曾琪 馬華靈 劉柏 米慶

（1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川江油 621709；2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川遂寧 629000）

蘇碼頭構(gòu)造須二段儲層物性下限研究

曾琪1馬華靈1劉柏1米慶2

（1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川江油 621709；2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川遂寧 629000）

前人對蘇碼頭構(gòu)造須二段開展了一定程度的研究，但在儲層物性下限方面的研究較為薄弱，制約了對該區(qū)有效儲層展布的研究，致使該區(qū)須二段勘探迄今尚無太大進展。為此，采用氣—水毛細(xì)管壓力法、相滲透率法和最小孔喉半徑法確定了該區(qū)儲層物性下限標(biāo)準(zhǔn)，將工區(qū)須二段儲層產(chǎn)工業(yè)性天然氣的孔隙度下限定為4.5%，對應(yīng)含水飽和度上限45%，滲透率下限值0.017 3 mD；如只考慮是否有天然氣產(chǎn)出，則含水飽和度上限可提高至65%。該下限標(biāo)準(zhǔn)的提出，為低緩構(gòu)造帶有效儲層識別提供了依據(jù)。

蘇碼頭構(gòu)造 須二段 物性下限 氣—水毛細(xì)管壓力 相滲透率 最小孔喉半徑

0 引言

經(jīng)多年勘探證實，川西南部地區(qū)須家河組天然氣資源豐富，埋藏深度適中，具有形成大、中型氣田的地質(zhì)基礎(chǔ)，其中須二段是主要的勘探層系。目前，已發(fā)現(xiàn)的氣田和含氣構(gòu)造主要分布在熊坡斷裂以西，而在熊坡斷裂以東的構(gòu)造帶，須二段勘探及認(rèn)識程度較低，僅H1井獲工業(yè)氣流，這與潛在的資源量極不匹配。除此之外，前人對該區(qū)的研究也相對較為薄弱，致使該區(qū)須二段勘探迄今尚無太大進展。為此，筆者以蘇碼頭構(gòu)造須二段為例進行儲層物性下限研究，以期為該區(qū)有效儲層識別提供依據(jù)，從而推動該區(qū)勘探進程。

1 地質(zhì)背景

蘇碼頭構(gòu)造位于川西中新生代沉積坳陷區(qū)南部、成都凹陷低緩構(gòu)造帶東側(cè)的蘇碼頭—鹽井溝斷褶背斜構(gòu)造帶北端。該構(gòu)造兩側(cè)為熊坡斷層和蘇碼頭—鹽井溝斷層所夾持，整體呈北東向展布。

研究區(qū)須二段為一套海陸過渡相三角洲前緣河口壩、水下分流河道砂巖疊置沉積［1-3］。巖性以灰白、淺灰色厚層塊狀中、細(xì)粒長石石英砂巖、長石巖屑砂巖為主。巖石顆粒分選較好、次棱角狀、點線接觸，粒度以中粒為主。巖心孔隙度介于0.86%～6.87%，平均為4.36%。滲透率分布范圍為0.000 359～6.87 mD，平均為0.11 mD?？紫额愋鸵粤?nèi)溶孔為主，少量粒間溶孔及雜基微孔，微裂縫欠發(fā)育?？紫督Y(jié)構(gòu)具小孔、窄喉、有效連通孔隙體積小、中—高排驅(qū)壓力等特征［4］?？傮w上，蘇碼頭構(gòu)造須二段為低孔、低滲裂縫—孔隙型致密砂巖儲層。

2 儲層物性下限研究

儲層物性下限包括孔隙度下限、滲透率下限和含水飽和度上限（氣飽和度下限）。在這三者之間，只要能準(zhǔn)確確定其中之一，其余兩項參數(shù)即可根據(jù)它們之間的相關(guān)關(guān)系予以確定。研究儲層物性下限的方法很多，但鑒于研究區(qū)的儲層特征及實際資料情況，采用以下3種方法確定儲層物性下限。

