杜園青 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司海拉爾石油勘探開(kāi)發(fā)指揮部,黑龍江大慶 163000)

復(fù)雜斷塊油藏流體識(shí)別主控因素分析及解釋方法研究

杜園青 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司海拉爾石油勘探開(kāi)發(fā)指揮部,黑龍江大慶 163000)

為加快海拉爾油田高效開(kāi)發(fā),以復(fù)雜斷塊油藏影響流體識(shí)別主控因素分析為指導(dǎo),結(jié)合動(dòng)靜態(tài)資料,建立和完善了海拉爾油田針對(duì)各類(lèi)特殊儲(chǔ)層的油水層識(shí)別方法,有效提高了油水層測(cè)井解釋精度。研究結(jié)果表明,應(yīng)用巖心分析數(shù)據(jù)構(gòu)建的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)及有效孔隙度與中子孔隙度的比值具有較好的相關(guān)性,應(yīng)用有效孔隙度與中子孔隙度的比值建立的流體識(shí)別圖版可有效識(shí)別復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層流體性質(zhì)。電阻增大率對(duì)低地層水礦化度儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的識(shí)別能力,并確定了貝中油田劃分油水層的電阻增大率界限值為2.5。當(dāng)電阻增大率大于2.5時(shí),儲(chǔ)層多為油層,當(dāng)電阻增大率小于2.5時(shí),儲(chǔ)層多為同層或水層。該研究成果和方法具有較好的應(yīng)用前景,為其他類(lèi)似油田儲(chǔ)層參數(shù)解釋工作提供了有益參考。

復(fù)雜斷塊油藏;油水層識(shí)別;主控因素;孔隙結(jié)構(gòu);電阻增大率

海拉爾油田屬?gòu)?fù)雜斷塊油藏,斷塊較多、含油區(qū)塊分布零散,受不同物源和沉積體系影響,儲(chǔ)層物性差、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、巖性多樣、地層水礦化度變化大[1]。隨著開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)的增加及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的連續(xù)采集,目前的油水層測(cè)井識(shí)別方法在部分區(qū)塊顯現(xiàn)出解釋符合率較低、明顯不適用的情況。在已開(kāi)發(fā)油田中,貝中油田南二段、南一段和烏東油田南一段的油水層解釋符合率僅達(dá)到70%,蘇仁諾爾油田南一段油水層解釋符合率僅達(dá)到65%,流體識(shí)別率較低,已成為制約油田高效開(kāi)發(fā)的主要矛盾。

在當(dāng)前地球物理測(cè)井理論方法和技術(shù)條件下,低孔滲儲(chǔ)層、低電阻油氣儲(chǔ)層是目前諸多復(fù)雜儲(chǔ)層中2個(gè)比較突出的問(wèn)題,在方法理論和技術(shù)上,還沒(méi)有十分有效徹底解決的方法[2]。文獻(xiàn) [3]提出了低阻油氣層的評(píng)價(jià)方法,可利用測(cè)井相分析識(shí)別流體;文獻(xiàn) [4]提出測(cè)井與錄井結(jié)合進(jìn)行油水層識(shí)別方法的研究,利用地質(zhì)錄井信息的直觀性制約測(cè)井信息的多解性,使測(cè)井解釋油水層更有地質(zhì)依據(jù)。

復(fù)雜斷塊油藏地質(zhì)條件的多樣性,決定了油水層識(shí)別及解釋方法完善的階段性。隨著開(kāi)發(fā)過(guò)程的深入,動(dòng)態(tài)資料的豐富,地質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深,不斷的對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證與完善,不斷總結(jié)規(guī)律,依靠現(xiàn)有技術(shù)手段不斷提高解釋精度,最終形成一整套復(fù)雜斷塊油藏油水層測(cè)井識(shí)別技術(shù)。下面,筆者以復(fù)雜斷塊油藏影響油水層識(shí)別的主控因素分析為指導(dǎo),結(jié)合動(dòng)靜態(tài)資料,緊抓影響流體識(shí)別的主要矛盾,建立和完善了針對(duì)各類(lèi)特殊儲(chǔ)層的油水層識(shí)別方法,為海拉爾油田測(cè)井解釋技術(shù)的完善、油田開(kāi)發(fā)調(diào)整及各類(lèi)方案編制提供技術(shù)支持。

