鄂爾多斯東部低滲砂巖儲(chǔ)層飽和度解釋方法

杜元?jiǎng)P，吳寒，馬強(qiáng)，田鵬，田博寧

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065；2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西西安710201）

鄂爾多斯東部低滲砂巖儲(chǔ)層飽和度解釋方法

杜元?jiǎng)P1，2，吳寒2，馬強(qiáng)2，田鵬2，田博寧2

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065；2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西西安710201）

鄂爾多斯盆地東部低滲砂巖氣藏，儲(chǔ)集體規(guī)模小、儲(chǔ)層滲流能力差、非均質(zhì)性強(qiáng)。儲(chǔ)層內(nèi)不同流體之間測(cè)井響應(yīng)特征差異小，經(jīng)典Archie公式建立模型無法準(zhǔn)確求取飽和度，計(jì)算所得飽和度誤差大，導(dǎo)致測(cè)井解釋氣層和水層無法準(zhǔn)確分辨。難以建立適用于本研究區(qū)飽和度計(jì)算模型，并運(yùn)用于實(shí)際測(cè)井解釋。在巖石電阻率實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，分析了研究區(qū)不同層位巖石Archie參數(shù)特征，并建立含水飽和度分析模型。通過核磁共振實(shí)驗(yàn)取得的束縛水參數(shù)，結(jié)合綜合物性指數(shù)回歸統(tǒng)計(jì)建立束縛水飽和度解釋模型。研究表明，基于巖電特征的Archie公式計(jì)算結(jié)果與密閉取心含水飽和度實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度高，能更為有效的分辨儲(chǔ)層含氣特征，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

鄂爾多斯盆地；低滲透儲(chǔ)層；巖電實(shí)驗(yàn)；飽和度；束縛水

鄂爾多斯盆地東部位于伊陜斜坡，天然氣地質(zhì)資源豐富，是目前長(zhǎng)慶油田天然氣勘探重點(diǎn)區(qū)域。盆地內(nèi)東部區(qū)域許多層為低滲砂巖氣藏，受物源、沉積環(huán)境多重因素影響，儲(chǔ)層巖石礦物組分復(fù)雜，包括純石英砂巖、高雜基巖屑砂巖、高巖屑砂巖等，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型多樣，原生、次生孔隙發(fā)育，非均質(zhì)極強(qiáng)。利用經(jīng)典Archie公式建立模型常呈現(xiàn)非線性現(xiàn)象，飽和度計(jì)算結(jié)果誤差大，氣層、水層測(cè)井分辨難度大。最終導(dǎo)致難以建立適用于本研究區(qū)低滲氣藏飽和度模型，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的定量評(píng)價(jià)。

儲(chǔ)層飽和度定量分析計(jì)算是儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)及油氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)工作[1]。近年來國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者針對(duì)飽和度模型進(jìn)行了大量研究，建立了許多飽和度解釋模型，這些模型大部分皆由Archie公式演變而來[2]。針對(duì)低滲砂巖含氣儲(chǔ)層，利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析巖石電阻率，進(jìn)而評(píng)價(jià)巖石Archie參數(shù)特征，再利用Archie公式建立含水飽和度分析模型，并應(yīng)用于實(shí)際單井解釋驗(yàn)證解釋結(jié)果的可靠性。

1 巖電實(shí)驗(yàn)含水飽和度模型

1.1 巖石Archie參數(shù)特征

1.1.1 礦物膠結(jié)指數(shù)巖石有效孔隙度在一定程度上反應(yīng)儲(chǔ)層物性，Archie公式把100%完全飽和水純巖石電阻率Ro與地層水電阻率Rw的比值定義為地層因素F。因此地層因素取決于巖石孔隙度，并受巖性、膠結(jié)程度以及孔隙結(jié)構(gòu)影響[3]。當(dāng)巖石孔隙度和巖性一定時(shí)，地層因素F為：

式中：Ro-100%完全飽和水純巖石電阻率，Ω·m；Rw-地層水電阻率，Ω·m；a-巖性系數(shù)，無量綱；m-膠結(jié)系數(shù)，反應(yīng)巖石孔隙度迂曲程度；φ-有效孔隙度。

