張順超

(長(zhǎng)江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100)

滲透率在油田開(kāi)發(fā)中起著十分重要的作用，井的數(shù)量、井間距的確定和地面油管設(shè)施的設(shè)計(jì)，都離不開(kāi)滲透率的準(zhǔn)確求取。但是滲透率是一個(gè)難以直接通過(guò)測(cè)井方法獲取的巖石物理參數(shù)，一般通過(guò)建立其他巖石物理參數(shù)與滲透率的物理模型，將測(cè)井方法可以直接測(cè)量的參數(shù)轉(zhuǎn)換為滲透率[1-2]。研究區(qū)域孔滲關(guān)系較為復(fù)雜，孔隙度相同的儲(chǔ)層滲透率可能相差三個(gè)數(shù)量級(jí)，單一的孔滲模型很難滿(mǎn)足研究區(qū)域的滲透率計(jì)算，建立分儲(chǔ)層類(lèi)型的滲透率模型是十分有必要的。

1 儲(chǔ)層類(lèi)型劃分及滲透率模型

儲(chǔ)層類(lèi)型與產(chǎn)量預(yù)測(cè)、儲(chǔ)量估計(jì)、開(kāi)采方案選取等密切相關(guān)。研究區(qū)域儲(chǔ)層按孔隙度、滲透率差異可劃分為一類(lèi)儲(chǔ)層、二類(lèi)儲(chǔ)層等不同類(lèi)型，不同類(lèi)型儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征差異明顯，因此在研究中先對(duì)研究區(qū)域儲(chǔ)層類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，再分儲(chǔ)層類(lèi)型建立對(duì)應(yīng)的孔隙度、滲透率模型。

1.1 利用流動(dòng)單元指數(shù)劃分儲(chǔ)層類(lèi)型

儲(chǔ)集層是由固體骨架和儲(chǔ)集空間組成的，而儲(chǔ)集空間是由大小不等的孔隙、吼道所組成。儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔隙和吼道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系。將儲(chǔ)集巖的孔隙空間劃分成孔隙和吼道是研究?jī)?chǔ)集巖孔隙結(jié)構(gòu)的基本前提。顆粒之間的較大空間為孔隙，顆粒間連通孔隙的狹窄部分稱(chēng)為吼道。吼道的大小和分布、以及它們的幾何形狀是影響儲(chǔ)集巖的儲(chǔ)集能力和滲流能力的關(guān)鍵因素。

儲(chǔ)集層孔隙度和滲透率都是評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層品質(zhì)的重要參數(shù)?？紫抖确从硯r石的儲(chǔ)集空間大小，而滲透率則反映儲(chǔ)集層孔隙空間的連通性和巖石的滲流能力。研究表明兩者組合形成的地層流動(dòng)帶指數(shù)可以較有效地評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)[3-5]。利用研究區(qū)的實(shí)際巖心化驗(yàn)分析資料，利用地層流動(dòng)帶指數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層分類(lèi)的效果進(jìn)行分析。式(1)為地層流動(dòng)帶指數(shù)(FZI)計(jì)算公式：

(1)

式(1)中，K為滲透率，mD；φ為孔隙度,%。

圖1為研究區(qū)域FZI分類(lèi)圖，其中儲(chǔ)層類(lèi)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)為：Ⅰ類(lèi)：FZI>1.18；Ⅱ類(lèi)：0

1.2 建立可變孔滲模型

根據(jù)前面提到的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用流動(dòng)單元指數(shù)FZI對(duì)研究區(qū)塊儲(chǔ)層進(jìn)行分類(lèi)，再對(duì)不同類(lèi)別的儲(chǔ)層分別建立滲透率模型，以提高滲透率解釋的精度。選取研究區(qū)塊儲(chǔ)層段的有效取心點(diǎn)，結(jié)合巖心分析、測(cè)井等資料，采用聚類(lèi)分析法將儲(chǔ)層分為兩類(lèi)：圖2為X地區(qū)不同儲(chǔ)層類(lèi)型的巖心孔滲關(guān)系圖。

圖1 X地區(qū)FZI分類(lèi)

圖2 X地區(qū)一類(lèi)、二類(lèi)儲(chǔ)層孔滲關(guān)系

由圖2中紅色資料點(diǎn)，可得到X地區(qū)一類(lèi)儲(chǔ)層滲透率計(jì)算公式(2)。

K=1.483 3e0.215 2φ

(2)

