倪國(guó)輝，郭海峰，徐星，黃大琴 （中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程公司解釋研究中心，北京100101）

中東某油田H地層為一套發(fā)育在臺(tái)地邊緣的潟湖－淺灘相生物灰?guī)r地層，橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)。在前人的測(cè)井評(píng)價(jià)中，由于鉆井未取心、缺少錄井資料、測(cè)井儀器落后等原因，并沒(méi)有獲得油氣發(fā)現(xiàn)。2011年，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司接管該油田的開發(fā)后，開始在新鉆井中系統(tǒng)采集巖心和測(cè)錄試資料，并對(duì)該層進(jìn)行了重新評(píng)價(jià)。2012年2月，在中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程公司解釋中心的建議下，射開了A井H地層的13．5m厚地層，試油日產(chǎn)3000桶輕質(zhì)油，取得了重大突破。

孔隙結(jié)構(gòu)是巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系［1］。大量的勘探開發(fā)實(shí)踐表明，儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)直接影響著儲(chǔ)層的儲(chǔ)集滲流能力，并最終決定著油氣藏產(chǎn)能的差異分布［2，3］，而利用測(cè)井資料研究孔隙結(jié)構(gòu)，尤其是碳酸鹽巖儲(chǔ)層時(shí)面臨很多難題［4～9］。H地層灰?guī)r成因類型多樣、孔隙空間種類多，巖心分析揭示其孔隙度和滲透率相關(guān)性差，很難建立統(tǒng)一關(guān)系，這給H地層的儲(chǔ)層測(cè)井識(shí)別、儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算、油田開發(fā)方案制定都帶來(lái)了很大的困難。筆者綜合應(yīng)用鑄體薄片、掃描電鏡等分析化驗(yàn)資料，對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究，找到了該區(qū)孔隙度和滲透率的主控因素，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了分類。并分析了各儲(chǔ)層類型在電成像和核磁測(cè)井資料上的響應(yīng)，建立了儲(chǔ)層測(cè)井識(shí)別和分類評(píng)價(jià)的典型圖版，對(duì)H地層進(jìn)行了測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，探尋了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布規(guī)律，為下一步油田開發(fā)提供了重要依據(jù)。

1 孔隙微觀結(jié)構(gòu)分析

1．1 常規(guī)物性特征

在H地層17．8m取心段，共做了62塊樣品的常規(guī)物性分析，孔隙度為8．7%～34．7%，滲透率為0～164mD?？诐B大致呈正相關(guān)的關(guān)系，但相關(guān)性很差 （如孔隙度為10%時(shí)，滲透率變化范圍為0．01～4mD）。整體上孔滲關(guān)系多樣，存在高孔低滲和低孔高滲等現(xiàn)象，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)法直接建立孔隙度和滲透率的換算關(guān)系。

1．2 毛細(xì)管壓力曲線特征

為了進(jìn)一步剖析孔滲關(guān)系控制因素，首先對(duì)H地層的全部6塊壓汞樣品進(jìn)行了分析，見圖1。毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)多樣，體現(xiàn)了樣品孔隙結(jié)構(gòu)的強(qiáng)非均質(zhì)性，比如165號(hào)樣品，孔隙度和滲透率分別為20．4%和4．4mD，毛細(xì)管壓力曲線特征為細(xì)歪度、分選好；177號(hào)樣品，孔隙度和滲透率分別為21．2%和1．3mD，毛細(xì)管壓力曲線特征為較粗歪度、分選較好；這2塊樣品的孔隙度大小差不多，但由于其孔隙結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致滲透率相差3倍以上?？偨Y(jié)6塊樣品的直觀毛細(xì)管壓力曲線特征為：165和159號(hào)樣品分選好、細(xì)喉道；177和195號(hào)樣品分選較好、粗喉道；189號(hào)樣品分選差、粗喉道；162號(hào)樣品分選差、極細(xì)喉道。

