白 遠，康勝松，云彥舒，王振宇，謝旭強.

(1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075；2.延安職業(yè)技術學院，陜西延安 716000；3.延長油田股份有限公司，陜西延安 716000；4.陜西省二氧化碳封存與提高采收率重點實驗室，陜西西安 710075)

近年來，特低滲、致密等非常規(guī)油氣藏的持續(xù)高效開發(fā)為我國能源需求的日益增長做出了巨大貢獻[1]。致密砂巖油藏作為非常規(guī)油氣資源的主要組成部分，已在鄂爾多斯盆地實現(xiàn)了規(guī)模化開發(fā)，展現(xiàn)出了良好的開發(fā)前景[1]。然而，致密砂巖儲層埋藏深、儲層高溫、基質孔隙致密，且具有較強的溫壓敏感性與非均質性，對該類儲層含油飽和度參數(shù)準確可靠的解釋與評價，已成為致密砂巖油氣藏儲量精準計算與產(chǎn)能準確評價的重要前提。目前，針對致密砂巖儲層含油性關鍵參數(shù)的測井解釋主要通過基于常溫常壓的電阻率參數(shù)實驗，利用阿爾奇公式建立其參數(shù)解釋模型[2-7]，但阿爾奇公式中膠結指數(shù)、飽和度指數(shù)以及巖性系數(shù)受儲層溫度、壓力影響大[8-10]，因此基于常溫常壓環(huán)境下的儲層含油飽和度研究會造成其解釋結果出現(xiàn)較大偏差，從而不能準確有效表征致密砂巖儲層含油性特征。

本文針對以上問題，以鄂爾多斯盆地南部JJC地區(qū)長8致密砂巖油藏儲層為研究對象，通過高溫高壓巖電實驗，建立了地層因素與覆壓孔隙度的數(shù)學模型，以及地層電阻增大率與含水飽和度的模型，最終正確解釋致密砂巖儲層含油飽和度，本文可為致密砂巖儲層物性參數(shù)測井解釋模型的建立提供思路和方法。

1 概況

鄂爾多斯盆地南部JJC地區(qū)長8致密砂巖油藏埋深1 208 m，地層溫度53 ℃，上覆壓力在23 MPa左右，儲層常壓巖心平均孔隙度7.9%、平均滲透率0.33×10-3μm2，為典型的致密砂巖油藏。對研究區(qū)FZ183、FZ184、FZ206等3口探井長8致密砂巖儲層10個巖心樣品采用SCMS-YD型柱塞樣巖心實驗系統(tǒng)，進行了高溫覆壓條件下的巖石電阻率參數(shù)測定(實驗方法參照SY/T5385—2007《巖石電阻率參數(shù)實驗室測量及計算方法》)，分別進行了地層因素測試(表1)以及飽和度指數(shù)測試(表2)。

表1 地層因素測試數(shù)據(jù)Table 1 Formation factor test data

2 參數(shù)求取

2.1 地層因素與孔隙度實驗分析

除了儲層含油性特征影響地層電阻率外，孔隙度和孔隙結構以及地層水礦化度也是影響因素[5]。地層因素(F)這一概念就是研究孔隙度和孔隙結構特性對電阻率的影響，依據(jù)Archie的實驗證明地層因素與孔隙度兩者存在如下關系(公式1)：。

F=R0/Rw=a/φm

(1)

式中：F，地層因素；Ro，巖石電阻率(全飽和水)，Ω·m； Rw，地層水電阻率，Ω·m。a，與巖性有關的巖性系數(shù)；m，膠結指數(shù)；Φ，孔隙度，%。

對于某一儲層，a、m直接表示該儲層特性，因此對地層因素與孔隙度之間關系研究，實際上就是對a和m值的準確求取。對上式兩端取對數(shù)得(公式2)：

logF=loga-mlogφ

(2)

由公式2可知，對數(shù)坐標系中，地層因素和孔隙度表現(xiàn)為線性關系，該直線對橫坐標軸的傾斜程度，即斜率為m，截距為loga。

表2 電阻增大率測試數(shù)據(jù)Table 2 Resistance increase rate test data

以3口探井中取得的10塊巖心進行實驗，模擬在該儲層的上覆壓力23 MPa，地層溫度53 ℃以及地層水礦化度條件下，開展了地層因素與覆壓23 MPa下的孔隙度測試，實驗數(shù)據(jù)見表1，對測試的地層因素和覆壓孔隙度做雙對數(shù)散點圖(圖1)。

