乌马营二叠系致密砂岩气层测井评价方法的完善

邵 阳 刘俊东 袁雪花 徐 明 袁洪波 席 斌 胡 博 刘 洋

(①中国石油集团测井有限公司天津分公司；②中国石油大港分油田公司勘探开发研究院)

0 引 言

大港油田乌马营地区致密砂岩储集层受岩性、物性等影响，储集层参数准确计算困难，常规三孔隙度曲线(声波时差、补偿中子、补偿密度)不能很好地反映储集层孔渗特性，有效储集层识别困难；另外，受岩性和物性等影响，测井曲线电性特征不能很好地反映储集层含油气性，且目前致密砂岩气层勘探程度较低，测井评价方法不够完善，适用性差,尤其是新开发区块，无法有效开展有针对性的精细解释评价。为解决以上难题，加快深层致密砂岩天然气开发，需要开展致密砂岩气层评价方法的深化研究[1-6]。

本文依托低对比度油气层测井识别技术研究与应用课题(课题编号：2019D-3809)，将岩心分析数据与测井资料有效结合，区分不同孔渗特征优化了储集层参数计算模型，提高了致密砂岩储集层参数计算精度；并基于流动单元思路初步建立了储集层下限评价标准及流体性质识别图板，形成了一套致密砂岩气层的解释评价技术，应用效果明显，提高了乌马营地区致密砂岩气层测井解释评价的准确率。

1 储集层测井响应特征

大港油田在乌马营潜山西侧逆冲褶皱带部署的2口探井均获高产，所属目的层为上古生界二叠系致密砂岩储集层，整体埋深达4 800 m，砂岩厚度较大，展布相对稳定。通过岩心分析资料看(表1)，其孔隙度均值小于10%，渗透率均值小于2 mD，属于低孔特低渗致密砂岩储集层。

图1为YGXX井常规曲线与核磁共振综合图，自然伽马曲线显示砂岩岩性较纯，泥质含量低，声波时差变化较小，补偿密度高值，基本在2.55 g/cm3以上，反映孔隙度较低，受岩性致密影响，电性整体较高，核磁共振资料计算的有效孔隙度也很低，介于3%～4%之间。按照常规解释评价标准来看基本属于无效储集层，因此对于该套储集层的参数计算及有效性评价就显得尤为重要。

表1 乌马营岩心分析数据

图1 YGXX井常规曲线与核磁共振综合图

2 储集层参数计算模型

从上文测井曲线响应特征可以看出，深层低孔低渗储集层声波时差与补偿中子曲线在储集层与非储集层处变化差异较小，而补偿密度曲线则能比较好地反映储集层孔隙变化，本文利用YGX井36组(共46组数据，除去异常点及裂缝点10组)岩心分析孔渗数据，结合原始计算孔隙度及补偿密度曲线建立参数关系，进而建立孔隙度及渗透率计算模型。图2为岩心分析孔隙度φ岩心与原始计算孔隙度φ原始以及补偿密度DEN的交会图，两图均显示这三者之间对应关系较好。

图2 φ岩心分别与φ原始、DEN交会图

利用φ岩心、φ原始与DEN进行二元线性回归，建立优化后的孔隙度(φ′)计算公式如下：

φ′=1.429 81DEN+0.674 98φ原始-1.336 5

(1)

式中：φ′为重新计算孔隙度，%。

分析φ岩心与岩心分析渗透率K岩心关系可知(图3)，以孔隙度值10%为拐点，对应的渗透率趋势是有差别的，因此以10%为界，分别建立了不同区间岩心分析孔隙度与渗透率关系交会图(图4)。

图3 φ岩心与K岩心交会图

图4 不同孔隙度区间φ岩心与K岩心关系

从图4的φ岩心与K岩心关系，得到不同孔隙度区间的渗透率K′计算模型如下。

当φ′<10%时：

K′=0.0166e0.396 1φ′

(2)

当φ′>10%时：

K′=3.940 3φ′-39.969

(3)

为了验证解释模型的精度，用新建的孔渗模型对YGX井取心段重新处理，对岩心分析数据(φ岩心、K岩心)与计算数据(φ′、K′)进行误差分析可知，孔隙度相对误差由11.2%降至4.98%，原始计算渗透率K原始与岩心分析渗透率K岩心基本不在同一数量级，而K′基本为同一数量级，使储集层参数计算精度显著提高(图5)。

