殷樹軍

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

0 引 言

Y油田南一段儲層普遍含凝灰，由于火山碎屑成分的介入，含凝灰質(zhì)砂巖與正常沉積砂巖相比，由于其礦物成分、碎屑含量、蝕變程度等因素對儲層孔隙結(jié)構(gòu)及儲集性能影響較大，導(dǎo)致儲層含油飽和度準(zhǔn)確計(jì)算難度大?；趲r石物理實(shí)驗(yàn)的測井飽和度解釋模型，主要有阿爾奇公式和以其為基礎(chǔ)衍生的雙水模型、印度尼西亞方程、三水模型等，而這些衍生公式主要是針對泥質(zhì)砂巖提出［1］，因此，研究凝灰對儲層導(dǎo)電的影響，以及建立針對含凝灰儲層的含油飽和度解釋模型成為亟待解決的技術(shù)難題。

1 含凝灰儲層的特點(diǎn)

凝灰是富含直徑小于2mm的火山碎屑物的巖石總稱，包括了石英、長石、云母等礦物組分的集合［2］。對研究區(qū)189塊薄片樣品鑒定結(jié)果進(jìn)行分析表明，Y油田南一段儲層的巖石（火成物質(zhì)）為短距離搬運(yùn)，具輕微磨圓現(xiàn)象；火山物質(zhì)為晶屑、巖屑、玻屑、火山塵等，大小顆粒雜亂分布；顆粒排列較緊密，儲層的孔隙類型以粒間溶蝕孔為主（見圖1）。不同巖性樣品孔隙度滲透率統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（見表1），沉凝灰?guī)r儲層孔隙度主要在5%～18%之間，平均11.9%；滲透率主要在0.05～10mD＊非法定計(jì)量單位，1mD＝9.87×10－4μm2，下同之間，平均1.83mD；凝灰質(zhì)砂巖儲層孔隙度主要在5%～18%之間，平均11.2%；滲透率主要在0.05～50mD之間，平均10.45mD。可見，2種巖性儲層在孔隙度相近的情況下沉凝灰?guī)r儲層的滲透率要低于凝灰質(zhì)砂巖。

表1 不同巖性儲層物性統(tǒng)計(jì)表

圖1 含凝灰儲層鑄體薄片（粒間溶蝕）

2 凝灰對儲層導(dǎo)電的影響分析

根據(jù)凝灰的定義可知，按粒徑分類凝灰的粒徑包含了陸源碎屑沉積的各類砂巖（粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖），其礦物成分主要是石英、長石。因此同陸源碎屑一樣，粗的顆?？梢宰鳛楣羌埽鹕剿樾嫉念w粒形狀不規(guī)則，導(dǎo)致其粒間孔隙形狀復(fù)雜，而巖石孔隙結(jié)構(gòu)的變化對油氣層的電阻率高低有顯著的控制作用。為確定凝灰對儲層導(dǎo)電的影響，選取了不同孔隙度的21塊沉凝灰?guī)r和15塊凝灰質(zhì)砂巖進(jìn)行了巖石物理實(shí)驗(yàn)。圖2為不同巖性地層因素與孔隙度關(guān)系圖。結(jié)果表明，相同孔隙度情況下，沉凝灰?guī)r的地層因素大于凝灰質(zhì)砂巖，可見凝灰含量增高引起的孔隙結(jié)構(gòu)變化，使儲層導(dǎo)電性變差。

圖2 不同巖性地層因素與孔隙度關(guān)系圖

3 含凝灰儲層的含油飽和度測井解釋模型的建立

研究區(qū)含泥較重的砂層多為干層，因此可以用阿爾奇公式變參數(shù)的方法求取該區(qū)含凝灰儲層的原始含油飽和度。阿爾奇公式把地層水導(dǎo)電等效為截面為Aw、長度為Lw的導(dǎo)體，其等效巖石結(jié)構(gòu)圖見圖3（a）。地層因素的表現(xiàn)形式為

式中，F(xiàn)為地層因素，無量綱；R0為完全含水巖石電阻率，Ω·m；Rw為地層水電阻率，Ω·m；φ為有效孔隙度，小數(shù)；Lw／L為孔隙曲折度；a、m分別為系數(shù)、孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，無量綱。

從式（1）可知，只考慮了孔隙曲折度，沒有考慮不同孔喉半徑比對導(dǎo)電的影響，如果把地層水導(dǎo)電等效為截面為A2的孔喉和等效截面為A3的孔隙串聯(lián)導(dǎo)電，其等效巖石結(jié)構(gòu)圖見圖3（b），即

