周 磊，王永詩(shī)，于雯泉，盧雙舫

[1.中國(guó)石化 勝利油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東 東營(yíng) 257000； 2.中國(guó)石化 勝利石油管理局 博士后科研工作站，山東 東營(yíng) 257000； 3.中國(guó)石化 勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000； 4. 中國(guó)石化 江蘇油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009； 5.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580]

儲(chǔ)層作為致密油氣藏的兩大基本要素之一[1]，是致密油氣勘探的核心研究?jī)?nèi)容，而儲(chǔ)層研究中又以儲(chǔ)層評(píng)價(jià)尤為重要，其直接關(guān)系到勘探目標(biāo)的甄選和致密油氣資源量評(píng)價(jià)，同時(shí)也是致密油氣藏“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)的前提，開(kāi)展準(zhǔn)確有效的致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)一直也是致密油氣勘探的難點(diǎn)。為此，石油工作者們就如何建立準(zhǔn)確、適用的致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法從不同角度開(kāi)展了研究，也取得了豐富的成果。

比較傳統(tǒng)的方法是從致密儲(chǔ)層物性的控制因素入手，在明確構(gòu)造、沉積或成巖等地質(zhì)因素對(duì)儲(chǔ)層物性的建設(shè)性或破壞性作用基礎(chǔ)上，通過(guò)判定不同地區(qū)各地質(zhì)因素的作用性質(zhì)及地質(zhì)因素的耦合關(guān)系來(lái)評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層的優(yōu)劣，并以建設(shè)性地質(zhì)因素疊合發(fā)育區(qū)作為致密儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”區(qū)[2-4]，該方法從致密儲(chǔ)層成因的角度進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，對(duì)于勘探的指導(dǎo)意義重大，但目前尚難以給出儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)的量化標(biāo)準(zhǔn)；隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，有學(xué)者在致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)表征分類的基礎(chǔ)上，通過(guò)劃分不同孔隙結(jié)構(gòu)類型下儲(chǔ)層的孔滲能力進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)[5-6]，該方法需要大量掃描電鏡、壓汞分析等孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試作為支撐，對(duì)于低勘探程度或缺少相關(guān)資料的區(qū)塊難以推廣；有學(xué)者則進(jìn)一步綜合考慮致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、含油氣性、可動(dòng)性、物質(zhì)組成等參數(shù)或者構(gòu)建表征儲(chǔ)層品質(zhì)的新參數(shù)，通過(guò)擬合參數(shù)與儲(chǔ)層物性的定量關(guān)系進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)[7-10]，該類方法實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層的量化評(píng)價(jià)，但表征儲(chǔ)層性質(zhì)的參數(shù)眾多，選取或者構(gòu)建何種參數(shù)最能反映致密儲(chǔ)層品質(zhì)目前學(xué)界仍缺乏共識(shí)；因此，有學(xué)者通過(guò)計(jì)算致密儲(chǔ)層物性下限劃分無(wú)效致密儲(chǔ)層和有效致密儲(chǔ)層進(jìn)行致密儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)[11-12]，該方法從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度量化了儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的適用性和操作性，但也存在一些不足亟待完善，首先該方法僅能劃分致密儲(chǔ)層的有效性與否，對(duì)于致密儲(chǔ)層是否含油以及有效致密儲(chǔ)層的流體可動(dòng)性無(wú)法評(píng)價(jià)；其次，不同方法計(jì)算的物性下限含義不同，如試油法計(jì)算的是產(chǎn)油儲(chǔ)層的物性下限，反映的是致密儲(chǔ)層能否產(chǎn)出工業(yè)油氣的下限，而束縛水膜厚度法計(jì)算的是允許烴類進(jìn)出孔隙的最小孔喉半徑，反映的是致密儲(chǔ)層能否充注油氣的下限[13-15]，但在文獻(xiàn)報(bào)道中卻常出現(xiàn)把不同方法計(jì)算的下限混為一談的情況[11,16-17]；此外，由于該方法缺乏致密儲(chǔ)層物性上限標(biāo)準(zhǔn)[18]，若按照慣用的致密儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)(孔隙度Φ<10%，滲透率K<1.0×10-3μm2)[19-20]，則容易將致密儲(chǔ)層的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層與常規(guī)低滲儲(chǔ)層混淆。由此可見(jiàn)，不同儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法存在各自的局限性，開(kāi)展儲(chǔ)層評(píng)價(jià)時(shí)需要根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況采取適用的方法。

