十屋油田营城组特低渗砂岩储层测井参数计算方法研究

夏冬冬，李冀秋，魏荷花，解丽慧

（中国石化石油勘探开发研究院，北京 10083）

公式为：

十屋油田营城组特低渗砂岩储层测井参数计算方法研究

夏冬冬，李冀秋，魏荷花，解丽慧

（中国石化石油勘探开发研究院，北京 10083）

以松辽盆地十屋油田下白垩统营城组特低渗透储层为研究对象，通过对大量岩石物理实验测量结果的综合分析，揭示该地区特低渗透储层的特征，建立了一套合理的孔、渗、饱储层参数模型，并通过对测井、试油、压汞等资料分析，确定了有效厚度下限标准，以满足油田特低渗透储层测井评价的需要，提高了该区目的层段油藏测井解释和有利区预测的精度。

特低渗透砂岩；十屋油田；测井解释模型；有效厚度

对特低渗透性储层进行测井评价，困难主要来自三个方面：①储层物性差，油气占岩石总体积比例小，测井响应来自油气的成分很少，造成测井信噪比低；②储层的成岩变化强烈，影响储层参数变化的地质因素复杂，使测井资料解释具有多解性；③储层宏观和微观非均质性强，相带变化频繁，难以建立具有广泛适用的测井解释模型及有效厚度标准。

以松辽盆地十屋油田白垩系下统营城组特低渗透储层为研究对象，通过对大量岩石物理实验测量结果的综合分析，根据该地区特低渗透储层的特征，建立了一套合理的孔、渗、饱储层参数模型，并通过对测井、试油、压汞等资料分析，确定了有效厚度下限标准，以满足特低渗透储层测井评价的需要。

1 储层基本特征

十屋油田位于松辽盆地南部，属于十屋断陷中央构造带中部，主要研究目的层是营城组。沉积环境为滨浅湖-三角洲、半深湖沉积，发育扇三角洲，与深灰、灰黑色泥岩互层形成储盖组合。砂体在垂向、横向上反复叠加成层状及透镜状，渗透性砂岩由北向南延伸，砂岩较发育。

营城组储层岩性以粉砂岩为主，中砂岩次之，岩石矿物主要成分石英含量占26%～32%，长石含量占33%～43%，岩屑含量占20%～34%。胶结物主要为泥质，含量5%～6%，以孔隙式、孔隙-接触式胶结为主。孔隙类型以残余粒间孔、粒内溶孔为主，其次为胶结物内溶孔、泥质晶间微孔。岩心分析孔隙度主要分布在2%～14%，平均值为9.11%，渗透率分布在（0.01～10.0）×10-3μm2，平均值为1.82×10-3μm2，属于特低孔特低渗储集层。

2 储层参数计算

2.1 孔隙度

对于以孔隙型为主的储层，三孔隙度测井（声波、密度和补偿中子）能较好地反映基块中的孔隙度。本区储层孔隙性与声波时差有较好的线性关系：

式中：φ——孔隙度，%；Δt——声波时差，μs／ft。样

品层数N＝35个，相关系数R2＝0.863 7。

2.2 渗透率

十屋油田孔隙度与渗透率呈现很好的指数对应关系，利用工区154个岩心物性分析数据，建立了渗透率和孔隙度的关系式：

式中：K——渗透率，1 0-3μm2；相关系数R2＝0.813 2。

2.3 含水饱和度

该地区储层岩石颗粒细，主要为细粉砂，X-射线衍射分析结果显示其粘土矿物含量低，岩心实验表明粘土矿物阳离子交换容量值小，且粘土矿物不存在附加导电性的影响，阿尔奇（Archie）公式仍可满足计算含水饱和度的需要。即

式中：a，b——岩性系数；m——胶结指数；n——饱和度指数；Rw——地层水电阻率；Rt——地层真电阻率。

在应用该公式时，岩电参数的选取非常重要，本文中根据岩心实验结果分地区分层位选取。

2.4 束缚水饱和度

束缚水饱和度的确定方法很多，可根据束缚水饱和度和粒度中值、孔隙度的统计回归经验关系求取束缚水饱和度，也可以由核磁共振测井得到的T2截止值获得束缚水饱和度［1］。本文中在该地区现有的岩石物理实验结果的基础上，尝试用毛管压力测量得到的孔喉半径与束缚流体饱和度做相关分析，发现二者之间相关性很好（图1）。