圖1 H層壓汞曲線特征 （毛細(xì)管壓力已轉(zhuǎn)化為油柱高度）

1．3 巖石學(xué)特征

為了更好地弄清每條毛細(xì)管壓力曲線所代表的孔隙結(jié)構(gòu)特征，對(duì)14塊樣品的鑄體薄片和掃描電鏡（SEM）資料進(jìn)行了研究，其中對(duì)6塊樣品同時(shí)進(jìn)行了壓汞試驗(yàn)。

通過(guò)對(duì)14個(gè)樣品的鑄體薄片和掃描電鏡分析，結(jié)果表明H地層以生物碎屑粒泥灰?guī)r、生物碎屑似球?；?guī)r／粒泥灰?guī)r為主，方解石晶體顆粒多小于5μm，泥質(zhì)含量極少，鏡下很難見到黏土礦物，是典型的以微孔隙為主的具白堊結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖［10，11］。孔隙大小不一，類型多樣，原生孔隙主要包括晶間孔和粒間孔，次生孔隙包括鑄?？住⒒瘍?nèi)孔、溶孔，在2塊樣品里發(fā)現(xiàn)微裂縫，在部分薄片的大孔內(nèi)可見不同大小的次生方解石晶體。

選取毛細(xì)管壓力曲線上有代表性的4塊樣品 （165、195、189、162號(hào)樣品）進(jìn)行巖石學(xué)分析 （圖2）發(fā)現(xiàn)：165號(hào)樣品為生物碎屑粒泥灰?guī)r，毛細(xì)管壓力曲線特征為分選好、細(xì)喉道，鑄體薄片可見顆粒細(xì)，分選較好，孔隙類型以晶間孔為主，鑄模孔、溶蝕孔等次生孔隙發(fā)育，鑄模孔內(nèi)見極小的次生方解石晶體，孔隙度為20．4%，滲透率為4．4mD （圖2（a））；195和189號(hào)樣品均為生物碎屑似球粒顆粒／粒泥灰?guī)r，毛細(xì)管壓力曲線特征為分選較好、粗喉道，鏡下可見顆粒較粗，分選較好－差，鑄模孔等次生孔隙較發(fā)育，但189號(hào)樣品里大的次生方解石晶體充填了大部分次生孔，195號(hào)樣品孔隙度為15．1%，滲透率為0．72mD，而189號(hào)樣品的孔隙度只有10．3%，滲透率只有0．19mD （圖2 （b）、（c））；相比之下，162號(hào)樣品屬于最差的孔隙結(jié)構(gòu)，鏡下可見晶體顆粒極小，灰泥間的較大孔也已被次生方解石充填，因此該樣品雖然孔隙度為18．7%，但并沒(méi)有測(cè)到滲透率 （圖2（d））。

對(duì)其他10塊樣品進(jìn)行分析，得到了同樣的認(rèn)識(shí)，即：顆粒分選、孔隙連通性是影響孔隙度和滲透率的微觀因素，當(dāng)顆粒分選不好時(shí)，即使喉道半徑很大，也很難達(dá)到高滲透率。顆粒分選與巖性有關(guān)，該地區(qū)生物碎屑粒泥灰?guī)r晶體較小，顆粒成分較單一，因此分選較好；而生物碎屑似球?；?guī)r顆粒大小不一，分選較差，當(dāng)膠結(jié)作用充填部分孔隙和喉道時(shí)，降低了孔隙連通性，從而使?jié)B透率迅速降低。

1．4 儲(chǔ)層分類及評(píng)價(jià)

鑒于H地層生物碎屑灰?guī)r儲(chǔ)層的特點(diǎn)及其復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)特征，對(duì)6條毛細(xì)管壓力曲線、14個(gè)樣品的鑄體薄片和掃描電鏡資料、62個(gè)常規(guī)物性分析進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