2.1 半滲透隔板氣—水毛細(xì)管壓力法

2.1.1 理論基礎(chǔ)

根據(jù)毛細(xì)管壓力理論，任何油、氣藏的構(gòu)造縱向上，其含水飽和度自下而上是逐漸降低的。因此，都存在100%產(chǎn)水—氣水同產(chǎn)—100%產(chǎn)純氣的變化規(guī)律。氣藏生產(chǎn)純氣的水飽和度的上限值即為氣水過渡帶頂（產(chǎn)純氣的最低點）所對應(yīng)的水飽和度值。該值對應(yīng)氣水相對滲透率試驗測得的臨界水飽和度點，它是水驅(qū)氣的過程中，水形成連續(xù)相而開始流動的起始點。當(dāng)?shù)貙铀柡投却笥谠撝禃r，有水產(chǎn)出；當(dāng)?shù)貙铀柡投刃∮谠撝禃r，則地層生產(chǎn)純氣，在該氣柱高度以上的地層中都可生產(chǎn)純氣，但是否具有工業(yè)價值，還須考慮它在構(gòu)造中所處的高度以及產(chǎn)層的儲滲能力等。從含水飽和度的角度考慮，如果所處的位置越高，則地層中的含水飽和度越低，氣相滲流的速度越快，其單井產(chǎn)能就越高。因此，使地層生產(chǎn)純氣并具有工業(yè)產(chǎn)能的水飽和度應(yīng)低于臨界水飽和度值。要確定含水飽和度的上限值，須利用同一個樣品的相對滲透率曲線和氣—水毛細(xì)管壓力曲線綜合分析。由油層物理學(xué)知識可知：氣水兩相流動快慢的過渡點恰恰位于氣—水毛細(xì)管壓力曲線的轉(zhuǎn)折點。因此，過渡點的水飽和度即為由該樣品物性構(gòu)成的儲層生產(chǎn)純氣時的含水飽和度上限值。

過氣—水毛細(xì)管壓力曲線首尾兩段切線的交點作毛細(xì)管壓力曲線的垂線，交點A（氣—水毛細(xì)管壓力曲線拐點）所對應(yīng)的水飽和度即為該樣品物性構(gòu)成的儲層在取樣深度生產(chǎn)工業(yè)氣的最大水飽和度——含水飽和度的上限（圖1）。

圖1 氣—水毛細(xì)管壓力曲線圖

2.1.2 確定生產(chǎn)無水天然氣時含水飽和度上限值

根據(jù)前述須二段巖心物性特征，選取具有不同孔隙度和滲透率的14個樣品進行氣—水毛細(xì)管壓力試驗。按照上述方法，讀取過渡點的含水飽和度值，即得到相應(yīng)樣品生產(chǎn)無水工業(yè)氣的含水飽和度上限，其平均值為49.43%。

2.1.3 確定孔隙度下限

將上述14個巖心實測氣—水毛細(xì)管壓力曲線得到的水飽和度與相應(yīng)巖心孔隙度擬合（圖2），得相關(guān)關(guān)系式（1），按照含水飽和度上限49.43%計算，對應(yīng)孔隙度下限為4.35%。

圖2 氣—水毛細(xì)管壓力曲線得到的水飽和度與相應(yīng)巖心孔隙度交會圖

式中，Sw為含水飽和度，%；Φ為孔隙度，%；e為自然常數(shù)，2.718。

2.2 相滲透率法

在相對滲透率曲線圖上，隨著含水飽和度的增加，氣相流動性逐漸降低，當(dāng)含水飽和度大于交叉點對應(yīng)的含水飽和度時，儲層以產(chǎn)水為主。因此，可以取氣水兩相滲透率交叉點所對應(yīng)的含水飽和度作為儲集層有天然氣產(chǎn)出（不一定具工業(yè)價值）的上限標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)M2-1井氣水相對滲透率試驗分析，其交叉點對應(yīng)的含水飽和度值較高，為63.5%～70.5%，平均為67.84%。利用M2-1井巖心孔隙度—含水飽和度交會圖（圖3），求得對應(yīng)的孔隙度下限為3.83%。

