邵 陽 劉俊東 袁雪花 徐 明 袁洪波 席 斌 胡 博 劉 洋

(①中國石油集團(tuán)測井有限公司天津分公司；②中國石油大港分油田公司勘探開發(fā)研究院)

0 引 言

大港油田烏馬營地區(qū)致密砂巖儲集層受巖性、物性等影響，儲集層參數(shù)準(zhǔn)確計(jì)算困難，常規(guī)三孔隙度曲線(聲波時差、補(bǔ)償中子、補(bǔ)償密度)不能很好地反映儲集層孔滲特性，有效儲集層識別困難；另外，受巖性和物性等影響，測井曲線電性特征不能很好地反映儲集層含油氣性，且目前致密砂巖氣層勘探程度較低，測井評價方法不夠完善，適用性差,尤其是新開發(fā)區(qū)塊，無法有效開展有針對性的精細(xì)解釋評價。為解決以上難題，加快深層致密砂巖天然氣開發(fā)，需要開展致密砂巖氣層評價方法的深化研究[1-6]。

本文依托低對比度油氣層測井識別技術(shù)研究與應(yīng)用課題(課題編號：2019D-3809)，將巖心分析數(shù)據(jù)與測井資料有效結(jié)合，區(qū)分不同孔滲特征優(yōu)化了儲集層參數(shù)計(jì)算模型，提高了致密砂巖儲集層參數(shù)計(jì)算精度；并基于流動單元思路初步建立了儲集層下限評價標(biāo)準(zhǔn)及流體性質(zhì)識別圖板，形成了一套致密砂巖氣層的解釋評價技術(shù)，應(yīng)用效果明顯，提高了烏馬營地區(qū)致密砂巖氣層測井解釋評價的準(zhǔn)確率。

1 儲集層測井響應(yīng)特征

大港油田在烏馬營潛山西側(cè)逆沖褶皺帶部署的2口探井均獲高產(chǎn)，所屬目的層為上古生界二疊系致密砂巖儲集層，整體埋深達(dá)4 800 m，砂巖厚度較大，展布相對穩(wěn)定。通過巖心分析資料看(表1)，其孔隙度均值小于10%，滲透率均值小于2 mD，屬于低孔特低滲致密砂巖儲集層。

圖1為YGXX井常規(guī)曲線與核磁共振綜合圖，自然伽馬曲線顯示砂巖巖性較純，泥質(zhì)含量低，聲波時差變化較小，補(bǔ)償密度高值，基本在2.55 g/cm3以上，反映孔隙度較低，受巖性致密影響，電性整體較高，核磁共振資料計(jì)算的有效孔隙度也很低，介于3%～4%之間。按照常規(guī)解釋評價標(biāo)準(zhǔn)來看基本屬于無效儲集層，因此對于該套儲集層的參數(shù)計(jì)算及有效性評價就顯得尤為重要。

表1 烏馬營巖心分析數(shù)據(jù)

圖1 YGXX井常規(guī)曲線與核磁共振綜合圖

2 儲集層參數(shù)計(jì)算模型

從上文測井曲線響應(yīng)特征可以看出，深層低孔低滲儲集層聲波時差與補(bǔ)償中子曲線在儲集層與非儲集層處變化差異較小，而補(bǔ)償密度曲線則能比較好地反映儲集層孔隙變化，本文利用YGX井36組(共46組數(shù)據(jù)，除去異常點(diǎn)及裂縫點(diǎn)10組)巖心分析孔滲數(shù)據(jù)，結(jié)合原始計(jì)算孔隙度及補(bǔ)償密度曲線建立參數(shù)關(guān)系，進(jìn)而建立孔隙度及滲透率計(jì)算模型。圖2為巖心分析孔隙度φ巖心與原始計(jì)算孔隙度φ原始以及補(bǔ)償密度DEN的交會圖，兩圖均顯示這三者之間對應(yīng)關(guān)系較好。

圖2 φ巖心分別與φ原始、DEN交會圖

利用φ巖心、φ原始與DEN進(jìn)行二元線性回歸，建立優(yōu)化后的孔隙度(φ′)計(jì)算公式如下：

φ′=1.429 81DEN+0.674 98φ原始-1.336 5

(1)

式中：φ′為重新計(jì)算孔隙度，%。

分析φ巖心與巖心分析滲透率K巖心關(guān)系可知(圖3)，以孔隙度值10%為拐點(diǎn)，對應(yīng)的滲透率趨勢是有差別的，因此以10%為界，分別建立了不同區(qū)間巖心分析孔隙度與滲透率關(guān)系交會圖(圖4)。

