河西务油田W10区块沙四下储层流体识别方法研究

薛 辉，肖博雅，刘 洋，赵 毅，窦连彬，余小刚，解宇航

(1.中国石油华北油田公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘062550；2.中国石化河南石油工程有限公司 测井公司，河南 南阳 473132；3.中国石油集团测井有限公司 油气评价中心，陕西 西安 710077)



河西务油田W10区块沙四下储层流体识别方法研究

薛 辉1，肖博雅1，刘 洋2，赵 毅3，窦连彬1，余小刚1，解宇航1

(1.中国石油华北油田公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘062550；2.中国石化河南石油工程有限公司 测井公司，河南 南阳 473132；3.中国石油集团测井有限公司 油气评价中心，陕西 西安 710077)

河西务油田W10区块沙四下储层作为典型的低孔特低渗储层，岩石颗粒细，非均质性强，地层水矿化度高，导致油水层测井响应特征差异性小，在试油过程中往往导致大量水体产出，常规交会图方法已经无法满足测井解释精度的需要，因此，综合考虑研究区构造、地质、储层等多方面的因素，开展对研究区储层流体的识别。应用特殊交会图法、视地层水电阻率法、Fisher判别法对W10区块沙四下储层流体进行识别，并建立相应判别图版，结果表明：这三种方法都能对流体进行有效的识别，对比试油结果可知，判别的符合率分别达到77.87 %、88.89 %、94.44 %，特别是Fisher判别法，识别精度最高，满足测井精细解释的要求，对研究区下一步的精细油藏开发提供可靠的依据。

河西务油田；沙四下储层；流体识别；视地层水电阻率法；Fisher判别法

1 引 言

多年勘探成果表明，沙四上段储层成藏条件优越，储层物性较好，一直是河西务油田主要的含油层系，经过统计分析发现，沙四上段石油地质储量占全区60 %以上，具有较大的勘探潜力，但随着勘探程度的不断提高，成规模的优质储层勘探殆尽，低孔低渗的沙四下储层逐渐成为研究区挖潜、增储上产的主要对象。河西务油田W10区块沙四下储层埋藏较深，遭受到漫长的构造、沉积和成岩作用的影响，使得研究区具有构造破碎、岩性相变快、储层非均质强等特点[1]，这些特征直接导致沙四下储层流体的测井响应特征复杂，同时由于研究区油水分异差，含水饱和度高，使得沙四下储层具有低阻油气层的特征，这样导致沙四下储层流体识别更加困难。直观识别法[2]和常规的交会图法[3,4]已经无法准确地识别该区不同的流体类型，本文根据研究区沙四下储层的特点，采用多种方法判别流体的类型，提高沙四下储层测井解释的精度，为进一步的油气勘探奠定基础。

2 地质概况

W10井区位于廊固凹陷河西务油田东部，属于构造—岩性油气藏。沙四下作为目的层段，经过3年的勘探开发已在该区部署10口评价井，均获得良好的工业油气流，初步探明天然气地质储量14.37×108m3，石油地质储量44.9×104t。工区主要受北东向断裂控制，东起河西务断层、西至杨税务断层，南起牛坨镇凸起、北至桐柏镇断层，整体具有东抬西倾、南高北低的构造特征(图1)。根据前人的研究成果[5,6]，W10井区沙四下段属于辨状河三角洲沉积，沉积主体为辫状河三角洲前缘水下分流河道微相与席状砂微相，在纵向上沉积微相相变快，具有多期砂体相互叠置的特点。根据录井、钻井取心、岩石薄片分析，研究区沙四下储层岩性主要以细—粉长石砂岩为主，成分成熟度和结构成熟度较好。沙四下储层整体上属于低孔特低渗储层，孔隙度主体分布在7 %～13 %之间，平均孔隙度为10.29 %，渗透率分布集中在0.1～5 mD之间，平均为4.11 mD。

图1 河西务油田W10区块构造位置Fig.1 Structural location of W10 area,Hexiwu oilfield

3 综合识别方法

3.1 特殊交会图法

特殊交会图法主要依据就是阿尔奇公式及根据阿尔奇公式衍生而来的地层因素公式和电阻率增大系数公式。

(1)

(2)

(3)

式中：Ro为100 %包含地层水的纯岩石电阻率，Ω·m；Rw为地层水电阻率，Ω·m；a是与岩性有关的岩性系数，常数；b是与岩性相关的系数，常数；φ是孔隙度，%；m是岩石空隙结构指数，常数；n是饱和度指数，常数；Sw为含水饱和度，%；Rt岩石真电阻率，Ω·m；F是地层因素；I是电阻增大系数。

3.1.1 Hingle交会图法

根据阿尔奇公式可以得出：

(4)

则：y=kφ

(5)

