基于巖石物理相分類確定致密儲層孔隙度——以蘇里格氣田東區為例

宋子齊 景 成 龐玉東 田 新 張景皓

1．西安石油大學石油工程學院 2．中國石油大學（華東）石油工程學院 3．西安石油大學地球科學與工程學院

蘇里格氣田東區致密儲層孔隙空間細小，儲層微觀孔隙類型多樣，結構復雜，儲層中存在多種孔隙喉道類型，細小及無效喉道占喉道數量絕大部分，形成以成巖溶孔為主，多孔隙類型不同組合交織搭配，儲層儲集性能差且相差懸殊。在宏觀物性上則表現為孔隙度、滲透率分布范圍寬，孔滲關系復雜，相對高孔低滲、低孔高滲、低孔低滲共存，儲層流動層帶復雜，儲層中不同巖石物理相流動單元孔隙結構差異體現出致密儲層巖性和巖石物理性質的差異性，表現出致密儲層十分明顯的非均質、非線性分布和測井響應復雜特點［1－5］。因此，有必要利用該區目的層段致密儲層不同巖石物理相信息，分析建立致密儲層孔隙度參數模型。

1 儲層巖石物理相分類及其評價

致密儲層巖石物理相分類集中體現出巖性、物性、孔隙圖像、壓汞曲線、測井響應對儲層的控制作用［4－7］，同類巖石物理相形成具有相同的沉積—成巖作用和條件，它們具有相似的儲層巖石物理相分類特征，不同巖石物理相儲層則難以用一個統計的標準進行表征。為此，依據致密儲層巖石物理相形成的地質條件，在研究區劃分出較好型、較差型、致密型的一、二、三類巖石物理相類型［5－9］。

一類石英支撐強溶蝕型巖石物理相儲層主要為中粗粒石英砂巖，含部分巖屑石英砂巖（碎屑組分中石英含量在90%以上）。石英顆粒間呈線—凹凸接觸，磨圓度呈次圓狀，孔喉分選較好。該類儲層處于心灘、邊灘淺水河道有利微相帶中，水淺水動力條件強，其中粗粒石英砂巖在成巖過程中抗壓實作用較強，使部分原生粒間孔得以保存，且較粗石英砂巖相對于細粒砂巖抗硅質膠結強。從而在成巖中易溶組分溶蝕得以改善，形成較好的石英支撐強溶蝕粒間孔、溶孔型巖石物理相。

該類巖石物理相儲層滲透率一般大于1．0mD，面孔率大于4．0%，孔隙度大于10%。壓汞曲線呈較寬平臺型，排驅壓力小于0．5MPa，中值壓力小于5．0 MPa，分選系數、變異系數、均質系數居中，最大孔喉半徑大于1．0μm，中值半徑大于0．1μm，退汞效率大于40%，孔隙結構綜合參數大于20。測井響應主要呈現“六降低兩升高”特征［5，8－9］，反映出一種相對有利較為滲透砂巖儲層（主要指氣層）的巖石物理相特征。

二類巖屑石英砂巖溶孔型巖石物理相儲層主要為中粗粒巖屑石英砂巖，但巖屑含量相對較低。石英及巖屑顆粒以線接觸為主，磨圓度呈次圓—次棱狀，孔喉分選也較好。該類儲層處于心灘、邊灘及河道滯留充填砂體較為有利微相帶中，儲層成巖壓實、石英次生加大及高嶺石充填使原生粒間孔隙明顯減少，但儲層中易溶的巖屑、雜基溶解形成的溶蝕孔隙和發育的蝕變高嶺石晶間孔，為儲層提供了較好的排出擴散條件，形成研究區廣泛分布發育的溶孔型巖石物理相。

該類巖石物理相儲層物性和孔隙結構有所變差，儲層滲透率0．3～1．0mD，面孔率1．0%～4．0%，孔隙度7%～10%。壓汞曲線呈緩坡型，排驅壓力0．5～1．5MPa，中值壓力5．0～15．0MPa，分選系數、變異系數、均質系數較低，但變化范圍增大，最大孔喉半徑0．5～1．0μm，中值半徑0．03～0．1μm，退汞效率35%～45%，孔隙結構綜合參數10～20。測井響應主要呈現“六較低兩較高”特征［5，8－9］，反映出一種較差砂巖儲層（主要指差氣層）的巖石物理相特征。

三類雜基微孔致密型巖石物理相儲層主要為細、中、粗粒巖屑砂巖，含泥質石英砂巖、塑性巖屑、雜基類雜砂巖。處于河道邊緣天然堤、決口扇和分流間灣砂體中，儲層泥質含量高，受強烈成巖壓實和鈣質膠結交代形成雜基微孔型致密巖石物理相。