“十二五”期間蘇北盆地高郵凹陷中深層致密油勘探獲得突破[21]，目前處于致密油勘探初期階段，致密儲(chǔ)層相關(guān)研究有限[8,22-23]，急需建立行之有效的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法為進(jìn)一步勘探提供技術(shù)支撐。針對(duì)上述存在問(wèn)題，本文以高郵凹陷阜寧組一段(簡(jiǎn)稱阜一段，下同)致密砂巖儲(chǔ)層為例，綜合利用已有的分析測(cè)試資料，采取不同方法分別明確了致密儲(chǔ)層的含油物性下限、可動(dòng)物性下限、易動(dòng)物性下限和致密儲(chǔ)層物性上限，并結(jié)合致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征建立了儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合試油試采資料對(duì)分級(jí)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明該評(píng)價(jià)方法具有較好的準(zhǔn)確性和適用性。

1 工區(qū)地質(zhì)概況

高郵凹陷位于蘇北盆地南部，東臺(tái)坳陷中部，南為通揚(yáng)隆起，北接柘垛低凸起與建湖隆起相連，東起白駒凹陷，東南靠吳堡低凸起與溱潼凹陷相連，西接菱塘橋低凸起與金湖凹陷相隔，東西長(zhǎng)約100 km，南北寬約25～30 km，面積達(dá)2 670 km2，呈北東向長(zhǎng)條形分布，新生界地層沉積厚達(dá)7 000 m，是蘇北盆地沉降最深的一個(gè)凹陷，可劃分為北部斜坡帶，中央深凹帶和南部斷階帶[23]?！笆濉逼陂g，江蘇油田在北斜坡沙花瓦中內(nèi)帶以及南斷階的低臺(tái)階、埋深大于3 000 m地區(qū)發(fā)現(xiàn)了致密油氣藏“甜點(diǎn)”，其中花X33、富深X1等井在阜一段獲得重大突破，展示了高郵凹陷深層致密油勘探的巨大潛力[21]。

高郵凹陷阜一段沉積時(shí)期主要發(fā)育三角洲沉積，其上覆阜二段為凹陷深層主力烴源巖層，形成“上生下儲(chǔ)”的成藏特點(diǎn)[21]。阜一段致密儲(chǔ)層巖石類型主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖，巖石粒度細(xì)，粒徑范圍為0.04～0.2 mm。儲(chǔ)層致密特征明顯，孔隙度主要分布于4%～16%，其中孔隙度小于10%占63.5%，孔隙度小于12%占81.3%，孔隙度平均為8.31%；滲透率分布于(0.02～5)×10-3μm2，滲透率小于1×10-3μm2占78.1%，平均為0.32×10-3μm2。儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔，其次為原生粒間孔、粘土礦物及碳酸鹽膠結(jié)物晶間孔，少量顆?？梢?jiàn)微裂縫。

2 致密儲(chǔ)層物性下限

戴金星[24]等根據(jù)儲(chǔ)層物性參數(shù)下限描述內(nèi)容的差異將其分為工業(yè)下限和儲(chǔ)集下限，工業(yè)下限指在現(xiàn)有工業(yè)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)條件下獲得工業(yè)油氣流的儲(chǔ)層物性下限，也有學(xué)者稱之為有效儲(chǔ)層物性下限[11]，是判斷致密儲(chǔ)層能否工業(yè)產(chǎn)油的物性下限；儲(chǔ)集下限指具有儲(chǔ)產(chǎn)油氣能力的儲(chǔ)層物性下限，換言之即油氣能夠充注儲(chǔ)層成藏[13]，是判斷致密儲(chǔ)層能否含油的物性下限。因此，開(kāi)展致密儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)不僅需要明確儲(chǔ)層的能否產(chǎn)出油氣，更要評(píng)價(jià)儲(chǔ)層是否含有油氣。

