黃彥鋒，時(shí)新磊，陸云龍

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司曹妃甸作業(yè)公司，天津300452；2.中海石油（中國(guó)）天津分公司，天津300452）

0 引 言

儲(chǔ)層物性下限值是確定油、氣層有效厚度的關(guān)鍵參數(shù)之一，直接影響油、氣儲(chǔ)量的規(guī)模。傳統(tǒng)儲(chǔ)層物性下限值的確定方法主要依賴DST測(cè)試和取樣資料。海上油田測(cè)試和取樣資料較少，使部分油田儲(chǔ)層物性下限值確定困難，即使縱向上原油黏度變化較大，也往往使用一套物性下限值。利用現(xiàn)有基礎(chǔ)資料確定合理的儲(chǔ)層物性下限值是面臨的重要課題。

1980年，Winland通過(guò)分析巖心壓汞數(shù)據(jù)建立了r35（毛細(xì)管壓力曲線上進(jìn)汞飽和度為35%時(shí)對(duì)應(yīng)的孔喉半徑）與巖心孔隙度、滲透率關(guān)系式（Winland方程）［1］，在此基礎(chǔ)上結(jié)合大量測(cè)試資料得到了合理的儲(chǔ)層物性下限值。1992年P(guān)ittman［2］提出了峰點(diǎn)孔喉半徑的概念，改進(jìn)了Winland方程。本文為解決海上部分油田測(cè)試、取樣資料少以及儲(chǔ)層物性下限值確定困難的問(wèn)題，運(yùn)用 Winland和Pittman研究成果，對(duì)渤海10個(gè)測(cè)試以及取樣資料豐富的油田的共435塊巖心壓汞數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)峰點(diǎn)孔喉半徑界限值與地層原油黏度具有較好的相關(guān)性。研究結(jié)果表明，在缺少測(cè)試資料的情況下可通過(guò)地層原油黏度得到峰點(diǎn)孔喉半徑界限值，結(jié)合改進(jìn)的Winland方程可確定儲(chǔ)層物性下限值。該方法在渤海多個(gè)油田得到驗(yàn)證，效果較好。

1 利用峰點(diǎn)孔喉半徑界限值確定儲(chǔ)層物性下限值

1.1 峰點(diǎn)孔喉半徑的確定

1980年Winland［1］對(duì)某油田300多塊巖心壓汞數(shù)據(jù)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)汞飽和度為35%時(shí)對(duì)應(yīng)的孔喉半徑與巖心分析的孔隙度、滲透率存在 Winland方程

式中，r35為進(jìn)汞飽和度35%時(shí)對(duì)應(yīng)的孔喉半徑，μm；Kcor為巖心滲透率，mD＊非法定計(jì)量單位，1mD＝9.87×10－4μm2，下同；φcor為巖心孔隙度，%。

1992年，Pittman［2－4］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)毛細(xì)管壓力變化量與進(jìn)汞飽和度比值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的孔喉半徑與巖心分析孔隙度、滲透率相關(guān)性更好（見(jiàn)圖1）。這一最小值對(duì)應(yīng)的孔喉半徑稱為峰點(diǎn)孔喉半徑［3］，即單位壓差下進(jìn)汞量最大。其物理意義在于，一旦油氣突破峰點(diǎn)孔喉半徑，含油飽和度會(huì)迅速增加，此時(shí)儲(chǔ)層為有效油層［5－6］。

圖1 峰點(diǎn)孔喉半徑確定方法示意圖

峰點(diǎn)孔喉半徑與巖心分析孔隙度、滲透率關(guān)系［2］式為

該關(guān)系式稱為改進(jìn)的Winland方程。式中rx為峰點(diǎn)孔喉半徑，μm。

1.2 峰點(diǎn)孔喉半徑界限值的確定

與儲(chǔ)層物性下限值相對(duì)應(yīng)的峰點(diǎn)孔喉半徑，這里稱為峰點(diǎn)孔喉半徑界限值。以渤?！痢?－4油田為例說(shuō)明該界限值的確定方法。

