白 遠(yuǎn)，景 成，云彥舒，田 豐，康勝松，謝旭強(qiáng).

(1.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075；2.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065；3.延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安 716000)

鄂爾多斯盆地南部富縣地區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖油藏平均埋深1 220 m；儲(chǔ)層常壓巖心平均孔隙度為7.9%、平均滲透率為0.33 mD，為典型的致密砂巖油藏；沉積體系屬淺水三角洲前緣沉積，儲(chǔ)層在平面和縱向上相變快，物性差。

該區(qū)儲(chǔ)層巖石受到巨大的上覆平均地層壓力(23 MPa)和油藏內(nèi)壓的共同作用，儲(chǔ)層巖石物性隨著其埋藏深度的增加而發(fā)生變化。油田投入開(kāi)發(fā)之后，儲(chǔ)層內(nèi)部壓力場(chǎng)不斷變化，地層凈上覆壓力也會(huì)隨之變化，儲(chǔ)層巖石發(fā)生彈塑性變形，改變了巖石孔隙結(jié)構(gòu)及骨架結(jié)構(gòu)特征，因此地面條件下測(cè)定的常壓孔隙度與滲透率無(wú)法準(zhǔn)確表征儲(chǔ)層在地層中的真實(shí)物性。因其具有較強(qiáng)的應(yīng)力敏感性與非均質(zhì)性，對(duì)該類(lèi)儲(chǔ)層物性參數(shù)準(zhǔn)確可靠的解釋與評(píng)價(jià)已成為致密砂巖油氣藏儲(chǔ)量精準(zhǔn)計(jì)算與產(chǎn)能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的重要前提[1-5]。目前，針對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度與滲透率兩大關(guān)鍵物性參數(shù)的測(cè)井解釋新技術(shù)與方法有很多，國(guó)內(nèi)外主要集中在通過(guò)巖石物理相分類(lèi)、儲(chǔ)層分類(lèi)、核磁共振等方法對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行相對(duì)均質(zhì)化處理，依據(jù)分類(lèi)解釋方法建立其參數(shù)解釋模型[6-10]，但研究大多基于常壓巖心物性分析，未考慮致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度與滲透率參數(shù)受覆壓影響大這一重要問(wèn)題，從而不能準(zhǔn)確有效表征致密砂巖儲(chǔ)層物性參數(shù)[11-13]。本文通過(guò)建立巖心覆壓物性與常壓物性關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，對(duì)大量的常壓物性資料進(jìn)行處理，利用測(cè)井中的聲波時(shí)差曲線建立了覆壓孔隙度測(cè)井解釋模型，根據(jù)孔、滲關(guān)系，同樣對(duì)覆壓滲透率解釋模型進(jìn)行了研究，最終為致密砂巖儲(chǔ)層物性參數(shù)測(cè)井解釋模型的建立提供了新的思路和方法。

1 覆壓物性特征研究

對(duì)研究區(qū)FZ183、FZ184、FZ206等3口探井長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層10個(gè)巖心樣品在不同覆壓條件下的孔隙度和滲透率進(jìn)行了測(cè)定(實(shí)驗(yàn)方法參照SY/T 6385—1999《覆壓下巖石孔隙度和滲透率測(cè)定方法》)，并制作出其孔隙度、滲透率隨覆壓的變化曲線(圖1)。從圖1可以看出，隨著覆壓的增加，孔隙度與滲透率均呈總體減小的趨勢(shì)，且在低覆壓段減小較為明顯。圖1a中各條曲線大致平緩，表明覆壓對(duì)孔隙度的影響相對(duì)較小，但針對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層來(lái)講，其也是不容忽略的。圖1b中滲透率隨著覆壓的不斷增大先大幅度減小而后緩慢減小，表明滲透率隨覆壓的變化整體表現(xiàn)為指數(shù)遞減關(guān)系。這是由于在上覆地層壓力作用下，喉道顯著縮小，給流體運(yùn)移造成較大阻力，因此滲透率的壓力敏感性明顯高于孔隙度。

圖1 研究區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層覆壓孔隙度、覆壓滲透率與覆壓關(guān)系曲線Fig.1 Curves of relationship between overpressure porosity and overpressure and between overpressure permeability and overpressure of Chang-8 tight sandstone reservoir

2 巖心覆壓物性與常壓物性關(guān)系研究

由于致密砂巖儲(chǔ)層巖心覆壓物性實(shí)驗(yàn)成本高、花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)等[18]，且研究區(qū)巖心覆壓物性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，不能滿足其物性參數(shù)解釋模型的有效建立；因此，需建立巖心覆壓物性與常壓物性之間的關(guān)系，充分利用巖心常壓物性大數(shù)據(jù)建立計(jì)算覆壓孔隙度的數(shù)學(xué)模型。