从式(5)中可以看出地层电阻率的m次开方的倒数与孔隙度呈线性关系，直线的斜率与地层水的电阻率和含水饱和度有关，且为一条经过原点(孔隙度为零，电阻率无穷大)的直线(图2)，对于岩性稳定(a、b、m、n为常数)、地层水电阻率确定的地层，直线的斜率只与含水饱和度Sw有关，这样就可利用不同流体的含水饱和度的下限，来区分油(气)层、水层、含油(气)水层和油(气)水同层。

图2 Hingle交会图图版Fig.2 Hingle cross plot

3.1.2 双对数坐标系孔隙度—电阻率交会图

对阿尔奇公式两边同取对数，即可得到以下公式：

(6)

令lgRt=y,x=lgφ

(7)

图3 双对数坐标系中电阻率与孔隙度交会Fig.3 Chart of resistivity and porosity intersection in double logarithmic chart

特殊交会图法与电阻率、孔隙度大小紧密相关[8]，因此对油层、干层、水层识别效果较好，但由于研究区储层物性较差，非均质性强，对于低阻油层和油水同层识别效果较差[9]，从图中可以看出，重叠区域较多，界限模糊，说明特殊交会图法也无法完全准确识别出不同流体类型。

3.2 视地层水电阻率法

视地层水电阻率法是孔隙度—电阻率交会图法的进一步发展[10]，该方法根据纯水层公式(2)：

F=Fo/Rw=a/φm

(8)

可计算出地层水电阻率：

Rw=Ro×φm， (a=1)

(9)

如对于油层仍用该公式计算地层水电阻率，则所得结果为油、水混合液电阻率，即视地层水电阻率Rw a=Rt×φm。从理论上讲，可用Rw a的大小判别储层所含流体的性质，但由于常常不知道地层水真实的电阻率，加之φ和m值也难于求准，使计算的Rw a误差较大，故很难用作储层含流体性质指标。为此采用一种特殊的数学方法，即正态概率分布法来解决这一问题。具体做法：首先对视地层水电阻率开方，并命名为P1/2，即P1/2=(Rt×φm)1/2；然后在相同的解释层段内将P1/2值由小到大排列，并计算各个深度点累计频率；最后在正态分布概率图纸上做出全部层点的P1/2与累计频率关系图版。

在正态概率图纸上(图4)，P1/2与累计频率存在线性关系，由于水层的视地层水电阻率小于油气层的视地层水电阻率，因而在概率图纸上水层的数据点靠下，且斜率最小，油层斜率大，气层斜率最大。

视地层水电阻率法是利用Rw a的变化规律来区分油水层，这样就不考虑储层储集空间结构，因为储集空间结构越复杂，油气层的视地层水电阻率变化范围就越大，测量值的离散程度也越高，交会图斜率就越大。同时也不需要考虑地层水的性质，因此这种方法对油层、水层、油水同层识别效果较好，但该方法不适用于干层，因干层既可能含水，也可能含油，虽测试结果相同，都不产任何流体，但P1/2的累计频率特征却差别很大，斜率可能很大，显示油层特征，也可能很小，显示水层特征。

图4 视地层水电阻率法识别流体类型Fig.4 Types of apparent formation water resistivity method in identifing fluids

3.3 Fisher判别分析法

Fisher判别法的基本思想就是将原来在m维空间的自变量组合投影到维数较低的n维空间去，然后在较低的n维空间再进行分类，投影的原则是使每一类的类内离差尽可能的小，组间离差尽可能的大[11]，对复杂的地质构造解释，采用一种最优化的方法[12]，最终获得较好的判别效果。根据试油试气资料，W10区块沙四下储层流体类型主要包括油层、差油层、水层、油水同层、干层5种，笔者选取研究区9口井250个样本点利用Fisher判别法对流体进行识别，首先选用对储层流体较为敏感的、Rt、Rt-Rxo、lg(Rt)、AC、CNL曲线，最为识别的目标曲线，利用Fisher判别法建立W10井区不同流体的识别模型。

通过对研究区样本数据进行分析，根据Fisher判别法的原理建立典则判别函数特征值和方差贡献率(表1)，从表1中可以看出，第1、第2典则函数的累计贡献率达到98.7 %，包含了绝大多数的信息，因此选择第1和第2典则函数作为流体识别的特征函数。

表1 典则判别函数特征值和方差贡献率

F1=-0.745Rt+1.592×lg(Rt)+0.024(Rt-Rxo)+0.823×AC-0.183×CNL

F2=-0.731Rt-0.725×lg(Rt)+0.277(Rt-Rxo)+0.897×AC-0.144×CNL

式中：F1、F2为第1和第2典则函数；Rt、Rxo为深、浅电阻率，Ω·m；AC为声波时差，μs/m；CNL为补偿中子，%。

利用Fisher判别法可以建立W10区块不同流体类型的识别模型，从图5中可以，看出干层、水层、油层、差油层、油水同层界限明显，可以较好地识别出不同的流体类型。

图5 W10区块Fisher判别法识别图版Fig.5 Classification plot of Fisher discrimination analysis method in W10 area