計(jì)算儲(chǔ)層物性下限的方法很多，常用的主要有經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、分布函數(shù)法、試油法、含油產(chǎn)狀法、模擬實(shí)驗(yàn)法、核磁共振法、束縛水膜厚度法、最小流動(dòng)孔喉半徑法等[11-17]，不同方法的原理不同，適用性及物性下限的含義也有所區(qū)別。例如經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法是選取儲(chǔ)層累積儲(chǔ)、滲能力丟失占總累積的5%時(shí)的孔、滲值作為物性下限[16-17]，該方法較多用于常規(guī)儲(chǔ)層物性下限計(jì)算，需要大量巖芯物性分析資料，而且致密儲(chǔ)層滲透率級(jí)差較大，高滲透率儲(chǔ)層會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)于致密儲(chǔ)層適用性較差；模擬實(shí)驗(yàn)法是利用鉆井巖心在實(shí)驗(yàn)室模擬不同地層溫、壓下的產(chǎn)液或者滲流達(dá)到最低工業(yè)產(chǎn)能時(shí)儲(chǔ)層的臨界物性作為物性下限[17]，對(duì)于具有強(qiáng)烈非均質(zhì)性的致密儲(chǔ)層而言，僅通過(guò)少量樣品的實(shí)驗(yàn)得到的下限值能否具有代表性值得商榷；束縛水膜厚度法則用于計(jì)算致密儲(chǔ)層的油氣充注物性下限[13-14]。因此，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際資料情況，本文主要運(yùn)用了束縛水膜厚度法、含油產(chǎn)狀法、核磁共振法、最小流動(dòng)孔喉半徑法、試油法等計(jì)算了高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層的含油物性下限和產(chǎn)油物性下限。

2.1 束縛水膜厚度法

致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，微孔隙發(fā)育，具有較高比例的束縛流體，這些束縛流體有一部分是被親水礦物吸附在表面形成的水膜，該層水膜充填了喉道，直接影響了油氣的滲流[14]。束縛水膜厚度法就是通過(guò)計(jì)算水膜受力平衡時(shí)的厚度，認(rèn)為當(dāng)儲(chǔ)層孔喉半徑小于吸附水膜厚度時(shí)烴類無(wú)法充注，此時(shí)儲(chǔ)層的物性即為物性下限，對(duì)于致密砂巖而言，當(dāng)儲(chǔ)層孔喉半徑小于水膜厚度時(shí)，烴類甚至都無(wú)法進(jìn)入孔隙，所以該下限是致密儲(chǔ)層能夠充注油氣的物性下限，可認(rèn)為理論含油物性下限。

地層中水膜受力情況包括：垂直指向管壁的地層壓力pi和分離壓pd，方向與pi相反的毛管壓力pc(忽略水膜的重力)，通過(guò)換算可以建立地層壓力pi與油水界面張力σ、致密儲(chǔ)層水潤(rùn)濕角θ、儲(chǔ)層孔喉半徑r及水膜厚度h的關(guān)系式[14]：

pi=2 200/h3+150/h2+12/h+2σcosθ/r

(1)

式中：pi為地層壓力，MPa；h為水膜厚度，μm；σ為油水界面張力，N/m；θ為水潤(rùn)濕角，(°)；r為儲(chǔ)層孔喉半徑，μm。

當(dāng)水膜厚度h等于孔喉半徑r時(shí)為油氣不能充注儲(chǔ)層的臨界水膜厚度，通過(guò)建立地層壓力與臨界喉道半徑的關(guān)系即可計(jì)算儲(chǔ)層巖石的臨界水膜厚度，根據(jù)計(jì)算顆粒表面水膜厚度的理論公式可建立巖石孔隙度Φ與水膜厚度h、巖石比表面積A、巖石密度ρ及束縛水飽和度Swi之間的關(guān)系式[13-14]：

Φ=hAρ/(71.42Swi)

(2)

式中：Φ為巖石孔隙度，%；h為水膜厚度，μm；A巖心比表面積，m2/g；ρ為巖石密度，kg/m3；Swi為束縛水飽和度，%。

由此便可根據(jù)不同地層壓力下儲(chǔ)層的臨界水膜厚度計(jì)算儲(chǔ)層的含油物性下限。分別計(jì)算高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層臨界水膜厚度(表1)，研究區(qū)致密儲(chǔ)層的含油物性下限平均孔隙度為5.63%，滲透率為0.050×10-3μm2。

