程 麗 馮明剛 王 昆 李素蘭

（中國石化勘探分公司研究院，四川 成都 610041）

千佛崖組復(fù)雜致密砂巖儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算方法研究

程 麗 馮明剛 王 昆 李素蘭

（中國石化勘探分公司研究院，四川 成都 610041）

千佛崖組儲(chǔ)層主要發(fā)育低孔、低滲致密儲(chǔ)層，儲(chǔ)層巖石類型及儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜，且儲(chǔ)層流體性質(zhì)多樣，導(dǎo)致精確計(jì)算儲(chǔ)層巖石礦物組分及物性參數(shù)面臨困難。通過巖心刻度測(cè)井資料，針對(duì)不同巖性及不同類型儲(chǔ)層，形成了基于巖石物理體積模型和多參數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)的孔隙度計(jì)算模型；建立了以巖心孔滲關(guān)系為基礎(chǔ)的滲透率計(jì)算模型；明確了千佛崖組地層巖電參數(shù)及地層水參數(shù)取值，建立了適合本區(qū)千佛崖組的飽和度計(jì)算方法。將所建模型計(jì)算的儲(chǔ)層參數(shù)與巖心分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析表明，測(cè)井計(jì)算精度較高，能夠滿足該區(qū)儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算的精度要求。

復(fù)雜致密砂巖 儲(chǔ)層類型 儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算 千佛崖組

0 引言

千佛崖組主要為濱淺湖—三角洲沉積環(huán)境，地層以泥頁巖為主，局部發(fā)育細(xì)—粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖等。儲(chǔ)層主要發(fā)育于千佛崖組二段致密砂巖段，儲(chǔ)層巖石類型復(fù)雜，包括巖屑長石砂巖、巖屑石英砂巖和粉砂巖等，孔隙類型主要為粒間黏土礦物晶間微孔隙和長石粒內(nèi)溶孔。巖心物性資料分析表明孔隙度在0.9%～7.2%，平均孔隙度為3.5%，滲透率為0.001～2.65 mD，為低孔低滲致密砂巖儲(chǔ)層。近年來，繼元壩地區(qū)X9井在千佛崖組測(cè)試獲得工業(yè)油氣流之后，川東北元壩、川東南涪陵區(qū)塊中多口井在侏羅系千佛崖組（涼高山組）地層鉆遇良好油氣顯示，目前在巴中和涪陵地區(qū)部分井又測(cè)試獲得工業(yè)油氣流，展示了千佛崖組地層良好的勘探前景［1-3］。為滿足勘探生產(chǎn)及儲(chǔ)量參數(shù)研究需要，本次研究選取巴中地區(qū)具有豐富取心資料的關(guān)鍵井，利用巖心刻度測(cè)井資料，通過地質(zhì)與測(cè)井相結(jié)合的方法，對(duì)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行敏感性分析及數(shù)理建模，優(yōu)選出適合千佛崖組儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算的模型。綜合分析認(rèn)為，本次研究所建模型計(jì)算得出的儲(chǔ)層參數(shù)與巖心分析數(shù)據(jù)較為吻合，計(jì)算精度滿足《石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范（DZ/T0217-2005）》的要求，有力地支撐了勘探生產(chǎn)工作。

1 儲(chǔ)層類型

根據(jù)常規(guī)測(cè)井與FMI成像測(cè)井資料分析認(rèn)為，千佛崖組儲(chǔ)層主要分布在千二段巖屑砂巖及油氣顯示活躍的泥巖段。儲(chǔ)層巖性以細(xì)—粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖為主。按照儲(chǔ)層的巖性組合特征可將儲(chǔ)層分為孔隙型儲(chǔ)層、裂縫—孔隙型儲(chǔ)層、裂縫型儲(chǔ)層以及泥巖裂縫型儲(chǔ)層。

孔隙型儲(chǔ)層。巖性以細(xì)砂巖為主，基質(zhì)孔隙較發(fā)育，裂縫不發(fā)育。其在電測(cè)曲線呈低自然伽馬值（43～65 API）、低密度（2.52～2.65 g/cm3）、相對(duì)高中子（5%～18%）、相對(duì)高聲波時(shí)差（大于55 μs/ft）、相對(duì)低電阻率（70～450 Ω·m）塊狀基質(zhì)孔隙儲(chǔ)層特征。