由圖2中藍(lán)色資料點(diǎn)，可得到X地區(qū)二類(lèi)儲(chǔ)層滲透率計(jì)算公式(3)。

K=0.001 1e0.407 2φ

(3)

式(3)中，K為滲透率，mD；φ為孔隙度，%。

如圖2，使用FZI對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類(lèi)后，對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)層分別進(jìn)行擬合得到各個(gè)儲(chǔ)層類(lèi)別對(duì)應(yīng)的滲透率模型?？煽吹酵活?lèi)型的儲(chǔ)層，在孔隙度相同的條件下，滲透率的差距明顯小于不分類(lèi)的情況。說(shuō)明使用FZI對(duì)儲(chǔ)層分類(lèi)可以增加滲透率的解釋精度。

2 儲(chǔ)層類(lèi)型自動(dòng)識(shí)別

使用傳統(tǒng)的孔滲關(guān)系建立模型優(yōu)勢(shì)在于直接簡(jiǎn)單，劣勢(shì)在于滲透率評(píng)價(jià)的精度不夠，無(wú)法滿(mǎn)足研究區(qū)塊的要求。而基于流動(dòng)單元分類(lèi)的滲透率模型，精度高于傳統(tǒng)的孔滲關(guān)系建立模型，但對(duì)于沒(méi)有取心的井段要首先利用測(cè)井曲線判別儲(chǔ)層類(lèi)型，本研究通過(guò)選取可以表征儲(chǔ)層類(lèi)型的測(cè)井參數(shù)建立交會(huì)圖版，再利用編程完成儲(chǔ)層類(lèi)型的自動(dòng)識(shí)別及滲透率的精細(xì)評(píng)價(jià)。

2.1 常規(guī)測(cè)井資料建立圖版

常規(guī)測(cè)井資料中可用于儲(chǔ)層類(lèi)型識(shí)別的曲線有自然伽馬GR、三孔隙度曲線(補(bǔ)償密度ZDEN、補(bǔ)償中子CNCF、聲速DT)和陣列感應(yīng)曲線。在建立圖版時(shí)，需要選取其中兩條曲線，讀取其特征值，繪制交會(huì)圖，若交會(huì)圖能將不同類(lèi)型的儲(chǔ)層劃分開(kāi)，且實(shí)例應(yīng)用效果好，則建立的圖版合理。對(duì)比不同測(cè)井曲線交會(huì)圖的識(shí)別效果，以自然伽馬和密度為測(cè)井參數(shù)圖版效果最好，最終選取GR-DEN交會(huì)圖(見(jiàn)圖3)。

圖3 X地區(qū)自然伽馬和密度交會(huì)

從圖3中可以看到一類(lèi)儲(chǔ)層的DEN和GR值都相對(duì)較低，說(shuō)明一類(lèi)儲(chǔ)層的孔隙度高，泥質(zhì)含量低，孔滲關(guān)系較好；而二類(lèi)儲(chǔ)層的DEN和GR值都相對(duì)較高，說(shuō)明其孔隙度低，泥質(zhì)含量高，孔滲關(guān)系較差。

以GR-DEN交會(huì)圖為識(shí)別圖版可得，兩類(lèi)儲(chǔ)層劃分的標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 GR-ZDEN圖版劃分儲(chǔ)層類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)

2.2 核磁資料建立圖版

在核磁共振測(cè)井中，適合于儲(chǔ)層類(lèi)型識(shí)別的曲線為可動(dòng)流體孔隙度FFV。以可動(dòng)流體孔隙度為橫軸，總孔隙度為縱軸，繪制交會(huì)圖，如圖4。

圖4 X地區(qū)孔隙度與可動(dòng)流體孔隙度交會(huì)

從圖4中可以看到兩類(lèi)儲(chǔ)層區(qū)分明顯，在直線以上為一類(lèi)儲(chǔ)層，其總孔隙度大(與圖3中的規(guī)律相符)，可動(dòng)孔隙度也大，說(shuō)明其滲透率大，孔滲關(guān)系好；在直線以下為二類(lèi)儲(chǔ)層，其總孔隙度小，可動(dòng)孔隙度小，說(shuō)明其滲透率小，孔滲關(guān)系與一類(lèi)相比較差。

