准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组砾岩致密油藏地质“甜点”分级标准及应用

李映艳， 钱根葆， 高 阳， 覃建华， 黄文彪， 卢双舫， 朱 键，王英伟， 张代燕

( 1. 中国石油新疆油田分公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000； 2. 中国石油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000； 3. 中国石油大学(华东) 非常规油气与新能源研究院，山东 青岛 266580 )

0 引言

继页岩气之后，致密油成为全球非常规油气勘探开发的重要领域。我国9个重点陆相盆地的致密油地质资源约为146.60亿t，技术可采资源约为14.54亿t，主要发育于碳酸盐、砂岩、混积岩和沉凝灰岩4类储层[1]。准噶尔盆地玛湖地区发现约为10.00亿t砾岩油田[2]，砾岩致密油藏的勘探开发成为研究热点。

准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组(T1b)致密油资源丰富、油藏大面积连续分布，为典型的扇三角洲近物源沉积，以混杂堆积为主，岩性粗，分选差，泥质含量高，导致储层成分成熟度和结构成熟度低、非均质性强、含油饱和度差异大、油气分布复杂、产能差异性大[3-9]。开展油藏地质“甜点”识别，对提高致密油藏勘探开发精度、降低生产成本具有重要意义。目前，有关致密油“甜点”的研究主要基于储层的微观结构，包括有效致密储层上下限的厘定及分级标准的建立[10-14]。致密油层的地质“甜点”不仅包含储层的物性“甜点”，还要考虑储层的含油性及产能特征。因此，需要建立一套综合体现储层物性、含油性及产能信息的致密油藏“甜点”分级标准，为“甜点”测井识别和地震预测提供依据。

以玛湖凹陷百口泉组砾岩致密储层样品的的孔隙度和含油性实验数据为基础，笔者构建地质“甜点”评价参数——含油孔隙度，结合单井产能信息，实现砾岩致密油藏地质“甜点”的识别，预测玛18井区和玛131井区“甜点”的分布。

1 地质概况

玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北缘，呈东北—西南向展布，西北靠克百—乌夏断裂带，西南接中拐凸起，东南邻达巴松—夏盐凸起，东至英西凹陷(见图1)，面积约为5 000 km2，是准噶尔盆地 “三大新基地”之一。准噶尔盆地西北缘三叠系表现为前陆盆地性质，伴随区域构造运动，形成逆掩推覆体和逆冲断裂，为玛湖凹陷提供丰富的物源[15-16]。三叠系百口泉组是研究区主要目的层，地层厚度为40～150 m，与下伏二叠系乌尔禾组为区域不整合接触，与上覆克拉玛依组为区域整合接触[17]。

图1 玛湖凹陷构造区域及沉积相分布

观察岩心并研究沉积体系，目的层百口泉组为近源粗粒扇三角洲沉积(见图1)。碎屑水道和辫状水道构成扇三角洲平原亚相，表现为粗砾混杂堆积、分选较差、储层致密，形成油气藏上倾方向的有效遮挡。扇三角洲前缘水下分流河道为油气的主要储集相带，岩性主要为细砾岩和中砾岩，分选、磨圆较好，近岸水下分流河道储层物性最好，覆压孔隙度为7%～15%，覆压渗透率为(0.03～5.00)×10-3μm2，油层厚度为10～50 m，储集空间类型主要为剩余粒间孔和粒间/粒内溶孔，为油气高产提供储集条件[18-20]。

2 原始含油饱和度恢复

含油性评价和储量评估使用的含油饱和度为储层的原始含油饱和度。由于保压密闭取心费用昂贵，大量含油饱和度实验检测的岩心未实施保压密闭，受温度、压力及原油挥发作用的影响，实验测定岩心的含油饱和度普遍小于原始含油饱和度，油水饱和度之和小于100%。因此，储层含油性评价时，应先恢复被检测样品的含油饱和度[21]。

假设油、水的剩余率分别为αo和αw，则

(1)

由于So+Sw=1，可得

(2)

图2 研究区不同流体饱和度区间实测含油、含水饱和度关系

令流体总损失率为α1=(1-αo)+(1-αw) ，则油、水的损失量占总流体损失量的比例分别为

(3)

根据式(2)计算各流体饱和度区间油、水参数，对原始饱和度参数进行恢复。原始含油、含水饱和度分别为

),

(4)

(5)

由原始含油饱和度恢复结果可以看出，玛湖凹陷百口泉组岩心含油饱和度损失量低于10.0%，主要集中在5.0%左右(见图3(a))；原始含油饱和度与实测含油饱和度关系良好，呈典型线性关系(见图3(b))，基于两者关系进行其他样品的原始含油饱和度恢复。

