鄂尔多斯盆地延长组长7段致密储集层测井评价

李潮流，李长喜，候雨庭，石玉江，王长胜，胡法龙，刘秘

（1.中国石油勘探开发研究院；2.中国石油长庆油田分公司；3.中国石油大学（北京））

鄂尔多斯盆地延长组长7段致密储集层测井评价

李潮流1，李长喜1，候雨庭2，石玉江2，王长胜2，胡法龙1，刘秘3

（1.中国石油勘探开发研究院；2.中国石油长庆油田分公司；3.中国石油大学（北京））

致密油；测井评价；微观孔喉分布；砂体结构；甜点分布；鄂尔多斯盆地

1 研究区概况

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7沉积期，湖盆中部发育大面积优质烃源岩[1-4]，因此储集层品质是决定油气聚集和产出的关键。基于沉积与储集层研究结果，长7储集层主要发育细砂岩和粉砂岩，储集层致密（空气渗透率小于0.3×10−3μm2），主要发育颗粒溶蚀孔，喉道细小[5-8]。孔隙结构及储集层品质的影响因素多，油层产能与孔隙度、渗透率等单参数指标相关性不高，因此必须针对复杂孔隙结构储集层开展微观与宏观相结合的测井评价方法研究和应用。

本次研究以鄂尔多斯盆地姬塬油田为例（见图1），利用测井资料开展致密储集层品质定量评价，并通过多井分析落实甜点区分布，为实现致密油效益开发提供了依据。

2 评价方法

2.1 致密储集层微观孔喉评价

储集层的储集与渗流能力主要取决于微观孔喉尺寸，以及孔隙与喉道的配置关系。定量计算储集层

的孔喉尺寸及其分布是准确评价长7致密储集层的关键。

图1 研究区位置图

核磁共振技术是目前常用的评价储集层孔喉尺寸的唯一测井手段，其原理[9]为：

一般情况下，（1）式中T2B>>T2S；没有梯度磁场时，T2D也可忽略。即使P型核磁仪器等存在梯度磁场，但在短回波间隔测量模式下，T2D对T2的贡献远小于T2S，因此T2D可忽略。因而，（1）式可简化为：

根据（2）式可估算储集层孔喉尺寸，但需具备如下前提条件：①T2谱必须在孔隙完全饱和水状态（此时T2可看成以表面弛豫为主[9]）下测量，对于非完全饱和水状态下测量的T2谱必须通过油气校正[10]；②采用的ρ2值准确。

砂岩储集层ρ2值与矿物类型有关，国外学者给出了砂岩储集层ρ2值的一般分布区间（9.0～46.0 μm/s），并建议用核磁共振与压汞实验相结合的办法来确定ρ2值[9]。但压汞实验主要刻画储集层连通喉道半径，而核磁共振实验则主要反映孔隙尺寸，因此利用该方法理论上误差大，计算精度低。

为解决这一问题，本文提出一种利用岩心CT与核磁实验相结合确定ρ2值的方法。对同一块饱和水的岩心，首先进行核磁实验测量得到T2e谱，再依据其CT图像提取孔隙信息并采用随机游走法[11]，通过数值模拟计算得到T2s谱（见图2a）。由于CT分辨率的限制，低于分辨率的孔隙在CT图像中观察不到，但所有在分辨率范围内的大孔隙可见，T2s谱的长弛豫组分应该与T2e谱结果一致，因此调整模拟参数使T2s谱与T2e谱右侧对齐（见图2b），即可确定该样品ρ2值。

图2 砂岩样品数值模拟T2谱与核磁实验T2谱对比

表1 姬塬油田长7段致密储集层数值模拟计算

利用该方法对取自姬塬油田长7段的5块样品进行数值模拟计算（见表1）。尽管本次研究采用的CT分辨率高达7.66 μm，但能识别的孔隙比例仍小于

50%，说明研究区长7段致密储集层发育大量直径小于7.66 μm的微细孔隙。数值模拟表明长7储集层的ρ2值主要为9.7～13.2 μm/s（见表1），平均为11.7 μm/s。

