天賜灣地區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組原始含油飽和度計(jì)算方法研究

摘" 要：為進(jìn)一步明確鄂爾多斯盆地天賜灣地區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組原油地質(zhì)儲(chǔ)量，開展系統(tǒng)的原始含油飽和度計(jì)算方法研究。針對(duì)天賜灣地區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組低孔特低滲特征分別采用密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）、測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）進(jìn)行原始含油飽和度計(jì)算方法研究。研究結(jié)果表明，密閉取心分析法測(cè)定的研究區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組平均原始含油飽和度為46.7%；壓汞法（J函數(shù)）測(cè)定的長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組平均原始含油飽和度為47.5%；測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）測(cè)定的長(zhǎng)4+5油層組的平均原始含油飽和度為51.4%，長(zhǎng)6油層組的平均原始含油飽和度為48.7%。3種方法測(cè)得的平均原始含油飽和度偏差不大，可為研究區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組原油地質(zhì)儲(chǔ)量的計(jì)算提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；天賜灣；長(zhǎng)4+5；長(zhǎng)6；原始含油飽和度

中圖分類號(hào)：P618.13" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）17-0106-06

Abstract： In order to further identify the crude oil geological reserves of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in Tianciwan area of Ordos Basin， a systematic calculation method of original oil saturation was carried out. According to the characteristics of low hole and ultra-low permeability of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in Tianciwan area， closed coring analysis method， mercury injection method （J function） and logging interpretation method （Archie formula） are used to calculate the original oil saturation. The results show that the average original oil saturation of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area measured by closed coring method is 46.7%. The average original oil saturation of Chang 4+5 and Chang 6 formations measured by mercury injection （J function） is 47.5%. The average original oil saturation of Chang 4+5 formation and Chang 6 formation is 51.4% and 48.7%， respectively， according to well logging interpretation （Archie formula）. The average original oil saturation measured by the three methods has little deviation， which can provide important data support for the calculation of crude oil geological reserves of Chang 4+5 and Chang 6 reservoirs in the study area.

Keywords： Ordos basin; Tianciwan; Chang 4+5; Chang 6; initial oil saturation

近年來（2019—2023年）中國(guó)原油對(duì)外依存度始終維持在70%以上，一定程度上威脅著我國(guó)的能源安全。加大勘探開發(fā)力度，提高國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量，一直是國(guó)內(nèi)油氣工作者的不懈追求[1]。在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，油氣儲(chǔ)層流體飽和度的表征直接關(guān)乎到油氣資源的評(píng)價(jià)。其中，原始含油飽和度作為油藏地質(zhì)評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)估算儲(chǔ)層中的可采儲(chǔ)量及開發(fā)效果預(yù)測(cè)具有重要意義。目前，油田實(shí)際勘探開發(fā)過程中主要依靠常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析方法、電學(xué)方法、經(jīng)驗(yàn)方法和先進(jìn)的測(cè)井技術(shù)實(shí)現(xiàn)含油飽和度的定量計(jì)算。從幾種方法的適用條件和精度分析來看，密閉取心分析法精度高但適用范圍??；壓汞法（J函數(shù)）對(duì)構(gòu)造油藏比較適用但精度較差；經(jīng)驗(yàn)公式法是根據(jù)密閉取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只適用于相同或相似油藏；目前國(guó)內(nèi)外比較通用的方法是阿爾奇公式法[2-3]。不同機(jī)構(gòu)或?qū)W者在采用不同方法計(jì)算油氣儲(chǔ)層流體飽和度時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一定的差異。本文將利用密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）、測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）對(duì)鄂爾多斯盆地天賜灣地區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組的原始含油飽和度進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果將為明確研究區(qū)原油地質(zhì)儲(chǔ)量提供重要支撐，為厘清不同方法計(jì)算含油飽和度的計(jì)算過程給出借鑒。

1" 研究區(qū)地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是一個(gè)中新生代盆地疊加在古生代盆地之上的復(fù)合型盆地，根據(jù)盆地現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)，結(jié)合盆地演化歷史，將盆地本部劃分為伊盟隆起、晉西褶皺帶、渭北隆起、伊陜斜坡、天環(huán)凹陷、西緣沖斷帶6個(gè)區(qū)域構(gòu)造單元（圖1）[4]。靖邊油田天賜灣地區(qū)處在鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中部，受古地貌控制，經(jīng)差異壓實(shí)作用和區(qū)域應(yīng)力作用形成的鼻隆構(gòu)造，加上上傾方向的巖性變化，為油氣的儲(chǔ)集提供了良好的成藏條件，油藏受構(gòu)造和巖性雙重因素控制，形成了構(gòu)造-巖性油藏和巖性油藏[5]。

