黃 薇，張小莉，趙進(jìn)義

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069;2.延長(zhǎng)油田股份有限公司西區(qū)采油廠，陜西延安 717500)

近年來，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組下組合(長(zhǎng)7～長(zhǎng)10油層組)不斷發(fā)現(xiàn)新的含油區(qū)，油氣勘探效果顯著，勘探開發(fā)潛力巨大［1-2］。與延長(zhǎng)組長(zhǎng)6～長(zhǎng)1油層組相比，長(zhǎng)7～長(zhǎng)10油層組的沉積微相復(fù)雜多變，砂體成因類型、儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、成巖作用、地層水系統(tǒng)以及成藏動(dòng)力條件等方面的差異性更大，非均質(zhì)性更強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致儲(chǔ)集物性在整體上變化大且孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于典型的低孔、低滲甚至特低滲、超低滲致密儲(chǔ)層［3-6］。延長(zhǎng)組下組合地層的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，但油水分異程度差，油水關(guān)系復(fù)雜，常規(guī)油層和低阻油層，常規(guī)水層和高阻水層同時(shí)存在，導(dǎo)致流體識(shí)別困難。本研究針對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組深層主力含油層系長(zhǎng)9油層組，探究致密儲(chǔ)層流體識(shí)別方法，來提高延長(zhǎng)組流體識(shí)別的精度和油層測(cè)井解釋的符合率。

1 儲(chǔ)層地質(zhì)特征

1.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

鄂爾多斯盆地長(zhǎng)9儲(chǔ)層主要為三角洲前緣水下分流河道砂體和河口砂壩沉積，巖性以長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主［7-8］。其中，長(zhǎng)石含量較高，平均值為33.5%;石英含量較低，平均值為20.2%;巖屑含量較高，平均值為28.1%，以火成巖屑為主。砂巖粒度主要集中在細(xì)砂級(jí)，粒度范圍一般為0.14～0.18 mm和0.20～0.25 mm，細(xì)粒的質(zhì)量百分含量高達(dá)81.8%。填隙物含量較高，主要為伊利石、方解石和綠泥石，其中伊利石含量最高，平均值為4.2%，占填隙物總含量的28.6%?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔和溶孔為主，占總孔隙的58.9%。

1.2 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)47口井322個(gè)物性分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度值一般為0.3% ～13.5%，主要分布范圍為0.3% ～6.9%，平均值為5.4%;滲透率值一般為(0.01～1.48)×10-3μm2，主要分布范圍為(0.01～0.27)×10-3μm2，平均值為0.17×10-3μm2，為典型的低孔、特低滲致密砂巖儲(chǔ)層。

1.3 地層水分析

分析地層水參數(shù)的特征及其變化是測(cè)井識(shí)別流體性質(zhì)的基礎(chǔ)。研究區(qū)同一含油層系的不同含油區(qū)，或者同一含油區(qū)的不同含油層系，地層水性質(zhì)及其礦化度的變化均將直接影響到巖石的束縛水飽和度，且?guī)r石的束縛水飽和度隨地層水礦化度的增大而降低，最后趨于穩(wěn)定［9］。研究區(qū)長(zhǎng)9油層組地層水性質(zhì)為中性偏酸性，pH值為4.8～7.5，平均值為6.7。地層水水型以CaCl2型為主，礦化度變化范圍較大，分布范圍一般為1.98～79.8 g/L。

2 流體識(shí)別的測(cè)井參數(shù)

2.1 油層測(cè)井響應(yīng)特征

在常規(guī)測(cè)井曲線中，自然電位異常幅度、自然伽馬、聲波時(shí)差和電阻率曲線特征是儲(chǔ)層砂巖骨架、泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、含油飽和度和束縛水飽和度的綜合反映［10-11］。一般儲(chǔ)層的含油性特征與巖性、物性和測(cè)井響應(yīng)特征均具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且含油性越好，聲波時(shí)差和電阻率值就越高。以Z445井長(zhǎng)91油層為例，在1 802～1 806 m處，油層對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層巖性為細(xì)砂巖，孔隙度值為1.4% ～7.5%(平均值為4.9%)，滲透率值為(0.05～0.27)×10-3μm2(平均值為0.12×10-3μm2)，測(cè)井響應(yīng)具有明顯的自然電位負(fù)異常(23.4 mV)、低自然伽馬(70.1 API)、高聲波時(shí)差(234.4 μs/m)和高電阻率(107.8 Ω·m)的特征(見圖1)。

