低滲儲層“四性”關系及有效厚度下限確定方法研究
——以王家川油田劉渠區長4+5、長6儲層為例

魏新 宋紅霞 唐建云

①克拉瑪依職業技術學院 ②中國石油吐哈油田分公司勘探開發研究院

為了提高油田油層段的解釋精度,通過對研究區地質、錄井資料、試油資料、巖心分析資料以及地球物理測井資料的綜合分析，對研究區長4+5、長6段儲層的“四性”關系進行研究。研究結果表明，長4+5、長6儲層具有典型的低孔-低滲特征。確定了劉渠區長4+5、長6儲層有效厚度含油巖性下限為油斑細砂巖；物性下限：?≥8.0%，K≥0.2×10-3μm2；電性下限：Rt≥40Ω·m，AC≥222μs/m；Sw≤60%。夾層扣除的厚度下限為0.2 m，計算有效厚度下限為0.4 m。該項研究結果可為王家川油田的“增儲上產”及油田的后期開發評價提供有力依據和重要參考價值。

1 研究區概況

鄂爾多斯盆地晚三疊世（特別是T3y2沉積期）以湖泊相沉積為主，盆地內沉積了巨厚的泥頁巖，該套泥頁巖不僅為中生界油氣藏的形成提供了充分的物質基礎，而且成為盆內主要的生油巖系之一。至晚三疊世中～晚期（T3y3-4），湖泊外圍的河流相沉積砂體以及三角洲相沉積砂體隨著湖盆的不斷演變，逐漸成為延長組油氣藏的必要的儲集條件[1-2]。

王家川油田劉渠區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部，研究區構造簡單，整體為一平緩的西傾單斜（地層傾角α 1°，坡降λ=6～10m/km），在西傾單斜背景上發育因差異壓實作用形成一些低幅度鼻隆構造。晚三疊世中～晚期（T3y3-4）研究區沉積相以三角洲相主，三角洲平原分流河道砂以及三角洲前緣的水下分流河道砂是延長組最主要的儲集砂體，而蘊藏其中的長4+5、長6油藏為典型的低孔-（超）低滲巖性油藏[3]。

多年以來，受“低孔-（超）低滲”因素的影響，“儲層”和“非儲層”之間的測井響應差異不斷縮小，給許多測井解釋人員在判別油水層以及正確“厘定儲層性質”等方面帶來不少的困擾。本文正是基于上述的考慮，從低孔、（超）低滲儲層的地質特點出發，通過對王家川油田劉渠區長4+5和長6儲層“四性”關系的深入研究，建立本區的孔-滲模型及含有飽和度的數值模型，以期提高研究區儲層和油水層解釋精度，為該油田的儲層評價及儲量申報提供合理的地質依據。

2 儲層特征

2.1 巖石學特征

通過大量巖芯觀察與鑄體薄片鏡下鑒定，王家川油田劉渠區兩套儲層（長4+5和長6）巖石學特征較為相似：其巖性主要以以灰色細粒長石砂巖夾粉砂巖為主，礦物成分為長石為主，其含量介于45.0%～64.0%，平均值為55.25%；其次為石英，其含量介于23.0%～39.0%，平均值為31.5%；巖屑多為變質巖、火成巖巖屑及少量沉積巖巖屑，含量介于8.0%～21.0%，平均值為13.0%。填隙物含量介于8.1%～27.2%，平均值為18.2%，其中雜基多為泥質，其次是泥微晶碳酸鹽，雜基含量介于5.2%～7.4%，平均值為6.4%；膠結物介于4.0%～22.2%，平均值為10.6%。

劉渠區長4+5、長6儲層砂巖的碎屑顆粒分選中等～好；磨圓度以次圓～次棱角狀為主；顆粒呈線狀或點-線接觸；碎屑顆粒粒級主要介于0.1～0.3mm；孔隙膠結類型以孔隙式為主，次為薄膜式。

2.2 物性特征

根據劉渠區16口井760塊樣品的巖心孔隙度分析資料統計結果表明：王家川油田劉渠區長4+5、長6油層組儲層物性均較差，這與鄂爾多斯盆低孔-（超）低滲儲層特征比較吻合，但就其小層的物性而言又有所差異，各小層物性參數如下（見表1）。

表1 劉渠區長4+5、長6儲層物性統計表

2.3 電性特征

縱向上巖性的差異，在測井曲線具有不同的響應特征。劉渠區延長組長4+5、長6儲層主要以三角洲平原分流河道和三角洲前緣水下分流河道砂體為主，縱向上砂泥巖互相疊置，砂體的巖性特征（如礦物組成、粒度粗細）與測井曲線（如極性、幅值）具有良好的指向性。