4 应用实例

以W28-1X井为例(图6)，该井在3 803.6～3 809.6 m测井曲线特征为：电阻率为54.65 Ω·m，微电阻率曲线呈明显正差异，声波时差为211.56 μs/m，孔隙度为7.62 %，含水饱和度为36.74 %。根据双对数交会图和特殊坐标系交会图都确定为油层。根据视地层水电阻率法， 该段P1/2累计频率直线斜率为0.556，综合判断为油层特征。Fisher判别法分析认为该段油层概率较大，通过综合分析认为该段为油层。在该层段试油，日产油5.16 t，日产气3.62×104m3，与测井解释结论相符。

图6 W28-1X井测井解释成果Fig.6 The result of well logging interpretation for well W28-1X

井号深度/m试油结论特殊交会图法Hingle双对数视地层水电阻率法Fisher判别法W10-1X3743.8～3754.0油层√√√√W10-2X3641.6～3646.8油层√√√√W10-2X3664.0～3668.0水层××√√3670.0～3675.0水层××√√W22-1X3503.4～3508.0油层√√√√3595.6～3604.6油水同层√√×√W28-1X3803.6～3809.6油层√√√√W28-2X3853.6～3855.6油层√√√√3862.4～3863.6差油层×√×√3873.2～3875.0油层√√√√W28-3X3912.6～3927.6油层√√√√W22-2X3635.0～3647.8油层√√√√W22-7X13733.0～3737.0差油层×√×√W22-3X3670.6～3675.4油层√√√√3678.8～3686.0油层√√√√3699.0～3702.4油层√√√√3705.0～3716.0油层√√√√W22-4X3630.0～3641.0油层√√√√

表中：√表示与试油结论一致；×表示与试油结论不一致。

对W10区块10口井24个层位进行3种方法的研究判断(表2)，与试油结果对比，符合率分别达到：77.78 %、88.89 %、94.44 %，说明利用Fisher判别法符合率较高，可以较为准确地识别出不同的流体类型。

5 结 论

W10井区沙四下储层流体测井响应特征复杂，不同流体类型识别困难，在常规的交会图法无法有效地进行识别基础上，采用特殊交会图、视地层水电阻率法和Fisher判别法三种方法对流体进行识别，得出以下结论：

1)特殊交会图法对油层、水层、干层的识别率高，但不能有效地区分油水同层和低阻油层，在应用时应该考虑到电阻率的影响因素和储层孔隙结构的影响。

2)视地层水电阻率法不受孔隙结构的影响，对油层、水层、油水同层的识别效果较好，但对于干层则不能有效地识别。

3)Fisher判别法对油层、水层、油水同层、干层的判别符合率高，可以准确地识别W10井区沙四下储层不同的流体类型。

4)特殊交会图、视地层水电阻率法和Fisher判别法都可以用于研究区流体识别，都有优缺点，在实际应用时应该对测井曲线进行优选和标准化处理，排除非储层因素对测井曲线的影响，选择能够有效放大不同流体性质差异性的测井参数。

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The Study of Fluid Identification for Lower ES4 Reservoir of Shahejie Formation in W10 Area,Hexiwu Oilfield

Xue Hui1,Xiao Boya1,Liu Yang2,Zhao Yi3,Dou Lianbin1,Yu Xiaogang1,Xie Yuhang1

(1.GeophysicalExplorationResearchInstitute,HuabeiOilfieldCompanyofPetroChina,RenqiuHebei062550,China;2.Well-loggingCompany,HennanPetroleumEngineeringCompanyLimitedofSinopec,NanyangHenan473132,China;3.OilandGasEvaluationCenter,ChinaPetroleumLoggingCo.Ltd.,Xi’anShanxi710077,China)

The lower ES4 reservoir of Shahejie formation in W10 area Hexiwu oilfield,is typical of low porosity,ultra-low permeability reservoir and its rock particle is very fine with strong heterogeneity,high salinity formation water,which result in small differences in the characteristic of logging response in oil and water layer and usually result in a great deal of water output during oil test. The method of Conventional cross plot doesn't meet the requirement of the accuracy of logging well interpretation. Therefore,considering about all kind of factors,such as structure,geology,reservoir and so on,the fluid identification was studied in the W10 area. These methods of special cross-plot,apparent formation water resistivity and Fisher discrimination analysis are proposed to identify the reservoir fluids of fourth down member of Shahejie formation and to establish classification plot of the reservoir fluids. The result shows that the three methods can effectively distinguish reservoir fluid. Compared with oil testing results,the coincidence rate of each method have reached 77.87 %,88.89 %,94.44 %,particularly the method of Fisher discrimination analysis,confirmed as the best accuracy and satisfying the requirement of logging well interpretation,which will provide a reliable geological base for the next fine reservoir description.

Hexiwu oilfield; lower ES4 reservoir of Shahejie formation; fluid identification; apparent formation water resistivity method; Fisher discrimination method

1672—7940(2016)06—0788—06

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.06.016

薛 辉(1986-)，男，硕士，工程师，主要从事储层测井评价研究工作。E-mail:XH630445@163.com

P631.8

A

2016-07-29