圖3 M2-1井巖心孔隙度—含水飽和度交會圖

2.3 最小孔喉半徑法

近20年來對川西北地區(qū)須二段致密砂巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果認(rèn)為：以大于0.075 μm的喉道所連通的孔隙體積大于30%的巖層，可作為有效儲層。將蘇碼頭與鄰區(qū)邛西構(gòu)造須二段儲層對比分析認(rèn)為，蘇碼頭地區(qū)物性條件略優(yōu)于邛西［4］10，但二者孔隙結(jié)構(gòu)特征基本類似。參考鄰區(qū)須二氣藏探明儲量中孔喉半徑下限取值，筆者以0.075 μm做為油氣流動的最小喉道半徑。根據(jù)M2-1井壓汞資料分析，孔喉半徑大于0.075 μm時，平均進汞量為53.606%。利用壓汞實驗測得的孔喉中值半徑與對應(yīng)孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)編繪圖4、圖5，得關(guān)系式（2）、（3）：

式中，r為孔喉中值半徑，取0.075 μm；K為滲透率，mD。

取最小孔喉半徑0.075 μm，算得滲透率的下限值為0.017 3 mD，孔隙度下限值為4.87%。再利用圖3，求得對應(yīng)的含水飽和度上限為53.51%。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)資料對喉道半徑作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

圖4 孔隙度與孔喉中值半徑關(guān)系圖

圖5 滲透率與孔喉中值半徑關(guān)系圖

3 結(jié)論與認(rèn)識

1）綜上分析，在符合儲量規(guī)范的前提下，將工區(qū)須二段儲層產(chǎn)工業(yè)性天然氣的孔隙度下限定為4.5%，對應(yīng)含水飽和度上限取45%，滲透率下限值0.017 3 mD；如只考慮是否有天然氣產(chǎn)出（不一定具工業(yè)價值），則含水飽和度上限可提高至65%。實踐證實，該下限標(biāo)準(zhǔn)能較好地指導(dǎo)測井儲層評價，測井解釋成果與試油結(jié)論基本吻合。同時，該下限標(biāo)準(zhǔn)對處于熊坡斷裂以東其他構(gòu)造的儲層研究也具有重要的借鑒和參考價值。

2）需要指出的是，地層產(chǎn)氣或產(chǎn)水，除滿足物性下限條件外，還應(yīng)考慮構(gòu)造的閉合高度。閉合高度越高，毛細(xì)管壓力差越大，當(dāng)圈閉的閉合高度大于產(chǎn)氣所需的閉合高度時，天然氣可克服地層毛細(xì)管阻力，驅(qū)替地層水，從而進入構(gòu)造圈閉，反之亦然。一般用壓汞試驗測得的H10表示在地層條件下，天然氣開始驅(qū)替地層水時所需要的氣柱高度，用H50表示相應(yīng)飽和度中值時地層生產(chǎn)油氣所需的閉合高度。利用M2-1井壓汞資料計算，在地層條件下，當(dāng)氣柱高度達到51.6 m時，天然氣開始驅(qū)替地層水。蘇碼頭構(gòu)造閉合度380 m，巖心壓汞試驗測得的H50平均值為286.5 m，表明蘇碼頭構(gòu)造須二段具有一定的天然氣生產(chǎn)能力。

3）研究儲層物性下限的方法較多，每種方法各具優(yōu)劣，為盡可能真實地反映儲層特征，應(yīng)采用多種方法進行綜合研究，并用測井、試油等地質(zhì)資料對下限標(biāo)準(zhǔn)加以驗證，才能合理確定儲層物性下限。

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（編輯：盧櫟羽）

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2095-1132（2016）06-0006-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2016.06.002

修訂回稿日期：2016-11-08

曾琪（1983-），女，工程師，從事儲層研究工作。E-mail：zeng_qi@petrochina.com.cn。