張慶國,　王　剛,　郭志華

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318)

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泥質(zhì)砂巖孔滲關(guān)系的分成因求解方法

張慶國,王剛,郭志華

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318)

直接采用孔滲關(guān)系求解研究區(qū)葡萄花油層的滲透率時,所得滲透率與巖心分析滲透率存在較大誤差,尤其在孔隙度為11%～15%時,誤差尤為明顯。針對這種情況,對孔隙度小于11%、11%～15%、大于15%三種情況分段求取孔滲關(guān)系,并定義去泥孔隙度。當(dāng)孔隙度為11%～15%時,用去泥孔隙度代替原有孔隙度,研究泥質(zhì)校正后的孔滲關(guān)系。結(jié)果表明:分段法求得的孔滲關(guān)系精度較高。工區(qū)400余口井的測井解釋驗證了分段法求得的滲透率較直接采用孔滲關(guān)系求得的滲透率更加精確。該研究為工區(qū)油田進(jìn)一步開發(fā)提供了基礎(chǔ)。

砂巖； 測井； 孔滲關(guān)系; 滲透率; 去泥孔隙度; 泥質(zhì)含量

0　引　言

吉林油田經(jīng)過多年的開發(fā),已經(jīng)進(jìn)入精細(xì)研究階段,亟需對油田內(nèi)部各儲層物性進(jìn)行更精確的評價,用以指導(dǎo)下部的勘探開發(fā)。滲透率解釋一直是物性解釋中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。國內(nèi)許多學(xué)者建立了適合各油田的經(jīng)驗公式用以計算滲透率,并取得了較好的效果[1-5]。高貝貝等[6]在延長油田,采用實驗數(shù)據(jù)法直接擬合孔隙度與滲透率的關(guān)系,取得了一定的成果,但未考慮泥質(zhì)含量和粒度中值等影響孔滲關(guān)系的其他因素。孫耀國等[7]在孔滲關(guān)系的研究中引入了粒度中值和泥質(zhì)含量的概念,提高了高青油田滲透率的解釋精度。劉洪濤[8]在大慶油田應(yīng)用滲透率、孔隙度及粒度中值進(jìn)行擬合,建立滲透率模型,也取得了很好的效果。

研究區(qū)葡萄花油層不同孔隙度區(qū)間內(nèi),影響孔隙度的因素及各種因素對滲透率的影響所占的比重是呈規(guī)律性變化的[9-11]。為此,筆者對工區(qū)內(nèi)不同孔隙度空間的孔滲關(guān)系分段建模,并應(yīng)用于測井二次解釋,以提高測井二次解釋的精度。

1　孔滲關(guān)系的直接擬合

利用工區(qū)孔滲數(shù)據(jù)直接擬合,得到其孔滲關(guān)系表達(dá)式:

K=0.000 9e0.454 3φ,R2=0.640 9,

(1)

式中:K——滲透率;

φ——孔隙度。

從式(1)中可以看出,孔隙度和滲透率存在指數(shù)關(guān)系,相關(guān)性系數(shù)僅為0.640 9,這對于測井二次解釋來說,精度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。圖1給出了工區(qū)整體孔滲關(guān)系。

圖1　整體孔滲關(guān)系

由圖1可以看出,在φ<11%和φ>15%時,其孔滲關(guān)系擬合得并不理想。而當(dāng)11%<φ<15%時,孔滲關(guān)系更加復(fù)雜,簡單的指數(shù)關(guān)系已經(jīng)不能描述該區(qū)間內(nèi)孔滲的關(guān)系式。因此,利用孔滲數(shù)據(jù)直接擬合得到的孔滲關(guān)系式來求解滲透率在該區(qū)塊是不適用的。

2　孔滲關(guān)系的分段擬合

結(jié)合工區(qū)孔滲關(guān)系的特點(diǎn),分析發(fā)現(xiàn),在φ<11%和φ>15%兩個區(qū)間中,孔滲關(guān)系滿足不同的關(guān)系式,當(dāng)對兩個區(qū)間進(jìn)行分段擬合時,得到的孔滲關(guān)系表達(dá)式的相關(guān)系系數(shù)均有很大提高。而當(dāng)孔隙度在區(qū)間[11,15]內(nèi)時,直接對孔滲關(guān)系進(jìn)行擬合得不到精確的表達(dá)式,因此,考慮引入“去泥孔隙度”的概念,對去泥孔隙度和滲透率進(jìn)行擬合,得到孔滲關(guān)系式。

2.1φ<11%時的孔滲關(guān)系

對φ<11%時的孔滲關(guān)系進(jìn)行擬合,得到其關(guān)系式:

