程夢薇

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

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基于儲層分類的滲透率測井計算方法

程夢薇

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

海拉爾盆地貝301區(qū)塊南屯組儲層巖石類型多樣化，以砂巖、砂礫巖為主，且砂礫巖儲層非均質(zhì)性強、滲透率變化大，通過常規(guī)的數(shù)理統(tǒng)計解釋模型計算的滲透率精度低。在劃分巖性的基礎上，利用巖石物理微觀孔隙結(jié)構(gòu)對內(nèi)部差異相對較大的砂礫巖儲層進一步分類，分別建立滲透率模型。該方法經(jīng)檢查井實際資料處理驗證，計算滲透率平均相對誤差從分類前的180.6%降低到分類后的48.2%，精度明顯提高，效果較好。

滲透率；儲層分類；砂礫巖；巖石物理相

空氣滲透率是衡量孔隙介質(zhì)允許流體流動和產(chǎn)出能力的重要參數(shù)，反映了油、氣、水被采出的難易程度，其大小主要取決于巖石的孔隙體積、孔隙分布及連通程度等。滲透率的解釋精度直接影響油藏解釋、數(shù)值模擬等一系列的后續(xù)開發(fā)研究，是測井資料定量解釋的關鍵[1，2]。海拉爾盆地呼和諾仁油田貝301區(qū)塊南屯組儲層巖性多樣，以砂巖、砂礫巖為主，儲層非均質(zhì)性強、分選性極差[3，4]，常規(guī)數(shù)理統(tǒng)計解釋模型計算的滲透率精度偏低。為此，筆者通過先區(qū)分砂巖與砂礫巖，再利用巖石物理微觀孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)部差異相對較大的砂礫巖儲層進一步分類，細化砂礫巖，在該基礎上分別建立滲透率模型，取得了較好的應用效果。

1 儲層分類的必要性

貝301區(qū)塊發(fā)育N2Ⅰ(南屯組二段Ⅰ油層組)、N2Ⅱ(南屯組二段Ⅱ油層組)，是近物源快速堆積的沉積體，大小顆?；祀s堆積使孔隙分布不均，儲層滲透率變化較大。根據(jù)巖心資料分析統(tǒng)計，儲層中砂巖分選好，顆粒排列較緊密；而砂礫巖分選性極差，大的礫石直徑可達5cm，小的礫石直徑僅幾毫米。從巖心分析的滲透率樣品(圖1)看，在同一小層且孔隙度接近的情況下，滲透率從0.1mD變化到1000mD，差別很大。因此，為了準確求取儲層滲透率，需要先識別巖性，分出砂巖和砂礫巖，再對分選性差的砂礫巖儲層用巖石物理相技術(shù)細化分類。

2 滲透率計算方法研究

2.1 巖性識別

由于不同的巖性具有不同的測井響應，因此利用測井資料可以有效識別砂巖和砂礫巖。針對研究區(qū)8口密閉取心井，優(yōu)選對巖性信息反應敏感的測井參數(shù)，建立了砂礫巖與砂巖的識別圖版(圖2)。

2.2 巖石物理相在計算滲透率中的應用

2.2.1 巖石物理相分類原理

為了突出表征不同儲層之間的差異，國內(nèi)外學者普遍應用“流動單元”的概念實現(xiàn)儲層分類評價，相同的流動單元具有相似的物理特征和滲流能力[5,6]。而儲層巖石物理相作為流動單元劃分的基礎，是沉積、成巖和后期改造等作用的綜合反映，它是儲層分類較為常用的手段。該次研究采用流動層帶指標(Ifz)、孔隙度(φ)、空氣滲透率(K)、泥質(zhì)體積分數(shù)(φ(sh))、粒度中值(Md)等參數(shù)來研究儲層巖石物理相。其中，φ(sh)和Md主要反映儲層巖石相特征；φ、K反映儲層的物性特征；Ifz主要反映儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征[7]，是把結(jié)構(gòu)和礦物地質(zhì)特征結(jié)合起來判定不同巖石物理相的參數(shù)。Ifz的確定方法如下。

注1： qAPI為自然伽馬；Usp為自然電位；dh為井徑；ρlld為深側(cè)向電阻率；ρlls為淺側(cè)向電阻率；ρmsfl為微球聚焦電阻率；ρ為密度；φnc為補償中子孔隙度；Δt為聲波時差；D為井深；φe,c為巖心有效孔隙度；Kc為巖心滲透率。 注2：N2Ⅱ18、N2Ⅱ19分別為南屯組二段Ⅱ油層組18、19號砂層。圖1 同一小層巖心分析孔隙度與滲透率

圖2 研究區(qū)N2Ⅰ和N2Ⅱ砂礫巖與砂巖識別圖版

根據(jù)Kozeny-Carman方程(擬合公式)有：

(1)

式中：Fs為形狀因子，1；t為彎曲度，1；Sgv為單位顆粒的比表面積，μm-1。令：

(2)

式中：Gc為表征孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)，μm-2。

將式(2)代入式(1)得：

(3)

而：

(4)

由式(3)、(4)得：

(5)