（1）砂質泥巖與泥巖：具有Gr（高）、Sp（正）、Rt（低）、Ac（高）、CAL（擴頸）的特征。

（2）粉砂巖、泥質砂巖：具有Gr（中高）、Sp（負）、Ac（240μs/m左右）、Rt（30～40Ω·m）的特征。

（3）細砂巖：具有Sp（負）、Gr（33～130API，一般60～100API）、Rt（≧40Ω·m）的特征。

（4）斑脫巖：Gr（極高）、AC（≧300s/m）、Rt（低）、CAL（擴頸）的特征。

2.4 含油性特征

劉渠區延長組長4+5、長6油層組具有“油水分界不明顯、油水混儲、缺乏邊-底水”的特征，油藏類型為典型的彈性－溶解氣驅巖性油藏。

此外，長4+5（長4+51、長4+52）、長6（長61～長64）各小層的含油性在平面上和縱向上具有規律性。

（1）縱向上：長62的物性和含油性均好于長4+52。

（2）平面上：長4+52、長62的連片性好于長61；長63個別井含油，長64未見油氣顯示。

3 儲層四性關系

在儲層評價中，以儲層巖性為基礎、運用電性特征為手段，來確定儲層儲集性能的參數（儲層物性），從而到達了解儲層含油性的目的，即所謂的儲層“四性”關系研究。電性特征不僅能夠直觀的反映出其它三者，也是確定其它三者的重要手段，因此電性特征研究是儲層“四性”關系研究中核心內容[4-5]。

3.1 巖性與物性的關系

鄂爾多斯盆地延長組儲層低孔-（超）低滲特征受多種因素的控制，如碎屑顆粒的分選性、膠結物的含量以及次生孔隙發育程度等。通過的劉渠區延長組長4+5、長6儲層的760塊樣品的巖性-物性分析資料統計有如下規律（見圖1）。

圖1 研究區長4+5、長6孔、滲-碳酸鹽含量關系圖

（1）沉積物的粒度越粗（↑）、分選越好（↑）、泥質及鈣質含量越低（↓），則物性越好（↑）。

（2）K 中砂﹥K 細砂﹥K 粉砂。

（3）長4+5、長6孔-滲性與填隙物中的碳酸鹽類（如方解石等）呈負相關關系。

3.2 物性與含油性關系

通常情況下：巖性的好壞決定物性優劣，物性優劣又決定了儲層含油性的貧富。對劉渠區密閉取心井和油基泥漿的情況下巖心的含油性與巖心分析做了詳細的數理分析與統計，其孔滲散點圖表明（圖2）。

圖2 劉渠區長4+5、長6儲層物性與含油級別關系圖

（1）研究區長4+5、長6儲層孔-滲具有良好相關性。

（2）儲層孔、滲越好（↑），含油級別越高（↑）。

3.3 物性與電性關系

通過對劉渠區長4+5、長6大量測井資料與物性資料對比分析以及室內分析資料的深入研究后發現，儲層物性的好壞與測井曲線（主要為SP、AC曲線）具有良好的相關性（圖3）。

圖3 劉渠區長4+5、長6儲層φ-△t關系圖

（1）AC與 大小對應關系較好。

（2）油層：AC=230～250μ s/m，多數油層AC=222～240 μs/m。

（3）致密層：AC215μs/m；鈣質含量增多，Rt值也相應增高。

3.4 含油性與電性關系

王家川油田延長組長4+5、長6儲層整體特征為：①儲層非均質性強；②滲透性與含油性具有相關性；③含油層的曲線特征比較明顯，油、水層的特征總體易于識別。

通過對劉渠區2口密閉取芯井分析，并作出相應的“四性”關系圖（圖4a、b），結果表明：

圖4 劉渠區A井長4+5四性關系圖（a）

圖4 劉渠區B井長6四性關系圖（b）

（1）R4.0在反映含油性時受巖性影響較大，ILD能較好的反映油層情況。

（2）油層：R4.0=40～180Ω·m，ILD=40～130Ω·m，Ac222μs／m。

（3）R 油=1.5～4 R 水。

4 孔隙度與原始含油（水）飽和度解釋

4.1 孔隙度

對于孔隙度解釋模型的建立，首先找出劉渠區長4+5、長6巖心分析孔隙度（巖心）與聲波時差（Ac）的關系，其次做回歸分析處理，得到的回歸公式，最后對解釋方程精度進行分析。

