0.30～5.60 mD，1.08 mD。研究區(qū)長61油層亞組的孔隙度和滲透率直方圖（圖3）表明：長61油層亞組孔隙度主值區(qū)間和孔隙度中值分別為9.0%～14.0%，11.8%；滲透率主值區(qū)間和滲透率中值分別為0.30～2.80 mD，1.02 mD。研究區(qū)長62油層亞組孔隙度和滲透率直方圖（圖4）表明：長62油層亞組的孔隙度主值區(qū)間和孔隙度中值分別為6.0%～14.0%，9.4%；滲透率主值區(qū)間和滲透率中值分別為0.20～2.80 mD，1.10 mD。

依據(jù)DZ/T 0217—2020《石油天然氣儲量計算規(guī)范》，儲層物性按照儲層孔隙度、滲透率大小，將孔隙度儲層分為5類，滲透率儲層分為6類。分類標準見表2、表3。研究區(qū)長4+5、長6儲層屬于低孔特低滲儲層[7]。

3" 含油飽和度計算方法

3.1" 密閉取心分析法

本次研究采用研究區(qū)H204-09井長4+5、長6油層組密閉取心資料對目的層的原始含油飽和度計算方法進行研究，以準確求取目的層的原始含油飽和度。為準確獲取目的層段的取心資料，取心過程中嚴格按照規(guī)范要求，取心進尺9.20 m，收獲率98.9%，現(xiàn)場及時選樣、分析，取得可靠的油水飽和度樣品分析數(shù)據(jù)49組。采用密閉取心分析法確定含油飽和度的具體流程是：①利用取心油層段樣品測定的滲透率和含水飽和度數(shù)據(jù)繪制散點圖（圖5）；②擬合散點圖得到K-Sw關系曲線；③根據(jù)擬合關系式計算含水飽和度，進而得到含油飽和度[8-9]。

由長4+5、長6油層密閉取心段滲透率與含水飽和度關系圖（圖5）可知：密閉取心分析滲透率平均值為1.47 mD，采用滲透率與含水飽和度關系模型y=-1.79ln（x）+53.96計算獲得的長4+5、長6油層組平均含水飽和度為53.3%?；谘芯繀^(qū)H204-09井密閉取心化驗分析得到的含水飽和度與含油飽和度之和在95.5%～99.98%之間，平均損失率1.4%，小于3%～5%的失含水率，因此，無需對計算的含水飽和度進行校正。所以由密閉取心分析法測得的研究區(qū)長4+5、長6油層組平均含水飽和度為53.3%，則平均原始含油飽和度為46.7%。

3.2" 壓汞法（J函數(shù)）

通過對研究區(qū)內(nèi)TT2井、TT5井、TT6井、TT10井、HT13井和HT3井等8口井40塊巖樣的壓汞資料進行分析，經(jīng)J函數(shù)換算后得到J～So關系圖（圖6），據(jù)此擬合出一條有代表性的平均J函數(shù)曲線[10]。

根據(jù)J函數(shù)和毛管壓力Pc的關系式

式中：汞-空氣系統(tǒng)界面張力（δHg）為480 mN/m，汞-空氣系統(tǒng)接觸角（θHg）為140°，毛管壓力（Pc）單位為MPa，滲透率（K）單位為mD，當孔隙度（?）取小數(shù)時，1/（δHg×cosθHg）為0.086，壓汞巖樣孔隙度和滲透率平均值分別為0.109 9和0.88×10-3 μm2，得=2.83，故上式中的

由平均J函數(shù)曲線通過Pc=J/C換算獲得平均毛管壓力曲線（圖7）。根據(jù)滲透率與喉道中值半徑（r50）關系（圖8），取滲透率下限值0.3×10-3 μm2，對應r50值0.07 μm，其相應的中值壓力的值為11.57 MPa（圖9），在平均毛管壓力曲線上對應的So值為52.5%，該值減去表皮系數(shù)5%，得到天賜灣區(qū)長4+5、長6油藏的原始含油飽和度為47.5%[11]。