2.1 巖心覆壓孔隙度與常壓孔隙度關(guān)系研究

研究區(qū)長(zhǎng)8地層平均覆壓為23 MPa，利用上述10個(gè)致密砂巖儲(chǔ)層巖心樣品覆壓與常壓孔隙度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取覆壓值為23 MPa時(shí)對(duì)應(yīng)的覆壓孔隙度樣品值，建立巖心覆壓孔隙度與常壓孔隙度之間的關(guān)系(圖2a)，從圖2a可以看出，致密砂巖儲(chǔ)層常壓孔隙度與覆壓孔隙度的關(guān)系具有明顯的分段性(在常壓孔隙度為7.5%時(shí))，兩段均表現(xiàn)為線性關(guān)系。通過(guò)分段線性擬合，可得致密砂巖儲(chǔ)層覆壓孔隙度與常壓孔隙度的數(shù)學(xué)模型：

圖2 研究區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層覆壓孔隙度與常壓孔隙度的關(guān)系(23 MPa)Fig.2 Relationship between overpressure porosity and atmospheric pressure porosity of Chang-8 tight sandstone reservoir (23 MPa)

(1)

式中 Ф——常壓孔隙度，%；

Фp——覆壓孔隙度，%。

從圖2a及式(1)可以看出，致密砂巖儲(chǔ)層巖心常壓孔隙度與覆壓孔隙度分段線性擬合較好，其擬合度R2分別為0.980 8和0.985 8，所建數(shù)學(xué)模型可準(zhǔn)確計(jì)算覆壓孔隙度。同時(shí)，建立了致密砂巖儲(chǔ)層常壓孔隙度降低率關(guān)系(圖2b)，可知常壓孔隙度小于與大于7.5%時(shí)，覆壓23 MPa下孔隙度分別是常壓孔隙度的80%與91.8%，可見(jiàn)覆壓對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度的影響是不容忽略的。

2.2 巖心覆壓滲透率與常壓滲透率關(guān)系研究

與2.1相類(lèi)似，建立23 MPa下巖心覆壓滲透率與常壓滲透率之間的關(guān)系(圖3a)。從圖3a可以看出，致密砂巖儲(chǔ)層常壓滲透率與覆壓滲透率表現(xiàn)為較好的線性關(guān)系。通過(guò)線性擬合，可得致密砂巖儲(chǔ)層覆壓滲透率與常壓滲透率的數(shù)學(xué)模型：

K=1.556Kp+0.092 3R2=0.857 3

(2)

式中K——常壓滲透率，mD；

Kp——覆壓滲透率，mD。

從圖3a及式(2)可以看出，致密砂巖儲(chǔ)層巖心常壓滲透率與覆壓滲透率線性擬合較好，其擬合度R2為0.857 3，所建數(shù)學(xué)模型可準(zhǔn)確計(jì)算覆壓滲透率。同時(shí)，建立了致密砂巖儲(chǔ)層常壓滲透率降低率關(guān)系(圖3b)，可知覆壓23 MPa下的滲透率僅為常壓滲透率的37.3%，可見(jiàn)覆壓對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層滲透率的影響亦是不可忽略的。

3 覆壓物性測(cè)井解釋模型研究

基于上述致密砂巖儲(chǔ)層巖心覆壓物性與常壓物性數(shù)學(xué)模型，采用大量巖心常壓物性資料可計(jì)算獲取符合巖心刻度測(cè)井要求的巖心覆壓物性數(shù)據(jù)點(diǎn)，在巖心歸位的基礎(chǔ)上利用孔隙度測(cè)井系列中的聲波時(shí)差測(cè)井響應(yīng)參數(shù)，建立覆壓孔隙度參數(shù)與聲波時(shí)差的對(duì)應(yīng)關(guān)系(覆壓孔隙度測(cè)井解釋模型)，再由覆壓孔滲關(guān)系建立覆壓滲透率的測(cè)井解釋模型。

圖3 研究區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層覆壓滲透率與常壓滲透率的關(guān)系Fig.3 Relationship between overpressure permeability and atmospheric pressure permeability of Chang-8 tight sandstone reservoir (23 MPa)

3.1 覆壓孔隙度測(cè)井解釋模型研究

利用研究區(qū)33口井49個(gè)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層層點(diǎn)的巖心常壓孔隙度值，采用式(1)計(jì)算其對(duì)應(yīng)的覆壓孔隙度值，基于巖心歸位將所計(jì)算得到的覆壓孔隙度值與其所對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差測(cè)井響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行線性擬合，其擬合效果較好(擬合度為0.929 5)，如圖4a所示。因此，可得致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度的測(cè)井解釋模型如下：

(3)

式中 Фp——層點(diǎn)覆壓孔隙度，%；

Δt——層點(diǎn)聲波時(shí)差測(cè)井值，μs/m。

圖4 研究區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層孔隙度測(cè)井解釋模型及模型檢驗(yàn)Fig.4 Porosity logging interpretation model and model test of Chang-8 tight sandstone reservoir

通過(guò)對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層巖心覆壓孔隙度與上述測(cè)井解釋模型計(jì)算的孔隙度進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)(圖4b)，兩者之間的平均絕對(duì)誤差僅為0.7%，表明了所建致密砂巖儲(chǔ)層覆壓孔隙度測(cè)井解釋模型的準(zhǔn)確性與可靠性。