圖2 H層鑄體薄片、電鏡特征及喉道半徑頻率圖

對(duì)于碳酸鹽巖來(lái)說(shuō)，顆粒大小、形狀、分選、孔隙類型與連通性等都對(duì)滲透率產(chǎn)生直接影響。因此，單純用孔隙度和滲透率的絕對(duì)值無(wú)法將儲(chǔ)層進(jìn)行有效分類，毛細(xì)管壓力曲線特征參數(shù)和傳統(tǒng)的物性指數(shù)法也無(wú)法表征儲(chǔ)集性能好壞。因此，需要建立一套適合該地層的儲(chǔ)層分類方法。該次研究對(duì)6塊巖心測(cè)量了氦氣孔隙度 （Фt，相當(dāng)于總孔隙度）和壓汞換算孔隙度 （Фf，相當(dāng)于液相孔隙度），并進(jìn)行了空氣滲透率 （Ka，即絕對(duì)滲透率）和液相滲透率 （Kf）測(cè)量。為了定量分析孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)物性的影響，筆者提出了孔隙度損失率、滲透率損失率、滲透率敏感系數(shù)的概念?？紫抖葥p失率 （Фs）是指一定壓力下，液體無(wú)法進(jìn)入的小孔隙 （無(wú)效孔隙）占總孔隙度的比例；滲透率損失率 （Ks）是指一定壓力下，因液體無(wú)法通過(guò)某些喉道而造成的滲透率損失的比例；滲透率敏感系數(shù) （Km）是指不同孔隙度損失率下的滲透率損失率，代表了小孔隙對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)。

分選好、連通性好、以小孔隙為主的巖心，孔隙度損失率小，但往往小孔隙對(duì)滲透率貢獻(xiàn)率大，因此滲透率敏感系數(shù)較大；而分選不好、連通性差、既有大孔隙也有小孔隙的巖心，孔隙度損失率大，滲透率敏感系數(shù)較小。對(duì)于分選好的、孔喉半徑較小的165和159號(hào)樣品，滲透率敏感系數(shù)就大；而對(duì)于177號(hào)樣品，孔隙度損失率達(dá)到44．81%，但滲透率敏感系數(shù)只有0．72，反映出該樣品滲透率多由大孔喉貢獻(xiàn)，而小孔喉對(duì)滲透率并沒(méi)有很大貢獻(xiàn)。如果將6塊壓汞樣品的孔喉半徑和其對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)值做進(jìn)一步分析，也得出同樣的認(rèn)識(shí)。

從物性特征、毛細(xì)管壓力曲線特征、巖石學(xué)特征3個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，提取儲(chǔ)層物性和孔隙結(jié)構(gòu)的多個(gè)特征描述參數(shù)，總結(jié)了不同儲(chǔ)層類型的巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)特征等表現(xiàn)，對(duì)H地層儲(chǔ)層進(jìn)行了分類和評(píng)價(jià)，劃分出3類儲(chǔ)層：①生屑粒泥灰?guī)r顆粒 （晶粒）小，分選好，小孔隙為主，孔隙度在18%以上，滲透率在1mD以上，孔隙度損失率小于5%，滲透率敏感系數(shù)大于4，膠結(jié)作用弱，為好儲(chǔ)層，但開發(fā)中如果壓力降低，會(huì)使?jié)B透率降低較快。②生屑似球粒顆粒／粒泥灰?guī)r顆粒中－大，分選較好，大小孔隙均發(fā)育，孔隙度一般在15%～20%，滲透率在1mD左右，孔隙度損失率大于10%，滲透率敏感系數(shù)小于2，膠結(jié)作用弱，為較好儲(chǔ)層，壓力變化對(duì)滲透率影響較小。③當(dāng)膠結(jié)作用導(dǎo)致方解石晶體充填孔隙空間時(shí)，會(huì)使儲(chǔ)集性能變差，生屑粒泥灰?guī)r小孔隙被堵塞而變成非儲(chǔ)層，而生屑似球粒顆?；?guī)r更容易保留部分大孔隙，而殘留部分儲(chǔ)集性，為差儲(chǔ)層 （表1）。在油田H地層現(xiàn)有狀態(tài)下，Ⅰ－a和Ⅰ－b類可成為產(chǎn)層。

表1 A井H地層儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)參數(shù)表

2 測(cè)井儲(chǔ)層分類及預(yù)測(cè)

