孫偉

（中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 南京210011）

孔隙度和飽和度是儲(chǔ)量計(jì)算中的關(guān)鍵參數(shù)，也是測(cè)井解釋的重要內(nèi)容。溱潼凹陷西斜坡阜三段儲(chǔ)層受相帶和埋深等影響，具有巖性細(xì)、膠結(jié)性差等特點(diǎn)?？紫抖葘?shí)驗(yàn)和巖電實(shí)驗(yàn)等成功率普遍較低，采用以往分區(qū)塊建立孔隙度、飽和度模型的方法，存在幾個(gè)問(wèn)題：1）各區(qū)塊資料點(diǎn)往往較為集中，規(guī)律性不強(qiáng)；2）各區(qū)塊間模型參數(shù)不一、推廣性差；3）無(wú)法對(duì)區(qū)帶總體變化規(guī)律進(jìn)行把控。為了提高測(cè)井解釋精度，提升解釋模型區(qū)帶適用性，開(kāi)展區(qū)帶孔隙度、巖電參數(shù)與測(cè)井信息相關(guān)性研究，建立區(qū)帶適用的孔隙度、飽和度評(píng)價(jià)模型尤為必要。

針對(duì)復(fù)雜砂巖儲(chǔ)層的孔隙度和飽和度評(píng)價(jià)前人開(kāi)展過(guò)很多研究[1-14]。利用聲波時(shí)差計(jì)算孔隙度方面，1956年WYLLIE最先提出時(shí)間平均公式，該公式僅適用于壓實(shí)和膠結(jié)良好的純砂巖，對(duì)于未膠結(jié)、未壓實(shí)的地層，需要采用壓實(shí)校正系數(shù)進(jìn)行校正。1980年RAYMER 等人提出用非線性經(jīng)驗(yàn)公式表征孔隙度和聲波時(shí)差的關(guān)系。1986年MARTIN 等在RAYMER 工作基礎(chǔ)上提出了聲波地層因素公式，解決了純石英砂巖地層的孔隙度計(jì)算問(wèn)題。飽和度方面，1942年ARCHIE最先建立了純砂巖飽和度評(píng)價(jià)模型；后人在此基礎(chǔ)上逐步改進(jìn)，到目前已提出泥質(zhì)砂巖飽和度評(píng)價(jià)模型幾十種，但Archie公式最具有綜合性質(zhì)。它的關(guān)鍵在如何準(zhǔn)確確定與巖性有關(guān)的常數(shù)a、b，膠結(jié)指數(shù)m，飽和度指數(shù)n等解釋參數(shù)，許多學(xué)者通過(guò)巖電實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)或數(shù)值模擬等方法開(kāi)展了大量工作。

針對(duì)溱潼凹陷西斜坡阜三段復(fù)雜儲(chǔ)層，理論模型和其它地區(qū)經(jīng)驗(yàn)解釋模型均無(wú)法準(zhǔn)確獲取孔隙度、飽和度參數(shù)，在綜合實(shí)驗(yàn)和測(cè)井資料的基礎(chǔ)上，以聲波地層因素和Archie 公式為依據(jù)，經(jīng)過(guò)分析統(tǒng)計(jì)和泥質(zhì)校正確定了溱潼凹陷西斜坡統(tǒng)一的孔隙度和飽和度模型，并首次進(jìn)行了應(yīng)用，有效解決了泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層孔隙度和飽和度解釋問(wèn)題。

1 研究區(qū)概況

溱潼凹陷是蘇北盆地的一個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元，整體為南斷北超、中間開(kāi)闊、東西收斂的箕狀斷陷，由南往北可劃分為斷階帶、深凹帶、斜坡帶3 個(gè)構(gòu)造單元，其中斜坡帶在帥垛以東為東斜坡帶，帥垛及其西部為西斜坡帶。阜寧組三段是溱潼凹陷主力含油層位之一，主要為大型湖泊三角洲沉積。溱潼西斜坡帶處于三角洲前緣亞相[15-21]。阜三段夾持于阜二段、阜四段兩套主力烴源巖之間，是油氣運(yùn)聚的主要層系。西斜坡帶緊鄰生油主凹，構(gòu)造位置有利，該區(qū)帶砂體上傾尖滅，高部位受物性或反向正斷層控制，易形成上傾尖滅型的構(gòu)造-巖性油藏和斷層控制的構(gòu)造油藏。近年來(lái)溱潼凹陷西斜坡阜三段逐漸成為主力的勘探和產(chǎn)建區(qū)，已形成千萬(wàn)噸級(jí)的儲(chǔ)量規(guī)模。