1 影響流體識(shí)別主控因素分析

測(cè)井曲線是對(duì)地下儲(chǔ)層條件的綜合響應(yīng)[5],而測(cè)井解釋則是對(duì)這種綜合響應(yīng)依據(jù)已有資料和技術(shù)手段所進(jìn)行反演過(guò)程[6]。常規(guī)測(cè)井方法識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì),主要依靠電阻率曲線[7]。由于儲(chǔ)層和成藏差異性,影響電阻率變化的因素也不盡相同[8]。從阿爾奇公式可以看出,影響儲(chǔ)層電阻率的因素有導(dǎo)電礦物、鈣質(zhì)含量、泥漿性質(zhì)、含油性、儲(chǔ)層巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)和地層水性質(zhì)等。

阿爾奇公式:

式中,F為地層電阻率因數(shù);Ro為地層全水電阻率;Rw為地層水電阻率;φ為儲(chǔ)層孔隙度;Rt為地層電阻率;a、b為與巖心有關(guān)的系數(shù);m為膠結(jié)指數(shù),與巖石膠結(jié)情況和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān);n為飽和度指數(shù),與油水在孔隙中的分布狀況有關(guān);Sw為含水飽和度。

式(1)、(2)聯(lián)立,則:

經(jīng)取心資料證實(shí),各區(qū)塊油水層解釋符合率較低的儲(chǔ)層中,其導(dǎo)電礦物含量與區(qū)域分布一致,儲(chǔ)層不含殘余油和鈣質(zhì);在已試油井中,其鉆井泥漿密度在1.15～1.18g/cm3,泥漿電阻率在1.2～2.6Ω·m,泥漿性能比較穩(wěn)定,也沒(méi)有因工程事故延遲測(cè)井的情況。因此,導(dǎo)電礦物、儲(chǔ)層含鈣、儲(chǔ)層中含有殘余油、泥漿侵入不是造成研究區(qū)開(kāi)發(fā)井油水層解釋符合率低的主要原因。影響海拉爾油田油水層識(shí)別主控因素即為復(fù)雜巖性、物性和孔隙結(jié)構(gòu)、地層水礦化度。

1.1 復(fù)雜巖性對(duì)儲(chǔ)層流體識(shí)別影響

復(fù)雜斷塊油藏由于物源較多,巖性變化大,部分區(qū)塊同一井上部和下部?jī)?chǔ)層分別發(fā)育砂礫巖、砂巖儲(chǔ)層,砂礫巖儲(chǔ)層膠結(jié)物含量和粒徑變化較大,測(cè)井響應(yīng)復(fù)雜[9],在未判定巖性的前提下,若沿用砂巖儲(chǔ)層油水層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn),易造成水層或油水同層誤判為油層的情況。部分區(qū)塊發(fā)育砂礫巖的開(kāi)發(fā)井,砂巖儲(chǔ)層泥質(zhì)圍巖電阻率在5～20Ω·m,致使含油砂巖儲(chǔ)層電阻率與泥巖電阻率差異減小,易形成解釋誤差。

以貝中油田南二段為例,南二段解釋誤差層主要為砂礫巖儲(chǔ)層及與泥巖電阻率整體變高的砂巖儲(chǔ)層,如希04-68井(見(jiàn)圖1),該井58、59號(hào)層為典型的砂礫巖水層,該層錄井無(wú)顯示,其巖性密度在2.5g/cm3左右,但是深側(cè)向電阻率達(dá)到了80Ω·m,如果按原標(biāo)準(zhǔn)解釋會(huì)落入油層區(qū),希18-68井為典型的高阻砂巖同層(見(jiàn)圖2),該井的79、81號(hào)層密度在2.48g/cm3左右,深側(cè)向電阻率為50Ω·m,但是泥巖電阻率也較高,達(dá)到了10Ω·m,如果按原標(biāo)準(zhǔn)解釋會(huì)落入油層區(qū),該井初期日產(chǎn)油0.5t,日產(chǎn)水0.5m3。

