溱潼凹陷西斜坡阜三段储层测井解释方法及应用初探

孙伟

（中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏 南京210011）

孔隙度和饱和度是储量计算中的关键参数，也是测井解释的重要内容。溱潼凹陷西斜坡阜三段储层受相带和埋深等影响，具有岩性细、胶结性差等特点。孔隙度实验和岩电实验等成功率普遍较低，采用以往分区块建立孔隙度、饱和度模型的方法，存在几个问题：1）各区块资料点往往较为集中，规律性不强；2）各区块间模型参数不一、推广性差；3）无法对区带总体变化规律进行把控。为了提高测井解释精度，提升解释模型区带适用性，开展区带孔隙度、岩电参数与测井信息相关性研究，建立区带适用的孔隙度、饱和度评价模型尤为必要。

针对复杂砂岩储层的孔隙度和饱和度评价前人开展过很多研究[1-14]。利用声波时差计算孔隙度方面，1956年WYLLIE最先提出时间平均公式，该公式仅适用于压实和胶结良好的纯砂岩，对于未胶结、未压实的地层，需要采用压实校正系数进行校正。1980年RAYMER 等人提出用非线性经验公式表征孔隙度和声波时差的关系。1986年MARTIN 等在RAYMER 工作基础上提出了声波地层因素公式，解决了纯石英砂岩地层的孔隙度计算问题。饱和度方面，1942年ARCHIE最先建立了纯砂岩饱和度评价模型；后人在此基础上逐步改进，到目前已提出泥质砂岩饱和度评价模型几十种，但Archie公式最具有综合性质。它的关键在如何准确确定与岩性有关的常数a、b，胶结指数m，饱和度指数n等解释参数，许多学者通过岩电实验统计或数值模拟等方法开展了大量工作。

针对溱潼凹陷西斜坡阜三段复杂储层，理论模型和其它地区经验解释模型均无法准确获取孔隙度、饱和度参数，在综合实验和测井资料的基础上，以声波地层因素和Archie 公式为依据，经过分析统计和泥质校正确定了溱潼凹陷西斜坡统一的孔隙度和饱和度模型，并首次进行了应用，有效解决了泥质砂岩储层孔隙度和饱和度解释问题。

1 研究区概况

溱潼凹陷是苏北盆地的一个三级构造单元，整体为南断北超、中间开阔、东西收敛的箕状断陷，由南往北可划分为断阶带、深凹带、斜坡带3 个构造单元，其中斜坡带在帅垛以东为东斜坡带，帅垛及其西部为西斜坡带。阜宁组三段是溱潼凹陷主力含油层位之一，主要为大型湖泊三角洲沉积。溱潼西斜坡带处于三角洲前缘亚相[15-21]。阜三段夹持于阜二段、阜四段两套主力烃源岩之间，是油气运聚的主要层系。西斜坡带紧邻生油主凹，构造位置有利，该区带砂体上倾尖灭，高部位受物性或反向正断层控制，易形成上倾尖灭型的构造-岩性油藏和断层控制的构造油藏。近年来溱潼凹陷西斜坡阜三段逐渐成为主力的勘探和产建区，已形成千万吨级的储量规模。

阜三段岩性主要有细砂岩、粉砂岩，陆源碎屑成分主要为石英、长石，胶结物以黏土矿物为主，砂岩以颗粒支撑为主，分选好-中等，次棱角-次圆状。储集类型主要为中-高孔、中-高渗型，油藏埋深为1 420 ～2 300 m。

2 解释模型的建立

2.1 孔隙度模型

溱潼西斜坡各区块阜三段砂岩存在一定差异，表现在：埋深较浅的砂岩存在欠压实、胶结较差的现象，随着深度增加压实和胶结趋于正常；孔隙度分布范围较大，最低值为6.3%，最高值为37.7%。以往各区块取不同的压实校正系数，采用Wyllie 公式计算孔隙度，各区块间计算公式差异较大。为了建立溱潼西斜坡统一的孔隙度模型，本次采用J.P.Martin声波地层因素模型，该模型适用于孔隙度小于50%的地层，它的主要特点是不需做声波压实校正，也不需要流体声波时差，避免了这2 个参数引起的误差。公式为：

也可改写为：

式中：φ为孔隙度，f；Δtma为岩石骨架声波时差，μs/m；Δt为声波时差，μs/m；x为骨架岩性系数；Fs为声波地层因素。

图1 为利用南华、仓吉、顾庄、陈家舍等区块11口取心井151 块阜三段样品绘制的岩心分析孔隙度与声波时差的关系，图中绿色圆形数据点为实测数据点，灰色三角形数据点是根据声波地层因素公式计算的石英砂岩理论数据点。交会图显示该区声波时差与实验分析孔隙度在低-中孔隙度时符合石英砂岩地层因素非线性关系，在高-特高孔隙度时数据点分布较为分散。以GR 值为第三坐标分析了泥质含量对声波时差的影响，数据显示离散点主要为泥质含量较高的数据点（图2）。