地層因素(F)和孔隙度(Φ)兩者 符合(公式3)關系：

F=1.261/φ1.699(R2=0.973 7)

(3)

相關系數(shù)為0.9737，說明地層因素和孔隙度兩者相關性好，同時可信度高。

通過高溫覆壓條件下的地層因素測試實驗數(shù)據(jù)的分析和相關性研究，地層因素與孔隙度之間關系明確，a和m值通過擬合公式能準確得到。對于特定的儲層，巖性系數(shù)和膠結指數(shù)也是固定的，通過擬合得到的公式3可以讀取巖性系數(shù)為1.261，膠結指數(shù)為1.699，巖性系數(shù)a在砂巖儲層中一般變化不大，接近于1；膠結指數(shù)m是對孔隙曲折度的校正，1.699主要說明它還是砂巖儲層的范疇，小于玄武巖、安山等火山巖的曲折度。

圖1 JJC區(qū)域長8高溫地層因素與孔隙度關系圖Fig.1 Relationship between high temperature formation factors and porosity in JJC area

2.2 電阻增大率與含水飽和度實驗分析

巖層電阻率的因素較多[11]，為了建立其與含油飽和度的關系，設計電阻率指數(shù)，即電阻率增大系數(shù)(I)，依據(jù)Archie的實驗證明存在如下關系(公式4)

(4)

式中：I，電阻率增大系數(shù)；Rt，巖層電阻率；Ω·m；Ro，Ro，巖石電阻率(全飽和水)，Ω·m，b，與巖性有關的巖性系數(shù)；n，飽和度指數(shù)(與油、水在孔隙中分布有關)；Sw，含水飽和度，%。

同樣對上式兩端取對數(shù)得(公式5)：

logI=logb-nlogsw

(5)

由公式5可知，對數(shù)坐標系中，地層因素和孔隙度表現(xiàn)為線性關系，該直線對橫坐標軸的傾斜程度，即斜率為n，截距為logb。

同樣在上覆壓力23 MPa，地層溫度53 ℃條件下，測35組高溫電阻增大率(I)和含水飽和度(Sw)數(shù)據(jù)(表2)，做雙對數(shù)散點圖， I與Sw呈線性關系(圖2)。

圖2 JJC區(qū)域長8高溫電阻率指數(shù)與含水飽和度關系圖Fig.2 Relationship between high temperature resistivity index and water saturationin JJC area

經(jīng)回歸分析，確定出電阻增大率(I)和含水飽和度(Sw)的關系為冪函數(shù)曲線(公式6)：

(6)

公式6其相關系數(shù)大于97%。反映35組樣品參數(shù)間相關性好，線性關系強。

通過電阻增大率與含水飽和度的測試實驗數(shù)據(jù)的分析和，兩者之間關系明確，b和n值通過擬合公式能準確得到。同樣對于特定的儲層，兩者數(shù)值也是固定的，通過擬合得到的公式6可以讀取巖性系數(shù)b為1.021，飽和度指數(shù)n為1.674，對于砂巖儲層b值一般接近于1，n受儲層所處溫壓系統(tǒng)影響，其值主要反映致密砂巖的特性。

2.3 地層水電阻率

在阿爾奇公式中還有一項重要參數(shù)地層水電阻率，其求取的準確度直接影響油水層評判的正確與否。JJC區(qū)域長8儲層的地層水類型主要為CaCl2，礦化度在2 037.9～20 250.02 mg/l之間變化，pH值在6.15～7.89之間。地層水礦化度變化較大，導致地層水電阻率最大值可為最小值的數(shù)倍甚至相差數(shù)量級，且阿爾奇公式對其較為敏感，目前國內大部分研究，往往通過礦化度的數(shù)學平均，再查圖版求取唯一地層水電阻率的值，這樣往往導致最終解釋含油飽和度與真實含油性誤差較大，為了更加準確的求取地層水電阻率參數(shù)，首先對地層水礦化度平面的展布特征進行研究，尋找變化規(guī)律，在平面上進行分區(qū)域計算，糾正按照統(tǒng)一地層水參數(shù)進行飽和度計算的不合理性，從而提高飽和度解釋的精確度。

