南堡凹陷4號(hào)構(gòu)造中深層儲(chǔ)層可壓性綜合評(píng)價(jià)

田曉冬，魏博，梁忠奎，彭洪立，賀忠文，張陳珺，苗秀英

1.中國(guó)石油冀東油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 唐山 063004 2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司地質(zhì)研究院，陜西 西安 710077

南堡凹陷是華北地臺(tái)基底上，經(jīng)中、新生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)育起來(lái)的一個(gè)“北斷南超”的箕狀凹陷[1]，古近系東營(yíng)組沉積期，凹陷南部為沉降中心，4號(hào)構(gòu)造帶為有利儲(chǔ)層主要發(fā)育區(qū)之一[2]，東營(yíng)組二段(以下簡(jiǎn)稱(chēng)東二段)、東營(yíng)組三段(以下簡(jiǎn)稱(chēng)東三段)為冀東油田儲(chǔ)量升級(jí)和產(chǎn)能建設(shè)的主要含油層系，沉積環(huán)境為扇三角洲前緣亞相，發(fā)育水下分流河道、分流間灣、河口壩等[3]。

研究區(qū)為4號(hào)構(gòu)造東二段、東三段中深層砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層主要埋深3 000～4 000 m，具有明顯的薄互層特點(diǎn)，通常不具有自然產(chǎn)能或低效自然產(chǎn)能，壓裂改造是研究區(qū)低滲透薄互層油氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中非常有效的技術(shù)手段。前人開(kāi)展研究主要集中在沉積相、控制因素及成藏等方面，對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)層可壓性缺乏深入研究，影響了下一步勘探開(kāi)發(fā)。筆者以巖石物理實(shí)驗(yàn)和測(cè)井資料為基礎(chǔ)，綜合考慮儲(chǔ)層儲(chǔ)集品質(zhì)和工程品質(zhì)的影響，開(kāi)展了南堡凹陷4號(hào)構(gòu)造中深層儲(chǔ)層可壓性綜合評(píng)價(jià)，建立了可壓性評(píng)價(jià)模型，有效指導(dǎo)了壓裂選層工作。

1 儲(chǔ)層儲(chǔ)集品質(zhì)評(píng)價(jià)

1.1 孔隙結(jié)構(gòu)

為了便于評(píng)價(jià)南堡4號(hào)構(gòu)造中深層儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，按照油氣評(píng)價(jià)方法中碎屑巖儲(chǔ)層孔隙度類(lèi)型劃分表(SY/T 6285—2011)[4]對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行初步分類(lèi)。Ⅰ類(lèi)樣品(中孔)：15%≤φ(孔隙度)<25%；Ⅱ類(lèi)樣品(低孔)：10%≤φ<15%；Ⅲ類(lèi)樣品(特低孔)：5%≤φ<10%；Ⅳ類(lèi)樣品(超低孔)：φ<5%。整理分析了4類(lèi)樣品的物性、黏土、粒度、掃描電鏡、鑄體薄片等巖心實(shí)驗(yàn)資料，明確了影響研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)的主控因素。研究區(qū)孔隙度分布范圍為2.3%～20.8%，平均14.3%，滲透率分布范圍為0.002～258.0 mD(見(jiàn)圖1)，儲(chǔ)層類(lèi)型主要為中、低孔低滲型儲(chǔ)層，孔隙度、滲透率具有較好的相關(guān)性。

圖1 孔隙度、滲透率頻率分布圖Fig.1 Frequency distribution of porosity and permeability

黏土含量分布范圍為2.3%～50.1%，平均含量13.9%，黏土類(lèi)型以伊蒙混層為主(52.9%)，其次為高嶺石(29.1%)，還含有少量綠泥石(9.1%)和伊利石(8.9%)(見(jiàn)圖2)。

圖2 黏土含量頻率分布圖Fig.2 Frequency distribution of clay content

粒度實(shí)驗(yàn)資料表明，Ⅰ類(lèi)樣品以巨砂、粗砂為主，粒徑較大，粉砂和黏土小顆粒組分含量小于10%，Ⅳ類(lèi)樣品以細(xì)砂、極細(xì)砂為主，基本不含中粗砂等大顆粒組分，由Ⅰ類(lèi)到Ⅳ類(lèi)樣品大顆粒組分減少，粒度逐漸變細(xì)，表明顆粒組分越細(xì)，孔隙結(jié)構(gòu)越差(見(jiàn)圖3)。

