鄂尔多斯东部低渗砂岩储层饱和度解释方法

杜元凯，吴寒，马强，田鹏，田博宁

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065；2.中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西西安710201）

鄂尔多斯东部低渗砂岩储层饱和度解释方法

杜元凯1，2，吴寒2，马强2，田鹏2，田博宁2

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065；2.中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西西安710201）

鄂尔多斯盆地东部低渗砂岩气藏，储集体规模小、储层渗流能力差、非均质性强。储层内不同流体之间测井响应特征差异小，经典Archie公式建立模型无法准确求取饱和度，计算所得饱和度误差大，导致测井解释气层和水层无法准确分辨。难以建立适用于本研究区饱和度计算模型，并运用于实际测井解释。在岩石电阻率实验研究的基础上，分析了研究区不同层位岩石Archie参数特征，并建立含水饱和度分析模型。通过核磁共振实验取得的束缚水参数，结合综合物性指数回归统计建立束缚水饱和度解释模型。研究表明，基于岩电特征的Archie公式计算结果与密闭取心含水饱和度实验结果吻合度高，能更为有效的分辨储层含气特征，实际应用效果良好。

鄂尔多斯盆地；低渗透储层；岩电实验；饱和度；束缚水

鄂尔多斯盆地东部位于伊陕斜坡，天然气地质资源丰富，是目前长庆油田天然气勘探重点区域。盆地内东部区域许多层为低渗砂岩气藏，受物源、沉积环境多重因素影响，储层岩石矿物组分复杂，包括纯石英砂岩、高杂基岩屑砂岩、高岩屑砂岩等，储层孔隙结构复杂、类型多样，原生、次生孔隙发育，非均质极强。利用经典Archie公式建立模型常呈现非线性现象，饱和度计算结果误差大，气层、水层测井分辨难度大。最终导致难以建立适用于本研究区低渗气藏饱和度模型，无法进行准确的定量评价。

储层饱和度定量分析计算是储层综合评价及油气藏储量计算的基础工作[1]。近年来国内外专家学者针对饱和度模型进行了大量研究，建立了许多饱和度解释模型，这些模型大部分皆由Archie公式演变而来[2]。针对低渗砂岩含气储层，利用室内实验分析岩石电阻率，进而评价岩石Archie参数特征，再利用Archie公式建立含水饱和度分析模型，并应用于实际单井解释验证解释结果的可靠性。

1 岩电实验含水饱和度模型

1.1 岩石Archie参数特征

1.1.1 矿物胶结指数岩石有效孔隙度在一定程度上反应储层物性，Archie公式把100%完全饱和水纯岩石电阻率Ro与地层水电阻率Rw的比值定义为地层因素F。因此地层因素取决于岩石孔隙度，并受岩性、胶结程度以及孔隙结构影响[3]。当岩石孔隙度和岩性一定时，地层因素F为：

式中：Ro-100%完全饱和水纯岩石电阻率，Ω·m；Rw-地层水电阻率，Ω·m；a-岩性系数，无量纲；m-胶结系数，反应岩石孔隙度迂曲程度；φ-有效孔隙度。

研究区平均原始地层水矿化度为70 000 mg/L，在实验室对盒7段、山1段、山2段及太原组四个层位40块进行岩石电阻率测试。根据岩电实验成果，在双对数坐标图中地层因素F与孔隙度φ具有明显的线性关系，即随孔隙度增加，地层因素线性减小（见图1～图4、表1）。

1.1.2 饱和度指数Archie将含油气岩石电阻率Rt与岩石完全饱和水电阻率Ro比值定义为电阻增大率I，该值主要取决于岩石含水饱和度Sw，也受孔隙度φ、地层水电阻率Rw等因素影响，公式如下：

式中：Ro-100%完全饱和水纯岩石电阻率，Ω·m；Rt-为岩石电阻率，Ω·m；b-岩性系数，无量纲；n-饱和度指数，反应岩石孔隙中油水分布情况；Sw-含水饱和度。

研究区不同层位下岩石电阻增大率I与含水饱和度Sw在双对数坐标下呈明显线性关系，含水饱和度降低，含气饱和度增大，电阻增大率逐渐增大（见图5～图8）。随着地层深度的增加，b和n呈现逐渐减小的趋势（见表2）。

1.2 Archie公式含水饱和度计算

Archie在1942年提出了通过电阻率测井进行含油气饱和度计算的关系式，后来此公式被称为Archie公式，该公式为目前测井解释计算含油气饱和度最基本也是最有效的公式。准确确定Archie公式参数对应计算结果尤为重要。在深入研究区地质特征的基础上，根据室内实验统计分析确定合适的岩电参数。