阜三段巖性主要有細(xì)砂巖、粉砂巖，陸源碎屑成分主要為石英、長(zhǎng)石，膠結(jié)物以黏土礦物為主，砂巖以顆粒支撐為主，分選好-中等，次棱角-次圓狀。儲(chǔ)集類型主要為中-高孔、中-高滲型，油藏埋深為1 420 ～2 300 m。

2 解釋模型的建立

2.1 孔隙度模型

溱潼西斜坡各區(qū)塊阜三段砂巖存在一定差異，表現(xiàn)在：埋深較淺的砂巖存在欠壓實(shí)、膠結(jié)較差的現(xiàn)象，隨著深度增加壓實(shí)和膠結(jié)趨于正常；孔隙度分布范圍較大，最低值為6.3%，最高值為37.7%。以往各區(qū)塊取不同的壓實(shí)校正系數(shù)，采用Wyllie 公式計(jì)算孔隙度，各區(qū)塊間計(jì)算公式差異較大。為了建立溱潼西斜坡統(tǒng)一的孔隙度模型，本次采用J.P.Martin聲波地層因素模型，該模型適用于孔隙度小于50%的地層，它的主要特點(diǎn)是不需做聲波壓實(shí)校正，也不需要流體聲波時(shí)差，避免了這2 個(gè)參數(shù)引起的誤差。公式為：

也可改寫(xiě)為：

式中：φ為孔隙度，f；Δtma為巖石骨架聲波時(shí)差，μs/m；Δt為聲波時(shí)差，μs/m；x為骨架巖性系數(shù)；Fs為聲波地層因素。

圖1 為利用南華、倉(cāng)吉、顧莊、陳家舍等區(qū)塊11口取心井151 塊阜三段樣品繪制的巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差的關(guān)系，圖中綠色圓形數(shù)據(jù)點(diǎn)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，灰色三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)是根據(jù)聲波地層因素公式計(jì)算的石英砂巖理論數(shù)據(jù)點(diǎn)。交會(huì)圖顯示該區(qū)聲波時(shí)差與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度在低-中孔隙度時(shí)符合石英砂巖地層因素非線性關(guān)系，在高-特高孔隙度時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布較為分散。以GR 值為第三坐標(biāo)分析了泥質(zhì)含量對(duì)聲波時(shí)差的影響，數(shù)據(jù)顯示離散點(diǎn)主要為泥質(zhì)含量較高的數(shù)據(jù)點(diǎn)（圖2）。

圖1 聲波時(shí)差與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度關(guān)系Fig.1 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity

圖2 以GR為第三坐標(biāo)的聲波時(shí)差與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度關(guān)系Fig.2 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity with GR as 3rd coordinate

對(duì)聲波時(shí)差進(jìn)行泥質(zhì)校正后，實(shí)驗(yàn)分析孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系顯著改善（圖3），即隨著聲波時(shí)差的增大，孔隙度不再呈現(xiàn)線性增加，孔隙度增大趨勢(shì)逐漸變緩。通過(guò)擬合（圖4）得到本區(qū)孔隙度計(jì)算公式為：

圖3 泥質(zhì)校正后聲波時(shí)差與孔隙度關(guān)系Fig.3 Relation between interval transit time and porosity after shale correction

圖4 聲波地層因素Fig.4 Acoustic formation factors

式中：Δtc為泥質(zhì)校正后的聲波時(shí)差，μs/m。

實(shí)驗(yàn)分析資料擬合的本區(qū)巖石骨架聲波時(shí)差為189.39 μs/m，骨架巖性系數(shù)x為1.472。骨架的聲波時(shí)差大于石英，骨架巖性系數(shù)小于石英，符合長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖聲學(xué)特征。

2.2 飽和度模型

倉(cāng)吉、南華、顧莊等區(qū)塊共有7口井48個(gè)樣品進(jìn)行了巖電實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，本區(qū)電阻增大系數(shù)I與含水飽和度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下基本呈現(xiàn)直線關(guān)系，孔隙度與地層因素F在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下不再呈現(xiàn)直線關(guān)系，反映本區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（圖5、圖6）。由此確定本區(qū)b值為1.035，n值為1.766，m值為非固定值。這與前人的研究成果一致，即b基本不受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響，n受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)較小，m受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響較大[5-6]。