2.2 流體識(shí)別參數(shù)的選取

流體識(shí)別主要選取攜帶有特殊地質(zhì)意義的測(cè)井參數(shù)，這不僅能夠有效放大或突出不同流體在地質(zhì)和測(cè)井響應(yīng)特征上的差異性，盡量減少巖石骨架的影響，而且能準(zhǔn)確、直觀地識(shí)別流體，提高測(cè)井識(shí)別的精度。儲(chǔ)層孔隙內(nèi)含油性及其相對(duì)含量的不同，往往導(dǎo)致不同流體的測(cè)井響應(yīng)特征也具有一定的差異性。

由于地層水礦化度的高低在一定程度上影響著水層的電阻率測(cè)井響應(yīng)特征，在識(shí)別鄂爾多斯盆地長(zhǎng)9致密儲(chǔ)層的流體性質(zhì)時(shí)，需要同時(shí)考慮地層水礦化度的變化［12-14］。統(tǒng)計(jì)研究區(qū)20口井不同流體性質(zhì)對(duì)應(yīng)的測(cè)井參數(shù)及地層水礦化度的分布范圍發(fā)現(xiàn)，不同流體在測(cè)井響應(yīng)特征上的差異性較為微弱，水層與油層的電阻率分布范圍部分重疊，這表明研究區(qū)存在常規(guī)油層和常規(guī)水層的同時(shí)，還存在著低阻油層和高阻水層，油水層識(shí)別困難(見表1)。

表1 不同流體性質(zhì)的測(cè)井響應(yīng)值Tab．1 Logging response values of different fluid properties

研究區(qū)不同流體測(cè)井響應(yīng)值分布范圍的差異性微弱，導(dǎo)致油水層對(duì)比關(guān)系復(fù)雜，僅用單項(xiàng)測(cè)井參數(shù)或單一常規(guī)測(cè)井方法難以有效地識(shí)別流體的性質(zhì)。因此，本研究綜合分析儲(chǔ)層地質(zhì)特征、測(cè)井響應(yīng)特征及地層水系統(tǒng)特征，選取反映儲(chǔ)層“四性關(guān)系”的自然電位、自然伽馬、聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率測(cè)井資料，建立了一套適合鄂爾多斯盆地長(zhǎng)9致密儲(chǔ)層的流體識(shí)別方法。

3 致密儲(chǔ)層流體識(shí)別

3.1 重疊圖法

砂巖的聲波時(shí)差和自然電位異常幅度在一定程度上可以較好地反映儲(chǔ)層物性參數(shù)的相對(duì)大小，且儲(chǔ)層孔隙度越高，聲波時(shí)差值越高;滲透性越好，自然電位異常幅度就越大。儲(chǔ)層含油時(shí)，孔隙度和滲透率較好，聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率值均較高［15］。利用視自然電位與實(shí)測(cè)自然電位、聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率重疊圖直觀地定性識(shí)別流體性質(zhì)，主要表現(xiàn)為:①若儲(chǔ)層為油層，兩條曲線之間的幅度差較大，且含油性越好，幅度差越大;②若儲(chǔ)層為水層或干層，兩條曲線之間的幅度差則很小或幾乎無幅度差。

對(duì)于視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位和聲波時(shí)差-深感應(yīng)電阻率重疊圖(基本無幅度差)都不能識(shí)別的水層和干層，由于水層的自然電位異常幅度較大，可以通過聲波時(shí)差-自然電位重疊圖明顯的幅度差識(shí)別出水層，用聲波時(shí)差和自然電位曲線幾乎重疊的特征來識(shí)別出干層。利用視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位、聲波時(shí)差-深感應(yīng)電阻率重疊圖并結(jié)合聲波時(shí)差-自然電位重疊圖中兩條曲線的幅度差相對(duì)大小，可以有效地識(shí)別出常規(guī)油層、油水層、水層和干層，且識(shí)別效果較好，但其對(duì)低阻油層和高阻水層的識(shí)別效果并不明顯。

在Y515井2 062～2 068 m試油井段，自然伽馬值較低、自然電位明顯負(fù)異常，聲波時(shí)差值較高，深感應(yīng)電阻率較低，在聲波時(shí)差-自然電位、視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位重疊圖上具有明顯幅度差，而聲波時(shí)差-深感應(yīng)電阻率重疊圖上幅度差較小，使得低阻油層具有似油水層的特征(見圖2A)。