圖1 希04-68井典型砂礫巖水層測(cè)井解釋成果圖

1.2 物性及復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層流體識(shí)別影響

儲(chǔ)層物性差,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,導(dǎo)致測(cè)井對(duì)油氣的敏感性降低,油層和油水同層識(shí)別難[10]。儲(chǔ)層物性和孔隙結(jié)構(gòu)不僅改變儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力和滲流特征,而且影響儲(chǔ)層電性特征,以烏東油田烏134-85井區(qū)為例,投產(chǎn)層平均孔隙度11.3%,屬于低孔、低滲儲(chǔ)層,該類(lèi)儲(chǔ)層由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、孔隙連通性差,成藏時(shí)往往驅(qū)替過(guò)程并不充分,一般形成低飽和度油氣層。另外,低孔、低滲儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間小,測(cè)井信息中來(lái)自流體的貢獻(xiàn)小,導(dǎo)致測(cè)井對(duì)油氣的敏感性低;而儲(chǔ)層巖性和孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及鉆井液的侵入作用進(jìn)一步掩蓋或模糊了電阻率測(cè)井反映油氣特征的能力。這種類(lèi)型的油氣層,在電阻率曲線上常表現(xiàn)為油氣層和水層的電阻率接近,直接根據(jù)電阻率測(cè)井值的大小將他們區(qū)分開(kāi)較為困難,使儲(chǔ)層流體識(shí)別工作更加復(fù)雜化。

圖2 希18-68井典型高阻砂巖同層測(cè)井解釋成果圖

1.3 地層水礦化度對(duì)流體識(shí)別的影響

地層水礦化度對(duì)流體識(shí)別的影響主要體現(xiàn)在對(duì)電阻率曲線的影響上[11],儲(chǔ)層含油性與儲(chǔ)層物性條件相同情況下,地層水礦化度越高,電阻率響應(yīng)值越低;相反,地層水礦化度越低,儲(chǔ)層電阻率響應(yīng)值越高。低地層水礦化度區(qū)塊進(jìn)行流體識(shí)別時(shí),儲(chǔ)層電阻率值異常,存在水層或同層誤判為油層的狀況。

以貝中油田為例,南一段油層礦化度主要分布范圍在6000～12000mg/L,平面上,希3主產(chǎn)區(qū)塊地層水礦化度稍高于其他區(qū)塊,而希47-89區(qū)塊,地層水礦化度僅為3500mg/L左右,依照原解釋圖版,流體性質(zhì)均表現(xiàn)為油層特征。由于壓裂投產(chǎn),初期分析的地層水礦化度被認(rèn)為是壓裂液反排不凈導(dǎo)致,未引起足夠重視。投產(chǎn)后出現(xiàn)井區(qū)多數(shù)井含水率較高的情況。

統(tǒng)計(jì)表明,烏爾遜油田南一段地層水礦化度變化較大,主要分布范圍在6000～23000mg/L。平面上,烏27井區(qū)地層水礦化度主要是12000～23000mg/L,其他井區(qū)地層水礦化度主要是6000～8000mg/L。烏爾遜油田地層水礦化度的變化范圍大,導(dǎo)致部分油層與水層的電阻率差異變小,這就給油水層識(shí)別帶來(lái)了難度。

2 流體性質(zhì)識(shí)別方法建立

2.1 建立巖性模型消除復(fù)雜巖性影響

針對(duì)原圖版受砂礫巖儲(chǔ)層及泥質(zhì)圍巖電阻率較高影響導(dǎo)致流體識(shí)別符合率較低的區(qū)塊,優(yōu)選聲波時(shí)差、深側(cè)向電阻率、密度等參數(shù),建立巖性識(shí)別圖版 (見(jiàn)圖3),準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層巖性,并根據(jù)典型水層特征,分巖性建立新的油水層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn),有效解決了因巖性變化對(duì)流體識(shí)別的影響,新建的砂礫巖油水層解釋圖版精度達(dá)91.9%(見(jiàn)圖4)。

圖3 貝中油田南一段識(shí)別圖版

圖4 貝中油田南二段識(shí)別圖版

2.2 構(gòu)建新參數(shù)消除物性和復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)影響

儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)不僅改變儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力和滲流特征,而且影響儲(chǔ)層電性特征,這是低孔低滲油氣藏評(píng)價(jià)的核心。但是目前巖石物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法有效清晰描述孔隙結(jié)構(gòu),孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)井評(píng)價(jià)的難度很大。在研究過(guò)程中,考慮實(shí)用的基礎(chǔ)上,用常規(guī)測(cè)井曲線來(lái)半定性、半定量的描述儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu),并針對(duì)不同類(lèi)型儲(chǔ)層影響流體識(shí)別的主要矛盾給出解決方案 (見(jiàn)表1)。