总体上砂岩储集层的ρ2值受岩性影响变化较大[9]，但从表1分析结果来看，姬塬地区长7段致密储集层ρ2值分布范围较集中，因此对该层段砂岩取ρ2值为11.7 μm/s，计算不会造成大的误差，且目前还没有其他更好的方法确定每个样品ρ2值。利用经过油气校正后的核磁测井T2谱，由（2）式计算得到孔喉半径分布。采用该方法计算姬塬油田W井区A井长7段致密储集层孔喉半径（见图3），可以看出，致密储集层含油层段直径大于10 μm的孔喉较多，为相对优质致密砂岩储集层[12-13]，且试油获得30.03 t/d高产工业油流。

图3 姬塬油田W井区A井长7段致密储集层核磁测井计算孔喉半径实例

2.2 致密储集层宏观砂体结构评价

长7致密储集层已试油井资料表明，影响致密储集层产能高低的主要因素既包括孔隙度、渗透率、饱和度、压力系数等静态参数，还包括改造强度[14]，另外，试油层的砂体结构也是重要的影响因素。在准确计算孔渗饱等参数的基础上，如何定量评价砂体结构就成为判断储集层质量需要重点考虑的指标参数。

姬塬油田长7致密储集层形成于较弱的水动力环境，岩性细，富含泥质撕裂屑，与烃源岩直接接触，因此控制储集层品质或产能高低的主要因素是砂体的结构和物性。一般地，厚层块状砂岩试油往往获得高产油流，而薄互层则往往是低产层或干层。

笔者采用测井曲线的光滑程度表征砂体结构[15-16]，测井曲线已经过归一化处理：

γ1、γ2和D2分别代表砂体内部的局部波动性和整体波动性，二者结合构成变差方差根G。G综合反映砂层段曲线整体波动性，G值越小，表明测井曲线越光滑，说明水动力条件对沉积物改造越充分，砂体越接近块状：

根据（6）式，若γ1和γ2为自然伽马曲线变差函数，则计算结果称为岩性均质系数GGR，反映砂体岩性均质程度。GGR值越小，表明砂层段越接近均一块状。

通过计算，定义一个新的参数曲线：

若γ1和γ2为（7）式计算得到的测井曲线的变差函数，则根据（6）式计算得到GY，即含油均质程度。GY值越小含油程度越接近均匀。将上述公式应用于姬塬油田W井区B井和C井砂体研究（见图4），其中岩性均质系数和含油均质程度分别为GGR和GY计算结果，为便于直观显示均采用反向刻度充填，即计算结果越小充填面积越大。

图4 姬塬油田W井区B井和C井长7段砂体结构和含油性评价

研究表明姬塬油田W井区B井1 831～1 879 m井段发育厚层块状砂体，C井1 525～1 556 m井段砂体互层特征更为明显，夹有多个泥质薄层。B井岩性均质系数曲线、含油均质程度填充面积明显大于C井，说明B井块状砂体的岩性、物性和含油性分布更加均一。B井试油结果为30.6 t/d，C井试油结果为2.47 t/d，验证了本文方法的正确性，该方法既考虑了砂体的岩性和物性，也考虑了含油性分布，可用于致密储集层的产能分级评价。

2.3 致密油甜点测井评价

在应用上述砂体结构评价方法进行单井处理的基础上，通过多井分析，并结合已试油井资料的刻度，建立基于砂体结构的致密储集层产能分级图版（见图5）。其中横坐标为经过区域标准化和归一化处理的GGR，纵坐标为含油体积系数Co：