圖3 粒度組分頻率分布圖Fig.3 Frequency distribution of particle size components

基于掃描電鏡和鑄體薄片(見(jiàn)圖4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，Ⅰ類(lèi)到Ⅳ類(lèi)樣品顆粒接觸性質(zhì)由漂浮狀、點(diǎn)接觸逐漸向線(xiàn)接觸、凹凸接觸、縫合接觸變化，大顆粒組分明顯減少且顆粒間堆積更加緊密，孔隙類(lèi)型以粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔為主，顆粒間充填黏土礦物增多，喉道半徑減小，面孔率降低，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變差。

圖4 4類(lèi)樣品鑄體薄片圖Fig.4 Thin sections of four types of sample castings

綜合分析鑄體薄片、掃描電鏡等巖石物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出南堡4號(hào)構(gòu)造中深層儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)主控因素為后期成巖作用。成巖作用是決定砂體儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵因素[4]，成巖作用類(lèi)型有壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用。壓實(shí)作用是造成研究區(qū)砂巖原生孔隙大量喪失的主要原因，主要表現(xiàn)為顆粒間點(diǎn)線(xiàn)、縫合接觸，原生孔隙減小，顆粒堆積緊密，嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集和滲流能力；膠結(jié)作用主要表現(xiàn)為黏土礦物膠結(jié)，黏土礦物充填孔隙空間，使儲(chǔ)層物性變差；溶蝕作用是產(chǎn)生次生孔隙、改善儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的重要成巖作用，長(zhǎng)石、巖屑等組分被酸性流體溶蝕，提供了大量的孔隙空間[5-8]。

1.2 儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)

研究表明，壓汞數(shù)據(jù)與儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，廣泛用于儲(chǔ)層分類(lèi)方法研究[9]。本次研究基于壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析排驅(qū)壓力、分選系數(shù)等參數(shù)與孔隙度、滲透率的相關(guān)性，選取相關(guān)性較高的平均孔喉半徑rm、分選系數(shù)s、中值孔喉半徑rpc50、最大孔喉半徑rpd等4個(gè)參數(shù)表征巖石微觀(guān)滲流能力，結(jié)合表征儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力的φ，建立儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)，各參數(shù)相關(guān)性見(jiàn)表1。

表1 壓汞參數(shù)與孔隙度、滲透率相關(guān)性統(tǒng)計(jì)表

由于4項(xiàng)壓汞參數(shù)對(duì)孔隙度、滲透率的影響程度難以判定，需要在量化基礎(chǔ)上綜合分析各參數(shù)影響，本次研究利用層次分析法較為準(zhǔn)確地定量分析各參數(shù)所占權(quán)重[10]。層次分析法(AHP)是一種典型的將決策者對(duì)于決策事件的決策思維進(jìn)行量化的過(guò)程，可有效將各壓汞參數(shù)對(duì)于儲(chǔ)層物性影響程度轉(zhuǎn)化為可以量化的權(quán)重值，實(shí)現(xiàn)微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確表征[11-13]。層次分析法的一個(gè)重要特點(diǎn)是用兩兩參數(shù)重要程度之比的形式表示出相應(yīng)重要性程度等級(jí)，表2為SAATY給出的9個(gè)重要性等級(jí)及其賦值[9]。構(gòu)建儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)目的為綜合表征儲(chǔ)層儲(chǔ)集性和滲透性，各壓汞參數(shù)主要反映儲(chǔ)層滲透性，儲(chǔ)集性通過(guò)孔隙度來(lái)表征，因此孔隙度相對(duì)其他參數(shù)來(lái)說(shuō)最重要，各壓汞參數(shù)通過(guò)表1相關(guān)性分析表明，rm與孔滲相關(guān)性最高，s和rpc50次之，rpd相關(guān)性最差，因此通過(guò)參數(shù)間兩兩比較建立判斷矩陣，如表3所示。

表2 判斷矩陣取值量化表[9]

表3 物性評(píng)價(jià)的判斷矩陣

P=0.4φ+0.27rm+0.16s+0.11rpc50+0.06rpd

(1)