裂縫—孔隙型儲(chǔ)層。巖性主要為細(xì)砂巖，儲(chǔ)層類型以孔隙型為主，局部有裂縫發(fā)育。其電測(cè)曲線呈中—低自然伽馬值（小于50 API）、低密度（2.48～2.64 g/cm3）、高中子（5%～10%），高聲波時(shí)差（54～70 μs/ft）、相對(duì)低電阻率（100 Ω·m左右）特征。其中聲波時(shí)差伴有一定跳波現(xiàn)象；雙側(cè)向電阻率局部有一定差異；FMI成像圖可見裂縫特征。

裂縫型儲(chǔ)層。巖性主要為細(xì)—粉砂巖，常規(guī)測(cè)井及偶極聲波衰減變密度圖可見裂縫特征明顯。電測(cè)曲線呈中低自然伽馬值（45～70 API）；三孔隙度曲線與電阻率曲線呈尖刺狀特征，且對(duì)應(yīng)性較好。其中聲波時(shí)差明顯增大（75～98 μs/ft），密度相應(yīng)降低（2.43～2.65 g/cm3），中子相應(yīng)增大（13%～35%）；電阻率值為相對(duì)低阻特征，裂縫發(fā)育段在斯通利波衰減變密度圖上可見明顯的“人字形”干涉條紋。

泥巖裂縫型儲(chǔ)層。巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。電測(cè)曲線呈中高自然伽馬值（60～90 API）；聲波時(shí)差明顯增大，密度相應(yīng)降低，中子相應(yīng)增大；電阻率值在高骨架值背景下呈塊狀降低特征；當(dāng)裂縫發(fā)育時(shí)，聲波時(shí)差明顯跳躍增大；裂縫較發(fā)育。

2 測(cè)井建模的技術(shù)方法

針對(duì)千佛崖組致密砂巖儲(chǔ)層，主要采用兩種方法建模：一種是以地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，首先對(duì)巖心、薄片以及鉆、錄、測(cè)井資料進(jìn)行分析，開展四性關(guān)系研究，通過測(cè)井曲線敏感性分析法，優(yōu)選出與儲(chǔ)層參數(shù)相關(guān)性較好的測(cè)井曲線，并以此進(jìn)行數(shù)理擬合建立區(qū)域性經(jīng)驗(yàn)公式；另一種是在測(cè)井巖石礦物模型和體積模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)特征和測(cè)試資料情況完善解釋模型參數(shù)，建立響應(yīng)方程式來求儲(chǔ)層參數(shù)。最終運(yùn)用兩種方法建立的不同測(cè)井解釋模型對(duì)研究區(qū)關(guān)鍵井進(jìn)行常規(guī)測(cè)井資料精細(xì)處理，并結(jié)合巖心分析資料對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選出最合適的測(cè)井解釋模型。

3 儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算

3.1 測(cè)井資料分析

巴中地區(qū)千佛崖組地層的測(cè)量項(xiàng)目較齊全井有6口井，其中取心井有3口，取心收獲率均為100%。在利用巖心刻度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)建立儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算模型前，根據(jù)小巖心樣分析密度值與測(cè)井密度曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合巖性描述資料對(duì)取心井進(jìn)行巖心歸位，以確保本次研究所建模型的可靠性。具體資料情況見表1。總體而言，測(cè)井及巖心資料較為豐富，能夠滿足儲(chǔ)層參數(shù)建模及參數(shù)計(jì)算精度分析的要求。

表1 研究區(qū)千佛崖組（涼高山組）鉆井取心及分析化驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)表