2．1 測(cè)井儲(chǔ)層分類

由于H地層的泥質(zhì)含量極少，且影響物性的主要是孔隙結(jié)構(gòu)而非總孔隙度，而孔隙結(jié)構(gòu)直接影響了測(cè)井響應(yīng)特征，因此，用常規(guī)測(cè)井曲線進(jìn)行儲(chǔ)層識(shí)別和劃分難度很大。為此，筆者利用電成像（FMI）和核磁共振 （CMR）測(cè)井資料，總結(jié)不同儲(chǔ)層類型在測(cè)井曲線上的特征，建立儲(chǔ)層測(cè)井識(shí)別的典型圖版，可以對(duì)整個(gè)井段儲(chǔ)層進(jìn)行分類和評(píng)價(jià)，并對(duì)有利儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。

電成像反映的是井壁四周的地層微電阻率，其靜態(tài)平衡圖像反映了整個(gè)測(cè)量井段的相對(duì)電阻率變化。在該區(qū)灰?guī)r地層，電成像結(jié)合取心資料，可以識(shí)別巖性和沉積結(jié)構(gòu)。核磁共振橫向弛豫時(shí)間 （τ2）分布反映了孔隙大小分布，大孔隙組分對(duì)應(yīng)較大的τ2，小孔隙組分對(duì)應(yīng)較小的τ2。顯然，核磁τ2分布與孔隙結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。將H地層電成像和核磁共振測(cè)井特征進(jìn)行歸納，并用巖心分析資料進(jìn)行約束和刻度，建立了H地層儲(chǔ)層類型測(cè)井識(shí)別的圖版 （圖3）。

圖3 儲(chǔ)層類型測(cè)井識(shí)別圖版

用電成像和核磁共振測(cè)井相結(jié)合的方法識(shí)別巖性和組構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于：①區(qū)分了巖石骨架高阻和膠結(jié)充填方解石的高阻，如圖3的Ⅱ類和Ⅲ類，雖然電成像圖上都呈現(xiàn)明亮的高阻特征，但因?yàn)槟z結(jié)作用使小孔喉充填而使電成像的亮斑分散分布，且核磁τ2譜只保留大孔單峰；②區(qū)分了溶洞、蟲孔、分散泥質(zhì)，如圖3的Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ類，電成像圖上均為暗斑，但暗斑形態(tài)不一樣，核磁τ2譜的位置和高度不一樣，因此可有效進(jìn)行區(qū)分；③利用電成像測(cè)井和核磁共振測(cè)井資料對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)井識(shí)別和分類，彌補(bǔ)了常規(guī)測(cè)井的不足，在測(cè)井儲(chǔ)層分類時(shí)充分考慮了巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)3方面的特征，最終給出了儲(chǔ)層分類，從而可以有效地用測(cè)井資料對(duì)碳酸鹽巖復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。

2．2 測(cè)井儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

通過(guò)該區(qū)沉積相的研究，H地層是發(fā)育在碳酸鹽巖臺(tái)地的潟湖相、灘后相和灘相。如果將孔滲數(shù)據(jù)在縱向的沉積相背景下進(jìn)行分析則會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同沉積相下的巖心物性分析數(shù)據(jù)，會(huì)有規(guī)律地分布在孔滲交會(huì)圖 （圖4）上：潟湖相和灘后相容易形成高孔滲，且孔滲關(guān)系較好，膠結(jié)作用使孔滲關(guān)系向下偏離，而微裂縫和溶洞等次生孔隙大大提高了滲透率；灘相孔隙度相對(duì)較低，一般低于20%，且呈現(xiàn)較強(qiáng)的滲透率非均質(zhì)性，通過(guò)微裂縫改造可形成中低孔高滲。如果要建立孔隙度和滲透率關(guān)系，就必須先認(rèn)識(shí)清楚沉積微相和成巖作用對(duì)孔滲關(guān)系的控制作用。