圖2 低阻油層和高阻水層重疊圖特征Fig.2 Overlapping graph characteristics of low resistivity oil layer and high resistivity water layer

在Z4082井2 062～2 068 m試油井段，深感應(yīng)電阻率相對(duì)較高，自然電位異常幅度大，視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位和聲波時(shí)差-深感應(yīng)電阻率重疊圖均存在明顯的幅度差，對(duì)應(yīng)的巖性剖面顯示為細(xì)砂巖(見圖2B)。對(duì)比分析Z4082井及其周圍井長(zhǎng)91水分析資料發(fā)現(xiàn)，其礦化度明顯比一般地層水礦化度更低，僅為2.5 g/L，這導(dǎo)致水層電阻率增大，高阻水層與鄰近油層的電阻率差異變小，對(duì)比關(guān)系變得微弱，從而使得高阻水層具有似油層、油水層的特征。

3.2 交會(huì)圖法

油層和水層在聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率、自然伽馬、自然電位異常幅度等測(cè)井參數(shù)值上有著明顯的差異，可以通過不同流體在儲(chǔ)層巖性、物性和含油性等方面的差異性，根據(jù)不同的測(cè)井參數(shù)值的分布區(qū)來識(shí)別。研究區(qū)長(zhǎng)9油層組35個(gè)試油資料點(diǎn)的狀況為油層6個(gè)、油水同層21個(gè)、含油水層1個(gè)、水層2個(gè)、干層2個(gè)和新增試油水層3個(gè)。根據(jù)多井試油資料和對(duì)應(yīng)的測(cè)井參數(shù)進(jìn)行交會(huì)圖綜合分析，可以進(jìn)一步識(shí)別出低阻油層、高阻水層、泥質(zhì)含量相對(duì)較高的干層和相對(duì)高放射性砂巖的水層(見圖3)。

1)在儲(chǔ)層的巖性和地層水性質(zhì)基本不變的前提下，聲波時(shí)差(Δt)與深感應(yīng)電阻率(RILD)交會(huì)圖可以有效地反映儲(chǔ)層的孔隙度和含油性特征。由于儲(chǔ)層含油后，聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率均較高，不僅在單井重疊圖中聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率曲線的幅度差較大，而且在聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖中也位于圖3A中高值區(qū)A區(qū)，且位于A區(qū)的1個(gè)油層電阻率值(RILD)約為32.7 Ω·m，為相對(duì)低阻油層。位于C區(qū)的常規(guī)水層由于電阻率較低明顯區(qū)分于位于A區(qū)的常規(guī)油層，但位于B區(qū)的1個(gè)干層和1個(gè)相對(duì)高阻水層則與油層、油水層混合不易區(qū)分開(見圖3A)。該交會(huì)圖對(duì)常規(guī)油層、水層的識(shí)別效果較好，而對(duì)于低阻油層、高阻水層和常規(guī)油水層的混合區(qū)不易識(shí)別出來。

2)自然伽馬(GR)與深感應(yīng)電阻率(RILD)交會(huì)圖從巖性與含油性的關(guān)系考慮，可以識(shí)別出位于A區(qū)的2個(gè)高自然伽馬砂巖儲(chǔ)層的油層和油水層，位于C區(qū)的2個(gè)水層和1個(gè)干層，其中1個(gè)水層為高自然伽馬砂巖儲(chǔ)層，其對(duì)應(yīng)的自然伽馬值為104.6 API，其他水層和干層混入油層、油水層分布區(qū)，難以區(qū)分開(見圖3B)。

圖3 不同測(cè)井參數(shù)識(shí)別流體交會(huì)圖Fig.3 Crossplot of fluid identification by different logging parameters

3)聲波時(shí)差(Δt)與自然電位異常幅度(Usp)反映儲(chǔ)層物性的效果好。利用該圖有效地識(shí)別出了分布于A區(qū)的12個(gè)油層、油水層與含油水層，其孔隙度和滲透率均較高，為儲(chǔ)集物性較好的儲(chǔ)層(見圖3C)。其中，含油水層電阻率較高，具有似油層和油水層的高阻特征而混入B區(qū)，2個(gè)水層和1個(gè)干層由于儲(chǔ)集物性較差，分布在低孔隙度或低滲透率的C區(qū)。綜合分析圖3A和圖3C中同樣位于B區(qū)的一個(gè)相對(duì)高阻水層和低阻油層，在圖3C的B區(qū)中，水層的自然電位異常幅度最大，且聲波時(shí)差值較高，而聲波時(shí)差值(Δt)略大于212.9 μs/m的油層自然電位異常幅度較高，但聲波時(shí)差值在B區(qū)為最小。