圖5為儲(chǔ)層物性指數(shù)P與孔隙度、滲透率交會(huì)圖，R2分別為0.7929、0.7361，同表1壓汞參數(shù)與孔、滲相關(guān)性比較，物性指數(shù)與滲透率相關(guān)性差別不大，與孔隙度相關(guān)性明顯提高。表明物性指數(shù)在不影響表征微觀(guān)孔喉特征的同時(shí)，大大提高了對(duì)巖石儲(chǔ)集性質(zhì)的表征能力，反映儲(chǔ)層宏觀(guān)物性特征更加全面和準(zhǔn)確。

圖5 P與φ、K交會(huì)圖Fig.5 Cross plot of reservoir physical property index with porosity and permeability

通過(guò)巖心歸位，在常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)質(zhì)量控制與分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)性分析優(yōu)選聲波時(shí)差Δt、密度ρ、自然伽馬qAPI等三條常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)與巖心建立的儲(chǔ)層物性指數(shù)P進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，得到由常規(guī)測(cè)井資料計(jì)算的儲(chǔ)層物性指數(shù)P1：

P1=-0.126qAPI+0.045Δt—24.574ρ+59.67

(2)

研究表明，儲(chǔ)層儲(chǔ)集品質(zhì)除受儲(chǔ)層孔隙度、滲透率影響外，還受儲(chǔ)層厚度和含油飽和度影響。研究區(qū)普遍存在砂泥巖薄互層現(xiàn)象，儲(chǔ)層累計(jì)厚度大但有效厚度小，因此需要確定目的層有效厚度下限標(biāo)準(zhǔn)。本次研究以壓汞、孔滲等巖心分析資料為基礎(chǔ)，基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律分別應(yīng)用最小孔喉半徑法、J函數(shù)法、最小曲率半徑法、累積儲(chǔ)能丟失法計(jì)算目的層有效厚度下限。

1)最小孔喉半徑法。在孔隙或喉道壁上有一層吸附能力很強(qiáng)的束縛水膜，并且具有較強(qiáng)的抗剪切能力，在生產(chǎn)壓差下難以運(yùn)移出去。水濕性碎屑巖顆粒表面附著水膜厚度約為0.1 μm，大于0.1 μm為有效喉道。作平均孔喉半徑與滲透率關(guān)系圖，取rm=0.1 μm時(shí)對(duì)應(yīng)的滲透率為滲透率下限，再通過(guò)孔滲關(guān)系計(jì)算孔隙度下限，得出滲透率下限為0.64 mD，孔隙度下限為10.1%。

2)J函數(shù)法。壓汞毛細(xì)管壓力曲線(xiàn)是研究?jī)?chǔ)層巖石微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)的重要資料，曲線(xiàn)的不同進(jìn)汞壓力區(qū)間對(duì)應(yīng)不同孔喉半徑區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)于滲透率都有各自的貢獻(xiàn)值，隨著進(jìn)汞壓力越來(lái)越大，孔喉半徑越來(lái)越小，當(dāng)某個(gè)孔喉半徑對(duì)于滲透率的累計(jì)貢獻(xiàn)達(dá)到99.99%時(shí)，即可求得最小流動(dòng)孔喉半徑。實(shí)驗(yàn)室條件下的壓汞資料是單一樣品孔隙結(jié)構(gòu)的反映，為了綜合反映儲(chǔ)層的微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)特征，需要將性質(zhì)相同的毛細(xì)管壓力曲線(xiàn)平均為一條能代表儲(chǔ)層綜合特征的毛細(xì)管壓力曲線(xiàn)。LEVERETT等提出了不受物性影響的J函數(shù)公式：

(3)

式中：J(Sw)為J函數(shù)；pc為壓汞進(jìn)汞壓力(毛細(xì)管壓力)，MPa；θ為潤(rùn)濕接觸角，(°)；σ為流體表面張力，N/m。

計(jì)算J函數(shù)后，利用Purcell法求取最小流動(dòng)孔喉半徑，計(jì)算公式如下：

(4)

(5)

(6)

計(jì)算最小流動(dòng)孔喉半徑后再通過(guò)交會(huì)圖法求得對(duì)應(yīng)的孔隙度下限和滲透率下限，計(jì)算得到孔隙度下限為9.2%，滲透率下限為0.51 mD。