含油体积系数既考虑孔隙度和含油饱和度，又考虑砂体有效厚度的影响。致密储集层产能分级图

版基本上综合反映了影响致密储集层品质与产能的所有静态参数。同一井区压力系数与压裂改造强度相近时，利用该图版可较好地分级评估致密储集层的产能。

图5 姬塬油田W井区长7段致密储集层分类图版

W井区长7致密储集层可分为3类（见图5）：①Ⅰ类，GGR小于0.65，Co大于4 m，试油产能大于10 t/d，一般为具有一定厚度的块状砂体；②Ⅱ类，GGR小于0.65，Co小于4 m，试油产能为5～10 t/d；③Ⅲ类，GGR大于0.65，Co小于4 m，试油产能小于5 t/d，一般为薄互层砂体。

通过大量单井资料处理，分别绘制平面上的GGR、Co等值图，可以明确优质砂体的发育位置。在此基础上，结合烃源岩的测井评价结果，认为有利砂体与优质烃源岩重叠区为致密油甜点区。

姬塬油田W井区根据150口井的处理结果绘制的GGR、Co等值图见图6a、6b。根据地质评价结果，姬塬油田W井区长7段烃源岩品质相对较差，储集层含油程度偏低，Ⅰ类致密储集层基本不发育。

通过有利砂体与优质烃源岩叠合识别3个相对甜点区（见图6c），分别标记为W1、W2、W3，发育Ⅱ类储集层。长庆油田2014年在W井区部署的21口水平井试采结果表明，W1甜点区内的10口井投产后日产油量均大于5 t/d，W1甜点区外9口井中8口日产油量均低于5 t/d，仅1口井日产油量较高。评价结果与试油数据对比（见图6c），致密油评价符合率高达94.7%。

由于W井区仅少数几口井具有核磁共振测井资料，基于核磁共振测井的孔喉尺寸评价技术只能用于对上述评价结果进行验证。图7为D井和E井长7段孔喉计算结果对比，其中D井位于甜点区，E井则位于甜点区以外（见图6）。从图7可以看出，位于W1区的D井长7储集层发育孔喉直径大于10 μm的孔隙，储集层品质较好，测井解释为油层和差油层。E井长7段储集层孔喉主要小于10 μm，储集层品质差，测井解释为干层。分析表明，微米级孔喉评价技术和油藏级别的甜点区识别技术能够从不同尺度反映致密储集层的品质，评价结果一致。

图6 姬塬油田W井区致密油砂体结构平面图及甜点区划分

图7 姬塬油田W井区长7段储集层孔喉尺寸评价和测井解释结果

3 结论

利用核磁共振测井可以实现致密砂岩储集层孔喉尺寸的定量评价，但前提是准确确定储集层岩石的横向表面弛豫率。本文提出了一种CT与核磁实验相结合，利用实验T2谱刻度确定ρ2值的方法，实现了T2谱信息向孔喉尺寸的转换。姬塬油田长7砂岩储集层平均表面弛豫率为11.7 μm/s。

利用变差方差根函数可以定量分析测井曲线的光滑程度，实现对砂体岩性和含油体积分布均一程度的定量评价，从而准确预测和识别高产油层，优化和提高试油成功率。

由于致密储集层平面和纵向上非均质性强，利用单井测井资料识别纵向甜点段，利用多井评价结合烃源岩发育情况可识别区域上的甜点，为井位优化部署、提高非常规油气资源勘探开发效益提供了技术保障。

本文提出的致密砂岩孔喉级别、砂体级别、油藏级别的储集层品质评价方法得到了实验、试油和生产数据的验证，对于鄂尔多斯盆地乃至其他地区低渗透、非均质性强的碎屑岩油气藏评价也具有借鉴意义。