通過對劉渠區內5口探井230個井層巖心～Ac資料詳細分析，并作回歸分析，得到孔隙度解釋模型：

此外，通過研究區儲層巖心與測井進行對比檢驗1.0%的層點占96.97%，者占3.03%，測井解釋孔隙度的平均值比巖心分析孔隙度僅相差0.03%二者十分接近。因此，根據研究區油藏地質基礎建立的孔隙度解釋方程具有解釋精度高的特點，符合劉渠區的地質特點。

4.2 滲透率

對于滲透率解釋模型的建立，首先劉渠區長4+5、長6儲層～k的相關性，其次依賴砂巖樣品的實測物性資料可“直接”經過回歸分析與處理得到回歸公式，最后對所建模型的精度進行分析。

根據區內16口探井近400個砂巖樣品的實測物性資料，并作回歸分析，得到滲透率解釋模型：

所建滲透率模型：

（1）劉渠區長4+5、長6儲層和k具有一定的正相關性。

（3）依據研究區延長組長4+5、長6的實測孔隙度評價目的層的滲透率值（k）具有解釋精度高的特點，所建立的回歸公式符合劉渠區的地質特點。

4.3 原始含油飽和度

（1）密閉取心法。

密閉取心法確定含油飽和度（So）的方法是：首選利用區內密閉取芯井含油層段的孔隙度（）與含水飽和度（Sw）資料作散點圖，并擬合出～Sw關系曲線，其次用計算孔隙度和～Sw關系曲線聯合求取含水飽和度（Sw）。

擬合劉渠區延長組～Sw關系曲線是利用了C井密閉取心井資料并進行失水校正建立的（圖5）。研究區長4+52、長61、長62油層的孔隙度分別進行了測井解釋面積加權，分別為10.1%、9.2%、9.6%，由上述礦場確定So的方法求得研究區平均含水飽和度49.0%，平均含油飽和度分別為51.0%。

圖5 劉渠區C井密閉取心孔隙度與含水飽和度關系圖

（2）測井解釋法。

測井解釋法確定含油飽和度（So）的方法，主要是利用阿爾奇公式，而對于阿爾奇公式公式中的巖電參數（a、b、m、n）的確定，首選需要作地層因素和孔隙度（F～）、電阻增大率和含水飽和度（I～Sw）等相關實驗，其次是查相關圖版及實驗所需數據（如劉渠區地層水平均礦化度，油層平均溫度，地層水電阻率等），最后利用深感應電阻率（ILD）求取油層電阻率（Rt）；用聲波時差（Ac）求取孔隙度（）；用實驗確定的巖電參數（a、b、m、n）及飽和度解釋模型對劉渠區的井進行飽和度解釋。

依據上述方法并利用劉渠區5口探井42塊巖樣，利用阿爾奇公式分別做地層因素和孔隙度（F～）實驗數據、電阻增大率和含水飽和度（I～Sw）數據，經過整理、分析與回歸，得到其冪函數關系曲線，方程表達式為（式1、式2）：

其中：a、b-巖性系數；n-飽和度指數；m-膠結指數；-有效孔隙度；Rw-地層水電阻率（Ω·m）。

通過上述實驗最終確定巖電參數（a、b、m、n）：a=0.9457，m=1.9844，b=1.0048，n=1.8464。查相關圖版及實驗所需數據，劉渠區地層水平均礦化度約為4.73×104mg/L，折合NaCl當量為4.11×104mg/L，油層平均溫度T=26.5℃，地層水電阻率Rw=0.15Ω·m。最終得到：劉渠區長4+52、長61、長62解釋平均含水飽分別43.2%、49.4%、45.4%，則測井解釋平均含油飽度分別為56.8%、50.6%、54.6%。

綜合考慮密閉取心法、壓汞法及測井解釋法求得的油層含油飽和度取值（So），將三種方法算術平均后得出儲量計算長4+52、長61油層含So=53.0%。

5 有效厚度的確定與劃分

在現有工藝條件下，具有產油能力的工業油流井中可動油的儲層厚度即油層段厚度稱之為“油層有效厚度”。有效厚度下限值的確定方法是：通過巖心分析資料并結合研究區試油試采數據，進行地質、錄井、地球物理測井等資料的綜合研究，從而確定出適應研究區油層特點的巖性、物性、含油性和電性的下限標準[6-10]。