根據(jù)統(tǒng)計學原理，在相同條件下對同一事物重復多次測量或試驗觀測的結(jié)果應該服從正態(tài)分布的規(guī)律，對于同種流動單元內(nèi)樣品的測量相當于對該流動單元內(nèi)單一樣品的多次測量的結(jié)果，所以對于同一流動單元內(nèi)的樣品分類指標Ifz應該具有正態(tài)分布的性質(zhì)。如果某一物理量在線性坐標下的形態(tài)為正態(tài)分布曲線，那么在正態(tài)概率坐標上的形態(tài)就近似為一條直線，不同流動單元具有不同的孔喉特征和不同的正態(tài)分布函數(shù)，在正態(tài)概率坐標上表現(xiàn)為具有不同斜率的直線段[8]。

2.2.2 砂礫巖儲層滲透率計算

研究過程中，對貝301區(qū)塊N2Ⅰ和N2Ⅱ分別建立砂礫巖Ifz累積概率圖(圖3)，圖中均出現(xiàn)了明顯的拐點，有明顯的不同斜率的直線段，按照原理將N2Ⅰ砂礫巖分成2類儲層，N2Ⅱ砂礫巖分成3類儲層。

圖3 不同油層組砂礫巖儲層Ifz累積概率圖

圖4是N2Ⅰ與N2Ⅱ砂礫巖儲層分類前、后空氣滲透率與孔隙度的關系對比圖，可以看出，未分類前滲透率與孔隙度的數(shù)據(jù)點分布散，相關性差，而分類后各類儲層的空氣滲透率與孔隙度的相關性都有明顯提高。

利用貝301區(qū)塊8口取心井，對N2Ⅰ和N2Ⅱ共2個油層組劃分砂巖和砂礫巖，并在對砂礫巖分類的基礎上分別建立了7個滲透率模型(見表1)。

2.2.3 測井分類標準研究

上述儲層分類是建立在巖心分類的基礎上進行的，要想用到生產(chǎn)井中還必須對上述巖心分類進行測井識別。Ifz作為儲層劃分的基礎，反映了儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征和地質(zhì)特征，是儲層巖性、物性與含油性的綜合體現(xiàn)，與儲層的電性、物性測井響應存在必然的關聯(lián)性。為了提高薄層的判別精度，在測井識別方法中引入了微球比值Δρmsfl(微球聚焦電阻率測井值與標準層微球聚焦電阻率測井值之比)作為縱坐標，以反映物性的φ作為橫坐標，建立了N2Ⅰ和N2Ⅱ不同類型砂礫巖測井分類判別標準圖版(圖5)，分類標準見表2。

圖4 N2Ⅰ和N2Ⅱ砂礫巖分類前、后滲透率與孔隙度關系對比圖

注：模型中物理量單位為K，μm2;φnc,1;Δt,μs/ft;ρ,g/cm3。

圖5 N2Ⅰ和N2Ⅱ砂礫巖儲層分類測井判別圖版

3 應用效果分析

圖6為貝301區(qū)塊的一口密閉取心井儲層分類前、后滲透率模型計算的測井滲透率和巖心分析滲透率的對比圖，利用不分類建立的模型計算的滲透率平均相對誤差為180.6%，利用分類后建立的模型計算的滲透率平均相對誤差為48.2%，可以看出，分類后的模型計算的滲透率精度明顯提高，與巖心分析資料結(jié)果匹配更好。

表2 貝301區(qū)塊不同油層組砂礫巖分類標準

注1：K未分類為分類前測井計算滲透率；K分類為分類后測井計算滲透率。 注2：N2Ⅱ12-1、N2Ⅱ12-2、N2Ⅱ13分別為南屯組二段Ⅱ油層組12-1、12-2、13號砂層。圖6 分類前、后計算滲透率與巖心分析滲透率精度對比

4 結(jié)論

1)海拉爾盆地呼和諾仁油田貝301區(qū)塊南屯組儲層巖性以砂巖、砂礫巖為主，砂巖分選好、顆粒排列較緊密，而砂礫巖儲層非均質(zhì)性強、分選性差，滲透率變化極差大，常規(guī)的數(shù)理統(tǒng)計解釋模型計算的滲透率精度偏低，需要對儲層細分建立滲透率模型，以提高滲透率計算精度。

2)儲層巖石物理相是流動單元劃分的基礎，Ifz是把結(jié)構(gòu)和礦物地質(zhì)特征結(jié)合起來判定不同巖石物理相的參數(shù)。在分砂巖與砂礫巖的基礎上，再利用Ifz對砂礫巖儲層細分類，計算滲透率平均相對誤差從分類前的180.6%降低到分類后的48.2%，大幅提高了滲透率的精度，為后續(xù)的油藏描述、數(shù)值模擬等一系列開發(fā)工作提供了保障。

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[編輯] 龔丹

2016-01-12

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(“973”計劃)項目(2009CB219300)。

程夢薇(1988-)，女，工程師，現(xiàn)主要從事水淹層測井解釋工作，chengmengwei@petrochina.com.cn。

P631.84

A

1673-1409(2016)35-0042-05

[引著格式]程夢薇.基于儲層分類的滲透率測井計算方法[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(35):42～46.