2.2 含油產(chǎn)狀法

含油產(chǎn)狀法是以巖心物性分析為基礎(chǔ)，通過(guò)致密儲(chǔ)層含油產(chǎn)狀與孔隙度、滲透率交會(huì)圖，可以確定不同含油級(jí)別儲(chǔ)層間的物性界限[17]。從高郵凹陷阜一段不同含油級(jí)別致密儲(chǔ)層的孔隙度-滲透率交會(huì)圖(圖1)不難發(fā)現(xiàn)，油跡、油斑、油浸儲(chǔ)層與熒光、無(wú)顯示的儲(chǔ)層存在較為明顯的物性界限。根據(jù)高郵凹陷阜一段錄井和試油資料統(tǒng)計(jì)顯示，含油級(jí)別為熒光及無(wú)顯示的儲(chǔ)層日產(chǎn)油量為零，含油級(jí)別為油跡的儲(chǔ)層基本有一定的日產(chǎn)油量，且隨含油級(jí)別提高日產(chǎn)油量上升，這表明含油級(jí)別為油跡的儲(chǔ)層能夠儲(chǔ)產(chǎn)油氣，而含油級(jí)別為熒光及無(wú)顯示的儲(chǔ)層基本無(wú)法儲(chǔ)產(chǎn)油氣。由此可將該物性界限作為致密儲(chǔ)層的含油物性下限。故而，高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層的含油物性下限孔隙度為6.0%，滲透率為0.07×10-3μm2。該方法無(wú)論是使用的資料或是劃分依據(jù)更側(cè)重于油田實(shí)際生產(chǎn)，所以其計(jì)算的含油物性下限要高于束縛水膜厚度法計(jì)算的理論含油物性下限。

表1 高郵凹陷阜一段致密砂巖儲(chǔ)層水膜厚度法物性下限Table 1 The lower limits of physical properties of the tight sandstone reservoir calculated by means of water film thickness measurement in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

2.3 核磁共振法

核磁共振是評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和流體賦存狀態(tài)的重要手段，通過(guò)離心前后的核磁共振分析可以獲得T2譜分布及T2截止值參數(shù)，T2譜分布對(duì)應(yīng)于孔喉的分布，T2截止值則是不可動(dòng)流體與可動(dòng)流體的界限[25-26]，將T2譜分布轉(zhuǎn)化為孔徑分布后可以得到儲(chǔ)層中賦存不可動(dòng)流體與可動(dòng)流體的孔喉半徑界限，通過(guò)建立儲(chǔ)層孔徑與物性的關(guān)系即可得出致密儲(chǔ)層流體是否可動(dòng)的物性界限。對(duì)于含油致密儲(chǔ)層而言，該界限是儲(chǔ)層中致密油能夠發(fā)生滲流的物性下限。

圖1 高郵凹陷阜一段不同含油級(jí)別儲(chǔ)層孔隙度-滲透率交會(huì)圖Fig.1 The porosity vs.permeability of reservoirs with different oil-bearing properties in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層T2截止值平均為10 ms，對(duì)應(yīng)的孔徑半徑為0.12 μm，即高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層的孔徑需大于0.12 μm才能保證其中的致密油可動(dòng)，根據(jù)研究區(qū)致密儲(chǔ)層平均孔喉半徑與滲透率關(guān)系(圖2a)以及滲透率與孔隙度(圖2b)關(guān)系，可以確定高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層可動(dòng)物性下限滲透率為0.12×10-3μm2，孔隙度為7.83%。

2.4 最小流動(dòng)孔喉半徑法

最小流動(dòng)孔喉半徑法與核磁共振T2截止值法類似，通過(guò)毛管壓力曲線計(jì)算能夠允許流體流動(dòng)的最小孔喉半徑，再根據(jù)孔喉半徑與物性的關(guān)系即可獲得相應(yīng)的儲(chǔ)層物性界限。常用的方法是利用沃爾公式計(jì)算累計(jì)滲透率達(dá)到99.99%時(shí)的孔喉半徑，此時(shí)的孔喉半徑是致密儲(chǔ)層中流體能夠流動(dòng)的最小半徑[16-17]。該方法計(jì)算的下限也是致密儲(chǔ)層中致密油的可動(dòng)物性下限。