2" 儲(chǔ)層特征

2.1" 油層組劃分

根據(jù)延長(zhǎng)油田的地層劃分方案，天賜灣地區(qū)鉆遇的三疊系延長(zhǎng)組地層自下而上分為5段即T3y1～T3y5，自上而下分為10個(gè)油層組即長(zhǎng)1～長(zhǎng)10。其中，長(zhǎng)4+5油層組又可以被分為長(zhǎng)4+51和長(zhǎng)4+52兩個(gè)油層亞組，長(zhǎng)6油層組則被分為長(zhǎng)61、長(zhǎng)62、長(zhǎng)63、長(zhǎng)64四個(gè)油層亞組，長(zhǎng)4+5和長(zhǎng)6是本次研究的目的層位，具體劃分見表1[6]。

2.2" 物性特征

根據(jù)天賜灣地區(qū)TT5井、HT3井、HT4井等14口井621塊巖心的物性參數(shù)化驗(yàn)分析結(jié)果，對(duì)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性特征進(jìn)行分析。

研究區(qū)長(zhǎng)4+52油層亞組孔隙度和滲透率直方圖（圖2）表明：長(zhǎng)4+52油層亞組的孔隙度主值區(qū)間和孔隙度中值分別為9.0%～15.0%，11.6%；滲透率主值區(qū)間和滲透率中值分別為0.30～5.60 mD，1.08 mD。研究區(qū)長(zhǎng)61油層亞組的孔隙度和滲透率直方圖（圖3）表明：長(zhǎng)61油層亞組孔隙度主值區(qū)間和孔隙度中值分別為9.0%～14.0%，11.8%；滲透率主值區(qū)間和滲透率中值分別為0.30～2.80 mD，1.02 mD。研究區(qū)長(zhǎng)62油層亞組孔隙度和滲透率直方圖（圖4）表明：長(zhǎng)62油層亞組的孔隙度主值區(qū)間和孔隙度中值分別為6.0%～14.0%，9.4%；滲透率主值區(qū)間和滲透率中值分別為0.20～2.80 mD，1.10 mD。

依據(jù)DZ/T 0217—2020《石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范》，儲(chǔ)層物性按照儲(chǔ)層孔隙度、滲透率大小，將孔隙度儲(chǔ)層分為5類，滲透率儲(chǔ)層分為6類。分類標(biāo)準(zhǔn)見表2、表3。研究區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬于低孔特低滲儲(chǔ)層[7]。

3" 含油飽和度計(jì)算方法

3.1" 密閉取心分析法

本次研究采用研究區(qū)H204-09井長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組密閉取心資料對(duì)目的層的原始含油飽和度計(jì)算方法進(jìn)行研究，以準(zhǔn)確求取目的層的原始含油飽和度。為準(zhǔn)確獲取目的層段的取心資料，取心過程中嚴(yán)格按照規(guī)范要求，取心進(jìn)尺9.20 m，收獲率98.9%，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)選樣、分析，取得可靠的油水飽和度樣品分析數(shù)據(jù)49組。采用密閉取心分析法確定含油飽和度的具體流程是：①利用取心油層段樣品測(cè)定的滲透率和含水飽和度數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖（圖5）；②擬合散點(diǎn)圖得到K-Sw關(guān)系曲線；③根據(jù)擬合關(guān)系式計(jì)算含水飽和度，進(jìn)而得到含油飽和度[8-9]。

由長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層密閉取心段滲透率與含水飽和度關(guān)系圖（圖5）可知：密閉取心分析滲透率平均值為1.47 mD，采用滲透率與含水飽和度關(guān)系模型y=-1.79ln（x）+53.96計(jì)算獲得的長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組平均含水飽和度為53.3%?；谘芯繀^(qū)H204-09井密閉取心化驗(yàn)分析得到的含水飽和度與含油飽和度之和在95.5%～99.98%之間，平均損失率1.4%，小于3%～5%的失含水率，因此，無需對(duì)計(jì)算的含水飽和度進(jìn)行校正。所以由密閉取心分析法測(cè)得的研究區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組平均含水飽和度為53.3%，則平均原始含油飽和度為46.7%。

3.2" 壓汞法（J函數(shù)）

通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)TT2井、TT5井、TT6井、TT10井、HT13井和HT3井等8口井40塊巖樣的壓汞資料進(jìn)行分析，經(jīng)J函數(shù)換算后得到J～So關(guān)系圖（圖6），據(jù)此擬合出一條有代表性的平均J函數(shù)曲線[10]。

根據(jù)J函數(shù)和毛管壓力Pc的關(guān)系式

式中：汞-空氣系統(tǒng)界面張力（δHg）為480 mN/m，汞-空氣系統(tǒng)接觸角（θHg）為140°，毛管壓力（Pc）單位為MPa，滲透率（K）單位為mD，當(dāng)孔隙度（?）取小數(shù)時(shí)，1/（δHg×cosθHg）為0.086，壓汞巖樣孔隙度和滲透率平均值分別為0.109 9和0.88×10-3 μm2，得=2.83，故上式中的