由式（1）和式（2）变换可得：

图1 盒7段孔隙度与地层因素关系图

图2 山1段孔隙度与地层因素关系图

图3 山2段孔隙度与地层因素关系图

图4 太原组孔隙度与地层因素关系图

表1 不同层位岩石a与m值统计

图5 盒7段含水饱和度与电阻增大率值关系图

图6 山1段含水饱和度与电阻增大率值关系图

图7 山2段含水饱和度与电阻增大率值关系图

图8 太原组含水饱和度与电阻增大率值关系图

式中：a、b、m、n均由以上实验获得，研究区不同层位储层Archie现象不明显，因此可直接利用Archie公式进行饱和度定量解释。

表2 不同层位岩石b和n特征值统计表

2 束缚水饱和度模型

储层束缚水与岩石孔隙毛细管力大小以及与岩石对流体的润湿性相关，束缚水饱和度为区别不同流体性质，分析储层产液特征，计算相关渗透率和产水率的关键参数[4]。因此束缚水饱和度计算的准确程度影响储层测井评价的质量。影响束缚水饱和度因素较多，例如孔隙度、渗透率、泥质含量、孔吼半径以及粒度中值等。

目前通过核磁共振测井可有效识别可动流体与束缚流体，结合核磁实验分析，利用T2谱面积比值、称重、SBVI、统一T2截止值以及综合物性参数模型等方法。T2谱面积比值和称重法可直接测量获得，而SBVI、统一T2截止值和综合物性参数模型法用于间接确定[5]。

核磁实验获得束缚水饱和度精度较高，因此利用T2谱面积比值法得到的岩样束缚水饱和度，基于核磁T2谱实验分析，建立束缚水饱和度综合计算模型。经研究分析，研究区储层束缚水饱和度主要集中分布在8%～85%。对研究区储层岩样束缚水饱和度（Swirr）与综合物性指数建立交汇图，反应出束缚水饱和度随着综合物性指数增大而减小（见图9）。通过相关性拟合，获得不同层位束缚水饱和度计算公式（见表3）。

图9 综合物性指数和束缚水饱和度交汇图

表3 不同层位束缚水饱和度拟合公式

表3 不同层位束缚水饱和度拟合公式（续表）

3 应用效果

利用建立的储层物性参数计算模型及含水饱和度模型对研究区4口密闭取心井进行计算，物性参数分析结果与岩心实验分析结果对应性较高。含水饱和度模型岩电实验模型计算结果与密闭取心分析含水饱和度成果对应程度高，模型准确度高。后期通过生产测井解释成果进行对比，解释结果与试气结果一致性好，综合解释气层。

4 结语

（1）利用岩电实验，分析了研究区不同层位储层岩电特征，并建立了基于Archie公式的含水饱和度计算模型。研究结果表明，Archie公式计算结果与密闭取心实验分析含水饱和度和生产测井结果吻合度高。

（2）通过核磁共振实验得到的岩心束缚水饱和度为依据，对研究区分层位建立束缚水饱和度计算模型，为求取束缚水饱和度提供经验公式参考。

［1］刘广峰，王建国，何顺利，等.榆林气田低渗透气藏的测井方法［J］.大庆石油地质与开发，2007，26（4）：123-126.

［2］杨双定，杨赵建武，唐文江，等.低孔隙度、低渗透率储层气层识别新方法［J］.测井技术，2005，25（9）：45-47.

［3］李勇，朱竞.低孔低渗砂岩储层测井流体性质判别方法研究［J］.国外测井技术，2012，（4）：42-44.

［4］邵维志，丁娱娇，刘亚，等.核磁共振测井在储层孔隙结构评价中的应用［J］.测井技术，2009，33（1）：52-56.

［5］谭海芳，黄书坤.确定束缚水饱和度的方法研究［J］.国外测井技术，2006，21（4）：23-24.

Reservoir saturation interpretation method of low permeability sandstone reservoir in eastern Ordos

DU Yuankai1，2，WU Han2，MA Qiang2，TIAN Peng2，TIAN Boning2
（1.College of Earth Sciences and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Changqing Division，China Petroleum Logging Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710201，China）

Low permeability sandstone gas reservoir in eastern Ordos basin,which is a small reservoir,with poor permeability and strong heterogeneity.There is almost no difference in well logging response characteristics between different fluids in the reservoir.The classical Archie formula can not accurately calculate the saturation,and the calculated saturation error is large,which leads to the well logging interpretation of the gas reservoir and the water layer can not accurately distinguish.It is difficult to establish the saturation calculation model which is suitable for this research area,and it can be applied to the actual well logging interpretation.Based on the experimental study of rock resistivity,the Archie parameters of different layers in the study area were analyzed,and the model of water saturation analysis was established.The irreducible water parameters were obtained by nuclear magnetic resonanceexperiment,and the bound water saturation interpretation model was established based on the comprehensive physical index back statistics.The results show that the calculation results of the Archie formula based on the rock electric characteristics are in good agreement with the experimental results of the sealed coring,and can be more effective to distinguish the gas bearing characteristics of the reservoir,and the practical application results are good.

Ordos basin；low permeability reservoir；rock electrical experiment；saturation；bound water

TE311

A

1673-5285（2017）01-0093-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.026

2016－12-05

杜元凯，男（1990-），甘肃张掖人，助理工程师，西安石油大学地质工程专业在职硕士研究生，从事测井资料现场采集工作，邮箱：184708058@qq.com。