老爷庙油田古近系有效储层物性下限研究

张永超，郝 杰，陈 刚，张文林，王 琦，陈海霞

(中国石油冀东油田公司，河北唐山 063004)

有效储层物性下限的合理选择，直接关系到油田勘探开发决策[1-2]。近年来，在老爷庙油田的东二段和东三段获得了高产工业油流，进一步揭示了老爷庙油田古近系的油气勘探潜力。已有研究表明老爷庙油田古近系有效储层控制着油气的分布，而有效储层物性下限尚未作系统研究。

1 地质概况

老爷庙油田位于河北省唐山市所辖的唐海、滦南、丰南县境内，是冀东油田的主力油田之一。构造位置位于南堡凹陷的西北部，受凹陷边界断层控制的滚动背斜构造带，面积约150 km2，有利勘探面积约80 km2(图1)。钻遇地层自下而上依次为古近系的沙河街组和东营组、新近系的馆陶组和明化镇组以及第四系的平原组[3-7]。

2 物性下限计算

前人通过对国内外各大油田的分析，总结出了经验系数法、甩尾法、测试法、含油产状法、试油法、最小有效孔喉法、钻井液侵入法、分布函数法、产能模式实验法以及综合分析法等方法确定有效储层物性下限[8]。本文结合老爷庙油田油气藏特点和实际资料情况，认真分析和对比不同方法及其适用性，选取了分布函数曲线法、试油法和束缚水饱和度法，并将其相互结合确定有效储层物性下限。

2.1 分布函数曲线法

分布函数曲线法主要是利用测井资料，在同一坐标系内分别绘制不同深度段内有效储集层与非有效储集层的孔隙度和渗透率频率分布曲线，两条曲线的交点所对应的数值为有效储层物性下限值，其中有效储集层是指综合地质解释为油层、油水同层、含油水层和水层的储层，非有效储集层是指综合地质解释为干层的储层。该方法简单、可操作性强，适用条件是有效储集层与非有效储集层曲线形态符合正态分布。

图1 老爷庙油田构造

依据老爷庙油田12口井303个古近系测井解释层的结论，采用分布函数曲线法分别求取1 900～2400m、2 400～2900m、2900～3400m、3400～3 900 m深度范围的有效储层物性下限，其中孔隙度下限分别为20%、16.5%、15.5%、10%，渗透率下限对数值分别为0.77×10-3μm2、0.7×10-3μm2、-0.15×10-3μm2、-0.35×10-3μm2，相应的渗透率下限值分别为5.89×10-3μm2、5.01×10-3μm2、0.71×10-3μm2、0.45×10-3μm2。由于分布函数曲线法采用的是测井解释物性，可能导致求取的物性下限存在误差。

2.2 试油法

试油法主要是将试油结果中的不同深度段内有效储层和非有效储层对应的孔隙度、渗透率绘制在同一坐标系内，将两者的分界处对应的孔隙度、渗透率值为有效储层物性下限值[9]。

根据老爷庙油田目前采油技术和经济效益，将单层产液量为1 t/d作为有效储层和非有效储层的划分标准。利用老爷庙油田古近系实测物性、测井解释物性和试油结果，采用试油法分别求取2 260～3 300 m和3 300～3 700 m深度范围的有效储层物性下限，其中孔隙度下限分别为17%和12%，渗透率下限分别为2×10-3μm2和0.6×10-3μm2(图2)。

试油法数据点较少，涵盖深度范围较小，不能表征从浅到深物性下限的变化特征。

2.3 束缚水饱和度法

操应长等研究认为束缚水饱和度大于80%的储层储集空间主要为微孔隙，储集和渗流流体能力差，因此可将束缚水饱和度为80%时所对应的孔隙度、渗透率值为有效储层物性下限值[1]。

利用老爷庙油田古近系储层压汞资料，绘制2 350～4 250 m孔隙度与束缚水饱和度关系曲线，拟合得回归关系式为公式(1)；绘制2 350～4 250 m渗透率与束缚水饱和度关系曲线，拟合得回归关系式为公式(2)，取束缚水饱和度为80%所对应的孔隙度、渗透率值为有效储层物性下限，即孔隙度下限为16%、渗透率下限为2×10-3μm2(图3)。

φ=-4.232×ln(Sw)+34.428

(1)