該類巖石物理相儲層孔隙類型以雜基微孔和零星分布的顆粒溶孔為主，儲層滲透率小于0．3mD，面孔率小于1．0%，孔隙度小于7．0%。壓汞曲線呈斜坡型，排驅壓力大于1．5MPa，中值壓力大于10．0MPa，分選系數、變異系數、均質系數分布范圍大，最大孔喉半徑小于0．5μm，中值半徑小于0．06μm，退汞效率小于35%，孔隙結構綜合參數小于10。測井響應主要呈現“五升高三降低”特征［5，8－9］，反映出一種致密砂巖的干砂層（主要指氣顯示層和干層）巖石物理相特征。

從上述巖石物理相分類特征可以看出，巖石物理相分類集中體現儲層形成的沉積、成巖作用及其相應的地質條件。3種不同類別巖石物理相具有不同巖性、物性、孔隙圖像、孔隙結構及其相應測井響應參數分布的特征與差異［8－10］。為此，利用灰色理論致密儲層巖石物理相的分類原則及處理方法，對該區不同類型致密儲層巖石物理相測井響應進行統計，利用參數準確率及分辨率提取儲層巖石物理相的多種信息，并根據氣田具體地質特征進行系數統計分析、調整和匹配，建立起該區致密儲層巖石物理相評價劃分標準及權系數［11－15］（表1）。

為評價表中一、二、三類巖石物理相類別，采用上述10種測井響應特征性參數和計算的流動層帶指標，利用灰色理論集成和綜合多種測井信息，確定和劃分出該區目的層段較好、較差和致密的3類巖石物理相［15－18］。

表1 研究區致密儲層巖石物理相評價劃分標準及權系數表

2 致密儲層孔隙度參數建模

不同類別巖石物理相儲層孔隙度大小主要取決于組成巖石顆粒大小、孔隙類型、結構等，反映出不同類別巖石物理相儲層參數分布概率的差異。一類較好型巖石物理相以粗粒石英砂巖及巖屑石英砂巖為主，粒級較粗，孔隙類型主要為殘余粒間孔和較大次生溶孔組合為主，儲層具較好的物性及孔隙結構特征，儲層孔隙度（含相應測井響應參數）的分布趨于相對集中的較高范圍。而三類致密型巖石物理相以細、中粒巖屑砂巖為主，孔隙類型以雜基微孔和零星分布的顆粒溶孔為主，儲層物性及孔隙結構差，儲層孔隙度（含相應測井響應參數）的分布趨于相對集中的較低范圍。二類較差型巖石物理相儲層的巖性、物性、孔隙類型與結構的分布則趨于居中。因此，必須研究巖石物理相分類才能準確進行致密儲層參數建模［18－20］。

在該區致密儲層巖石物理相分類評價基礎上，采用巖心刻度測井方法有效地區分和建立測井儲層參數解釋模型。表2為該區致密儲層不同巖石物理相測井解釋孔隙度模型。

表2中孔隙度參數ρb、Δt、φN分別為密度、聲波時差、中子孔隙度測井值。巖石物理相分類后密度和聲波時差與巖心分析建立的孔隙度模型相關關系趨于較高，它們計算的致密儲層孔隙度都分別具有各自巖石物理相特征及其合理性。中子孔隙度與巖心建立的孔隙度模型，因挖掘效應相關關系差，不具明顯巖石物理相特征差異［18－20］。

圖1～3是該區致密儲層分類巖石物理相巖心孔隙度與密度、聲波時差關系圖，可見分類后孔隙度與測井響應參數對應關系明顯較好。

上述巖石物理相分類后建立的儲層孔隙度模型，明顯改善了數據點的均勻程度及其線性關系，在一定程度上克服了致密儲層低信噪比、低分辨力的評價特征。

表2 研究區致密儲層不同巖石物理相測井解釋孔隙度模型表

圖1 一類巖石物理相巖心分析孔隙度與密度、聲波時差關系圖

圖2 二類巖石物理相巖心分析孔隙度與密度、聲波時差關系圖

圖3 三類巖石物理相巖心分析孔隙度與密度、聲波時差關系圖

利用上述密度、聲波時差解釋模型及其相應密度、聲波時差交會模式的綜合擬合值求取孔隙度解釋模型，可以更為準確地擬合密度、聲波時差綜合信息求取不同巖石物理相孔隙度參數值。