图3 研究区原始含油饱和度恢复结果Fig.3 Recovery results of original oil saturation in study area

3 地质“甜点”分级标准

致密油“甜点”是指在现有经济技术条件下、具有实际开发效益的致密油地质单元，包括地质“甜点”和工程“甜点”。与页岩油气藏不同，致密油藏储层中脆性矿物含量高、可压性强，在致密油“甜点”预测中，地质“甜点”的识别和评价尤为重要。致密油藏地质“甜点”是储层物性“甜点”和含油性“甜点”的综合体现，定义含油孔隙度φo(孔隙度φ与原始含油饱和度So乘积)作为判定油层成为“甜点”的核心参数。由于So包含储层成藏时的渗流信息，渗透率越大，So越大。因此，φo综合反映储层孔隙度、渗透率和含油性。

建立φo与采油强度关系，随φo增大，采油强度呈阶梯式增长(见图4(a))。根据阶梯式变化，将砾岩油层划分为4种类型：Ⅰ类油层、Ⅱ类油层、Ⅲ类油层和Ⅳ类油层。由φo与So、φ关系，判定不同类型油层地质参数界限(见图4(b-c))，建立准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩致密油藏地质“甜点”分级标准(见表1)。根据不同类别油层的油气显示特征，油层类型从Ⅰ类至Ⅳ类，储层的油气显示级别逐渐降低(见图4(b))。Ⅰ类油层主要为油层和油气同层，Ⅱ类油层为差油层、油水同层和含油层，Ⅲ类油层主要为含油层和含油水层，Ⅳ类油层测井解释为干层。

考虑砾岩致密储层的物性、含油性和产能信息，该分级标准体现原油的富集程度和采出程度。因此，该分级标准中，定义Ⅰ类油层为砾岩致密油藏的Ⅰ类地质“甜点”，定义Ⅱ类油层为Ⅱ类地质“甜点”，定义Ⅲ类油层为低效油层，定义Ⅳ类油层为非油层。Ⅰ、Ⅱ类“甜点”具有高孔隙度、高含油饱和度和高采油强度，在勘探开发过程中作为首选目标。

图4 玛湖凹陷百口泉组油层分类及地质参数判定

Table1Gradingcriterionforconglomeratetightreservoirgeological"sweetspots"ofBaikouquanformationinMahusag

地质参数Ⅰ类“甜点”Ⅱ类“甜点”低效油层非油层ϕo/%≥5.03.0～5.02.0～3.0<2.0So/%≥55.040.0～55.025.0～40.0<25.0ϕ/%≥9.07.0～9.05.5～7.0<5.5

4 地质“甜点”测井评价及标准应用

由于岩心样品数量有限，实测物性和含油饱和度数据无法精细描述砾岩致密油藏地质“甜点”垂向非均质性。以实验分析数据为基础，建立玛湖凹陷百口泉组孔隙度和含油饱和度测井模型，实现含油孔隙度的测井解释和“甜点”层段的优选。

4.1 孔隙度测井模型

整理玛湖凹陷百口泉组砾岩致密储层岩心样品孔隙度测试资料，建立实测孔隙度与测井参数的测井曲线响应关系(见图5)。由图5可以看出，研究区实测孔隙度与补偿中子CNL曲线相关关系较差，与声波时差AC曲线和地层密度DEN曲线相关关系较好，与伪测井曲线AC/DEN曲线相关关系更好。

为了提高测井孔隙度评价模型的精度，建立与实测孔隙度相关关系较好的3种测井曲线孔隙度模型：

φAC=0.126 1e0.059 0AC,

(6)

φDEN=83.785 0DEN2-448.700 0DEN+606.910 0,

(7)

φAC/DEN=0.279 4e0.120 9AC/DEN。

(8)

通过实测孔隙度与3种测井曲线孔隙度的多元线性回归，建立研究区孔隙度测井模型为

φ=0.48φAC+0.53φDEN+0.20φAC/DEN-1.79。

(9)

图5 研究区实测孔隙度与测井参数的测井曲线响应关系Fig.5 Relationship between measured porosity and logging parameter response in study area

根据式(9)预测回归孔隙度与实测孔隙度相关关系，多元回归结果的精度高于单一测井曲线孔隙度模型的(见图6)。

图6 研究区实测孔隙度与回归孔隙度关系

4.2 含油饱和度测井模型

计算储层含水饱和度的模型采用Archie公式：

(10)

式中：F为地层因素；I为电阻增大率；Sw为地层水饱和度；Rw为地层水电阻率；Rt为地层电阻率；a、b、m、n为岩电参数。

对非均质性较强的非常规储层，Archie公式不适用于含油饱和度测井评价[22-23]。由于Archie公式具有简洁性、实用性及科学性，被广泛应用于碳酸盐、变质岩、火成岩、泥页岩等非纯砂岩储层评价[24]。荆万学解析Archie公式的物理模型，表明Archie公式不是经验公式而是理论模型，重新定义岩电参数是随储层特性变化的变量，证明公式的合理性[25]。

玛湖凹陷百口泉组砾岩岩电实验参数见表2。由表2可以看出，玛18井区和玛131井区反映饱和度性质的参数b、n相当，表明润湿性对饱和度微观分布非均质性影响的差异性不大；反映岩性和胶结指数的参数a、m差异明显，表明两个井区砾岩储层的孔隙结构和曲折度差异性较大。玛131井区3个断块的岩电参数差异不显著，表明3个断块的储层性质相似。