图1 孔隙半径均值与束缚水饱和度交会图

式中：Siw——束缚流体饱和度，%；Rp——孔喉半径，μm。相关系数R2＝0.839 1。

该地区低渗透储层综合物性参数又与孔喉半径有很好的相关性：

因此进一步做出综合物性参数与束缚流体饱和度的相关分析（图2），得到二者之间的关系为：由物性参数可利用上式求取束缚水饱和度。

3 有效厚度划分标准

图2 物性参数与孔隙半径交会图

一个油层的工业产油能力主要受油层物性和含油性等因素的影响。在这些因素中，有效孔隙度和饱和度的乘积反映了油层的“储油能力”，而渗透率则反映了油层的“产油能力”。当油层的有效孔隙度、渗透率和含油饱和度达到一定界限时，油层便具有工业产油能力，这样的界限被称之为有效厚度的物性标准，亦称为下限值［2］。由于一般岩心资料难以求准油层原始含油饱和度，通常用孔隙度和渗透率参数反映物性下限。

考虑研究区的储层特点和资料情况，采用以下五种方法确定有效厚度的物性下限标准。

3.1 经验统计法

当没有取得相当数量的针对有效厚度物性下限的单层测试资料时，很难确切的定出定量的界限。在美国和我国海上油田通常使用经验统计法，该方法的核心是以岩心分析孔隙度、渗透率资料为基础，统计找出一个下限值［3-4］，在这个值以下储层丢失的储油能力和产油能力都很小，可以忽略。

用研究区营城组全部孔隙度样品154块，渗透率样品153块，分别绘出孔隙度和渗透率频率分布直方图、累积频率及累积能力丢失曲线（图3、图4），其中孔隙度储油能力、渗透率产油能力计算公式为：

式中，Oφi——储油能力，%；Qki——产油能力，%；φi——样品孔隙度值，%；ki——样品渗透率值，10-3μm2；H——为样品长度，m。

图3显示，在累计频率曲线上孔隙度为7.0%处，曲线有一明显的拐点，说明将有效厚度的孔隙度下限值定在7.0%较合适。取此值时在样品累计曲线上为25%，样品块数丢失为25%；在能力丢失曲线上，当孔隙度为7.0%时，累计能力丢失为12%。图4中，渗透率取0.25×10-3μm2时，此时样品块数丢失为8%，产油能力丢失7%。因此以孔隙度7.0%、渗透率0.25×10-3m2为下限值，其产油能力丢失较小、储油能力丢失相对较大，但是在特低孔储层条件下可以认为该下限值是合适的。

图3 营城组储层孔隙度丢失能力直方图

图4 营城组储层渗透率丢失能力直方图

3.2 物性试油法

在取心井岩心收获率大于80%，取样分析密度大于8块／m的条件下，统计储集层单层孔隙度、渗透率平均值，结合试油结论，绘制孔隙度、渗透率交会图［5］。在十屋地区选取营Ⅱ段、营Ⅵ段取心井中，符合上述条件的11口井共13层，所绘制的图版见图5。

图5 试油层段孔隙度-渗透率交会图

从图5资料点分布情况看，油、干层分界区资料点较少，孔隙度、渗透率下限为区域值，孔隙度为7.0%～9.0%，渗透率为（0.15～0.5）×10-3μm2。

3.3 钻井液侵入法

钻井液侵入法是将水基钻井液取心井分析的储层原始含水饱和度与孔隙度作交会图，进而确定物性下限［6］。这是由于在孔隙度较高的储油砂岩，钻井液驱替出原油，使岩心测定的含水饱和度增高；孔隙度较低的储油岩，钻井液驱替出原油较少；当孔隙度降低到一定程度，钻井液不能侵入，此时的含水饱和度为原始含水饱和度，随着孔隙度的降低，含水饱和度升高。两条直线交点的孔隙度就是钻井液侵入与不侵入的界限，即储层的孔隙度下限值（图6）。

图6 营城组孔隙度-含水饱和度交会图

利用十屋油田岩心分析资料绘制孔隙度与含水饱和度交会图，确定孔隙度下限为9.8%，对应的渗透率下限值为0.294×10-3μm2。

3.4 饱和度中值压力法

饱和度中值压力是储层毛管压力分布的量度。在实际生产中，饱和度中值压力可以作为油气产出能力的标志。中值压力越大，则表明岩石越致密（偏向于细歪度），生产油气的能力下降；中值压力越小，则表明岩石对油的渗流能力越好，具有高的生产能力［7］。根据压汞资料作孔隙度和中值压力交会图（图7）、渗透率和中值压力交会图（图8），在孔隙度为9.5%和渗透率为0.26×10-3μm2时，分别出现饱和度中值突变，表明储层储渗能力急剧下降。因此把油层段的孔隙度下限确定9.5%，渗透率下限值为0.26×10-3μm2。

图7 孔隙度与饱和度中值压力交会图

3.5 最小流动孔喉半径法

图8 渗透率与饱和度中值压力交会图

岩石的孔隙及喉道是油气储集和流动的空间和通道，油气是否能在一定压差下从岩石中流出取决于喉道的粗细，即孔喉半径的大小。这种即能储集油气有能使油气渗流的最小孔隙通道称为油气的最小流动孔喉半径［8-9］。而毛管压力曲线是反映储层微观孔隙结构的重要资料，可以根据毛管压力测试资料对岩石微观孔喉结构进行分析，确定油气的最小流动孔喉半径；用统计分析方法建立孔喉半径与常规物性分析孔隙度和渗透率的关系，进一步求出对应最小流动孔喉半径的孔隙度和渗透率，它们既是储层的物性下限。

