朱鍵，范希彬，高陽，王英偉，伍順偉，覃建華，何金玉

（中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

砂礫巖油氣藏在我國分布較廣泛，在吉林、勝利、大港和新疆等油田所屬勘探區(qū)均有發(fā)現(xiàn)。近年來，隨著新疆油田分公司在準噶爾盆地MH凹陷百口泉、W組等層組勘探開發(fā)工作的不斷推進，已探明砂礫巖油氣藏具有豐富的油氣資源，且勘探潛力巨大［1-6］。然而，砂礫巖儲層巖石受礫石等因素的影響，其孔隙結構通常較復雜，即便儲層巖石孔隙度相同或相近，其導電性差異也較大，使得儲層巖石測井飽和度評價困難。

阿爾奇公式是基于巖石電阻率測井特征評價儲層含油飽和度的常用公式，但研究表明，其不適用于孔隙結構較復雜的致密砂巖、砂礫巖儲層［7-11］?？紫督Y構是飽和度評價的關鍵因素之一。早期研究過程中，F(xiàn)ricke改進Maxwell分散球形介質方程，將顆粒幾何形狀引入方程，使得導電公式中含有孔隙結構參數(shù)［12-13］。隨后，Clavier等［14］提出雙孔隙模型，通過將孔隙空間分割成導電孔隙和非導電孔隙兩部分來考慮孔隙結構對導電性的影響。Rezaee等［15］基于流動單元理論表征巖石孔隙結構差異，并分析了不同流動單元即不同孔隙結構儲層巖石的導電性差異。Liu等［16-17］基于球管模型假設，通過改變球管即孔喉半徑比、喉道迂曲度來表征導電孔隙結構，并分析了其對巖石電性的影響。另外,有學者嘗試將孔隙結構參數(shù)引入阿爾奇公式中，如：Montaron等［18］研究了膠結指數(shù)與巖石顆粒大小和定向性的關系，Xiao等［19］對阿爾奇公式中的膠結指數(shù)進行修正，將其表征為孔隙度和孔隙幾何形狀參數(shù)的函數(shù)。

上述研究從不同角度證實了孔隙結構對巖石電性的影響及其在飽和度評價中的重要性，尤其對孔隙結構變化較大的砂礫巖儲層。同時，由于砂礫巖儲層孔隙結構復雜和非均質性強，難以通過自然伽馬、深淺電阻率和聲速等常規(guī)測井資料評價巖石孔隙結構特征。砂礫巖儲層巖石孔隙結構復雜，同一儲層孔隙結構差異較大，難以通過阿爾奇公式等常規(guī)砂巖巖電模型評價其原始含油飽和度。本文基于核磁三孔隙法對砂礫巖儲層巖石進行孔隙結構劃分，再依據(jù)阿爾奇公式提出了導電參數(shù)，并分別建立了各類孔隙結構儲層原始含油飽和度與導電參數(shù)之間的關系，最后通過實際井應用驗證了方法的適用性。

1 砂礫巖儲層巖石特征

1.1 礦物特征

MH凹陷W組砂礫巖儲層沉積環(huán)境以水下分流河道為主。研究區(qū)23塊巖心全巖分析實驗結果表明，砂礫巖儲層巖石礦物組成為石英（質量分數(shù)55.4%，以下同）、斜長石（28.9%）、鉀長石（14.0%）和鐵白云石（1.7%），以石英和斜長石為主。

1.2 物性特征

MH凹陷W組烏一段砂礫巖儲層巖石雖為同一層段，但儲層巖石物性差異較大。從研究區(qū)巖石氣測孔隙度測試結果可見，儲層巖石孔隙度分布范圍較廣，在3%～15%，主要分布于5%～11%，主峰為8%。同時，氣測滲透率實驗結果表明，滲透率分布呈明顯的多峰狀，3 個滲透率峰值分別為 4×10-3，20×10-3，200×10-3μm2。由此認為，砂礫巖儲層巖石滲透率多峰態(tài)不是孔隙度分布多峰導致的，而是儲層巖石孔隙結構差異較大導致的。因而，對研究區(qū)致密砂礫巖儲層而言，在測井評價建模時需考慮儲層巖石孔隙結構的變化。

1.3 巖電特征

基于巖電實驗測試研究區(qū)砂礫巖儲層巖石電性特征，主要包括飽水巖心電阻率測試和不同飽和度巖心電阻率測試，結果見圖1。由圖可見，受孔隙結構的影響，砂礫巖飽水巖心地層因素（完全飽水巖石電阻率與孔隙流體電阻率之比）與孔隙度之間相關性較弱，電阻率增大系數(shù)與含水飽和度之間關系較明顯，反映研究區(qū)巖石原始含油飽和度難以通過阿爾奇公式進行預測，需要對巖心孔隙結構進行評價。

圖1 研究區(qū)砂礫巖巖電實驗測試

2 儲層巖石原始含油性特征

井下密閉取心所得巖心，在取出和保存過程中受溫度、壓力及原油揮發(fā)等影響，導致即使是對新鉆取巖心立即進行含油飽和度測試，實驗室內測得巖心含油飽和度也普遍小于儲層原始含油飽和度；因此，需要進行原始含油飽和度恢復［20-21］。具體方法為假定所有巖心內油、水殘余率為定值，通過油水飽和度交會求解。