由平均J函數(shù)曲線通過Pc=J/C換算獲得平均毛管壓力曲線（圖7）。根據(jù)滲透率與喉道中值半徑（r50）關(guān)系（圖8），取滲透率下限值0.3×10-3 μm2，對(duì)應(yīng)r50值0.07 μm，其相應(yīng)的中值壓力的值為11.57 MPa（圖9），在平均毛管壓力曲線上對(duì)應(yīng)的So值為52.5%，該值減去表皮系數(shù)5%，得到天賜灣區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油藏的原始含油飽和度為47.5%[11]。

3.3" 測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）

以上方法只能用于局部?jī)?chǔ)層含油飽和度計(jì)算，為滿足研究區(qū)含有儲(chǔ)層區(qū)域含油飽和度的計(jì)算要求，尚需借助于測(cè)井資料。自從阿爾奇（1942年）提出了他的創(chuàng)新公式（阿爾奇公式）便在科學(xué)界引起了轟動(dòng)，阿爾奇公式在含水飽和度和電阻率測(cè)井之間建立了開創(chuàng)性的橋梁，迄今為止依然是儲(chǔ)層含油飽和度計(jì)算的主要方法[12]。其公式為

式中：Rw為地層水電阻率（Ω·m）；m為膠結(jié)指數(shù)；n為飽和度指數(shù)；a、b為巖性系數(shù)；?為有效孔隙度（f）；Rt為油層電阻率（Ω·m）。

采用研究區(qū)TT2井、TT5井、TT6井等7口井長(zhǎng)4+5油層組34塊樣品的巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果，測(cè)量出地層因素（F）和孔隙度（?）對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)回歸分析，其回歸關(guān)系為冪函數(shù)曲線（圖10），方程為[13]

同時(shí)利用這34塊樣品，采用失水法試驗(yàn)測(cè)得238組電阻增大率（I）和含水飽和度（Sw）數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析，其回歸關(guān)系為冪函數(shù)曲線（圖11），方程為

通過上述實(shí)驗(yàn)，確定的巖電參數(shù)為a=1.731、m=1.501，b=1.080 8、n=1.628。

綜合上述2個(gè)基本實(shí)驗(yàn)公式可以得

研究區(qū)長(zhǎng)4+5地層水平均礦化度、油層平均溫度分別為74 722.81 mg/L、40.8 ℃，查圖版可知地層水電阻率為0.093 9 Ω·m，而研究區(qū)長(zhǎng)4+5油層電阻率可用測(cè)井曲線中的深感應(yīng)電阻率替代；孔隙度則利用聲波時(shí)差曲線計(jì)算所得[14]。利用上述實(shí)驗(yàn)公式對(duì)研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)4+5油層組含油飽和度進(jìn)行計(jì)算，其平均含水飽和度為48.6%，則測(cè)井解釋平均含油飽和度為51.4%。

同理，采用研究區(qū)TT5井、TT6井、TT10井等7口井長(zhǎng)6油層組共20塊巖樣，確定長(zhǎng)6油層組的巖電參數(shù)為a=1.708 3、m=1.452，b=1.195 5、n=1.609。鑒于研究區(qū)長(zhǎng)6地層水平均礦化度為65 260.34 mg/L，油層平均溫度為42.2 ℃，地層水電阻率（Rw）為0.097 Ω·m，油層電阻率、孔隙度按照同樣方法獲取。最終基于測(cè)井資料計(jì)算得到的研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6油層組平均含水飽和度為51.3%，平均含油飽和度為48.7%。

圖12為天賜灣地區(qū)J45552井長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6測(cè)井解釋成果圖，反映了天賜灣區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層具有低孔、低滲、低含油飽和度的特點(diǎn)。根據(jù)測(cè)井解釋成果能夠得到較好的試油產(chǎn)量，表明了測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）在研究區(qū)適用。

3.4" 結(jié)果分析

本次天賜灣地區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組原始含油飽和度計(jì)算方法研究采用密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）和測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）求目的層原始含油飽和度值，密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）和測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）3種方法的計(jì)算結(jié)果偏差不大（表4）。鑒于密閉取心分析法和壓汞法（J函數(shù)）成本較高，無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化含油飽和度的測(cè)定，因此基于測(cè)井資料的測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）求取的值可作為研究區(qū)原油地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算等后續(xù)工作的依據(jù)。

4" 結(jié)論

1）物性參數(shù)化驗(yàn)分析結(jié)果表明：天賜灣地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油藏為低孔特低滲常規(guī)油藏。

2）天賜灣地區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組原始含油飽和度計(jì)算結(jié)果表明：密閉取心分析法、壓汞法（J函數(shù)）和測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）3種方法的計(jì)算結(jié)果偏差不大。其中，密閉取心分析法測(cè)定的平均原始含油飽和度為46.7%；壓汞法（J函數(shù)）測(cè)定的平均原始含油飽和度為47.5%；測(cè)井解釋法（阿爾奇公式）得到的長(zhǎng)4+5油層組平均含油飽和度為51.4%、長(zhǎng)6油層組平均含油飽和度為48.7%。

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