3.5.1“J”函数方法求取平均毛管压力

把具有相同性质的毛管压力曲线（同一孔隙结构）平均（即还原）为一条代表油藏特征的毛管压力曲线，才能有利于反映储层的储集性能及其微观非均质情况。选用研究区6口井的29块岩心压汞资料，采用Leverett等为消除孔隙度和渗透率对毛管压力的影响，提出的无量纲毛管压力J函数公式，求得储层的"J"函数曲线［10］（图9）。

图9 J函数曲线图

式中：J（Sw）——“J”函数，无因次量纲；Pc——毛管压力，MPa；σ——界面张力，N／m；θ——润湿接触角，度。

3.5.2利用沃尔公式求最小流动孔喉半径

该方法以等孔隙体积增量为基础，求每一个孔隙体积间隔中渗透率贡献值及累计渗透能力。沃尔

公式为：

式中：Δki——区间渗透能力贡献值，%；Σk——累计渗透能力，%；i——等量孔隙体积间隔序号；ri——相应的孔隙半径，μm。

取累计渗透能力99.99%的孔隙半径为最小流动半径，为0.25μm。

3.5.3求储层物性下限

利用储层的孔隙度、渗透率与压汞分析的孔喉半径建立统计关系，分别为：

式中：r——孔吼半径，μm。

将最小流动孔喉半径0.25μm代入上式得物性下限，孔隙度为8.73%，渗透率为0.273×10-3μm2。

根据上述五种确定油层有效厚度物性下限的方法，确定的孔隙度下限区间为7.0%～9.8%，渗透率下限区间为（0.15～0.5）×10-3μm2；综合五种方法确定营城组储层有效厚度的物性下限：孔隙度为9%，渗透率为0.260×10-3μm2（表1）。

表1 十屋油田营城组物性下限值表

4 测井评价实例

应用建立的孔隙度、渗透率等测井解释模型计算了工区内所有井段。把测井解释模型计算的物性参数值与岩心物性参数值进行了对比，营城组孔隙度模型的绝对误差0.897，相对误差8.7%；渗透率模型的绝对误差0.198，相对误差16.4%，结果接近且趋势吻合，说明所建立的模型是可用的。图10、图11为十屋地区测井参数解释结果对比图。

由于十屋地区没有密闭取心井，该区块的饱和度检验较难实现，但从理论上分析，含水饱和度受孔隙度和深电阻率的约束。孔隙度模型的精确度，可以保证饱和度的准确性。

利用建立的有效厚度标准对该地区13口在营城组有试油结果的井，共13个低渗透层进行处理，处理结果符合率达到85%（表2）。

图10 营城组孔隙度模型精度

图11 营城组渗透率模型精度

表2 测井解释结果与试油结果的对比

5 结论

特低渗透储层成因机理复杂，有不同于常规储层的测井响应，测井解释的难度很大。应选用适合本地区地质特征的孔、渗、饱解释模型和有效厚度划分标准，并经过岩心、试油及地质验证，提高测井解释精度。十屋油田特低渗透油层的研究结果表明，采用“岩心刻度测井”技术建立孔隙度、渗透率、饱和度测井解释模型和有效厚度标准计算的结果，在实际生产中较好地解决了特低渗储层测井资料解释储层参数的难题，提高了该区目的层段油藏测井解释和有利区预测的精度。

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This paper makes a research on extra-low permeability reservoirs in early Cretaceous Yingcheng formation of Shiwu oilfield in Songliao basin.By analyzing plenty of petrophysical measurements，extra-low permeability reservoir characteristics in this area has been revealed，and a model was built with reasonable reservoir parameters such as porosity，saturation and permeability etc.According to the analysis of logging，oil test and mercury injection data，the minimum effective thickness limit were determined to meet the requirements of the logging assessment of extra-low permeability reservoirs in oilfield，and the accuracy of logging interpretation in target reservoirs and the favorable zones prediction in this area has been enhanced.

52 Methods of calculating the log parameters of extra-low permeability sandstone reservoirs of Yingcheng formation in Shiwu oilfield

Xia Dongdong et al（Exploration and Production Research Insititute，Sinopec，Beijing，10083）

extra low permeability reservoir；Shiwu oilfield；parameters；log interpretation models；effective thickness

P631.842

A

1673-8217（2011）06-0052-05

2011-06-14；改回日期：2011-07-18

夏冬冬，工程师，1983年生，2008年硕士毕业于中国石油大学（北京）地球探测与信息技术专业，现从事测井储层精细评价、油藏描述、测井资料解释与综合应用工作。

彭刚