圖3 φ巖心與K巖心交會圖

圖4 不同孔隙度區(qū)間φ巖心與K巖心關(guān)系

從圖4的φ巖心與K巖心關(guān)系，得到不同孔隙度區(qū)間的滲透率K′計(jì)算模型如下。

當(dāng)φ′<10%時：

K′=0.0166e0.396 1φ′

(2)

當(dāng)φ′>10%時：

K′=3.940 3φ′-39.969

(3)

為了驗(yàn)證解釋模型的精度，用新建的孔滲模型對YGX井取心段重新處理，對巖心分析數(shù)據(jù)(φ巖心、K巖心)與計(jì)算數(shù)據(jù)(φ′、K′)進(jìn)行誤差分析可知，孔隙度相對誤差由11.2%降至4.98%，原始計(jì)算滲透率K原始與巖心分析滲透率K巖心基本不在同一數(shù)量級，而K′基本為同一數(shù)量級，使儲集層參數(shù)計(jì)算精度顯著提高(圖5)。

實(shí)際計(jì)算中，利用孔隙度計(jì)算模型計(jì)算儲集層孔隙度(φ′)，先以孔隙度值10%為界區(qū)分孔隙度區(qū)間，然后利用滲透率模型計(jì)算儲集層滲透率(K′)。

圖5 現(xiàn)計(jì)算儲集層參數(shù)對比圖

3 儲集層有效性評價初探

3.1 儲集層下限評價方法分析

儲集層物性參數(shù)受控于裂縫、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)類型、孔喉均質(zhì)程度等多種因素。同時，隨著油氣田開發(fā)，儲集層的各項(xiàng)參數(shù)，如壓力、含油氣飽和度、潤濕性等都會發(fā)生變化，儲集層的孔滲下限值也會發(fā)生變化[7]。本文引入流動單元理論進(jìn)行儲集層下限的研究，該理論認(rèn)為流動單元是橫向、垂向連續(xù)的，且具有相似滲透率、孔隙度和層理特征的儲集帶[8]。結(jié)合巖心數(shù)據(jù)建立不同流動單元內(nèi)滲透率與孔隙度對應(yīng)關(guān)系，利用分布點(diǎn)斜率劃分不同流動單元，開展儲集層下限的方法研究。

3.2 儲集層分類方法研究

對于烏馬營二疊系地層，由于取心分析資料較少且取心層單一，本文只是初步開展了儲集層分類研究。實(shí)驗(yàn)研究表明，滲透率、孔隙度比值與孔喉半徑有良好的相關(guān)性，因此引入?yún)?shù)K′/φ′(重新計(jì)算滲透率與孔隙度比值)反映孔隙結(jié)構(gòu)，K′/φ′值越小，表明孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，微細(xì)喉道占比越大[9]。建立累計(jì)頻率圖(圖6)可以看出，按照曲線斜率不同儲集層可分為5類。呂明針等[10]認(rèn)為K′/φ′分布特征反映了地層存儲能力和滲流能力的變化：線段越陡表明儲集層滲流能力越高于存儲能力，一般對應(yīng)于高能量相帶；線段平緩則表明儲集層具備存儲能力，但滲流能力極差，若橫向延伸較遠(yuǎn)，則可作為隔擋層。本文結(jié)合研究區(qū)特征，建立了儲集層分類統(tǒng)計(jì)表(表2)，并認(rèn)為前3類儲集層滲流能力基本相當(dāng)，Ⅳ類儲集層斜率突變尚無壓汞等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，僅從目前信息來看，K′/φ′值偏低，顯示孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，微孔隙占比較大，因此認(rèn)為其滲流能力相應(yīng)較差。

綜上認(rèn)為，前3類儲集層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)較大，為有效儲集層，Ⅳ類儲集層、Ⅴ類儲集層定義為無效儲集層，各類儲集層的K′/φ′值范圍如表2所示。

圖6 儲集層K′/φ′累計(jì)頻率圖

表2 烏馬營二疊系儲集層分類

4 流體性質(zhì)評價圖板

在相關(guān)分析數(shù)據(jù)較少的情況下，利用表2所示的儲集層分類方法能夠?qū)瘜舆M(jìn)行定性分類，進(jìn)而結(jié)合電阻率比值進(jìn)行流體性質(zhì)識別。