3.2 孔隙度計(jì)算

千佛崖組儲(chǔ)層類型多樣，不同巖性不同儲(chǔ)層類型的儲(chǔ)集層需根據(jù)具體情況選擇合適的孔隙度計(jì)算模型。細(xì)砂巖 — 粉砂巖類裂縫型儲(chǔ)層和泥巖裂縫型儲(chǔ)層由于受裂縫影響，常規(guī)測(cè)井曲線計(jì)算的孔隙度不能完全反映儲(chǔ)層孔隙大小，一般結(jié)合成像測(cè)井進(jìn)行半定量評(píng)價(jià)［4］。因此筆者僅針對(duì)細(xì)砂巖類基質(zhì)孔隙發(fā)育的孔隙型儲(chǔ)層進(jìn)行孔隙度計(jì)算。主要通過巖心刻度常規(guī)測(cè)井資料，進(jìn)行敏感性參數(shù)分析，采用多參數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析及巖石物理體積模型［5］來優(yōu)選孔隙計(jì)算模型。

3.2.1 敏感性參數(shù)分析

千佛崖組細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙儲(chǔ)層發(fā)育，三孔隙度曲線中，巖性密度曲線與巖心孔隙度相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為0.847；因此，針對(duì)細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層可采用密度體積模型和將巖性密度作為敏感參數(shù)通過擬合法進(jìn)行數(shù)理建模，確定對(duì)應(yīng)細(xì)砂巖地層孔隙度計(jì)算模型。

3.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)建模

采用三孔隙度曲線（巖性密度、聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子）與巖心孔隙度的線性相關(guān)關(guān)系可建立研究區(qū)敏感參數(shù)擬合法計(jì)算孔隙度公式為：

式中，POR為密度孔隙度，%；ω（X）為敏感曲線測(cè)井值；a、b為地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

考慮到不同地區(qū)巖性密度不僅與地層孔隙度大小有關(guān)，其特征值大小還受地層泥值含量等其他地層參數(shù)影響，擬合建模公式中參數(shù)a、b各不相同，利用擬合數(shù)理建模法計(jì)算的孔隙度沒有考慮不同地區(qū)泥質(zhì)及礦物成分的影響，不能完全反映地層特征，局限性較強(qiáng)，適用性較差。

3.2.3 巖石物理體積模型

千佛崖組細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層采用巖性密度體積模型，排除泥質(zhì)的影響，其計(jì)算細(xì)砂巖地層孔隙度計(jì)算精度較高（式2）。而對(duì)于泥質(zhì)含量較高的粉砂巖地層該模型應(yīng)用效果較差，采用聲波時(shí)差體積模型計(jì)算精度較高（式3）。

體積密度計(jì)算孔隙度公式：

式中，PORD為密度孔隙度，%；DEN、Dgma分別為密度測(cè)井值、巖石密度骨架值；Df、Dsh分別為流體密度值及泥巖密度測(cè)井值；Vsh為泥質(zhì)含量，%。

聲波時(shí)差計(jì)算孔隙度公式：

式中，PORA為聲波孔隙度，%；AC、Tma分別為聲波時(shí)差測(cè)井值、巖石聲波骨架值；Tf、Tsh分別為流體聲波時(shí)差值、泥巖聲波時(shí)差值，μs/ft；CP為壓實(shí)校正系數(shù)。

3.3 滲透率計(jì)算

地層滲透率是指巖層在一定壓差下流體的滲流能力。它是評(píng)價(jià)油層好壞的重要指標(biāo)之一。滲透率主要受到粒度中值、黏土含量、孔隙度和束縛水飽和度等地質(zhì)因素的綜合影響［5-6］，目前較為常用的滲透率計(jì)算方法是Timur公式和巖心孔滲關(guān)系法。其中，Timur公式主要是根據(jù)孔隙度和束縛水飽和度來確定；巖心孔滲關(guān)系法是通過分析巖心滲透率與其主要影響因素的關(guān)系來建立區(qū)域性的滲透率計(jì)算模型，計(jì)算公式及其經(jīng)驗(yàn)參數(shù)隨研究區(qū)域不同有所差異。針對(duì)研究區(qū)千佛崖組地層特點(diǎn)，分別采用孔隙度和束縛水飽和度法（Timur公式）和數(shù)理建模法進(jìn)行滲透率計(jì)算研究。