圖2 高郵凹陷阜一段致密砂巖儲(chǔ)層孔喉半徑、孔隙度與滲透率相關(guān)性Fig.2 The correlation between pore throat radius,porosity and permeability of the tight reservoir in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Saga.平均孔喉半徑與滲透率關(guān)系；b.滲透率與孔隙度關(guān)系

圖3 高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層孔喉半徑對(duì)滲透率貢獻(xiàn)分布Fig.3 The contribution of pore throat radii to permeability in the tight reservoir in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

根據(jù)研究區(qū)5口井18個(gè)致密砂巖樣品的壓汞資料分別求得“J”函數(shù)和平均毛細(xì)管壓力曲線，根據(jù)平均毛細(xì)管壓力曲線計(jì)算不同孔徑對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)值，當(dāng)累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值達(dá)到99.99%時(shí)對(duì)應(yīng)的孔喉半徑為0.13 μm(圖3)，根據(jù)儲(chǔ)層孔喉半徑與物性的關(guān)系(圖2)，可計(jì)算出高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層可動(dòng)物性下限滲透率為0.14×10-3μm2，孔隙度下限為8.11%。

2.5 試油法

試油資料能夠?qū)χ旅軆?chǔ)層能否產(chǎn)油進(jìn)行最直觀的判斷，繪制不同試油結(jié)果致密儲(chǔ)層的孔隙度與滲透率交會(huì)圖，以干層和產(chǎn)層間的界限所對(duì)應(yīng)的孔滲值作為儲(chǔ)層能夠產(chǎn)油的物性界限[12,16-17]。該方法以儲(chǔ)層的日產(chǎn)油量作為判斷依據(jù)，說(shuō)明儲(chǔ)層中的致密油氣能夠發(fā)生滲流而被采出，因此，該界限也屬于致密儲(chǔ)層的可動(dòng)物性界限。高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層產(chǎn)層與干層的物性分布存在明顯界限(圖4)，故而試油法確定研究區(qū)致密儲(chǔ)層可動(dòng)物性下限孔隙度為8.0%，滲透率值為0.1×10-3μm2。

3 致密儲(chǔ)層物性上限

致密儲(chǔ)層區(qū)別于常規(guī)儲(chǔ)層的一個(gè)顯著特征是其成藏不受浮力影響，在斷陷盆地中致密砂巖儲(chǔ)層多發(fā)育在靠近洼槽帶的斜坡部位，沿斜坡帶上傾方向致密化程度逐漸變?nèi)?，致密?chǔ)層甚至與常規(guī)儲(chǔ)層呈連續(xù)分布[27]。由于致密油氣藏與常規(guī)油氣藏在資源評(píng)價(jià)、勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)等方面的巨大差異，實(shí)際工作中需要將二者區(qū)別開(kāi)來(lái)。

圖4 高郵凹陷阜一段試油層段孔隙度-滲透率交會(huì)圖Fig.4 Porosity vs.permeability of the tested intervals in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

油氣在構(gòu)造斜坡下傾方向的致密砂巖儲(chǔ)層中富集與否，取決于致密砂巖儲(chǔ)層中油氣向上運(yùn)移所受浮力和毛細(xì)管阻力之間的關(guān)系。若毛細(xì)管力大于浮力，則油氣難以向上繼續(xù)運(yùn)移，則在致密儲(chǔ)層中富集；若浮力增大并超過(guò)毛管壓力，油氣在浮力作用下向上運(yùn)移并驅(qū)替儲(chǔ)層孔隙水，在構(gòu)造高部位聚集形成正常油水關(guān)系[28]。

油氣在地層中受到的浮力和毛細(xì)管阻力分別為：

(3)

pc=2πr2σcosθ/rp

(4)