通過對烏馬營二疊系致密砂巖氣層2口井11層儲集層參數(shù)及測井曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用K′/φ′值反映孔隙結(jié)構(gòu)、儲集層電阻率與泥巖電阻率比值(RT/Rsh)消除圍巖影響，可獲得儲集層電阻率相對變化趨勢，建立K′/φ′與RT/Rsh交會圖板(圖7)，用于進(jìn)行儲集層流體性質(zhì)判斷。圖7橫坐標(biāo)與表2的儲集層分類相對應(yīng)，可以有效識別干層，結(jié)合縱坐標(biāo)可以進(jìn)行含氣儲集層的識別。K′/φ′<0.025，評價為干層；RT/Rsh>2，為氣層與差氣層混雜區(qū)。這是因?yàn)榱黧w性質(zhì)與孔隙結(jié)構(gòu)的共同作用，導(dǎo)致部分氣層與差氣層分界不清晰，還需后續(xù)豐富巖心與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行精細(xì)劃分。RT/Rsh<2為含水區(qū)，反映水層與氣水同層混雜存在。雖然圖板還存在改進(jìn)空間，但仍可通過該圖板有效區(qū)分干層與含氣層，剔除含水層，為深層致密氣的勘探開發(fā)提供技術(shù)支持。

圖7 K′/φ′與RT/Rsh流體性質(zhì)識別圖板

5 應(yīng)用實(shí)例分析

致密砂巖氣層測井評價創(chuàng)新方法用于烏馬營二疊系致密砂巖氣層6口井52層的解釋，其中4口井17層試油，符合14層，解釋符合率82.4%。

圖8為YGXX井二疊系綜合解釋成果圖，該段補(bǔ)償密度值基本都在2.55 g/cm3以上，按照常規(guī)評價方法，優(yōu)化前方法計(jì)算孔隙度只有4%左右，屬于干層范圍。利用本文方法，首先重新計(jì)算儲集層孔滲參數(shù)，然后利用新圖板(圖7)進(jìn)行流體性質(zhì)識別，認(rèn)為該段含氣性較好。從計(jì)算結(jié)果的對比來看，雖然本井取心點(diǎn)較少，但第7道和第8道的現(xiàn)計(jì)算孔隙度φ′、滲透率K′與巖心分析孔隙度φ巖心、滲透率K巖心及原計(jì)算孔隙度φ原始、滲透率K原始對比顯示，新模型計(jì)算參數(shù)與巖心分析數(shù)據(jù)的吻合較好，尤其是滲透率計(jì)算，明顯優(yōu)于原計(jì)算滲透率，提高了參數(shù)計(jì)算精度，在圖板中也能有效進(jìn)行儲集層分類及流體性質(zhì)評價。

圖8 YGXX井綜合解釋成果圖(二疊系石盒子組)

根據(jù)計(jì)算儲集層參數(shù)及儲集層在圖板中的位置：166號上小層評價為差氣層、中小層為干層、下小層為氣層，167號層為差氣層，171號上小層為干層、中小層為差氣層、下小層為氣層，174號上小層為差氣層、下小層為氣層，175號上小層為氣層、下小層為氣水同層。該井這5個層合試(4 778.5～4 883.4 m)，壓裂后8 mm油嘴自噴，產(chǎn)氣11 554 m3/d,累產(chǎn)氣278 583 m3，產(chǎn)水46 m3/d,累產(chǎn)水4 407 m3，證明了本文評價方法的有效性。

6 結(jié) 論

(1)優(yōu)化后的儲集層參數(shù)計(jì)算模型提高了儲集層參數(shù)計(jì)算精度，為儲集層有效性及流體性質(zhì)識別奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(2)儲集層有效性評價方法能有效剔除無效儲集層，同時結(jié)合孔隙度、滲透率比值與電阻率比值交會圖板進(jìn)行流體性質(zhì)識別，在解釋評價中有據(jù)可循，對致密砂巖氣層流體性質(zhì)識別具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

(3)經(jīng)烏馬營地區(qū)6口井52層驗(yàn)證，解釋符合率有效提高，應(yīng)用效果較好。證明了該方法的有效性，提高了該區(qū)深層致密砂巖氣層測井識別的準(zhǔn)確率，為下步勘探規(guī)劃提供了技術(shù)支撐。

存在問題：一是井眼環(huán)境對補(bǔ)償密度曲線影響較大，因此井眼不規(guī)則處需要先進(jìn)行補(bǔ)償密度校正，然后再利用該方法進(jìn)行儲集層參數(shù)計(jì)算；二是因巖心分析數(shù)據(jù)、測井資料及現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)有限，儲集層有效性評價及流體性質(zhì)識別圖板還處在初步建立階段，需要進(jìn)一步完善。