表1 物性、孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層流體識(shí)別影響解決方案匯總表

在儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量低且穩(wěn)定的情況下,單位體積巖石的含氫量除了受孔隙度的影響外,還受巖石顆粒比面積的影響。在孔隙度一定的情況下,巖石的碎屑顆粒的比面積越大,中子測(cè)井的測(cè)井值越高。為此,構(gòu)建反映孔隙結(jié)構(gòu)的因子φe/φN(單位中子測(cè)井孔隙度對(duì)有效孔隙度的貢獻(xiàn)率),該值越大,表明孔隙結(jié)構(gòu)越好?？紫督Y(jié)構(gòu)因子與儲(chǔ)層的滲透率、束縛水飽和度等參數(shù)均有一定的相關(guān)性。

考慮孔隙結(jié)構(gòu)的影響,以深側(cè)向電阻率與孔隙結(jié)構(gòu)因子組合為縱坐標(biāo),以自然電位為橫坐標(biāo),選用24口井165層的測(cè)井和試油資料,建立了烏134-85井區(qū)南一段油水層識(shí)別圖版 (見(jiàn)圖5)。其中合試油層127層,同層11層,合試水層27層。圖版中油層誤入同層區(qū)7層,同層誤入油層區(qū)3層,水層誤入3層,圖版精度91.5%。

2.3 應(yīng)用電阻增大率定量識(shí)別儲(chǔ)層流體

針對(duì)地層水礦化度偏低造成儲(chǔ)層導(dǎo)電性變差,從而引起電阻率絕對(duì)值升高的儲(chǔ)層,雖然電阻率絕對(duì)值有所增大,但油氣所帶來(lái)的相對(duì)電阻率增高卻較為穩(wěn)定,可應(yīng)用相對(duì)電阻率增高幅度去除背景干擾,達(dá)到流體識(shí)別目的。

電阻增大率(或油氣層電阻率指數(shù))I是指含油氣時(shí)的電阻率Rt與含水100%時(shí)的電阻率R0的比值為:

圖5 烏134-85井區(qū)南一段油水層識(shí)別圖版

應(yīng)用貝中油田探評(píng)井及開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)了貝中油田不同區(qū)塊南一段電阻增大率及含水飽和度值,繪制了關(guān)系圖版 (見(jiàn)圖6),二者呈指數(shù)相關(guān),且呈現(xiàn)出較高相關(guān)性。隨含水飽和度升高,電阻增大率呈指數(shù)遞減,當(dāng)電阻增大率小于2.5時(shí),含水飽和度大于45%,儲(chǔ)層多為同層或水層,當(dāng)儲(chǔ)層電阻增大率大于2.5時(shí),含水飽和度小于45%,儲(chǔ)層多為油層。并建立了儲(chǔ)層含水飽和度與電阻增大率之間的函數(shù)關(guān)系,通過(guò)計(jì)算儲(chǔ)層電阻增大率,可定量計(jì)算儲(chǔ)層含水飽和度,更加直觀判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

圖6 貝中油田電阻增大率與含水飽和度關(guān)系圖版

3 結(jié)論

1)利用有效孔隙度與中子孔隙度的比值φe/φN可以反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的變化,應(yīng)用其建立的流體識(shí)別圖版可有效識(shí)別復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

2)創(chuàng)新性應(yīng)用儲(chǔ)層電阻增大率法,有效消除低地層水礦化度對(duì)電阻率響應(yīng)異常影響,確定了貝中油田油水層電阻增大率界限,當(dāng)電阻增大率大于2.5時(shí),儲(chǔ)層多為油層,當(dāng)電阻增大率小于2.5時(shí),儲(chǔ)層多為同層或水層。

3)復(fù)雜斷塊油藏地質(zhì)條件的多樣性,決定了油水層識(shí)別及解釋方法的階段性,隨著開(kāi)發(fā)過(guò)程的深入,動(dòng)態(tài)資料的豐富,地質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深,儲(chǔ)層參數(shù)解釋工作必將是一個(gè)不斷被驗(yàn)證并不斷完善的過(guò)程,筆者的研究思路和方法可為其他復(fù)雜斷塊油藏儲(chǔ)層參數(shù)解釋工作提供借鑒,具有較好的應(yīng)用前景。

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[編輯] 洪云飛

TE122

A

1673-1409(2014)20-0018-05

2014-03-01

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2009CB219300)。

杜園青(1972-),男,工程師,現(xiàn)主要從事油藏工程及管理方面的研究工作。