靖边油田韩家沟区长6储层四性关系研究

韩晓洁，夏晨丹.

(1.西北大学地质学系，陕西西安 710069；2.延长石油股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安 716000)

前人对鄂尔多斯盆地延长组的沉积相和储层的研究取得了许多认识，尤其是对重点油区的延长油层组的沉积体系、油气成藏机理以及油气富集规律的分析，获得了非常丰富的成果，各单位的研究人员对鄂尔多斯盆地的形成演化、中生界延长组的沉积体系、储层特征和地层分布特征等方面进行了研究，对于延长组油气富集、运聚成藏等方面取得了基本一致的看法[1]。

储层四性关系是基于地质研究与储层特征、储层测井曲线特征之间的对比分析，得出储层岩性、物性、含油性与电性之间的内在关系，并对油水层解释和储层评价提供重要依据[2-3]。目前国内研究储层四性关系主要是分析测井曲线、水分析资料和岩心分析化验等资料，进行测井参数解释模型的建立，计算有效储层厚度并获得油气水层解释标准，通过四性关系的研究，油气水解释的准确性得到了提高，并对相邻区块的油气开发起到了指导和促进的作用[4]。

目前研究区针对延长组四性关系的研究成果较少，主要的储层段为长6近油源分流河道砂体，砂体之间的切割和叠置可以形成良好的油气运移通道，加之鼻状隆起的构造控制，造成长6油藏局部地区富集，在此基础上形成不同的油气有利区，为后期勘探开发指明方向。针对目前探明储量计算提出的新要求，需要对低渗特厚层油水同层储油的四性关系及其之间的关系进行研究，再认识有效储层规模，为科学有效开发油藏提供技术决策依据。本次在基本沉积特征认识的基础上，对靖边油田的测井数据、录完井数据、岩心分析和化验资料等资料进行分析与整理，研究储层四性基本特征及其关系，并得出本区储层物性和含油性的电性解释图版，为后续探明储量参数的确定提供了依据。

1 区域沉积特征

鄂尔多斯盆地中生界三叠晚期发育了一套沉积地层——延长组地层，且是石油形成的重要地层。湖盆演化过程中，晚三叠延长组整体发育一套灰色、灰绿色中厚层粉砂岩以及灰黑色泥岩，与下伏纸坊组、上覆富县组或延安组具有假整合接触。地层下部为河流沉积，主要岩性为中、粗砂岩；中部发育湖泊和三角洲相沉积，发育一套砂泥互层；上部为河流相砂泥岩沉积，盆地各区域地层厚度800～1 500 m不等。岩性韵律性变化明显，多期旋回发育，在区域上这些变化有较强相似性，依据延长组中泥页岩和煤线等地层标志及其测井响应特征将延长组细分为10段(自上而下分别为长1—长10)，在早期湖盆开始初始沉降时形成长10组地层；长9、长8地层湖盆扩张加速；长7沉积时达到了湖盆发育的鼎盛时期，半深和深湖广泛分布，发育大量水生生物，以此沉积形成了暗色泥岩和油页岩——盆地中生界最好的一套生油岩，研究区内大范围发育的张家滩页岩即属于该时期沉积；在长6地层沉积时期，湖盆开始慢慢萎缩，从北至南盆地由河流逐渐转变为三角洲平原、三角洲前缘沉积，长6地层内砂体的分布范围广，为延长组重要的产油层；长4+5地层沉积时期遭遇一次短暂的湖浸，湖盆在长3地层沉积期再次萎缩消亡。

2 储层四性特征及四性关系研究

储层四性关系即储层岩性、物性、含油性和电性之间的内在联系。通过不同的测井曲线可以反映地层不同的岩性、物性和含油性，进而认识沉积相，划分油水层。将电性特征与其他解释模型结合在一起，可以更好地提高模型的符合率[5]。