图2 有效储层、非有效储层孔隙度与渗透率的关系

图3 有效储层、非有效储层孔隙度与渗透率的关系

K=19834×Sw-2.081

(2)

式中，φ——孔隙度，%；Sw——束缚水饱和度，%；K——渗透率，10-3μm2。

束缚水饱和度法计算物性下限较适合于孔渗结构参数与物性参数相关关系较好的储层，因此需要与其它方法相互约束以校准物性下限。

2.4 有效储层物性下限与深度的关系

由于受限于基础数据的数量，单一方法计算的有效储层物性下限存在误差，因此将上述多种方法获得的有效储层物性下限有机结合，并拟合有效储层物性下限与深度函数关系，将其作为有效储层物性下限的最终结果。拟合结果表明，老爷庙古近系有效储层的孔隙度下限、渗透率下限与深度的函数关系方程分别为公式(3)和公式(4)：

φ下限=-16.995×lnH+151.003，R2=0.899

(3)

K下限=309.467×exp(-0.002H)，R2=0.806

(4)

式中，φ下限——孔隙度下限，%；K下限——渗透率下限，10-3μm2；H——深度，m。

3 物性下限准确性检验

为了检验上述公式计算结果的合理性，对老爷庙油田11口井的18套砂体的试油成果数据进行了检验。检验原则为，试油结果为有效储集层井段的有效储层孔隙度和渗透率下限值均低于其对应的平均孔隙度和平均渗透率值时判别其结果为正确；试油结果是非有效储集层井段的有效储层孔隙度和渗透率下限值其中任何一项高于其对应的平均孔隙度或平均渗透率时判别其结果为错误。老爷庙构造带有效储层物性下限计算的正确率为83.33%(表1)，计算的有效储层物性下限是较为可靠的。造成错判的原因可能是试油结果或物性解释存在问题。

4 结论

(1)运用分布函数曲线法求取了老爷庙油田1900～2400 m、2400～2900m、2900～3400m、3 400～3 900 m孔隙度下限分别为20%、16.5%、15.5%、10%，相应的渗透率下限值分别为5.89×10-3μm2、5.01×10-3μm2、0.71×10-3μm2、0.45×10-3μm2；

(2)运用试油法求取了老爷庙油田2 260～3 300 m和3 300～3 700 m孔隙度下限分别为17%和12%，相应的渗透率下限分别为2×10-3μm2和0.6×10-3μm2；

(3)运用束缚水饱和度法求取了老爷庙油田2 350～4 250 m孔隙度下限为16%，相应的渗透率下限为2×10-3μm2；

(4)由于上述方法各自存在利弊，因此将其综合进行拟合相互约束，拟合了老爷庙油田孔隙度下限与深度的函数关系，以及渗透率下限与深度的函数关系，试油结果检验表明该拟合公式较为可靠。

表1 老爷庙油田古近系有效储层物性下限计算检验数据

[1] 操应长，王艳忠，徐涛玉，等．东营凹陷西部沙四上亚段滩坝砂体有效储层的物性下限及控制因素[J].沉积学报，2009，27(2)：230-237.

[2] 戚厚发．天然气储层物性下限及深层气勘探问题的探讨[J].天然气工业，1989，9(5)：26-30，7.

[3] 曹中宏，贺锋，郑治宇，等．南堡凹陷老爷庙地区古近系东营组沉积体系及其主控因[J].石油天然气学报，2013，35(2)：7-10，6.

[4] 张翠梅，刘晓峰，苏明．南堡凹陷老爷庙地区构造-沉积分析[J].地球科学(中国地质大学学报)，2009，34(5)：829-834.

[5] 王家豪，王华，周海民，等．河北南堡凹陷老爷庙油田构造活动与油气富集[J].现代地质，2002，16(2)：205-208.

[6] 王晓文，董月霞．老爷庙地区石油地质特征与油气分布[J].石油与天然气地质，2000，21(4)：341-344.

[7] 刘晓，曹中宏，刘翠琴，等．老爷庙地区东营组储层特征及有利含油相带预测[J].石油与天然气地质，2000，21(4)：333-336.

[8] 郭睿．储集层物性下限值确定方法及其补充[J].石油勘探与开发，2004，31(5)：140-144.

[9] 邵长新，王艳忠，操应长．确定有效储层物性下限的两种新方法及应用——以东营凹陷古近系深部碎屑岩储层为例[J].石油天然气学报，2008，30(2)：414-416，65.