符号注释：

Co——含油体积系数，m；D2——测井曲线方差；G——变差方差根，无因次；GGR——岩性均质系数，无因次；GY——含油均质程度，无因次；H——砂体有效厚度，m；N——总采样点个数；N1——相隔1个采样点的数据对的数量；N2——相隔2个采样点的数据对的数量；S——孔喉的表面积，μm2；So——含油饱和度，f；T2——核磁测井记录的横向弛豫时间，ms；T2B——横向自由体弛豫时间，ms；T2D——横向扩散弛豫时间，ms； T2e——核磁实验测量横向弛豫时间，ms；T2s——数值模拟计算横向弛豫时间，ms；T2S——横向表面弛豫时间，ms；V——孔喉的体积，μm3；xi——测井曲线第i个采样点的值；——测井曲线采样点的平均值；Y——计算得到的测井曲线；ρ2——孔喉横向表面弛豫强度或弛豫速率，μm/s；γ1——相隔1个采样点时，砂层对应的测井曲线变差函数；γ2——相隔2个采样点时，砂层对应的测井曲线变差函数；φ——孔隙度，f。

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（编辑 林敏捷）

Well logging evaluation of Triassic Chang 7 Member tight reservoirs,Yanchang Formation,Ordos Basin,NW China

Li Chaoliu1,Li Changxi1,Hou Yuting2,Shi Yujiang2,Wang Changsheng2,Hu Falong1,Liu Mi3
(1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development,Beijing 100083,China;2.PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710018,China;3.China University of Petroleum,Beijing 102249,China)

Taking the Triassic Chang 7 Member tight reservoirs of the Yanchang Formation in the Ordos Basin as study object,transverse relaxation simulation was made using nuclear magnetic resonance(NMR)experimental data,CT images and random-walker algorithm to evaluate microscopic pore-throats of the tight reservoirs.The smoothing degree of well logging curves was utilized to evaluate sand structure of the tight reservoirs;and through multi-well analysis and the calibration of well testing data,a grading chart of tight reservoir productivity was established based on sand structure.Reservoir quality was judged and analyzed by pore level:Transverse surface relaxivity ρ2was obtained by comparing transverse relaxation time T2of numerical simulation and that of NMR experiment,and the distribution of pore-throat radius was obtained according to the corrected NMR logging curves.The study shows there is an obvious correlation between productivity and sand structure of Chang 7 tight reservoirs.The more homogeneous the distribution of lithology,physical property and oiliness of the massive sand,and the smoother the well logging curves,the more likely the high oil yield will occur.Based on well logging evaluation and grading chart of productivity of tight reservoirs,sweet spots in well area W of Jiyuan Oilfield in Ordos Basin were identified,the comparison of the evaluation results and well testing data shows the accuracy rate is as high as 94.7%.

tight oil;well logging evaluation;microscopic pore-throat distribution;sand structure;sweet spot distribution;Ordos Basin

国家科技重大专项（2011ZX05020-008）；中国石油天然气集团公司测井基础研究项目（2014A-3910）摘要：以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段致密储集层为研究对象，结合核磁实验及CT扫描，利用随机游走法开展横向弛豫模拟，进行致密储集层微观孔喉评价；利用测井曲线的光滑程度计算模型评价致密储集层砂体结构，通过多井分析，并结合试油井资料的刻度，建立基于砂体结构的致密储集层产能分级图版进行致密储集层评价。从孔隙级别判断分析储集层品质，比较数值模拟计算T2（横向弛豫时间）谱与样品核磁实验T2谱确定横向表面弛豫速率ρ2，再根据油气校正后的核磁测井曲线获得致密储集层孔喉半径分布。长7段储集层产能与砂体结构关系明显，块状砂体岩性、物性和含油性分布越均匀，对应测井曲线越光滑，往往具有高产油流。利用致密储集层测井评价方法，并根据致密储集层产能分级图版，划分姬塬油田W井区致密油甜点区，将评价结果与试油数据对比，准确率高达94.7%。图7表1参16

TE122

A

1000-0747(2015)05-0608-07

10.11698/PED.2015.05.07

李潮流（1973-），男，安徽桐城人，博士，中国石油勘探开发研究院高级工程师，主要从事碎屑岩储集层岩石物理与测井处理解释方法研究。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院测井与遥感技术研究所，邮政编码：100083。E-mail：leechl@petrochina.com.cn

2014-12-30

2015-07-25