2.1 岩性特征及与电性的关系

储层岩性特征研究的关键是判断砂岩类型，进一步可对岩石的碎屑组成、填隙物类型及含量、颗粒的胶结方式和排列方式以及岩石的磨圆度和分选性等进行研究，它们基本上决定了储层物性的好坏。因此，储层的这些岩石学特征决定了储层的成岩作用、孔渗大小、孔喉结构等，是研究储层物性的基础[6-7]。

研究区延长组岩石颜色较为均一，砂岩主要为浅灰色和灰褐色，泥岩为灰色或深灰色，这表明了沉积期整体为水下环境。长6油层组砂岩以灰色长石砂岩为主，另有少量岩屑长石砂岩，长石为主要碎屑组分，其次为石英，石英次生加大的情况普遍存在(图1)；岩屑量变化大，主要为变质岩，并含有少量火山岩，填隙物以浊沸石、绿泥石为主(表1)；结构上以细粒为主，且颗粒的分选性好，颗粒间大多为线接触和薄膜—孔隙式胶结；矿物成分成熟度相对较低。

表1 靖边油田韩家沟区长6储层岩石组分统计表Table 1 Statistical table of rock composition of Chang-6 reservoir in Hanjiagou area, Jingbian oilfield

岩性的变化在测井曲线上有较为明显的反映，可以用来划分储集层，结合不同的测井曲线来指示岩性[8]。如研究区L6-06井(图2)，深度1 330 m和1 370 m自然伽马和自然电位高值，声波时差值较大，对应泥岩或者粉砂岩；深度1 330～1 370 m之间，自然电位负异常，自然伽马和声波时差值都相对较低，基本没有波动；微电极显示为低值、平滑，微电位值稍大于微梯度值，两套测井曲线基本重合；声波时差值在 240 μs/m 以上，则判断主要为砂岩地层，且结合其他资料可判断是否为含油储层。

2.2 物性特征及其与电性的关系

根据靖探663、X18等20口井样品常规物性分析结果，长6储层物性较好：孔隙度主要分布范围为8%～14%，平均孔隙度为10.2%，渗透率主要分布范围为0.1～4 mD，平均渗透率为1.10 mD(图3)。依照原石油行业的碎屑岩储层物性划分标准(表2)，研究区延长组多属低孔、低渗和特低孔、特低渗储层。

表2 碎屑岩储集层孔隙度、渗透率分级标准(原石油行业)Table 2 Classification criteria of porosity and permeability in clastic reservoir(origin petroleum industry)

渗透层以及储集层中的夹层可以利用微电极曲线(ML)来识别，但在长6层较难应用；声波时差曲线(Δt)可以用来反映地层的孔隙度大小，是识别储层的基础测井曲线，且由于物性和含油性有较好的相关性，因此也可以侧面反映地层含油性[9]。渗透性砂岩的声波时差值一般为215～255 μs/m，且曲线较为平直；致密层一般为190～215 μs/m，对应电阻率测井的高值(图4)。

靖边油田韩家沟区长6油层的声波时差与岩心孔隙度回归计算公式为:

Φ=0.181Δt-30.769(R=0.903)

(1)

式中Φ——孔隙度，%；

Δt——声波时差，μs/m；

R——相关系数，此处相关性较好。

通常储层的物性越好，其含油性也越好。

2.3 含油性特征及与电性的关系

由岩心数据统计分析可知，靖边油田韩家沟区长6油层组主要含油岩性为细砂岩。含油性岩心总长308.55 m，岩心含油级别油斑岩心和油迹岩心较多，荧光岩心少。油斑岩心总长度为113.72 m，占油气显示岩心总长度的36.86%；油迹岩心总长度为185.02 m，占油气显示岩心总长度的59.96%；荧光岩心总长度为9.81 m，占油气显示岩心总长度的3.18%。粉砂岩基本不含油，细砂岩含油级别有荧光、油迹和油斑级别。中砂岩的含油级别为油迹、油斑。岩性越粗，含油性越好(表3、图5)。达到油迹级别的砂岩后经压裂试油也得到了含油情况验证，试油获1.1～13.2 t产油量。