根據(jù)40個地層水礦化度化驗數(shù)據(jù)，研究JJC區(qū)長8儲層的地層水電阻率的平面展布特征(圖3)可以看出，區(qū)內的地層水礦化度變化較大，分區(qū)分帶性明顯，且基本上呈現(xiàn)南北低，中部高(地層水電阻率呈現(xiàn)出南北高，中部低)的特點。根據(jù)F48井的PVT實驗數(shù)據(jù)，查圖版得到相應的Ⅰ類地層水電阻率為1.073 4 Ω·m，Ⅱ類為0.451 4 Ω·m，Ⅲ類為0.280 5 Ω·m，Ⅳ類為0.205 4 Ω·m。Ⅳ類為0.202 3 Ω·m。

3 含油飽和度測井解釋模型

3.1 模型求取

基于高溫巖電實驗的致密砂巖儲層含油飽和度解釋方法，分別獲取本區(qū)長8油層組地層因素與孔隙度以及電阻增大率與含水飽和度的關系，通過數(shù)學模型的建立，分別求取了阿爾奇公式中四個關鍵參數(shù)a、b、m、n；Rt為深感應電阻率，φ通過測井曲線中聲波時差計算得來，長8油層組平面上地層水電阻率分布的不同區(qū)域采用面積加權平均，最終利用Archie公式(公式7)，長8油層的平均含油飽和度為42.3%。

(7)

涉及的參數(shù)表3。

圖3 JJC區(qū)域長8油層組地層水礦化度等值線圖Fig.3 Contour map of formation water salinity of Chang 8 oil layer group in JJC area

表3 JJC區(qū)域長8油層組高溫巖電參數(shù)表Table 3 High temperature rock electric parameter table of Chang 8 oil layer group in JJC area

3.2 方法驗證

區(qū)域開展的密閉取心是獲得儲層含油飽和度最準確最直接的的方法，同時也可作為其他間接求取解釋含油飽和度方法的驗證參照[12-16]。密閉取芯資料來自FX183井，取心進尺10.5 m，共取得巖心10.3 m，收獲率達到98.09%，現(xiàn)場做原油脫氣失水試驗，損失含水飽和度為2.5%，采用滲透率與含水飽和度關系模型獲得的平均含水飽和度為56.3%，因此最終密閉取芯法獲得含油飽和度為41.2%。為了更好的證明方法的先進性，最后利用該區(qū)域密閉取芯法求得的結果和常溫巖電實驗和高溫巖電實驗得到的含油飽和度進行對比表4。

表4 計算誤差對比表Table 4 Computational error comparison table

顯然，本區(qū)高溫巖電測井解釋長8油藏平均含油飽和度具有較高的精度，應用常溫巖電法絕對誤差和相對誤差分別為11.1%和21.22%，基于高溫巖電實驗得到的含油飽和度與密閉取芯法得到含油飽和度兩者吻合程度高，平均絕對誤差和平均相對誤差依次為1.2%和2.83%，絕對誤差和平均相對誤差分別提高9.9%和18.39%。

4 結論

(1)對于致密砂巖儲層，由于其非均質性強以及物性較差等因素，儲層含油性的計算也成為難點，通過基于高溫覆壓的實驗方法，能更加模擬和接近儲層地下的真實狀況；

(2)對地層水電阻率參數(shù)的選取，消除了地層水礦化度變化較大帶來的影響，采用礦化度展布特征分類研究方法，再根據(jù)PVT特征查圖版得到，更加準確的對地層水電阻率進行求取；

(3)最終解釋鄂爾多斯盆地南部JJC區(qū)域含油飽和度為42.3%，密閉取芯法解釋為41.2%，常溫巖電法為52.3%，其絕對誤差和相對誤差相比常溫巖電法分別提高了9.9%和18.39%，與密閉取芯法解釋的更加接近。因此文章提出的基于高溫巖電實驗的致密砂巖儲層含油飽和度解釋方法相比常規(guī)的常溫巖電實驗計算的含油飽和度更加精確，更能客觀的反應儲層含油性。