第1步，根據(jù)Pittman研究成果對(duì)該油田沙河街組的5塊巖心壓汞數(shù)據(jù)采用圖1所示的方法尋找每塊巖樣的峰點(diǎn)孔喉半徑，并分析峰點(diǎn)孔喉半徑與巖心孔隙度、滲透率相關(guān)關(guān)系，得到改進(jìn)的Winland方程［7－8］

第2步，在滲透率與孔隙度交會(huì)圖中，依據(jù)式（3）繪出不同孔喉半徑下孔隙度與滲透率的變化關(guān)系（圖2中三角點(diǎn)所示），并將巖心分析孔隙度、滲透率同時(shí)繪制在該圖上（圖2中圈點(diǎn)所示，共65塊巖樣）。

××9－4油田實(shí)測(cè)孔隙度下限值為17%；由圖2的巖心滲透率與孔隙度關(guān)系（黑線所示）得滲透率下限值為7.3mD。將二者代入式（3）得峰點(diǎn)孔喉半徑為1.5μm，即為峰點(diǎn)孔喉半徑界限值。

圖2 ××29－4油田沙河街組孔滲關(guān)系、孔喉半徑關(guān)系圖

1.3 地層原油黏度與孔隙度下限值關(guān)系

根據(jù)圖2所示方法，對(duì)渤海近年測(cè)試資料充足的10個(gè)油田435塊巖心壓汞數(shù)據(jù)、926余塊巖心孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)了這些油田測(cè)試孔隙度下限值以及相應(yīng)的峰點(diǎn)孔喉半徑界限值、地層原油黏度等相關(guān)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）。

分析發(fā)現(xiàn)，峰點(diǎn)孔喉半徑界限值與地層原油黏度具有很好的相關(guān)性（見(jiàn)圖3），相關(guān)系數(shù)達(dá)0.91。該相關(guān)關(guān)系表明地層原油黏度越大，相應(yīng)的孔喉半徑界限值也越大［9－10］。

基于以上研究，根據(jù)原油黏度與峰點(diǎn)孔喉半徑界限值關(guān)系，若已知原油黏度則可得到對(duì)應(yīng)的峰點(diǎn)孔喉半徑界限值，結(jié)合由巖心壓汞、孔滲數(shù)據(jù)得到的Winland方程，可確定孔隙度和滲透率下限值。

表1 渤海海域10個(gè)油田峰點(diǎn)孔喉半徑界限值統(tǒng)計(jì)表

圖3 峰點(diǎn)孔喉半徑界限值與地層原油黏度關(guān)系

2 應(yīng)用實(shí)例分析

2.1 實(shí)例1

選擇渤海××6－2油田驗(yàn)證該方法的實(shí)用性。整理該油田館陶組巖心壓汞和孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)，得到峰點(diǎn)孔喉半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系圖（見(jiàn)圖4）。該油田館陶組地層原油黏度0.56mPa·s，由圖3得到對(duì)應(yīng)的峰點(diǎn)孔喉半徑界限值為1.7μm。圖4中巖心孔隙度滲透率關(guān)系線（圖3中黑線）與峰點(diǎn)孔喉半徑為1.7μm線的交點(diǎn)孔隙度為17%，即為孔隙度下限值，對(duì)應(yīng)滲透率下限值為2.8mD。與測(cè)試資料確定的孔隙度下限值（見(jiàn)圖5）相同，證實(shí)了該方法的實(shí)用性。

2.2 實(shí)例2

圖4 ××26－2油田峰點(diǎn)孔喉半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系圖

圖5 ××26－2油田測(cè)試層泥質(zhì)含量與孔隙度交會(huì)圖

渤海XC油田館陶組DST測(cè)試2個(gè)層，未測(cè)到界限層，地層原油黏度502mPa·s，根據(jù)圖3，該黏度對(duì)應(yīng)的峰點(diǎn)孔喉半徑界限值為6μm。孔隙度滲透率關(guān)系線與峰點(diǎn)孔喉半徑界限值為6μm線的交點(diǎn)得到孔隙度下限值為27%，滲透率下限值為83mD（見(jiàn)圖6）。該下限值與渤海海域類似油田儲(chǔ)層物性下限值吻合。