K=0.019 0e0.090 2φ,R2=0.370 4。

(2)

通過式(2)發(fā)現(xiàn),其孔滲關(guān)系仍然符合指數(shù)關(guān)系,但相關(guān)性系數(shù)較小。隨著孔隙度的增大,滲透率仍然表現(xiàn)出上升的趨勢,但上升幅度不明顯(如圖2),說明在此區(qū)間內(nèi),決定滲透率的主要因素并不是孔隙度,而是泥質(zhì)含量。此時泥質(zhì)砂巖中的孔隙和孔喉大多數(shù)被泥質(zhì)物充填,導(dǎo)致孔隙大多以死空隙的形式存在,因此,孔隙度在這個范圍內(nèi)的變化對滲透率影響不大。而通過生產(chǎn)資料發(fā)現(xiàn)，孔隙度在11%以下時,地層不能產(chǎn)生工業(yè)流體,故將有效儲層的物性下限定為φ<11%。此時的孔滲關(guān)系對測井二次解釋影響不大。

圖2　φ<11%時孔滲關(guān)系

2.2φ>15%時的孔滲關(guān)系

對φ>15%時的孔滲關(guān)系直接擬合,得到其關(guān)系式:

K=0.000 6e0.498 1φ,R2=0.895 5。

(3)

觀察式(3)發(fā)現(xiàn),其孔滲關(guān)系符合指數(shù)關(guān)系,相關(guān)性系數(shù)很高。隨著孔隙度的增大,滲透率表現(xiàn)出上升的趨勢(如圖3),說明在此區(qū)間內(nèi),決定滲透率的主要因素是孔隙度,泥質(zhì)含量等因素在此區(qū)間內(nèi)的影響較小。因此，區(qū)間內(nèi),滲透率可用該孔滲關(guān)系表達(dá)式求得,且符合測井二次解釋精度要求。

圖3　φ>15%時孔滲關(guān)系

2.311%≤φ≤15%時的孔滲關(guān)系

對孔隙度區(qū)間[11,15]內(nèi)孔滲關(guān)系直接擬合,得到其孔隙度表達(dá)式:

K=0.002 0e0.374 3φ,R2=0.048 8。

圖4給出了11%≤φ≤15%時的孔滲關(guān)系。由圖4可以看出,在此區(qū)間內(nèi),孔滲關(guān)系不明顯,滲透率隨孔隙度呈不規(guī)律變化。其相關(guān)性系數(shù)僅為0.048 8,無法滿足測井解釋的精度要求。

圖4　11%≤φ≤15%時孔滲關(guān)系

Fig. 4Porosity-permeability relationship

when 11%≤φ≤15%

研究發(fā)現(xiàn),此區(qū)間內(nèi)孔隙度和滲透率之間不存在單一的關(guān)系,孔滲關(guān)系受泥質(zhì)含量的影響較大。因此,在研究此區(qū)間內(nèi)孔滲關(guān)系式時,需要考慮泥質(zhì)含量的影響。

通過研究對比,當(dāng)區(qū)間內(nèi)孔滲關(guān)系滿足

lnK=a×φ-b×Vsh+c

(4)

時,取得的關(guān)系式精確度最高。

式(5)兩邊同取對數(shù)的指數(shù)得

定義

為去泥孔隙度,表示在泥質(zhì)砂巖空隙中,去掉泥質(zhì)所占空隙空間后所得到的有效孔隙度,則

K=ec×ea×φsh。

根據(jù)最小二乘法原理,對式(4)進(jìn)行二元線性擬合,得到如下關(guān)系式:

lnK=0.720 9×φ-0.098 2×Vsh-6.908 1,

K=0.000 99e0.720 9(φ-0.136 2Vsh),

即:

φsh=φ-0.136 2Vsh,

K=0.000 99e0.720 9φsh,R2=0.917 4。

圖5給出了去泥孔隙度與滲透率的關(guān)系。從圖5可以看出,去泥孔隙度和滲透率之間具有良好的指數(shù)關(guān)系,相關(guān)性系數(shù)達(dá)到0.917 4。利用此關(guān)系式得到的滲透率符合測井解釋的精度要求。可見,在此區(qū)間內(nèi)對傳統(tǒng)孔滲關(guān)系作泥質(zhì)校正可以大幅度提高孔滲關(guān)系的精度。

圖5　去泥孔隙度與滲透率關(guān)系

Fig. 5Relationship between permeability and

porosity after slime emendation

3　結(jié)果與驗證

通過上述分析可得到滲透率模型:

(5)