由核磁資料建立的圖版可得，兩類(lèi)儲(chǔ)層劃分的標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 核磁資料識(shí)別儲(chǔ)層類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于沒(méi)有取心的井段，我們就可以根據(jù)上述方法利用測(cè)井曲線判斷儲(chǔ)層類(lèi)型，分儲(chǔ)層類(lèi)型完成滲透率的精細(xì)評(píng)價(jià)。

3 實(shí)例應(yīng)用

前面介紹了基于流動(dòng)單元分類(lèi)的可變滲透率模型以及給出了儲(chǔ)層類(lèi)型的自動(dòng)識(shí)別方法及其識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，下面將分別用可變孔滲模型和單一孔滲模型方法計(jì)算兩類(lèi)儲(chǔ)層的滲透率，與巖心滲透率結(jié)果對(duì)比判斷方法是否可行。

3.1 一類(lèi)儲(chǔ)層滲透率計(jì)算結(jié)果分析

在沒(méi)有核磁測(cè)井資料的井段，對(duì)GR-ZDEN圖版識(shí)別儲(chǔ)層類(lèi)型后的可變孔滲模型與傳統(tǒng)的單一孔滲模型方法進(jìn)行對(duì)比分析。

圖5為井XX1井2 715～2 745 m井段測(cè)井解釋成果圖，其中1號(hào)層位儲(chǔ)層自動(dòng)識(shí)別結(jié)果為一類(lèi)儲(chǔ)層，圖中棕色曲線為單一孔滲模型計(jì)算的滲透率，藍(lán)色曲線為可變孔滲模型計(jì)算的滲透率。兩條滲透率曲線與巖心滲透率對(duì)比，可以看到可變孔滲模型計(jì)算結(jié)果更接近與巖心滲透率，說(shuō)明在一類(lèi)儲(chǔ)層中可變孔滲模型相比單一孔滲模型計(jì)算精度更高。

3.2 二類(lèi)儲(chǔ)層滲透率計(jì)算結(jié)果分析

在有核磁測(cè)井資料的井段，對(duì)POR-FFV圖版識(shí)別儲(chǔ)層類(lèi)型后的可變孔滲模型與傳統(tǒng)的單一孔滲模型方法進(jìn)行對(duì)比分析。

圖6為井XX2井3 905～3 935 m井段測(cè)井解釋成果圖，其中1、2、3層位儲(chǔ)層自動(dòng)識(shí)別結(jié)果為二類(lèi)儲(chǔ)層，圖中棕色曲線為單一孔滲模型計(jì)算的滲透率，藍(lán)色曲線為可變孔滲模型計(jì)算的滲透率。兩條滲透率曲線與巖心滲透率對(duì)比，可以看到可變孔滲模型計(jì)算結(jié)果更接近與巖心滲透率，說(shuō)明在二類(lèi)儲(chǔ)層中可變孔滲模型相比單一孔滲模型計(jì)算精度更高。

兩種方法計(jì)算的滲透率相比于單一孔滲模型都更接近于巖心滲透率，極大的提高了X地區(qū)的滲透率計(jì)算精度。

4 結(jié) 論

1)基于流動(dòng)單元指數(shù)FZI將儲(chǔ)層劃分為兩類(lèi)儲(chǔ)層，其中儲(chǔ)層類(lèi)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)為：Ⅰ類(lèi)：FZI>1.18；Ⅱ類(lèi)：0

2)選取了GR-DEN圖版和POR-FFV圖版作為儲(chǔ)層類(lèi)型識(shí)別圖版，并給出了具體的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層的自動(dòng)識(shí)別。

3)將建立的可變孔滲模型應(yīng)用于研究區(qū)域的實(shí)際井?dāng)?shù)據(jù)，在兩類(lèi)儲(chǔ)層中，可變孔滲模型計(jì)算滲透率相比傳統(tǒng)的單一孔滲模型更接近于巖心滲透率，從模型上和實(shí)際井的應(yīng)用上都明顯優(yōu)于單一孔滲模型，對(duì)X地區(qū)滲透率計(jì)算精度提高有重要意義。

圖5 XX1井一類(lèi)儲(chǔ)層測(cè)井解釋成果

圖6 XX2井二類(lèi)儲(chǔ)層測(cè)井解釋成果