式中：F為浮力，N；rp為孔隙半徑，m；ρw為水的密度，kg/m3；ρo為油的密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2；α是地層傾角，(°)；pc為毛管阻力，N；r為喉道半徑，m；θ為潤(rùn)濕角，(°)；σ是油/氣水界面張力，N/m。

當(dāng)浮力與毛管阻力相等時(shí)為致密油氣富集的平衡狀態(tài)，在流體與儲(chǔ)層性質(zhì)基本相同的情況下，平衡狀態(tài)僅受孔喉半徑的影響，此時(shí)的孔喉半徑為致密儲(chǔ)層成藏的臨界孔喉半徑，利用孔徑與物性關(guān)系就可以確定致密油氣成藏的物性上限。

高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層孔喉半徑比平均為180(可由恒速壓汞實(shí)驗(yàn)獲得)，巖石潤(rùn)濕角平均為23°，油水界面張力σ為0.015 N/m，油水密度差為0.14 g/cm3。建立不同地層傾角下浮力及毛管阻力與喉道半徑的關(guān)系圖版(圖5a)，高郵凹陷阜一段地層傾角平均為15°，對(duì)應(yīng)的臨界喉道半徑為2.16 μm，根據(jù)連通喉道半徑-滲透率關(guān)系(圖5b)及孔隙度-滲透率關(guān)系(圖2b)，可知致密儲(chǔ)層物性上限孔隙度為12.5%，滲透率為1.13×10-3μm2。

將不同方法計(jì)算的物性下限及上限匯總(表2)，束縛水膜厚度法與含油產(chǎn)狀法計(jì)算的致密儲(chǔ)層的含油物性下限，其中前者計(jì)算的是含油的理論物性下限，其值比由含油產(chǎn)狀法計(jì)算的下限要低，為了在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)更接近實(shí)際應(yīng)用，本文將致密儲(chǔ)層含油物性下限取滲透率為0.07×10-3μm2，孔隙度為6.0%；核磁共振法、最小流動(dòng)孔喉半徑法及試油法計(jì)算的都是致密儲(chǔ)層的可動(dòng)物性下限，下限值均高于含油物性下限，取平均值認(rèn)為工區(qū)致密儲(chǔ)層可動(dòng)物性下限滲透率為0.12×10-3μm2，孔隙度為8.0%，致密儲(chǔ)層物性上限滲透率為1.13×10-3μm2，孔隙度為12.5%。

4 致密儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)

4.1 致密儲(chǔ)層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

致密儲(chǔ)層流體發(fā)生滲流需要達(dá)到啟動(dòng)壓力梯度，一般而言，啟動(dòng)壓力梯度越小，反映孔隙結(jié)構(gòu)越好，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層的滲流能力越強(qiáng)[16]。從高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度與滲透率交會(huì)圖(圖6)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滲透率大于致密儲(chǔ)層物性上限時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度較低，且隨著滲透率的降低，啟動(dòng)壓力梯度變化不大；而當(dāng)滲透率小于致密儲(chǔ)層物性上限時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度呈明顯增大趨勢(shì)。值得注意的是，當(dāng)滲透率介于1.13×10-3～0.50×10-3μm2時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度隨滲透率變小而緩慢增大，當(dāng)滲透率小于0.50×10-3μm2時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度隨滲透率變小急劇增大，表明當(dāng)滲透率大于0.50×10-3μm2時(shí)，致密儲(chǔ)層流體滲流明顯改善，流體相對(duì)更容易發(fā)生滲流。由此，可將滲透率為0.50×10-3μm2作為高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層流體易動(dòng)的下限，根據(jù)滲透率-孔隙度關(guān)系(圖2b)計(jì)算其對(duì)應(yīng)的孔隙度下限為10.8%。

圖5 高郵凹陷阜一段浮力-毛管阻力與喉道半徑關(guān)系圖版及儲(chǔ)層連通喉道半徑與滲透率交會(huì)圖Fig.5 The chart showing the relationship between buoyancy-capillary resistance and throat radius,as well as the cross plot of the connected throat radius vs.permeability for the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Saga.孔隙中烴類所受浮力與毛管阻力關(guān)系；b.儲(chǔ)層連通喉道半徑與滲透率關(guān)系