假設油、水的殘余率分別為ao，aw，則

將式（2）代入式（1）可得：

通過對實驗測試巖心含油飽和度和含水飽和度進行擬合，獲取趨勢線公式，由趨勢線斜率和截距即可求取 ao和 aw（見圖 2a）。

將所得結果代入式（4），即可得到儲層原始含油飽和度（見圖 2b）。

圖2 密閉取心儲層原始含油飽和度測試結果

由圖2b可見，儲層原始含油飽和度主要分布在25%～45%，變化范圍為20%，主要為油水同層。

3 儲層原始含油飽和度評價方法

基于砂礫巖儲層巖石孔隙結構復雜的特點，在巖石孔隙結構分類基礎上建立了砂礫巖原始含油飽和度評價方法。首先，分析砂礫巖儲層核磁共振測井相應特征，依據(jù)T2譜形特征將砂礫巖儲層分成3類；然后，依據(jù)阿爾奇公式建立含油性評價參數(shù)，并建立其與儲層原始含油飽和度之間的關系，以實現(xiàn)儲層原始含油飽和度測井評價。

3.1 三孔隙法核磁孔隙結構分類

通過對砂礫巖儲層巖石核磁共振T2譜形特征分析，挑選出具有代表性的核磁T2譜形（見圖3）。由圖可見：三類儲層孔隙結構最差，以小孔為主，大孔和中孔體積占比較??；二類儲層孔隙結構中等，以中孔為主，小孔體積占比仍較高，含有少量大孔；一類儲層孔隙結構最好，盡管孔隙中仍含有較多小孔，但大孔、中孔體積占比相對較高。

基于3類孔隙結構儲層在核磁共振T2譜形上的差異，采用三孔隙法對其進行識別和劃分，即通過T2值將T2譜分成大孔、中孔和小孔3段，依據(jù)大、中、小孔段的相對體積占比對巖石孔隙結構進行劃分［22-27］。為了便于與測井核磁T2直接對應，圖3中橫軸不采用弛豫時間，而是直接采用核磁共振測井中的點號。大孔和中孔的分界線為點24，中孔和小孔的分界線為點40（見圖3）。分類界限或標準為：三類儲層小孔體積占比大于85%；二類儲層為小孔體積占比小于85%，且大孔體積占比小于8%；一類儲層為小孔體積占比小于85%，且大孔體積占比大于8%。將該分界標準引入核磁共振測井圖中，能夠較好地刻畫T2譜形態(tài)的差異，達到譜形分類的目的。

圖3 不同孔隙結構儲層巖石核磁共振測井T2譜典型形態(tài)

3.2 原始含油飽和度與巖石導電參數(shù)關系建立

依據(jù)阿爾奇公式，巖石電阻率與巖石中導電孔隙體積相關，由此建立含油性參數(shù)Rtφ（Rt為地層電阻率，φ為地層孔隙度），作該參數(shù)與巖石含油飽和度的交會圖（見圖4a）。由圖可見其與含油飽和度正相關，同時數(shù)據(jù)具有一定程度的分散性。引入孔隙結構參數(shù)，依據(jù)巖心對應深度的核磁共振T2譜形將數(shù)據(jù)分類后，再建立經(jīng)驗關系（見圖4b）。由圖可見，分類模型能更好地建立原始含油飽和度與含油性參數(shù)之間的關系。

圖4 原始含油飽和度與含油性參數(shù)交會

4 應用實例

研究區(qū)砂礫巖儲層屬于典型的水下分流河道沉積相，儲層巖石沉積較穩(wěn)定，礫巖層厚度較大（約100 m），巖石沉積符合河流沉積特征，儲層頂部巖石泥質含量相對較高、粒度較細、物性較差、電性較低；底部巖石粒度相對較粗、泥質含量較少、物性較好、電性較高，整個砂礫巖層段巖石孔隙結構差異較大，核磁共振測井T2譜很好地反映了巖石孔隙結構的變化。

將建立的孔隙結構分類評價模型應用于研究區(qū)A井儲層原始含油飽和度計算中，結果見圖5。深度道以左為測井數(shù)據(jù)，以右為計算所得曲線。孔隙結構分類結果如圖5中第8道所示，砂礫巖儲層頂部孔隙結構相對較差，為三類儲層（黃）；中部孔隙結構較好，為一類儲層（紅）；底部孔隙結構中等，為二類儲層（橙）。這與沉積相認識基本符合。為進一步驗證孔隙結構分類結果的合理性，對砂礫巖儲層頂部、中部和底部分別取3塊巖心做壓汞實驗，結果進一步說明了分類的合理性（第9道）。對比第10，11，12道不同方法計算所得儲層原始含油飽和度與巖心分析原始含油飽和度，可見阿爾奇公式不適用于砂礫巖儲層原始含油飽和度計算，直接擬合法未考慮孔隙結構因素，因此一、二類儲層原始含油飽和度計算結果偏低。按孔隙結構分類擬合法顯著提升了儲層巖石原始含油飽和度計算精度。

圖5 研究區(qū)A井砂礫巖儲層原始含油飽和度計算結果

5 結論

1）砂礫巖儲層巖石孔隙結構復雜，同一地層孔隙結構差異較大，難以通過阿爾奇公式等常規(guī)砂巖巖電模型評價其原始含油飽和度。

2）本文基于核磁三孔隙法對砂礫巖儲層巖石進行孔隙結構劃分，再依據(jù)阿爾奇公式提出了含油性參數(shù)，并分別建立了各類孔隙結構儲層原始含油飽和度與含油性參數(shù)之間的關系。實際應用結果表明，本文方法能夠較好地計算砂礫巖儲層原始含油飽和度。