密度計算孔隙度模型：

聲波時差計算孔隙度模型：

分別制作聲波時差與密度測井值交會關系圖（圖4），得到相關公式為：

如圖4所示，需要計算的某層點孔隙度所對應的密度、聲波時差測井值分別為ρi、Δti，對應到密度與聲波時差測井值交會關系圖中的點分別為F與E點，顯然這兩點不在Δt＝Aρb＋B這條直線上，這樣就造成了分別采用密度和聲波時差計算的孔隙度相差較大，采用該層點密度、聲波時差對應到其交會直線上兩點E、F的中點M，把該中點M作為校正后的計算點，分別采用密度和聲波時差模型計算孔隙度，求取兩者孔隙度參數模型綜合擬合值為較可靠的孔隙度值。具體操作步驟如下：

圖4 密度、聲波時差求取孔隙度交會關系圖

E點坐標 為（ρi′，Δti），Δti＝Aρi′＋B，則ρi′＝點坐標為則中點M點坐標為把M點分別帶入上述孔隙度模型中，分別得到密度、聲波時差來計算孔隙度值：

則該層點孔隙度值為：

表3為不同巖石物理相密度、聲波時差交會統計式及利用密度、聲波時差交會求取孔隙度相關特征參數及解釋模型表。

表3 研究區致密儲層分類巖石物理相密度—聲波時差綜合擬合計算孔隙度模型表

3 致密儲層測井評價解釋

在該區致密儲層測井評價解釋中，通過一、二、三類巖石物理相分類研究儲層參數建模，特別是利用上述孔隙度參數建模集中地提取反映儲層骨架特征的巖相類別，更為準確、合理地分類建立和提取儲層孔隙度模型，不同程度地提高了致密儲層測井解釋的精度及效果［19－22］。

圖5為該區統28井二疊系石盒子組8段下亞段致密儲層分類巖石物理相測井評價解釋成果圖。圖5中2 749．3～2 751．9m 井段的第35層，測井響應 “六低兩高”評價為一類較好型巖石物理相，利用表3分類巖石物理相密度、聲波時差綜合信息，計算孔隙度模型為：φi＝－25．88ρi＋0．15Δti＋39．59，將該層段密度測井值2．389g／cm3、聲波時差測井值247．7μs／m，代入后求得層段孔隙度為14．91%。同樣對下部2 753．0～2 756．5m的第36層和上部2 745．0～2 749．3m的第34層分別評價為一類、二類巖石物理相，利用表3的密度、聲波綜合信息，分別求取孔隙度為15．47%和10．07%，并利用分類模型計算出相應滲透率及含氣飽和度參數。通過在2 750．0～2 754．0m 井段的第35、36層的一類巖石物理相儲層試氣，日產氣1．15×104m3，無水，這有效地證實了巖石物理相分類評價劃分致密儲層的有效性及可靠性。

4 結論

1）儲層中不同巖石物理相流動單元孔隙結構差異體現出致密儲層巖性和巖石物理性質的差異性，表現出致密儲層十分明顯的非均質、非線性分布和測井響應復雜的特點。巖石物理相分類集中地反映出致密儲層不同巖石物理相形成的地質特點，同一種巖石物理相形成具有相同的沉積、成巖作用和條件，它們具有相似的巖性、物性、孔隙類型結構及測井響應特征，不同巖石物理相儲層則難以用一個統一的解釋模型對儲層進行表征。

圖5 統28井盒8下亞段致密儲層分類巖石物理相測井評價解釋成果圖

2）利用各類測井、巖心和試氣資料，通過灰色理論集成和綜合多種測井地質信息，確定和劃分致密氣藏一、二、三類巖石物理相儲層，分析不同類別巖石物理相孔隙度參數建模。通過有效的測井地質參數處理以其規則化方式消除孔隙流體影響，集中地體現出巖性、物性、孔隙類型結構和測井響應特征和差異，并利用實例分析了巖石物理相分類確定致密儲層孔隙度分類建模技術，有效地闡明了不同巖石物理相致密儲層參數的求取方法和效果。

3）在研究區致密儲層分類建立和提取孔隙度參數解釋模型研究中，分類模型數據點分布的擬合具有相對集中分布趨勢及其較好的線性關系。特別是分類模型中分別利用分類密度、聲波時差孔隙度參數模型綜合擬合值求取有效的孔隙度參數，明顯改善和提高了致密儲層孔隙度參數的計算精度和效果，有效地克服了致密儲層低信噪比、低分辨力的評價特征。從而實現了將非均質、非線性問題轉化為相對均質、線性問題來解決，為準確建立致密儲層參數模型提供了有效方法。

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