圖3 等效巖石結(jié)構(gòu)圖

假設(shè)孔喉等效截面半徑為r2，等效長度為L2；孔隙等效截面半徑為r3，等效長度為L3，且L3＝cL2，則孔喉半徑比又

將式（3）代入式（2），有

可見，地層因素與孔喉半徑比和孔隙曲折度成正相關(guān)，凝灰含量的多少，必然引起儲層的孔喉半徑比和孔隙曲折度的變化。雖然眾多研究成果強(qiáng)調(diào)了孔隙結(jié)構(gòu)的重要性，但現(xiàn)有測井資料很難定量描述孔隙結(jié)構(gòu)的情況［3－5］。因此，本文用凝灰含量間接反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)的變化，即確定m時(shí)直接應(yīng)用引起儲層孔隙結(jié)構(gòu)變化的因素，其公式為m＝f（φ，Vtuff）。

3.1 凝灰質(zhì)含量的確定

分別對該區(qū)的石英砂巖、凝灰質(zhì)砂巖和沉凝灰?guī)r進(jìn)行了自然伽馬能譜實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨火山碎屑含量增多，自然伽馬能譜的U、Th、K皆增大（見圖4），又根據(jù)實(shí)際測井資料對反映巖性的參數(shù)M、N進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，沉凝灰?guī)r與凝灰質(zhì)砂巖儲層相比，具有M大、N小的特點(diǎn)，因此以自然伽馬乘M為橫坐標(biāo)，以N為縱坐標(biāo)，采用插值法構(gòu)建了含凝灰指數(shù)Ituff用來反映凝灰的含量（見圖5），其公式為

圖4 Y油田不同凝灰質(zhì)含量伽馬能譜鈾與釷關(guān)系圖

式中，Ituff為含凝灰指數(shù)，小數(shù)；N為巖性識別參數(shù)，為巖性識別參數(shù)GR為自然伽馬。

圖5 Y油田南一段儲層凝灰質(zhì)含量確定圖

3.2 模型參數(shù)的確定及其應(yīng)用效果

假設(shè)a＝1，應(yīng)用每塊樣品確定的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)與巖心測定的有效孔隙度，對測井資料計(jì)算的凝灰質(zhì)含量行多元線性回歸，確定了Y油田南一段儲層的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)為

李秋實(shí)等［6］根據(jù)電場理論論證了飽和度指數(shù)n值與孔隙度、滲透率均有一定的關(guān)系，假設(shè)b＝1，研究區(qū)36塊樣品確定的n值在1.24～2.12之間，其與孔隙度、滲透率以及儲層品質(zhì)指數(shù)IRQ的相關(guān)性分別為0.4、0.7，0.75，因此應(yīng)用儲層品質(zhì)指數(shù)確定了Y油田南一段儲層的飽和度指數(shù)為

式中，n為飽和度指數(shù)；IRQ為儲層品質(zhì)指數(shù)，IRQ＝

應(yīng)用以上確定的模型參數(shù)對研究區(qū)的密閉取心井A井進(jìn)行處理，飽和度平均絕對誤差4.82%，滿足儲量計(jì)算精度要求，其處理結(jié)果見圖6。

圖6 A井飽和度處理解釋成果圖

4 結(jié) 論

（1）凝灰對儲層導(dǎo)電的影響主要是其引起的孔隙結(jié)構(gòu)變化對導(dǎo)電的影響，相同孔隙度情況下，地層因素與凝灰質(zhì)含量成正比。

（2）地層因素與孔喉半徑比和孔隙曲折度成正相關(guān)，確定孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)時(shí)應(yīng)考慮引起孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成因。

（3）應(yīng)用阿爾奇公式采用變參數(shù)的方式反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)的變化，能夠很好地確定含凝灰儲層的原始含油飽和度。

［1］ 孫建國.阿爾奇（Archie）公式：提出背景與早期爭論［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22（2）：472－486.

［2］ 王宏語，樊太亮，肖瑩瑩，等.凝灰質(zhì)成分對砂巖儲集性能的影響 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2010，31（3）：432－438.

［3］ 毛志強(qiáng)，高楚橋.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）：87－70.

［4］ 陳繼華，陳政，毛志強(qiáng).低孔隙度低滲透率儲層物性參數(shù)與膠結(jié)指數(shù)關(guān)系研究 ［J］.測井技術(shù)，2011，35（3）：238－242.

［5］ 李先鵬.膠結(jié)指數(shù)的控制因素及評價(jià)方法 ［J］.巖性油氣藏，2008，20（4）：105－108.

［6］ 李秋實(shí)，周榮安，張金功，等.阿爾奇公式與儲層孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2002，23（4）：364－367.