測(cè)試方法含油物性下限可動(dòng)物性下限致密物性下限滲透率/(10-3 μm2)孔隙度/%滲透率/(10-3 μm2)孔隙度/%滲透率/(10-3 μm2)孔隙度/%束縛水膜厚度法0.055.63————含油產(chǎn)狀法0.076.00————核磁共振法——0.127.83——最小流動(dòng)孔喉半徑法——0.148.11——試油法——0.108.00——力平衡法————1.1312.50綜合0.076.000.128.001.1312.50

圖6 高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度與滲透率關(guān)系Fig.6 The correlation between threshold pressure gradient and permeability of the tight reservoir in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

孔隙結(jié)構(gòu)是決定儲(chǔ)層儲(chǔ)集和滲流能力的最本質(zhì)因素，也是導(dǎo)致致密儲(chǔ)層不同下限差異的直接原因，壓汞資料能直觀反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征。統(tǒng)計(jì)高郵凹陷致密儲(chǔ)層孔喉半徑分布區(qū)間與進(jìn)汞飽和度關(guān)系，根據(jù)進(jìn)汞飽和度峰值關(guān)系及其對(duì)應(yīng)的孔徑分布區(qū)間可將工區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層大致分為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ五種類型(圖7)，不同類型儲(chǔ)層的滲透率存在明顯界限(圖8a)，且滲透率界限與計(jì)算的滲透率含油下限、可動(dòng)下限、易動(dòng)下限及致密上限基本吻合，這從致密儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征驗(yàn)證了前文計(jì)算的不同物性下限的準(zhǔn)確性。

由于孔隙度下限是通過(guò)滲透率與孔隙度關(guān)系換算而來(lái)，而高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層滲透率與孔隙度相關(guān)性不高，這導(dǎo)致了不同類型儲(chǔ)層的孔隙度界限與孔隙度下限未能完全吻合。儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI與微觀孔喉結(jié)構(gòu)具有密切關(guān)系，多用于表征微觀孔隙結(jié)構(gòu)[2]，其中：

RQI=(K/Φ)0.5

(5)

圖7 高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層進(jìn)汞飽和度分布Fig.7 The distribution of maximum saturation of mercury in the tight reservoir in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

圖8 高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層物性分布及其儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與滲透率、可動(dòng)流體飽和度關(guān)系Fig.8 The distribution of physical properties and the correlation of quality index of reservoir (RQI) and permeability，movable fluid saturation in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Saga.不同類型儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系；b. 不同類型儲(chǔ)層RQI與滲透率關(guān)系；c. 不同類型儲(chǔ)層RQI與可動(dòng)流體飽和度關(guān)系

式中：K為滲透率，10-3μm2；Φ為孔隙度，%。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層滲透率與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI具有良好的相關(guān)性，能夠準(zhǔn)確的劃分不同類型的儲(chǔ)層(圖8b)，可以作為劃分儲(chǔ)層的參數(shù)。

結(jié)合致密儲(chǔ)層物性上、下限及壓汞孔隙結(jié)構(gòu)分類，建立高郵凹陷阜一段儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)，一共可分為5個(gè)級(jí)別：Ⅰ類屬常規(guī)儲(chǔ)層，滲透率大于1.13×10-3μm2，儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI大于0.30。需要指出的是，致密儲(chǔ)層物性上限僅是一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，在整體致密背景下發(fā)育的高于物性上限的儲(chǔ)層仍可作為致密儲(chǔ)層的“甜點(diǎn)”；Ⅱ—Ⅴ類為致密儲(chǔ)層，按照物性下限標(biāo)準(zhǔn)及儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與可動(dòng)流體飽和度關(guān)系(圖8c)分別如下。

Ⅱ 類為致密易動(dòng)儲(chǔ)層，滲透率介于(0.5～1.13)×10-3μm2，儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI介于0.21～0.30，該類致密儲(chǔ)層含油，啟動(dòng)壓力梯度相對(duì)較低，可動(dòng)流體飽和度31%～48%。

Ⅲ類為致密可動(dòng)儲(chǔ)層，滲透率介于(0.12～0.5)×10-3μm2，儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI介于0.12～0.21，該類致密儲(chǔ)層含油，啟動(dòng)壓力梯度較高，且隨滲透率降低快速升高，可動(dòng)流體飽和度16%～31%。