利用建立的測(cè)井儲(chǔ)層識(shí)別圖版對(duì)H地層進(jìn)行了縱向的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①潟湖相儲(chǔ)集性能良好，發(fā)育分選好、細(xì)孔喉的Ⅰ－a類生物碎屑粒泥灰?guī)r，儲(chǔ)集性能只在部分井段因膠結(jié)作用而變差，部分井段因?yàn)槿芪g作用強(qiáng)烈而發(fā)育大孔洞；②灘相儲(chǔ)集性能較好，主要為分選差、大孔喉的Ⅰ－b類生物碎屑似球粒泥灰?guī)r，但如果發(fā)育微裂縫或者大孔洞，則會(huì)出現(xiàn)低孔高滲的情況；③灘后相為過(guò)渡相，巖性多樣，但在該層內(nèi)儲(chǔ)集性能均較好，發(fā)育Ⅰ－a或Ⅰ－b類儲(chǔ)層。

圖4 不同沉積微相與孔滲關(guān)系分布圖

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）H地層發(fā)育中高孔－中低滲儲(chǔ)層，根據(jù)其孔隙結(jié)構(gòu)，可劃分為4類儲(chǔ)層：Ⅰ－a類為好儲(chǔ)層，Ⅰ－b類為較好儲(chǔ)層，Ⅱ類為差儲(chǔ)層，Ⅲ類為非儲(chǔ)層。

2）建立了H地層測(cè)井儲(chǔ)層識(shí)別圖版。通過(guò)電成像和核磁共振測(cè)井特征，從巖性、物性、電性3個(gè)方面綜合對(duì)比研究，歸納出8大類儲(chǔ)層，縱向上對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。

3）儲(chǔ)層的控制因素主要為巖性、次生孔隙發(fā)育程度、膠結(jié)程度，宏觀地質(zhì)因素為沉積相和成巖后作用。微裂縫、溶蝕孔的發(fā)育和連通可以提高滲透率；鑄?？缀突瘍?nèi)孔增大孔隙度，但對(duì)滲透率沒(méi)有貢獻(xiàn)；膠結(jié)作用充填和堵塞了孔隙和喉道，對(duì)儲(chǔ)層起到破壞作用。

4）潟湖相和灘后相儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能較好，是下一步儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的有利區(qū)；灘相非均質(zhì)性強(qiáng)，微裂縫發(fā)育時(shí)也可形成較好儲(chǔ)層。

［1］羅蟄譚，王允誠(chéng)．油氣儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu) ［M］．北京：科學(xué)出版社，l986．80～95．

［2］柴細(xì)元，丁娛嬌 ．孔隙結(jié)構(gòu)與地層壓力相結(jié)合的儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)技術(shù) ［J］．測(cè)井技術(shù)，2012，35（6）：635～640．

［3］毛志強(qiáng)，李進(jìn)福 ．油氣層產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法及模型 ［J］．石油學(xué)報(bào)，2000，21（5）：58～61．

［4］陳杰，周改英，趙喜亮，等 ．儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征研究方法綜述 ［J］．特種油氣藏，2005，12（4）：11～14．

［5］運(yùn)華云，趙文杰，劉兵開，等 ．利用T2分布進(jìn)行巖石孔隙結(jié)構(gòu)研究 ［J］．測(cè)井技術(shù)，2002，26（1）：19～21．

［6］蔡毅，刁玉民 ．利用測(cè)井信息求取儲(chǔ)集層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù) ［J］．測(cè)井技術(shù)，1998，22（4）：261～263．

［7］陳杰，劉向軍，成竹，等 ．利用電阻率測(cè)井資料研究砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征 ［J］．西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27（6）：5～7．

［8］楊錦林 ．測(cè)井解釋儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)與含油性 ［J］．天然氣工業(yè)，1998，18（2）：36～39．

［9］毛志強(qiáng) ．孔隙結(jié)構(gòu)與含油巖石電阻率性質(zhì)理論模擬研究 ［J］．石油勘探與開發(fā)，2000，27（2）：87～90．

［10］葉德勝 ．碳酸鹽巖中的一種儲(chǔ)集空間——微孔隙 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，1992，13（2）：125～134．

［11］吳熙純，王權(quán)鋒 ．碳酸鹽巖白堊狀結(jié)構(gòu)成巖環(huán)境及成因 ［J］．古地理學(xué)報(bào)，2010，12（1）：1～16 ．