3.3.1 孔隙度和束縛水飽和度確定滲透率

影響滲透率的主要地質(zhì)因素中，孔隙度與束縛水飽和度的影響情況相反：巖石比表面越大，即表明其孔隙越小，孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，孔隙表面對(duì)流體流動(dòng)的阻滯作用越大，滲透率越小。因此，孔隙度和束縛水飽和度這種相關(guān)關(guān)系可以確定滲透率，較為常用的即Timur公式（式4）：

式中，Swb為束縛水飽和度，%；φ為孔隙度，%；K為絕對(duì)滲透率，mD；C為地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，一般取0.136。

3.3.2 巖心分析資料建立滲透率計(jì)算模型

該滲透率模型建立在巖心物性分析的基礎(chǔ)上，通過巖心滲透率與巖心孔隙度交會(huì)分析，采用數(shù)理建模計(jì)算公式作為儲(chǔ)層滲透率的計(jì)算模型。不同地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式及參數(shù)各不相同，該方法僅針對(duì)區(qū)域有巖心分析資料的情況可采用關(guān)鍵因素進(jìn)行數(shù)理建模，形成經(jīng)驗(yàn)計(jì)算模型。

圖1為X17、X173以及X175井千佛崖組細(xì)砂巖孔隙型儲(chǔ)層巖心孔隙度與巖心滲透率交會(huì)圖，從圖1可知，滲透率為0.006～0.087 mD，儲(chǔ)層滲透率主要分布在0.001～0.087 mD。其相關(guān)關(guān)系如下：

式中，y為滲透率，mD；x為孔隙度，%；R為相關(guān)系數(shù)。

圖1 X17、X173以及X175井千佛崖組細(xì)砂巖孔隙型儲(chǔ)層巖心孔隙度與巖心滲透率交會(huì)圖

3.4 應(yīng)用效果檢驗(yàn)

3.4.1 孔隙度計(jì)算成果檢驗(yàn)

細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層以基質(zhì)孔隙為主，巖石類型及礦物含量變化較小，巖性對(duì)密度測(cè)井值的影響相對(duì)穩(wěn)定，在井眼條件較好的情況下密度曲線一定程度上主要反映地層孔隙發(fā)育情況，因此針對(duì)千佛崖組細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層采用密度體積模型（式2）計(jì)算的地層孔隙度精度較高，能夠滿足《石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范（DZ/T0217-2005）》的要求。

圖2 X173井細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層段測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度對(duì)比分析圖

如圖2為X173井細(xì)砂巖類孔隙型儲(chǔ)層段測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度對(duì)比分析圖，其中測(cè)井計(jì)算孔隙度與巖心孔隙度大小及變化趨勢(shì)相符，僅局部有4個(gè)巖屑砂巖樣點(diǎn)的孔隙度與測(cè)井孔隙度匹配性較差，其對(duì)應(yīng)自然伽馬高值，測(cè)井計(jì)算孔隙度受巖性和泥質(zhì)含量影響，可將其視為奇點(diǎn)。去掉奇點(diǎn)后的測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度交會(huì)圖顯示相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)為0.865。同理X17井細(xì)砂巖孔隙型儲(chǔ)層采用密度體積模型計(jì)算的孔隙度精度較高，與巖心孔隙度相關(guān)系數(shù)為0.936。

在泥質(zhì)含量相對(duì)較高的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖地層，局部容易出現(xiàn)井?dāng)U現(xiàn)象，此時(shí)密度曲線受影響較大，而聲波時(shí)差曲線受井眼條件影響較小，且在千佛崖組泥質(zhì)粉砂巖地層與巖石顆粒及泥質(zhì)含量響應(yīng)較為敏感，一定程度上可以反映地層巖性及孔隙特征。應(yīng)用聲波體積模型處理計(jì)算該類地層孔隙度與巖心孔隙度較吻合，可以滿足研究區(qū)解釋精度的要求。

圖3為F4井泥質(zhì)粉砂巖地層測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度對(duì)比分析圖，圖3a為F4井千佛崖組泥質(zhì)粉砂巖類低孔地層測(cè)井解釋成果圖，由圖3a可以看出，測(cè)井計(jì)算孔隙度與巖心孔隙度整體上較為吻合，僅局部裂縫相對(duì)發(fā)育，去掉受裂縫影響較大2個(gè)巖樣點(diǎn)后，測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度整體相關(guān)性較好。如圖3b測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度交會(huì)圖顯示，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.845，能夠滿足孔隙度計(jì)算精度的要求。