4)自然伽馬(GR)與深感應(yīng)電阻率(RILD)、聲波時(shí)差(Δt)及地層水礦化度(Cw)的組合參數(shù)(RILD×Δt×Cw)交會(huì)圖綜合反映儲(chǔ)層的巖性、物性含油性和地層水系統(tǒng)之間的內(nèi)在聯(lián)系。根據(jù)組合參數(shù)及巖性參數(shù)自然伽馬測(cè)井值的特點(diǎn)，該圖將試油資料點(diǎn)分成5個(gè)區(qū):①A區(qū)為油水層相對(duì)集中區(qū)，是巖性相對(duì)比較純、地層水礦化度比較高的常規(guī)油水層區(qū);②B區(qū)主要為水層點(diǎn)集中分布區(qū)，由于研究區(qū)巖性、物性及地層水系統(tǒng)變化大，水層的分布范圍也較大;③ C區(qū)為油層、油水層和水層混合分布區(qū)，反映研究區(qū)多數(shù)含油層與水層的測(cè)井響應(yīng)參數(shù)特征相近;④D區(qū)主要是水層分布區(qū)，為相對(duì)高自然伽馬的砂巖儲(chǔ)層和相對(duì)泥質(zhì)含量較高的儲(chǔ)層分布區(qū);⑤E區(qū)為高自然伽馬砂巖儲(chǔ)層區(qū)(見圖3D)。

剔除根據(jù) Δt-RILD，GR-RILD，Δt-Usp 交會(huì)圖已經(jīng)識(shí)別出的油層、油水層、水層和干層后，根據(jù)自然伽馬與組合參數(shù)(RILD×Δt×Cw)交會(huì)圖可以進(jìn)一步識(shí)別出部分常規(guī)油層與油水層、水層、低阻油層、高阻水層和干層。研究結(jié)果顯示，研究區(qū)僅有1個(gè)水層混入油層、油水層分布區(qū)(見圖4)。至此，通過重疊圖法和交會(huì)圖法對(duì)流體性質(zhì)進(jìn)行逐步識(shí)別和相互校驗(yàn)，測(cè)井解釋符合率達(dá)到97.1%。

3.3 Archie公式法

根據(jù)Archie公式模型，通過計(jì)算含油飽和度可以定量地識(shí)別流體性質(zhì)［16-17］。根據(jù)Z446井區(qū)16塊樣品的巖電實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，可以確定出地層因素(F)與孔隙度(φ)、電阻率增大系數(shù)(I)與含水飽和度(Sw)的關(guān)系及相關(guān)系數(shù)(R)，進(jìn)而求取含油飽和度(So)，其計(jì)算公式分別為:

式中:F為地層因素，小數(shù);φ為孔隙度，%;I為電阻率增大系數(shù)，小數(shù);Sw為含水飽和度，%;RILD為地層水電阻率，Ω·m，So為含油飽和度，%。

圖4 GR與RILD×Δt×Cw綜合解釋交會(huì)圖Fig.4 Comprehensive interpretation crossplot between GR and RILD×Δt×Cw

3.4 應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證重疊圖和交會(huì)圖定性識(shí)別法及Archie公式定量識(shí)別法的應(yīng)用效果，本研究以試油井Z445井和Z405井為例，分別應(yīng)用上述方法對(duì)鄂爾多斯盆地志丹地區(qū)長(zhǎng)9致密儲(chǔ)層進(jìn)行流體識(shí)別。