3)最小曲率半徑法。曲線(xiàn)的曲率是針對(duì)曲線(xiàn)上某個(gè)點(diǎn)的切線(xiàn)方向角對(duì)弧長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)率，通過(guò)微分來(lái)定義，表明曲線(xiàn)偏離直線(xiàn)的程度。曲率越大，表示曲線(xiàn)的彎曲程度越大，曲率的倒數(shù)是曲率半徑。在中值壓力與孔隙度交會(huì)圖中，趨勢(shì)線(xiàn)明顯分為前后兩個(gè)階段，第一階段隨著孔隙度的增大，中值壓力迅速減小，下降到一定程度后過(guò)渡到第二階段，即隨著孔隙度的增大，中值壓力趨于穩(wěn)定。計(jì)算曲率半徑最小的點(diǎn)即曲線(xiàn)的拐點(diǎn)，拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的孔隙度為孔隙度下限，再由孔滲關(guān)系得到滲透率下限，計(jì)算得出孔隙度下限為9.5%，滲透率下限為0.59 mD。

4)累積儲(chǔ)能丟失法。該方法的核心是以巖心的孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)各參數(shù)頻率分布規(guī)律，計(jì)算累積儲(chǔ)能和產(chǎn)能丟失曲線(xiàn)，以低孔滲段累積儲(chǔ)滲能力丟失占總累積的5%為界限確定孔隙度下限值。其中孔隙度儲(chǔ)流能力Qφi公式為：

(7)

式中：φi為區(qū)間i的孔隙度，%；Hi為區(qū)間i的儲(chǔ)層有效厚度，m。

當(dāng)儲(chǔ)流能力丟失占總累積的5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的孔隙度下限為8.4%，滲透率下限為0.43 mD。

綜合上述4種方法統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4，為減小誤差，對(duì)4種方法取平均值，得到研究區(qū)孔隙度下限為9.3%，滲透率下限為0.54 mD，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層物性指數(shù)下限為0.068，因此定義P1>0.068時(shí)，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層厚度為儲(chǔ)層有效厚度。

表4 有效厚度下限統(tǒng)計(jì)表

基于巖電實(shí)驗(yàn)和地層水分析資料，利用阿爾奇公式計(jì)算儲(chǔ)層含油飽和度。因儲(chǔ)層儲(chǔ)集品質(zhì)與物性指數(shù)、有效厚度、含油飽和度為正相關(guān)關(guān)系，綜合3個(gè)參數(shù)構(gòu)建儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)IS評(píng)價(jià)儲(chǔ)集品質(zhì)：

IS=P1·H·So

(8)

式中：H為儲(chǔ)層有效厚度，m；So為儲(chǔ)層含油飽和度，%。

2 儲(chǔ)層工程品質(zhì)評(píng)價(jià)

測(cè)井資料評(píng)價(jià)儲(chǔ)層工程品質(zhì)主要利用陣列聲波縱橫波數(shù)據(jù)計(jì)算彈性模量和泊松比，進(jìn)而得到脆性指數(shù)和斷裂韌性表征工程品質(zhì)[14-15]。由于陣列聲波數(shù)據(jù)有限，如何準(zhǔn)確建立橫波曲線(xiàn)計(jì)算模型成為儲(chǔ)層工程品質(zhì)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前計(jì)算橫波主要有Xu-White模型、經(jīng)驗(yàn)公式、回歸分析和規(guī)劃求解4種方法[16-19]。筆者經(jīng)過(guò)對(duì)比分析上述4種方法的計(jì)算結(jié)果，確定選取精度最高的規(guī)劃求解法計(jì)算橫波時(shí)差。

2.1 橫波時(shí)差計(jì)算

利用規(guī)劃求解法計(jì)算橫波曲線(xiàn)，選取有實(shí)測(cè)陣列聲波數(shù)據(jù)的NP4-A井進(jìn)行建模。作橫波時(shí)差(Δts)與常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)的相關(guān)性分析，優(yōu)選相關(guān)性較高的補(bǔ)償中子孔隙度(φnc)、密度(ρ)、聲波時(shí)差(Δt)和自然伽馬(qAPI)作為輸入變量，定義各參數(shù)初始系數(shù)a，b，c，d和常數(shù)項(xiàng)e為任意常數(shù)，得到計(jì)算橫波時(shí)差(Δts，c)的初始計(jì)算式(式(9))。基于研究區(qū)8口井的實(shí)測(cè)陣列聲波數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，Δts與Δt、φnc、qAPI呈正相關(guān)，與ρ呈負(fù)相關(guān)，因此加入限定條件，a>0，b<0，c>0，d>0；利用規(guī)劃求解模型，將系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)a，b，c，d，e設(shè)置為可變參數(shù)，計(jì)算Δts，c與Δts的差值，設(shè)置差值平方和取得最小值為優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合限定條件求得數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配，得到Δts，c最優(yōu)解(式(10))：