3.4.2 滲透率計(jì)算成果檢驗(yàn)

圖4為X175井通過巖心擬合方法（式5）建立的新模型計(jì)算的滲透率精度分析圖與采用常規(guī)滲透率Timur公式（式4）計(jì)算的滲透率精度對(duì)比分析圖。其中，Timur公式在千佛崖組致密砂巖地層應(yīng)用效果較差，計(jì)算滲透率的精度較低，僅能達(dá)到反映儲(chǔ)層滲透率變化趨勢(shì)的程度。分析其原因可知，研究區(qū)千佛崖組地層非均質(zhì)性較強(qiáng)，儲(chǔ)層具有復(fù)雜性，影響滲透率的因素眾多，尤其局部裂縫的發(fā)育對(duì)滲透率的影響較大。而Timur公式主要是根據(jù)孔隙度和束縛水飽和度來確定滲透率，該計(jì)算模型難以囊括所有的影響因素。而運(yùn)用巖心數(shù)據(jù)擬合方法新建的滲透率計(jì)算模型處理精度可以得到明顯提高，該方法能夠較為客觀地反映頁巖在地下的真實(shí)滲透率特征。需要注意的是巖心孔滲關(guān)系法計(jì)算得到的滲透率主要表征基質(zhì)滲透率，裂縫對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響仍難以確定，但在孔隙型儲(chǔ)層應(yīng)用該方法進(jìn)行滲透率估算，效果相對(duì)較好。

圖3 F4井泥質(zhì)粉砂巖地層測(cè)井孔隙度與巖心孔隙度對(duì)比分析圖

圖4 X175井千佛崖組新老模型計(jì)算的滲透率對(duì)比圖

根據(jù)計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)，X175井細(xì)砂巖孔隙型儲(chǔ)層巖心分析滲透率平均值為0.016 mD，測(cè)井計(jì)算的滲透率平均值由原滲透率模型計(jì)算的0.245 mD，變?yōu)?.017 mD。多口井處理成果表明，新建立的滲透率模型能更好地反映儲(chǔ)層滲透率情況。

4 結(jié)論

千佛崖組巖性復(fù)雜、非均質(zhì)性較好，巖石顆粒變化直接影響儲(chǔ)層特征參數(shù)計(jì)算模型，分巖性建立孔隙度、滲透率計(jì)算模型，大幅提高了孔隙度、滲透率的計(jì)算精度，能夠有效解決千佛崖組儲(chǔ)層參數(shù)的計(jì)算難題。

1）孔隙度計(jì)算方面。細(xì)—粉砂巖類孔隙型、裂縫—孔隙型儲(chǔ)層用體積密度模型計(jì)算孔隙度精度高；泥質(zhì)含量較高的泥質(zhì)粉砂巖類地層采用聲波時(shí)差模型處理地層巖性及孔隙性效果較好；裂縫型儲(chǔ)層及泥巖裂縫型儲(chǔ)層需結(jié)合巖心、FMI成像、偶極聲波等特殊資料綜合定性識(shí)別和半定量評(píng)價(jià)。

2）滲透率計(jì)算。研究認(rèn)為致密砂巖滲透率計(jì)算采用孔隙度和束縛水飽和度關(guān)系應(yīng)用效果較差，運(yùn)用巖心分析的巖屑砂巖孔隙度與滲透率建立模型計(jì)算效果較好；對(duì)于涪陵地區(qū)泥質(zhì)含量較高的地層由于滲透率分布規(guī)律差，不可采用該方法。

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（編輯：盧櫟羽）

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2095-1132（2016）05-0010-05

10. 3969/j. issn. 2095-1132. 2016. 05. 003

修訂回稿日期：2016-09-06

程麗（1985-），女，碩士，工程師，從事測(cè)井解釋及儲(chǔ)量研究工作。E-mail：colfigo@sina.com。