對比測井解釋前后的滲透率,結(jié)果如圖6所示。由圖6可以看出,直接擬合滲透率得到的結(jié)果在滲透率中等的情況下,對應(yīng)關(guān)系不好,此時解釋滲透率的精確度不高(圖6a)。而分段擬合滲透率得到的結(jié)果精確度很高,僅僅在滲透率小于0.1時精確度有所下降(圖6b)。而此時的滲透率值已小于儲層物性下限,對測井二次解釋的精確度影響不大。

圖6　不同擬合方法所得滲透率對比

Fig. 6Resulting permeability contrast different fitting methods

綜上,分段擬合得到的滲透率模型更適用于本區(qū)塊。對工區(qū)400余口井進(jìn)行測井二次解釋,結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分段擬合滲透率模型極大地提高了測井二次解釋的精度,為油田下一步工作部署提供了基礎(chǔ)。

4　結(jié)　論

(1)在11%≤φ≤15%時,引入去泥孔隙度概

念,利用去泥孔隙度與滲透率關(guān)系式求得的滲透率更精確。分段求得的孔滲關(guān)系較整體求得的孔滲關(guān)系更準(zhǔn)確,滿足測井解釋精度要求。

(2)在不同的孔隙度區(qū)間內(nèi),決定孔滲關(guān)系的主控因素是不相同的。φ>11%時,滲透率的主控因素為泥質(zhì)含量；11%≤φ≤15%時,滲透率的主控因素為泥質(zhì)含量和孔隙度；φ>15%時,滲透率的主控因素為儲層孔隙度。

[1]雍世和, 張超謨. 測井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋[M]. 北京: 中國石油大學(xué)出版社, 2011: 144-145.

[2]王允誠. 油氣儲層地質(zhì)學(xué)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2008: 89-124.

[3]羅蟄潭, 王允誠. 油氣儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1986: 198-225.

[4]林玉保, 史曉波. 特低滲透儲層油水相對滲透率實驗研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2000, 19(2): 30-33.

[5]蔡毅, 熊琦華. 油藏描述中求取特低滲儲層滲透率的方法[J]. 石油學(xué)報, 1994, 15(S1): 99-103.

[6]高貝貝, 龍足剛, 董純夫. 延長油田姚店區(qū)域滲透率計算方法研究與應(yīng)用[J]. 國外測井技術(shù), 2013, 196(4): 59-61.

[7]孫耀國, 宋桂茹, 張傳護(hù). 高青油田儲層測井二次解釋模型研究[J]. 油氣地質(zhì)與采收率， 2003, 10(S1): 65-66.

[8]劉洪濤. 葡萄花油田儲層參數(shù)解釋方法研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2004, 23(1): 67-69.

[9]王健, 操應(yīng)長, 高永進(jìn), 等. 東營凹陷古近系紅層砂體有效儲層的物性下限及控制因素[J]. 中國石油大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2011, 35(4): 27-33.

[10]王艷忠, 操應(yīng)長, 宋國奇, 等. 東營凹陷古近系深部碎屑巖有效儲層物性下限的確定[J]. 中國石油大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2009, 33(4): 16-21.

[11]孟萬斌, 呂正祥, 唐宇, 等. 基于砂巖組構(gòu)分類評價的儲層滲透率預(yù)測[J]. 中國石油大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2013, 37(2): 1-13.

(編輯荀海鑫)

New method developed for sectionally solving relationship between permeability and porosity in shaly sand

ZHANGQingguo,WANGGang,GUOZhihua

(School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)

This paper is directed at an improved alternative to the direct application of the relationship between porosity and permeability in Putaohua reservoir for permeability calculation—the conventional method suffering from a bigger error than permeability core analysis, especially when porosity varies between 11% and 15%. The study involves sectionally seeking and obtaining the relationship between porosity and permeability in response to three cases, such as the porosity smaller than 11%, porosity varying from 11% to 15%, and porosity greater than 15%, and defining a new concept named Mud -free Porosity; and replacing porosity with Mud-free Porosity in the case of porosity ranging from 11% to 15% and thereby identifying the relationship between porosity and permeability after slime emendation. The results show that the novel method boasts a more accurate relationship between porosity and permeability and log interpretation of more than 400 wells located in study area verifies that the method gives a more accurate permeability than conventional one. This study may provide a basis for the further development of oil fields.

shaly sand； log； relationship between porosity and permeability; permeability; porosity after slime emendation; shale content

2015-07-10

張慶國(1969-)，男，黑龍江省集賢人，教授，博士，研究方向：測井資料綜合解釋，E-mail:562056120@qq.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.04.013

P631.84

2095-7262(2015)04-0417-04

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