图1 声波时差与实验分析孔隙度关系Fig.1 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity

图2 以GR为第三坐标的声波时差与实验分析孔隙度关系Fig.2 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity with GR as 3rd coordinate

对声波时差进行泥质校正后，实验分析孔隙度与声波时差关系显著改善（图3），即随着声波时差的增大，孔隙度不再呈现线性增加，孔隙度增大趋势逐渐变缓。通过拟合（图4）得到本区孔隙度计算公式为：

图3 泥质校正后声波时差与孔隙度关系Fig.3 Relation between interval transit time and porosity after shale correction

图4 声波地层因素Fig.4 Acoustic formation factors

式中：Δtc为泥质校正后的声波时差，μs/m。

实验分析资料拟合的本区岩石骨架声波时差为189.39 μs/m，骨架岩性系数x为1.472。骨架的声波时差大于石英，骨架岩性系数小于石英，符合长石质石英砂岩声学特征。

2.2 饱和度模型

仓吉、南华、顾庄等区块共有7口井48个样品进行了岩电实验。实验结果分析表明，本区电阻增大系数I与含水饱和度在双对数坐标下基本呈现直线关系，孔隙度与地层因素F在双对数坐标下不再呈现直线关系，反映本区孔隙结构较为复杂（图5、图6）。由此确定本区b值为1.035，n值为1.766，m值为非固定值。这与前人的研究成果一致，即b基本不受储层孔隙结构的影响，n受储层孔隙结构的影响相对较小，m受储层孔隙结构的影响较大[5-6]。

将岩电实验得到的地层因素F和孔隙度绘制在对数坐标上，便能得到岩性指数a和胶结指数m，a与m相互制约，实际计算中常取a为1，由此计算岩石胶结指数m。统计规律表明，m值与孔隙度呈现较好的二次多项式关系（图7）：

图5 电阻增大系数与含水饱和度关系Fig.5 Relation between resistance increase coefficient and water saturation

图6 地层因素与孔隙度关系Fig.6 Relation between formation factors and porosity

图7 胶结指数与孔隙度关系Fig.7 Relation between cementation index and porosity

对于中孔储层，随着孔隙度增加，m值较为稳定；对于高-特高孔储层，随着孔隙度增加，m值有增大趋势。分析认为，本区中孔储层主要为三角洲前缘沉积，岩性较纯，m值较为稳定；高-特高孔储层为更浅层的浅湖滩相，岩性较细，泥质含量平均为16%，主要以分散形式存在于孔隙及喉道中，使孔隙喉道迂回曲折，从而使岩石的m值增大。这种现象在其他地区也较为普遍[3-6]。

明确了本区胶结指数与孔隙度的相关性后，可根据孔隙度计算可变胶结指数，进而根据Archie 公式进行饱和度的计算。需要强调的是，本区岩电实验数据点泥质含量一般低于20%，在实际应用中，有必要对泥质含量大于20%的储层先进行电阻率的泥质校正，以提高解释精度。

3 应用实例

利用建立的孔隙度和饱和度模型对研究区6 口老井和1口新井进行了处理解释。与实验结果对比，孔隙度相对误差在6 %以内，饱和度绝对误差在±5%以内，证实该模型在本区具有较好的适用性。

图8是勘探新区CX区块应用实例。解释CX3井2 号层平均孔隙度为26.5 %，平均含油饱和度为40.6%；4 号层平均孔隙度为24.5%，平均含油饱和度为48.8%。后期物性分析显示，2号层平均孔隙度为27.2%，4 号层平均孔隙度为25.1%，测井解释孔隙度平均相对误差为2.5%；根据压汞资料利用油柱高度法计算2号层平均含油饱和度为41.4%，4号层平均含油饱和度为49.4%，测井解释饱和度平均绝对误差为-0.7%。

图8 CX3井阜三段测井解释成果Fig.8 Log interpretation results of the third member of Funing Formation of well-CX3

4 结论

1）本区经泥质校正后的声波时差值与实验分析孔隙度符合非线性声波地层因素关系，即随着声波时差的增大，孔隙度不再呈现线性增加，孔隙度增大趋势逐渐变缓。

2）通过实际资料拟合，确定了本区岩石骨架声波时差为189.39 μs/m，骨架岩性系数x为1.472，符合长石质石英砂岩特征。

3）本区电阻增大系数与含水饱和度在双对数坐标下基本呈现直线关系；地层因素F与孔隙度在双对数坐标下不再呈现直线关系。对于中孔储层，随着孔隙度增大，m值较为稳定；对于高-特高孔储层，随着孔隙度增大，m值有增大趋势。

4）建立的孔隙度模型解释成果与实验分析吻合度高，对于提高复杂砂岩孔隙度和含油饱和度的计算精度有一定意义。