Δts，c=aφnc+bρ+cΔt+dqAPI+e

(9)

Δts，c=1.2φnc-21.4ρ+0.37Δt+0.08qAPI+63.95

(10)

圖6為NP4-A井計(jì)算橫波時(shí)差(Δts，c)與實(shí)測(cè)橫波時(shí)差(Δts)的對(duì)比圖，可以看出，兩者具有很好的一致性，計(jì)算精度較高，同時(shí)實(shí)測(cè)縱波時(shí)差(Δtp)、Δt兩條曲線(xiàn)表明，常規(guī)測(cè)井聲波時(shí)差與陣列聲波縱波時(shí)差基本重合，可以用Δt代替Δtp計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)。

圖6 計(jì)算橫波與實(shí)測(cè)橫波對(duì)比圖Fig.6 Comparison of calculated and measured S-waves

分別基于Xu-White模型法、規(guī)劃求解法、回歸分析法和經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算橫波時(shí)差和泊松比，計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖7所示，對(duì)比發(fā)現(xiàn)規(guī)劃求解法計(jì)算的橫波時(shí)差和泊松比精度最高。

圖7 不同方法計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖Fig.7 Comparison of calculation results by different methods

總結(jié)分析4種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，Xu-White模型法同時(shí)考慮到巖石基質(zhì)性質(zhì)、孔隙度及孔隙形狀、孔隙飽和流體性質(zhì)的影響[20]，物理意義比較明確，但該模型計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，且需要輸入的基礎(chǔ)參數(shù)太多，部分參數(shù)只能選取近似值，影響最終計(jì)算結(jié)果；經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算簡(jiǎn)單、快速、所需參數(shù)少，但受地區(qū)影響太大，計(jì)算結(jié)果誤差較大，不能夠推廣使用；回歸分析法計(jì)算簡(jiǎn)單、誤差相對(duì)較小，但該方法單純基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)原理，只適用于單井計(jì)算，鄰井推廣時(shí)誤差較大；規(guī)劃求解法可根據(jù)各參數(shù)實(shí)際物理意義及參數(shù)間相關(guān)性建立約束條件，不斷優(yōu)化求得最優(yōu)解，模型計(jì)算精度高。

2.2 儲(chǔ)層工程指數(shù)構(gòu)建

利用規(guī)劃求解法計(jì)算得到的橫波時(shí)差，結(jié)合常規(guī)聲波、密度測(cè)井資料通過(guò)式(11)、(12)計(jì)算泊松比和巖石彈性模量：

(11)

(12)

式中：μ為泊松比，1；E為彈性模量，GPa。

測(cè)井評(píng)價(jià)中主要采用巖石彈性參數(shù)計(jì)算法和巖石礦物組分計(jì)算法計(jì)算巖石脆性指數(shù)，本次研究選取Rickman彈性參數(shù)法對(duì)巖石脆性指數(shù)IB進(jìn)行計(jì)算：

(13)

式中：Emax、Emin分別為彈性模量最大值、最小值，GPa；μmax、μmin分別為泊松比最大值、最小值，1。

利用自然伽馬qAPI計(jì)算泥質(zhì)含量Vsh：

(14)

式中：qAPI，max、qAPI，min分別為自然伽馬最大值、最小值，API。

結(jié)合彈性模量E、泥質(zhì)含量Vsh計(jì)算抗拉強(qiáng)度S和斷裂韌性指數(shù)IK：

(15)

IK=0.0059S3+0.923S2+0.517S-0.3322

(16)