表3 韩家沟油田新增探明储量区块岩心含油性分析情况统计表Table 3 Oil-bearing analyze of the new explored block in Hanjiagou oilfield

电阻率曲线随含油性变化而变化，一般首选感应测井曲线，因为相比于普通视电阻率曲线及侧向测井，感应测井曲线由于在地层中具有环状电流线，使得地层的等效电阻并联，所以可以更好地反映低阻油层。同时根据表4可知延长组地层水总矿化度在53.8～88.0 g/L之间，平均为75.12 g/L，从而可以判断研究区储层为淡水泥浆钻进。此时油层出现减阻侵入特征，即深探测电阻率值高于浅探测电阻率值；水层出现增阻侵入，即浅探测电阻率值高于深探测电阻率值。

表4 靖边油田韩家沟区长6地层水分析数据表Table 4 Analyze data of oilfield water of Chang-6 reservoir in Hanjiagou area, Jingbian oilfield

利用岩心分析和油层感应电阻率和深浅电阻率的特征对应分析(图6)，并做出长6储层的电阻率和声波时差的交会图(图7)，发现油层的电阻率一般大于30 Ω·m，水层电阻率大于20 Ω·m，介于两者之间一般为油水同层。

3 储层参数解释模型

利用“岩心刻度测井”方法，结合“四性”关系分析，分层位建立了研究区储层参数的解释模型[10-12]。首先进行岩电归位，并划分出地层小层，在此基础上获取资料点，且保持岩心的采样密度大于7块/m，选取较高质量的测井曲线，且不同测井曲线应该具有一定的相关性，对一单元层来说，取特定的测井参数，将其所求物性参数取平均值。在孔隙度、渗透率参数模型建立时，首先将物性参数与测井参数进行相关性分析，对组合关系进行优选，同时要考虑地质—物理意义，考虑测井曲线的使用是否可靠等因素，然后通过统计法最终建立储层孔、渗测井解释模型[13-15]。

3.1 孔隙度解释方法

由于密度曲线对井眼敏感，受井眼影响容易失真，补偿中子是测量地层含氢指数的测井方法，容易受地层中泥质束缚水的影响，不能反映地层真实有效的储集空间。声波测井采用双发双收的测量模式，具有井眼补偿功能，能反映地层孔隙度变化，其值较为稳定，一般孔隙度计算均采用声波时差曲线。

当岩石骨架成分和孔隙中流体性质已知时，Δtma、Δtf为常数，于是Δt和Φ即为线性关系：

Δt=AΦ+B

(2)

其中，A=Δtf-Δtma；B=Δtma。

通过10口井28个层点的检验，相对误差6.43%。计算精度较高，获得的计算结果可信。

3.2 渗透率解释方法

对韩家沟区13口井522块样本长6段岩心物性分析数据归位，利用岩心分析孔隙度、渗透率在半对数坐标中进行乘幂拟合，建立渗透率测井解释模型(图8)。在得知孔隙度的情况下，即可用下面的拟合函数求取对应层位的渗透率。

K=0.001 6Φ2.331 7(R=0.710)

(3)

式中Φ——岩心分析孔隙度，%；

K——岩心分析渗透率，mD；

R——相关系数。

3.3 含油饱和度解释方法

本次含油饱和度解释采用测井法，即利用阿尔奇公式计算含油饱和度。计算中首先采用研究区块样品岩电实验结果，记孔隙度分别为Φ1，Φ2…Φn，使各岩样饱和水，测各岩样电阻率Ro1，Ro2…Ron，计算各岩样地层因素F1=Ro1/Rw，F2=Ro2/Rw…Fn=Ron/Rw。由此推出：F=Ro/Rw=a/Φm。

选用本地区典型岩样，首先测量完全含水时的岩样电阻率Ro，然后慢慢向内部压入石油，在不同的含油饱和度下测量其Rt值。得到一组Sw、Rt数据，得出：

I=Rt/Ro=b/Swn

(4)

从而：

(5)