Z445井長(zhǎng)9油層組試油5層，試油結(jié)論均為油層，其中1，2號(hào)層合試日產(chǎn)油7.2 t，日產(chǎn)水0.0 m3，3，4，5 號(hào)層合試日產(chǎn)油 7.5 t，日產(chǎn)水 0.0 m3。從試油層對(duì)應(yīng)的測(cè)井資料分析，聲波時(shí)差-自然電位、視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位和深感應(yīng)電阻率-聲波時(shí)差曲線重疊圖均具有明顯的幅度差，與巖性剖面一致;相對(duì)于1號(hào)層，2，3，4，5號(hào)層的曲線重疊圖幅度差更為明顯，且與物性巖心分析測(cè)試數(shù)據(jù)有較好的對(duì)應(yīng)性，反映為油層特征(見圖5)。相應(yīng)地，提取5層試油井段對(duì)應(yīng)的自然伽馬、自然電位異常幅度、聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率及地層水礦化度值進(jìn)行交會(huì)圖分析，處理數(shù)據(jù)點(diǎn)位于油層區(qū)(見圖3)。但是，1號(hào)儲(chǔ)層電阻率較低，與鄰近油層相比，電阻率增大倍數(shù)較小、自然伽馬值較高、巖性變化頻繁，反映為低阻油層的特征。分析其巖心資料及其自然伽馬測(cè)井資料后認(rèn)為，低阻油層的形成與巖性的薄層效應(yīng)及泥質(zhì)含量的增加有關(guān)。根據(jù) Archie公式(3)計(jì)算出 1，2，3，4，5 號(hào)層試油井段含油飽和度分別為69.7%，75.3%，82.4%，80.8%，76.8%，解釋結(jié)論為油層。基于以上重疊圖法、交會(huì)圖法和Archie公式法綜合分析，1 號(hào)層綜合解釋結(jié)論為低阻油層，2，3，4，5 號(hào)層綜合解釋結(jié)論為油層，與試油結(jié)論基本一致。

圖5 Z445井油層識(shí)別測(cè)井解釋成果圖Fig.5 Logging interpretation results of oil layer in Z445 well

Z405井長(zhǎng)9油層組試油3層，試油結(jié)論均為油水層，合試井段日產(chǎn)油0.8 t，日產(chǎn)水2.1 m3。從圖6試油層段對(duì)應(yīng)的測(cè)井資料分析，聲波時(shí)差-自然電位、視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位和深感應(yīng)-聲波時(shí)差曲線重疊圖均具有明顯的幅度差，但視自然電位與實(shí)測(cè)自然電位的重疊圖幅度差明顯不如油層的重疊圖幅度差明顯，反映為油水層特征(見圖6)。同樣，提取試油井段對(duì)應(yīng)的自然伽馬、自然電位異常幅度、聲波時(shí)差和深感應(yīng)電阻率及地層水礦化度值進(jìn)行交會(huì)圖分析，處理數(shù)據(jù)點(diǎn)位于油水層區(qū)(見圖3)。根據(jù)Archie公式(3)計(jì)算試油井段含油飽和度分別為36.8%，25.5%，30.0%，解釋結(jié)論為油水層?；谝陨现丿B圖法、交會(huì)圖法和Archie公式法綜合分析，綜合解釋結(jié)論為油水層，與試油結(jié)論一致。

圖6 Z405井油水層識(shí)別測(cè)井解釋成果圖Fig.6 Logging interpretation results of oil-water layer in Z405 well

4 結(jié)論

1)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖性、物性、含油性和地層水系統(tǒng)復(fù)雜，常規(guī)油層和高阻水層、常規(guī)水層和低阻油層共存，油、水層對(duì)比關(guān)系復(fù)雜。因此，流體識(shí)別應(yīng)選取能夠有效放大或突出不同流體性質(zhì)差異性的測(cè)井參數(shù)，盡量減少巖石骨架的影響，且能夠準(zhǔn)確、直觀地識(shí)別流體，提高識(shí)別精度。

2)根據(jù)儲(chǔ)層流體的測(cè)井響應(yīng)特征，利用視自然電位-實(shí)測(cè)自然電位、聲波時(shí)差-深感應(yīng)電阻率和聲波時(shí)差-自然電位重疊圖法初步識(shí)別常規(guī)油層、油水層、水層和干層，利用聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率、自然伽馬與深感應(yīng)電阻率、聲波時(shí)差與自然電位異常幅度及自然伽馬與組合參數(shù)(RILD×Δt×Cw)交會(huì)圖法進(jìn)一步識(shí)別和校驗(yàn)高伽馬砂巖的水層、低阻油層和高阻水層，進(jìn)而結(jié)合Archie公式法定量計(jì)算含油飽和度，綜合識(shí)別流體。

3)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)9致密儲(chǔ)層流體識(shí)別方法綜合考慮了儲(chǔ)層的巖性、物性、電性和含油性特征以及地層水系統(tǒng)特征，有效地克服了儲(chǔ)層地質(zhì)特征復(fù)雜、高自然伽馬砂巖局部發(fā)育及低阻油層、高阻水層和常規(guī)油水層共存等因素的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果可以為延長(zhǎng)組深層致密儲(chǔ)層的油氣勘探提供可靠的依據(jù)。

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