研究區(qū)平均原始地層水礦化度為70 000 mg/L，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)盒7段、山1段、山2段及太原組四個(gè)層位40塊進(jìn)行巖石電阻率測(cè)試。根據(jù)巖電實(shí)驗(yàn)成果，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖中地層因素F與孔隙度φ具有明顯的線性關(guān)系，即隨孔隙度增加，地層因素線性減?。ㄒ妶D1～圖4、表1）。

1.1.2 飽和度指數(shù)Archie將含油氣巖石電阻率Rt與巖石完全飽和水電阻率Ro比值定義為電阻增大率I，該值主要取決于巖石含水飽和度Sw，也受孔隙度φ、地層水電阻率Rw等因素影響，公式如下：

式中：Ro-100%完全飽和水純巖石電阻率，Ω·m；Rt-為巖石電阻率，Ω·m；b-巖性系數(shù)，無量綱；n-飽和度指數(shù)，反應(yīng)巖石孔隙中油水分布情況；Sw-含水飽和度。

研究區(qū)不同層位下巖石電阻增大率I與含水飽和度Sw在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下呈明顯線性關(guān)系，含水飽和度降低，含氣飽和度增大，電阻增大率逐漸增大（見圖5～圖8）。隨著地層深度的增加，b和n呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)（見表2）。

1.2 Archie公式含水飽和度計(jì)算

Archie在1942年提出了通過電阻率測(cè)井進(jìn)行含油氣飽和度計(jì)算的關(guān)系式，后來此公式被稱為Archie公式，該公式為目前測(cè)井解釋計(jì)算含油氣飽和度最基本也是最有效的公式。準(zhǔn)確確定Archie公式參數(shù)對(duì)應(yīng)計(jì)算結(jié)果尤為重要。在深入研究區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析確定合適的巖電參數(shù)。

由式（1）和式（2）變換可得：

圖1 盒7段孔隙度與地層因素關(guān)系圖

圖2 山1段孔隙度與地層因素關(guān)系圖

圖3 山2段孔隙度與地層因素關(guān)系圖

圖4 太原組孔隙度與地層因素關(guān)系圖

表1 不同層位巖石a與m值統(tǒng)計(jì)

圖5 盒7段含水飽和度與電阻增大率值關(guān)系圖

圖6 山1段含水飽和度與電阻增大率值關(guān)系圖

圖7 山2段含水飽和度與電阻增大率值關(guān)系圖

圖8 太原組含水飽和度與電阻增大率值關(guān)系圖

式中：a、b、m、n均由以上實(shí)驗(yàn)獲得，研究區(qū)不同層位儲(chǔ)層Archie現(xiàn)象不明顯，因此可直接利用Archie公式進(jìn)行飽和度定量解釋。

表2 不同層位巖石b和n特征值統(tǒng)計(jì)表

2 束縛水飽和度模型

儲(chǔ)層束縛水與巖石孔隙毛細(xì)管力大小以及與巖石對(duì)流體的潤(rùn)濕性相關(guān)，束縛水飽和度為區(qū)別不同流體性質(zhì)，分析儲(chǔ)層產(chǎn)液特征，計(jì)算相關(guān)滲透率和產(chǎn)水率的關(guān)鍵參數(shù)[4]。因此束縛水飽和度計(jì)算的準(zhǔn)確程度影響儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)的質(zhì)量。影響束縛水飽和度因素較多，例如孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量、孔吼半徑以及粒度中值等。

目前通過核磁共振測(cè)井可有效識(shí)別可動(dòng)流體與束縛流體，結(jié)合核磁實(shí)驗(yàn)分析，利用T2譜面積比值、稱重、SBVI、統(tǒng)一T2截止值以及綜合物性參數(shù)模型等方法。T2譜面積比值和稱重法可直接測(cè)量獲得，而SBVI、統(tǒng)一T2截止值和綜合物性參數(shù)模型法用于間接確定[5]。

核磁實(shí)驗(yàn)獲得束縛水飽和度精度較高，因此利用T2譜面積比值法得到的巖樣束縛水飽和度，基于核磁T2譜實(shí)驗(yàn)分析，建立束縛水飽和度綜合計(jì)算模型。經(jīng)研究分析，研究區(qū)儲(chǔ)層束縛水飽和度主要集中分布在8%～85%。對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層巖樣束縛水飽和度（Swirr）與綜合物性指數(shù)建立交匯圖，反應(yīng)出束縛水飽和度隨著綜合物性指數(shù)增大而減?。ㄒ妶D9）。通過相關(guān)性擬合，獲得不同層位束縛水飽和度計(jì)算公式（見表3）。