陳治喜，李華陽(yáng)等[21-22]研究表明，脆性指數(shù)表征巖石起裂的難易程度，脆性指數(shù)越大，對(duì)壓裂反應(yīng)越靈敏，形成的裂縫網(wǎng)格越復(fù)雜；斷裂韌性指數(shù)表征巖石受外力作用后抵抗該裂隙繼續(xù)向前擴(kuò)展的能力，可反映儲(chǔ)層壓裂的難易程度，斷裂韌性越小，形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜，裂縫形成之后越容易向前延伸[23]。一般來(lái)講，脆性指數(shù)越高，斷裂韌性指數(shù)越低，越有利于裂縫的形成和延伸，越容易形成復(fù)雜縫網(wǎng)。因此，構(gòu)建儲(chǔ)層工程指數(shù)IE對(duì)工程品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)：

(17)

3 可壓性綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)和儲(chǔ)層工程指數(shù)，開(kāi)展南堡凹陷4號(hào)構(gòu)造中深層儲(chǔ)層可壓性綜合評(píng)價(jià)。表5為石油天然氣控制儲(chǔ)量計(jì)算方法中給出的產(chǎn)能分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SY 01179—2019表C.3產(chǎn)能分類(lèi))[24]，整理研究區(qū)壓裂井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)情況按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，并定義中產(chǎn)、高產(chǎn)為壓裂有效，低產(chǎn)為壓裂低效，特低產(chǎn)為壓裂無(wú)效。

表5 產(chǎn)能分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

計(jì)算各井壓裂層段的儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)和儲(chǔ)層工程指數(shù)，按照壓裂有效層、壓裂低效層和壓裂無(wú)效層進(jìn)行分類(lèi)，作儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)IS和儲(chǔ)層工程指數(shù)IE交會(huì)的可壓性綜合評(píng)價(jià)圖版如圖8所示。由圖8可知，儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)、儲(chǔ)層工程指數(shù)越大，對(duì)應(yīng)的壓裂效果越好，且三類(lèi)儲(chǔ)層存在明顯界限，根據(jù)圖9中三類(lèi)層的分布情況，建立可壓性綜合評(píng)價(jià)圖版。根據(jù)可壓性綜合評(píng)價(jià)圖版建立可壓性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：IS>1.5且IE>1.2時(shí)為壓裂有效；IS<0.7或IE<0.8時(shí)為壓裂無(wú)效；其他范圍為壓裂低效。

對(duì)南堡4號(hào)構(gòu)造6口壓裂井應(yīng)用上述圖版進(jìn)行分類(lèi)(見(jiàn)圖9)，其中5口井位于壓裂低效區(qū)，1口井位于壓裂有效區(qū)。根據(jù)生產(chǎn)情況，5口井壓后日產(chǎn)量在5～11 m3，表現(xiàn)為壓裂低效，1口井壓后日產(chǎn)量16 m3，表現(xiàn)為壓裂有效，壓裂后產(chǎn)能結(jié)果與壓裂前圖版法評(píng)價(jià)結(jié)果相符，對(duì)比情況如表6所示。

表6 壓后產(chǎn)能與壓前分類(lèi)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

1)基于鑄體薄片、粒度等巖心實(shí)驗(yàn)資料分析結(jié)果，南堡凹陷4號(hào)構(gòu)造中深層儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)主控因素為后期成巖作用，應(yīng)用層次分析法構(gòu)建儲(chǔ)層物性指數(shù)表征孔隙結(jié)構(gòu)，并建立儲(chǔ)層有效厚度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合儲(chǔ)層物性指數(shù)、儲(chǔ)層有效厚度和儲(chǔ)層含油飽和度構(gòu)建儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)。

2)對(duì)比分析Xu-White模型、經(jīng)驗(yàn)公式、回歸分析、規(guī)劃求解4種計(jì)算橫波的方法，應(yīng)用規(guī)劃求解法計(jì)算橫波時(shí)差，結(jié)合密度、聲波時(shí)差、自然伽馬等常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)計(jì)算彈性模量、泊松比等力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而得到儲(chǔ)層脆性指數(shù)和斷裂韌性指數(shù)，構(gòu)建儲(chǔ)層工程指數(shù)。

3)基于儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)和儲(chǔ)層工程指數(shù)的研究，以南堡凹陷4號(hào)構(gòu)造中深層壓裂井的生產(chǎn)資料為基礎(chǔ)，建立儲(chǔ)層儲(chǔ)集指數(shù)-儲(chǔ)層工程指數(shù)可壓性綜合評(píng)價(jià)圖版，并建立可壓性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)驗(yàn)證壓裂前圖版分類(lèi)結(jié)果與壓裂后產(chǎn)能結(jié)果相符。