式中So——含油饱和度，%；

Rw——孔隙中所含地层水的电阻率，Ω·m；

Rt——含油岩石电阻率，Ω·m；

a、b——岩性比例系数；

m——胶结指数；

n——饱和指数。

利用实验数据，计算地层因素(F)和孔隙度(Φ)。经回归分析，其回归关系为幂函数曲线(图9)，方程为：

F=a/Φm=4.142 4/Φ1.282 6(R=0.930)

(6)

采用失水法试验，测得这些样品电阻增大率(I)和含水饱和度(Sw)，并进行回归分析，发现具有幂函数关系(图10)，方程为：

(7)

3.4 有效储层下限

3.4.1 电性下限

由于不同含油性的储层在电性上都有其表现特点，本次研究在储层参数测井解释模型的前提下，结合研究区各射孔段的试油、生产资料，最终对油层、油水同层段有效储层确定了其电性解释标准[16]。

资料采用79口井280个层点，图版误入0个点，误出8个点。图版符合率为97.1%。最终由采用的交会法确定了长6电阻率下限为18.5 Ω·m，声波时差下限为213 μs/m。

3.4.2 岩性下限

储层的岩性决定了是否具有较好的物性，而物性的好坏也决定了含油性的高低，因此，四性之间互相影响，互相联系。

岩性较粗的地层物性好、含油性高。延长组油藏生产情况表明，目前工业产层岩性主要为细砂岩，岩性差于细砂岩的一般无工业油流。

3.4.3 含油级别下限

含油级别的划分主要取决于含油面积的大小，可将其划分为饱含油、含油、油浸、油斑和油迹五种类型。

取芯和录井资料显示，高于岩性下限具有油迹及油斑级含油级别，由于油斑级以上储层基本能获得工业油流，因此确定本区含油级别下限为油斑级。

3.4.4 物性下限

根据长6岩心含油产状统计，储层渗透率大于0.1 mD、孔隙度大于8%时，含油级别一般在油斑级以上，试油可获油流，由此确定渗透率0.1 mD、孔隙度8.0%为长6储层物性下限。

3.4.5 含油饱和度下限

采用延长组长6储层10块样品岩电实验结果，利用上文含有饱和度测井解释方法求得：a=4.142 4，b=1.013 9，m=1.282 6，n=1.624 9。

地层水电阻率求取：当地层水的电导率等于18 ℃的NaCl溶液的电导率时，通过计算等效NaCl总矿化度，由图版查出地层温度条件下的地层水电阻率，求得长6地层水电阻率为0.08 Ω·m；油层电阻率取深感应电阻率平均值30.2 Ω·m，

将孔隙度下限值8.0%带入式(5)得研究区长6储层含油饱和度下限值为54%。

3.4.6 有效厚度下限

储层有效厚度即为产油地层的厚度，一般利用孔隙度和渗透率下限来规范储层的储油能力，即储层的有效厚度下限[17]。

研究区长6储层有效厚度下限标准为：油层、油水层：Δt≥225 μs/m，Rt≥18.5 Ω·m；当213≤Δt<225时，要求Rt≥187.25-0.75Δt。

4 结论

(1)综合研究长6储层的四性关系，发现岩性越粗的地层，其物性越好。细砂岩和中砂岩的孔隙度可达到8%以上，取芯分析发现，样品的含油性较高，为油斑级别，且对应地层实际生产已达到工业油流。分析测井资料发现，该深度地层对应的声波时差值基本大于200 μs/m，电阻率曲线值也相应为高值。利用测井曲线可高效直观地反映岩性、物性和识别油水层，建立参数解释模型，可得到四性的下限值。

(2)结合测井曲线，得到靖边韩家沟区油田长6储层的岩性下限为细砂岩，物性下限为渗透率0.1 mD、孔隙度8.0%，含油性下限为油斑级别。

(3)利用四性关系得出孔隙度、渗透率及含油饱和度的解释模型，并最终确定研究区域有效储层电阻率下限为18.5 Ω·m，声波时差下限为213 μs/m。