3.2 覆壓滲透率測(cè)井解釋模型研究

除了孔隙度，滲透率是評(píng)價(jià)致密砂巖儲(chǔ)層物性的另一個(gè)重要參數(shù)，它與后期的開(kāi)發(fā)緊密相關(guān)[14]。影響滲透率的地質(zhì)因素較多，包括巖石學(xué)特征、沉積體系、構(gòu)造特征等，目前常規(guī)的測(cè)井技術(shù)受測(cè)量分辨率的限制，一般很難確切地反映和描述滲透率。對(duì)于致密砂巖儲(chǔ)層，由于其強(qiáng)烈的非均質(zhì)性與應(yīng)力敏感性，其測(cè)井解釋滲透率難度更大[15-21]。利用儲(chǔ)層孔滲關(guān)系進(jìn)行儲(chǔ)層滲透率的解釋是一種有效方法。與3.1相類(lèi)似，采用式(2)巖心覆壓滲透率與常壓滲透率數(shù)學(xué)模型計(jì)算其對(duì)應(yīng)的覆壓滲透率，進(jìn)而建立覆壓滲透率與覆壓孔隙度之間的關(guān)系，如圖5a所示，其整體表現(xiàn)為擬合效果較好的指數(shù)關(guān)系。因此，建立致密砂巖儲(chǔ)層覆壓孔隙度的覆壓滲透率解釋模型如下：

(4)

式中Kp——層點(diǎn)覆壓滲透率，mD；

Фp——層點(diǎn)測(cè)井解釋覆壓孔隙度，%。

圖5 研究區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層覆壓滲透率測(cè)井解釋模型及模型檢驗(yàn)Fig.5 Permeability logging interpretation model and model test of Chang-8 tight sandstone reservoir

在該區(qū)域?qū)﹂L(zhǎng)8儲(chǔ)層巖心覆壓滲透率和上述模型解釋的滲透率進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)(圖5b)，兩者之間的平均相對(duì)誤差為19.1%，符合石油行業(yè)儲(chǔ)層分析的要求(<20%)，表明了所建致密砂巖儲(chǔ)層覆壓滲透率解釋模型的準(zhǔn)確性與可靠性。

4 覆壓物性測(cè)井解釋礦場(chǎng)實(shí)踐

運(yùn)用文章建立的致密砂巖儲(chǔ)層覆壓孔、滲測(cè)井解釋模型，對(duì)研究區(qū)FX84和FX87井長(zhǎng)8儲(chǔ)層試油段進(jìn)行測(cè)井解釋。根據(jù)油水層的物性、含油性和電性特征以及試油、試采成果為基礎(chǔ)建立了覆壓孔、滲物性和含油性的解釋結(jié)論評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，評(píng)價(jià)了8個(gè)層段(表2)。FX84井覆壓解釋主要為油水層，試油結(jié)果為5.1 t/10.7 m3；FX87井覆壓解釋主要為含油水層，試油結(jié)果為0.3 t/4.8 m3。參考《勘探試油工作規(guī)范》(SY/T 6293—1997)，覆壓解釋成果符合規(guī)范中試油不同產(chǎn)層的定性，有力證明了此次覆壓物性測(cè)井解釋方法的有效性和可靠性。

表1 JJC井區(qū)解釋結(jié)論下限標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Interpretation conclusion lower limit standard in JJC well area

表2 FX84和FX87覆壓物性解釋Table 2 FX84 and FX87 overburden physical property table

5 結(jié)論

(1)覆壓因素使致密砂巖儲(chǔ)層物性有不同程度減低，孔隙度降低了11.3%，滲透率降低更明顯，達(dá)到62.6%。

(2)基于49個(gè)巖心常壓樣本點(diǎn)來(lái)計(jì)算其覆壓物性樣本點(diǎn)，建立了致密砂巖儲(chǔ)層巖心覆壓物性與常壓物性關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)測(cè)井解釋模型所需充足樣本提供了重要來(lái)源。

(3)在巖心歸位的基礎(chǔ)上，利用致密砂巖儲(chǔ)層聲波時(shí)差測(cè)井響應(yīng)參數(shù)，建立了其覆壓孔隙度測(cè)井解釋模型，并基于覆壓孔滲關(guān)系建立了致密砂巖儲(chǔ)層覆壓滲透率的解釋模型，擬合度分別為0.929 5和0.828 3，擬合效果較好；覆壓孔隙度和滲透率模型的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差分別為0.7%和19.1%，模型驗(yàn)證準(zhǔn)確可靠。

(4)通過(guò)覆壓物性測(cè)井解釋實(shí)際應(yīng)用，其能較準(zhǔn)確地對(duì)砂體進(jìn)行解釋結(jié)論的分類(lèi)，能有效應(yīng)用在實(shí)際測(cè)井解釋工作中，提高解釋精度。