5.1 巖性、物性、含油性下限標準

（1）巖性下限標準。

有效厚度的巖性標準是依據區內目的層段200余份粒度分析資料、薄片資料及巖心含油級別資料經過數理統計制定的。含油級別在油跡及其以上級別的多見于細砂巖，而粉砂巖與泥質砂巖、鈣質砂巖一般為油跡甚至不含油。另外，劉渠區長4+5、長6壓裂試油井和已獲工業油流井承壓段的含油產狀均在油斑級及其以上，因此，根據有限厚度下限標準將研究區長4+5、長6有效儲層含油級別定為油斑級細砂巖。

（2）物性下限標準。

a、經驗統計法。

用經驗統計法確定出的有效厚度的物性下限值最基本的標準就是油層的產油能力、儲油能力和油層厚度損失都較小。因此，收集并統計研究區及周邊區域5口井530塊巖心樣品的分析化驗資料，并根據王家川油田劉渠區的礦場實際情況，截取k=0.2×10-3μm2時，累積產油能力丟失4.80%，累積頻率損失15.38%，因此，可作為目劉渠區長4+5、長6儲層有效厚度的物性下限值。

b、試油（試采）統計法。

根據區內33口井的試油（試采）統計（圖6、圖7），從圖中可知，當產油量趨向于零時，=8.0%，k=0.2×10-3μm2左右，即小于該物性界限的儲層已不具有產油能力，不符合有效厚度的定義。由此可將k 下限=0.2×10-3μm2，下限=8%做為劉渠區長4+5、長6儲層有效厚度的物性下限值。

圖6 研究區單井產量-孔隙度關系圖

圖7 研究區單井產量-滲透率關系圖

5.2 有效厚度測井參數下限標準

劉渠區長4+5、長6油水層下限值是利用區內87口井120個層點的取芯資料、試油（試采）數據、測井數據制作ILD與Sw、交會圖（圖8）。從圖版上獲得各種測井參數下限值如下：≥8.0%；Sw≤60%；Rt≥40Ωm；Ac≥222μs/m。其中：油水層誤出5個，誤入1個，圖版精度θ=93.4%。

圖8 劉渠區長4+5、長6有效厚度電性標準圖

通過研究區巖-電下限綜合取值，最終確定的劉渠區長4+5、長6油層有效厚度巖性、物性、含油性及電性的下限值（見表2）。

表2 劉渠區長4+5、長6油層有效厚度下限值一覽表

5.3 油層夾層扣除標準

由于夾層不能提供工業油流，因而在在計算儲層有效厚度時，應從儲層的“視厚度”中予以剔除。經區內大量測井曲線特征分析，區內夾層主要有泥質夾層和鈣質夾層兩類。而這兩類夾層在電測曲線上具有不同的特征：

（1）泥質夾層：Sp和Gr曲線（異?；胤担?，Rt（低凹），微電極電阻M1M2（低值）。

（2）鈣質夾層：Sp（異?；胤担?，Rt（高值），Ac（低值），M1M2（高峰刺刀狀）。

夾層扣除標準是基于對區內90余口井的測井曲線特征分析，并根據劉渠區長4+5、長6的實際地質狀況，參考區內測井曲線的縱向分辨能力、解釋精度、射孔壓裂工藝及試油等情況，得到夾層扣除的厚度下限為0.2 m，計算有效厚度的下限為0.4 m。

6 結論

（1）王家川油田劉渠區長4+5、長6儲層砂巖類型以灰色細粒長石砂巖主，成分和結構成熟度均中等，孔隙膠結類型以孔隙式為主，儲層物性均較差，屬典型的低孔-（超）低滲儲層，長4+52和長6油藏具有“油水界面不明顯、油水混儲、缺乏邊、底水”的特征。

（2）通過劉渠區長4+5、長6段儲層“四性”關系研究表明，儲層的巖性、電性、物性和含油性之間具有良好的相關性。結合研究區實際地質特征，分別建立了孔隙度（）、滲透率（k）及含油飽和度（So）解釋模型；綜合密閉取心法、恒速壓汞法以及測井等三種方法，確定了長4+52、長61油藏So=53%。

（3）通過綜合分析確定了劉渠區長4+5、長6儲層有效厚度含油巖性下限為油斑細砂巖；物性下限：≥8.0%，K≥0.2×10-3μm2；電性下限：Rt≥40Ω·m，AC≥222μs/m；Sw≤60%。夾層扣除的厚度下限為0.2m，計算有效厚度下限為0.4m。該項研究結果可為王家川油田的“增儲上產”及油田的后期開發評價提供有力依據和重要參考價值。