Ⅳ類為致密含油儲(chǔ)層，滲透率介于(0.07～0.12)×10-3μm2，儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI介于0.10～0.12，該類致密儲(chǔ)層含油，但啟動(dòng)壓力梯度高，可動(dòng)流體飽和度12%～16%。

Ⅴ類為無(wú)效致密儲(chǔ)層，滲透率小于0.07×10-3μm2，儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI小于0.10，該類儲(chǔ)層不含油，可動(dòng)流體飽和度小于12%；

4.2 致密儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)

為了驗(yàn)證本文儲(chǔ)層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的適用性，根據(jù)試油試采資料統(tǒng)計(jì)了高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層的產(chǎn)油能力，致密儲(chǔ)層產(chǎn)油能力與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI具有明顯的相關(guān)性(圖9)。當(dāng)儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI小于0.10時(shí)，試油顯示為干層，無(wú)產(chǎn)能，該類儲(chǔ)層不含油，屬Ⅴ類無(wú)效致密儲(chǔ)層；當(dāng)儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI介于0.10～0.12時(shí)，該類儲(chǔ)層常規(guī)試油顯示為干層，但采取增產(chǎn)措施后能獲取產(chǎn)能，該類儲(chǔ)層含油但較難采出，屬Ⅳ類致密含油儲(chǔ)層；當(dāng)儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI介于0.12～0.21時(shí)，常規(guī)試油顯示為低產(chǎn)油層或含油水層，產(chǎn)油量小于1.0 t/(d·m)，表明致密儲(chǔ)層含油且能夠采出，屬Ⅲ類可動(dòng)致密儲(chǔ)層；當(dāng)儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI大于0.21時(shí)，常規(guī)試油顯示為油層或油水同層，產(chǎn)油量大于1.0 t/(d·m)，表明儲(chǔ)層致密油能夠采出且具有一定產(chǎn)量，屬Ⅱ類易動(dòng)致密儲(chǔ)層。由此可見(jiàn)，按致密儲(chǔ)層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分的儲(chǔ)層級(jí)別與其各自的含油和產(chǎn)油能力具有明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系，這也充分印證了利用致密儲(chǔ)層物性界限進(jìn)行致密儲(chǔ)層分級(jí)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和適用性。

圖9 高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層產(chǎn)油量與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI關(guān)系Fig.9 The correlation between daily oil production and RQI of the tight reservoir in the 1st member of Funing Formation,Gaoyou Sag

5 結(jié)論

1) 致密儲(chǔ)層物性下限的計(jì)算方法很多，不同方法的原理不同，適用條件與計(jì)算結(jié)果含義也有所差別。其中含油產(chǎn)狀法、束縛水膜厚度法可用于計(jì)算致密油儲(chǔ)層含油物性下限，核磁共振法、最小流動(dòng)孔喉半徑法、試油法可用于計(jì)算致密油儲(chǔ)層可動(dòng)物性下限；高郵凹陷阜一段致密油儲(chǔ)層含油物性下限滲透率為0.07×10-3μm2、儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI界限為0.10，致密油可動(dòng)物性下限滲透率為0.12×10-3μm2、儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI界限為0.12，致密油易動(dòng)物性下限滲透率為0.50×10-3μm2、儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI界限為0.21，致密儲(chǔ)層物性上限滲透率為1.13×10-3μm2、儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)RQI界限為0.30。

2) 根據(jù)致密儲(chǔ)層物性上、下限及流體發(fā)生滲流的物性界限建立了高郵凹陷阜一段致密儲(chǔ)層的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅰ類為常規(guī)儲(chǔ)層，Ⅱ—Ⅳ類為致密儲(chǔ)層，依次為致密易動(dòng)儲(chǔ)層、致密可動(dòng)儲(chǔ)層、致密難動(dòng)儲(chǔ)層和無(wú)效致密儲(chǔ)層。運(yùn)用物性上、下限建立的儲(chǔ)層分級(jí)與按照儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行的分類具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且得到了致密儲(chǔ)層的實(shí)際含油和產(chǎn)油能力的驗(yàn)證。