Archie公式中，除4项岩电参数外，Rw也是确定地层含水(油气)饱和度的重要参数。不同区域/层序地层水水型和矿化度存在差异，不同层位的Rw不同，不可以用同一Rw评价某一区域或整个层段的含水饱和度。

表2玛湖凹陷百口泉组砾岩岩电参数

Table2ElectricalexperimentalparametersofconglomeraterocksfromBaikouquanformationinMahusag

井区abmn玛18井区1.741.101.6321.89玛131井区玛131断块4.431.261.2511.89玛133断块4.291.151.1661.80夏72断块3.741.081.2571.84

4.3 标准应用

基于地质“甜点”分级标准，结合单井孔隙度和含油饱和度测井评价，描绘目的层段含油孔隙度和不同类型地质“甜点”垂向分布特征(见图8)。

玛18井区(以玛602井为例)的Ⅰ类“甜点”集中发育于T1b1层段。该层段是玛18井区的主力油层，单井日产量为6.02～43.17 t，11口井日产量平均为21.67 t；T1b2层段是玛18井区的重要含油层段，主要发育Ⅱ类“甜点”，单井日产量为0.38～13.19 t，5口井日产量平均为6.66 t。

玛131井区(以夏723井为例)“甜点”层段主要发育于T1b3和T1b21层段。T1b3层段主要发育Ⅱ类“甜点”，夹薄层发育Ⅰ类“甜点”；T1b21层段发育Ⅱ类“甜点”和低效油层互层；T1b22+3和T1b1层段基本为非油层。单井产能与“甜点”层段发育程度密切相关，T1b3层段单井日产量为0.13～10.56 t，10口井日产量平均为5.39 t；T1b2层段单井日产量为0～9.05 t，10口井日产量平均为3.49 t，低于T1b3层段的。

图7 玛湖凹陷百口泉组地层水电阻率与地层电阻率关系Fig.7 Relationship between formation water resistivity and real formation resistivity of Baikouquan formation in Mahu sag

图8 玛湖凹陷百口泉组砾岩致密油地质“甜点”垂向分布

整体上，玛18井区“甜点”的发育程度优于玛131井区的，玛18井区的产能高于玛131井区的。根据“甜点”垂向发育特征，玛18井区开发目标首选T1b1层段，其次为T1b2层段；玛131井区开发目标首选T1b3层段，其次为T1b2层段。

以玛18井区T1b1层段为例，基于研究区18口评价井的地质“甜点”测井识别，Ⅰ类和Ⅱ类“甜点”厚度的平面分布见图9。由图9可以看出，Ⅰ、Ⅱ类“甜点”厚度相当，Ⅰ类“甜点”厚度为0～16.0 m，平均为

图9 玛18井区T1b1层段砾岩致密油地质“甜点”厚度的平面分布Fig.9 Horizontal distribution of conglomerate tight oil geological "sweet spots" of T1b1 member in Ma18 well area

8.5 m，厚度较高区位于研究区的中央部位，向南和东北方向逐渐变薄；Ⅱ类“甜点”厚度为4.0～18.0 m，平均为9.6 m，厚度沿南北方向逐渐增加，沿东西方向逐渐变薄。

地质“甜点”厚度影响单井产能，随总甜点厚度的增加，单井日产量逐渐增加(见图10(a))。Ⅰ类“甜点”的发育程度对单井产能的影响显著(见图10(b))，Ⅱ类“甜点”厚度对单井产能影响不明显，但当Ⅱ类“甜点”厚度超过6.0 m时，单井日产量超过15.0 t(见图10(c))，表明Ⅱ类“甜点”的厚度在一定程度上弥补含油性的不足。

图10 玛18井区T1b1层段地质“甜点”厚度与单井产能关系

5 结论

(1)受温度、压力的改变及流体的挥发性影响，岩心样品实测含油饱和度损失量为0.7%～10.0%，主要集中在5.0%左右。基于恢复后的原始含油饱和度与实测含油饱和度良好的线性关系，可恢复后续样品饱和度。

(2)在地层原始含油饱和度恢复基础上，综合考虑储层物性、含油性及产能信息，根据采油强度随含油孔隙度阶梯式的变化关系，建立砾岩致密储层“甜点”分级标准；玛湖凹陷百口泉组砾岩致密油藏可划分为4类，其中前两类油藏为Ⅰ类和Ⅱ类“甜点”，是砾岩致密油层勘探开发的首选。

(3)建立孔隙度和含油饱和度测井模型，刻画玛湖凹陷百口泉组砾岩致密储层含油孔隙度垂向分布，识别砾岩致密油层地质“甜点”发育层段。玛湖凹陷不同井区“甜点”发育层系有较大的差异，玛18井区“甜点”层段主要发育于T1b1层段，单井产能最高，其次为T1b2层段；玛131井区“甜点”层系主要发育于T1b2层段，其次为T1b3层段。