圖6 某油田館陶組孔喉半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系圖

×9－1油田同一地層原油黏度縱向上變化較大，明下段Ⅴ油組與明下段Ⅲ油組原油黏度分別為16.4mPa·s、135.1mPa·s，2個(gè)油組使用相同的孔隙度下限值顯然不合理。由圖3可知，16.4mPa·s、135.1mPa·s對(duì)應(yīng)的峰點(diǎn)孔喉半徑界限值分別為3.0μm、4.3μm。該油田依據(jù)巖心壓汞和孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)建立的 Winland方程見(jiàn)式（4），峰點(diǎn)孔喉半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系見(jiàn)圖7。峰點(diǎn)孔喉半徑3、4.3μm對(duì)應(yīng)的孔隙度下限分別是20%、23%。

圖7 ×9－1油田明下段孔喉半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系圖

圖8 DST測(cè)試、測(cè)壓點(diǎn)孔隙度與泥質(zhì)含量交會(huì)圖

×9－1油田測(cè)試（取樣）層孔隙度與泥質(zhì)含量交會(huì)圖顯示孔隙度較低的3個(gè)層測(cè)井孔隙度分別為23.7%、21.0%、21.3%（見(jiàn)圖8），地層原油黏度分別對(duì)應(yīng)135.1、16.4、16.4mPa·s，與該方法確定的孔隙度下限值接近，證明利用峰點(diǎn)孔喉半徑確定孔隙度下限值的方法合理可靠。

3 結(jié)論與建議

（1）研究充分利用了巖心資料，在一定程度上解決了測(cè)試資料較少時(shí)、儲(chǔ)層物性下限值確定難的問(wèn)題，為地層縱向上原油黏度變化大時(shí)儲(chǔ)層物性下限值確定提供了一種新的思路。

（2）通過(guò)補(bǔ)充更多油田峰點(diǎn)孔喉半徑界限值與地層原油黏度相關(guān)資料，不斷完善二者關(guān)系，使該方法在渤海油田得以進(jìn)一步推廣應(yīng)用，對(duì)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中儲(chǔ)層物性下限值的確定具有重要的指導(dǎo)意義。

［1］ Review of the Winland R35Method for Net Pay Definition and Its Application in Low Permeability Sands［J］.AEA Technology，1980.

［2］ Pittman E D.Relationship of Porosity and Permeability to Various Parameters Derived from Mercury Injection Capillary Pressure Curves for Sandstone［C］∥Bull American Association of Petroleum Geologists，1992，76：191－198.

［3］ Thomeer J H M.Introduction of a Pore Geometrical Factor Defined by the Capillary Pressure Curve［J］.J Pet Tech，March 1960：73－77.

［4］ Katz A J，Thompson A H.Quantitative Prediction of Permeability in Porous Rock ［J］.Physical Review Bulletin，1986，34（3）：8179－8181.

［5］ 林景曄.砂巖儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)與油氣運(yùn)聚的關(guān)系 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2004（1）：41－47.

［6］ 廖明光，夏宏泉.孔隙結(jié)構(gòu)新參數(shù)r頂點(diǎn)及其應(yīng)用［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，1997（3）：78－80.

［7］ Schowalter T T.Mechanics of Secondary Hydrocarbon Migration and Entrapment［J］.AAPG Bulletin，1979，63（1）：723－760.

［8］ Dake L P.The Practice of Reservoir Engineering［Z］.Elsevier Developments in Petroleum Science，1994.

［9］ 何更生.油層物理 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［10］ 歐陽(yáng)健.石油測(cè)井解釋與儲(chǔ)層描述 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.