3.3" 測井解釋法（阿爾奇公式）

以上方法只能用于局部儲層含油飽和度計算，為滿足研究區(qū)含有儲層區(qū)域含油飽和度的計算要求，尚需借助于測井資料。自從阿爾奇（1942年）提出了他的創(chuàng)新公式（阿爾奇公式）便在科學界引起了轟動，阿爾奇公式在含水飽和度和電阻率測井之間建立了開創(chuàng)性的橋梁，迄今為止依然是儲層含油飽和度計算的主要方法[12]。其公式為

式中：Rw為地層水電阻率（Ω·m）；m為膠結指數(shù)；n為飽和度指數(shù)；a、b為巖性系數(shù)；?為有效孔隙度（f）；Rt為油層電阻率（Ω·m）。

采用研究區(qū)TT2井、TT5井、TT6井等7口井長4+5油層組34塊樣品的巖電實驗結果，測量出地層因素（F）和孔隙度（?）對應的實驗數(shù)據(jù)。經(jīng)回歸分析，其回歸關系為冪函數(shù)曲線（圖10），方程為[13]

同時利用這34塊樣品，采用失水法試驗測得238組電阻增大率（I）和含水飽和度（Sw）數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析，其回歸關系為冪函數(shù)曲線（圖11），方程為

通過上述實驗，確定的巖電參數(shù)為a=1.731、m=1.501，b=1.080 8、n=1.628。

綜合上述2個基本實驗公式可以得

研究區(qū)長4+5地層水平均礦化度、油層平均溫度分別為74 722.81 mg/L、40.8 ℃，查圖版可知地層水電阻率為0.093 9 Ω·m，而研究區(qū)長4+5油層電阻率可用測井曲線中的深感應電阻率替代；孔隙度則利用聲波時差曲線計算所得[14]。利用上述實驗公式對研究區(qū)內(nèi)長4+5油層組含油飽和度進行計算，其平均含水飽和度為48.6%，則測井解釋平均含油飽和度為51.4%。

同理，采用研究區(qū)TT5井、TT6井、TT10井等7口井長6油層組共20塊巖樣，確定長6油層組的巖電參數(shù)為a=1.708 3、m=1.452，b=1.195 5、n=1.609。鑒于研究區(qū)長6地層水平均礦化度為65 260.34 mg/L，油層平均溫度為42.2 ℃，地層水電阻率（Rw）為0.097 Ω·m，油層電阻率、孔隙度按照同樣方法獲取。最終基于測井資料計算得到的研究區(qū)內(nèi)長6油層組平均含水飽和度為51.3%，平均含油飽和度為48.7%。

圖12為天賜灣地區(qū)J45552井長4+5、長6測井解釋成果圖，反映了天賜灣區(qū)長4+5、長6儲層具有低孔、低滲、低含油飽和度的特點。根據(jù)測井解釋成果能夠得到較好的試油產(chǎn)量，表明了測井解釋法（阿爾奇公式）在研究區(qū)適用。

3.4" 結果分析

本次天賜灣地區(qū)長4+5、長6油層組原始含油飽和度計算方法研究采用密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）和測井解釋法（阿爾奇公式）求目的層原始含油飽和度值，密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）和測井解釋法（阿爾奇公式）3種方法的計算結果偏差不大（表4）。鑒于密閉取心分析法和壓汞法（J函數(shù)）成本較高，無法實現(xiàn)規(guī)模化含油飽和度的測定，因此基于測井資料的測井解釋法（阿爾奇公式）求取的值可作為研究區(qū)原油地質(zhì)儲量計算等后續(xù)工作的依據(jù)。

4" 結論

1）物性參數(shù)化驗分析結果表明：天賜灣地區(qū)延長組長4+5、長6油藏為低孔特低滲常規(guī)油藏。

2）天賜灣地區(qū)長4+5、長6油層組原始含油飽和度計算結果表明：密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）和測井解釋法（阿爾奇公式）3種方法的計算結果偏差不大。其中，密閉取心分析法測定的平均原始含油飽和度為46.7%；壓汞法（J函數(shù)）測定的平均原始含油飽和度為47.5%；測井解釋法（阿爾奇公式）得到的長4+5油層組平均含油飽和度為51.4%、長6油層組平均含油飽和度為48.7%。

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