圖9 綜合物性指數(shù)和束縛水飽和度交匯圖

表3 不同層位束縛水飽和度擬合公式

表3 不同層位束縛水飽和度擬合公式（續(xù)表）

3 應(yīng)用效果

利用建立的儲(chǔ)層物性參數(shù)計(jì)算模型及含水飽和度模型對(duì)研究區(qū)4口密閉取心井進(jìn)行計(jì)算，物性參數(shù)分析結(jié)果與巖心實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果對(duì)應(yīng)性較高。含水飽和度模型巖電實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算結(jié)果與密閉取心分析含水飽和度成果對(duì)應(yīng)程度高，模型準(zhǔn)確度高。后期通過生產(chǎn)測(cè)井解釋成果進(jìn)行對(duì)比，解釋結(jié)果與試氣結(jié)果一致性好，綜合解釋氣層。

4 結(jié)語

（1）利用巖電實(shí)驗(yàn)，分析了研究區(qū)不同層位儲(chǔ)層巖電特征，并建立了基于Archie公式的含水飽和度計(jì)算模型。研究結(jié)果表明，Archie公式計(jì)算結(jié)果與密閉取心實(shí)驗(yàn)分析含水飽和度和生產(chǎn)測(cè)井結(jié)果吻合度高。

（2）通過核磁共振實(shí)驗(yàn)得到的巖心束縛水飽和度為依據(jù)，對(duì)研究區(qū)分層位建立束縛水飽和度計(jì)算模型，為求取束縛水飽和度提供經(jīng)驗(yàn)公式參考。

［1］劉廣峰，王建國(guó)，何順利，等.榆林氣田低滲透氣藏的測(cè)井方法［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2007，26（4）：123-126.

［2］楊雙定，楊趙建武，唐文江，等.低孔隙度、低滲透率儲(chǔ)層氣層識(shí)別新方法［J］.測(cè)井技術(shù)，2005，25（9）：45-47.

［3］李勇，朱競(jìng).低孔低滲砂巖儲(chǔ)層測(cè)井流體性質(zhì)判別方法研究［J］.國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2012，（4）：42-44.

［4］邵維志，丁娛嬌，劉亞，等.核磁共振測(cè)井在儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.測(cè)井技術(shù)，2009，33（1）：52-56.

［5］譚海芳，黃書坤.確定束縛水飽和度的方法研究［J］.國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2006，21（4）：23-24.

Reservoir saturation interpretation method of low permeability sandstone reservoir in eastern Ordos

DU Yuankai1，2，WU Han2，MA Qiang2，TIAN Peng2，TIAN Boning2
（1.College of Earth Sciences and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Changqing Division，China Petroleum Logging Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710201，China）

Low permeability sandstone gas reservoir in eastern Ordos basin,which is a small reservoir,with poor permeability and strong heterogeneity.There is almost no difference in well logging response characteristics between different fluids in the reservoir.The classical Archie formula can not accurately calculate the saturation,and the calculated saturation error is large,which leads to the well logging interpretation of the gas reservoir and the water layer can not accurately distinguish.It is difficult to establish the saturation calculation model which is suitable for this research area,and it can be applied to the actual well logging interpretation.Based on the experimental study of rock resistivity,the Archie parameters of different layers in the study area were analyzed,and the model of water saturation analysis was established.The irreducible water parameters were obtained by nuclear magnetic resonanceexperiment,and the bound water saturation interpretation model was established based on the comprehensive physical index back statistics.The results show that the calculation results of the Archie formula based on the rock electric characteristics are in good agreement with the experimental results of the sealed coring,and can be more effective to distinguish the gas bearing characteristics of the reservoir,and the practical application results are good.

Ordos basin；low permeability reservoir；rock electrical experiment；saturation；bound water

TE311

A

1673-5285（2017）01-0093-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.026

2016－12-05

杜元?jiǎng)P，男（1990-），甘肅張掖人，助理工程師，西安石油大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)在職碩士研究生，從事測(cè)井資料現(xiàn)場(chǎng)采集工作，郵箱：184708058@qq.com。