將巖電實(shí)驗(yàn)得到的地層因素F和孔隙度繪制在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，便能得到巖性指數(shù)a和膠結(jié)指數(shù)m，a與m相互制約，實(shí)際計(jì)算中常取a為1，由此計(jì)算巖石膠結(jié)指數(shù)m。統(tǒng)計(jì)規(guī)律表明，m值與孔隙度呈現(xiàn)較好的二次多項(xiàng)式關(guān)系（圖7）：

圖5 電阻增大系數(shù)與含水飽和度關(guān)系Fig.5 Relation between resistance increase coefficient and water saturation

圖6 地層因素與孔隙度關(guān)系Fig.6 Relation between formation factors and porosity

圖7 膠結(jié)指數(shù)與孔隙度關(guān)系Fig.7 Relation between cementation index and porosity

對(duì)于中孔儲(chǔ)層，隨著孔隙度增加，m值較為穩(wěn)定；對(duì)于高-特高孔儲(chǔ)層，隨著孔隙度增加，m值有增大趨勢(shì)。分析認(rèn)為，本區(qū)中孔儲(chǔ)層主要為三角洲前緣沉積，巖性較純，m值較為穩(wěn)定；高-特高孔儲(chǔ)層為更淺層的淺湖灘相，巖性較細(xì)，泥質(zhì)含量平均為16%，主要以分散形式存在于孔隙及喉道中，使孔隙喉道迂回曲折，從而使巖石的m值增大。這種現(xiàn)象在其他地區(qū)也較為普遍[3-6]。

明確了本區(qū)膠結(jié)指數(shù)與孔隙度的相關(guān)性后，可根據(jù)孔隙度計(jì)算可變膠結(jié)指數(shù)，進(jìn)而根據(jù)Archie 公式進(jìn)行飽和度的計(jì)算。需要強(qiáng)調(diào)的是，本區(qū)巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)泥質(zhì)含量一般低于20%，在實(shí)際應(yīng)用中，有必要對(duì)泥質(zhì)含量大于20%的儲(chǔ)層先進(jìn)行電阻率的泥質(zhì)校正，以提高解釋精度。

3 應(yīng)用實(shí)例

利用建立的孔隙度和飽和度模型對(duì)研究區(qū)6 口老井和1口新井進(jìn)行了處理解釋。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，孔隙度相對(duì)誤差在6 %以內(nèi)，飽和度絕對(duì)誤差在±5%以內(nèi)，證實(shí)該模型在本區(qū)具有較好的適用性。

圖8是勘探新區(qū)CX區(qū)塊應(yīng)用實(shí)例。解釋CX3井2 號(hào)層平均孔隙度為26.5 %，平均含油飽和度為40.6%；4 號(hào)層平均孔隙度為24.5%，平均含油飽和度為48.8%。后期物性分析顯示，2號(hào)層平均孔隙度為27.2%，4 號(hào)層平均孔隙度為25.1%，測(cè)井解釋孔隙度平均相對(duì)誤差為2.5%；根據(jù)壓汞資料利用油柱高度法計(jì)算2號(hào)層平均含油飽和度為41.4%，4號(hào)層平均含油飽和度為49.4%，測(cè)井解釋飽和度平均絕對(duì)誤差為-0.7%。

圖8 CX3井阜三段測(cè)井解釋成果Fig.8 Log interpretation results of the third member of Funing Formation of well-CX3

4 結(jié)論

1）本區(qū)經(jīng)泥質(zhì)校正后的聲波時(shí)差值與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度符合非線性聲波地層因素關(guān)系，即隨著聲波時(shí)差的增大，孔隙度不再呈現(xiàn)線性增加，孔隙度增大趨勢(shì)逐漸變緩。

2）通過(guò)實(shí)際資料擬合，確定了本區(qū)巖石骨架聲波時(shí)差為189.39 μs/m，骨架巖性系數(shù)x為1.472，符合長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖特征。

3）本區(qū)電阻增大系數(shù)與含水飽和度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下基本呈現(xiàn)直線關(guān)系；地層因素F與孔隙度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下不再呈現(xiàn)直線關(guān)系。對(duì)于中孔儲(chǔ)層，隨著孔隙度增大，m值較為穩(wěn)定；對(duì)于高-特高孔儲(chǔ)層，隨著孔隙度增大，m值有增大趨勢(shì)。

4）建立的孔隙度模型解釋成果與實(shí)驗(yàn)分析吻合度高，對(duì)于提高復(fù)雜砂巖孔隙度和含油飽和度的計(jì)算精度有一定意義。