实际计算中，利用孔隙度计算模型计算储集层孔隙度(φ′)，先以孔隙度值10%为界区分孔隙度区间，然后利用渗透率模型计算储集层渗透率(K′)。

图5 现计算储集层参数对比图

3 储集层有效性评价初探

3.1 储集层下限评价方法分析

储集层物性参数受控于裂缝、岩性、孔隙结构类型、孔喉均质程度等多种因素。同时，随着油气田开发，储集层的各项参数，如压力、含油气饱和度、润湿性等都会发生变化，储集层的孔渗下限值也会发生变化[7]。本文引入流动单元理论进行储集层下限的研究，该理论认为流动单元是横向、垂向连续的，且具有相似渗透率、孔隙度和层理特征的储集带[8]。结合岩心数据建立不同流动单元内渗透率与孔隙度对应关系，利用分布点斜率划分不同流动单元，开展储集层下限的方法研究。

3.2 储集层分类方法研究

对于乌马营二叠系地层，由于取心分析资料较少且取心层单一，本文只是初步开展了储集层分类研究。实验研究表明，渗透率、孔隙度比值与孔喉半径有良好的相关性，因此引入参数K′/φ′(重新计算渗透率与孔隙度比值)反映孔隙结构，K′/φ′值越小，表明孔隙结构越复杂，微细喉道占比越大[9]。建立累计频率图(图6)可以看出，按照曲线斜率不同储集层可分为5类。吕明针等[10]认为K′/φ′分布特征反映了地层存储能力和渗流能力的变化：线段越陡表明储集层渗流能力越高于存储能力，一般对应于高能量相带；线段平缓则表明储集层具备存储能力，但渗流能力极差，若横向延伸较远，则可作为隔挡层。本文结合研究区特征，建立了储集层分类统计表(表2)，并认为前3类储集层渗流能力基本相当，Ⅳ类储集层斜率突变尚无压汞等实验数据支持，仅从目前信息来看，K′/φ′值偏低，显示孔隙结构复杂，微孔隙占比较大，因此认为其渗流能力相应较差。

综上认为，前3类储集层的产能贡献较大，为有效储集层，Ⅳ类储集层、Ⅴ类储集层定义为无效储集层，各类储集层的K′/φ′值范围如表2所示。

图6 储集层K′/φ′累计频率图

表2 乌马营二叠系储集层分类

4 流体性质评价图板

在相关分析数据较少的情况下，利用表2所示的储集层分类方法能够对储集层进行定性分类，进而结合电阻率比值进行流体性质识别。

通过对乌马营二叠系致密砂岩气层2口井11层储集层参数及测井曲线数据进行统计，利用K′/φ′值反映孔隙结构、储集层电阻率与泥岩电阻率比值(RT/Rsh)消除围岩影响，可获得储集层电阻率相对变化趋势，建立K′/φ′与RT/Rsh交会图板(图7)，用于进行储集层流体性质判断。图7横坐标与表2的储集层分类相对应，可以有效识别干层，结合纵坐标可以进行含气储集层的识别。K′/φ′<0.025，评价为干层；RT/Rsh>2，为气层与差气层混杂区。这是因为流体性质与孔隙结构的共同作用，导致部分气层与差气层分界不清晰，还需后续丰富岩心与生产数据，进行精细划分。RT/Rsh<2为含水区，反映水层与气水同层混杂存在。虽然图板还存在改进空间，但仍可通过该图板有效区分干层与含气层，剔除含水层，为深层致密气的勘探开发提供技术支持。

图7 K′/φ′与RT/Rsh流体性质识别图板

5 应用实例分析

致密砂岩气层测井评价创新方法用于乌马营二叠系致密砂岩气层6口井52层的解释，其中4口井17层试油，符合14层，解释符合率82.4%。

图8为YGXX井二叠系综合解释成果图，该段补偿密度值基本都在2.55 g/cm3以上，按照常规评价方法，优化前方法计算孔隙度只有4%左右，属于干层范围。利用本文方法，首先重新计算储集层孔渗参数，然后利用新图板(图7)进行流体性质识别，认为该段含气性较好。从计算结果的对比来看，虽然本井取心点较少，但第7道和第8道的现计算孔隙度φ′、渗透率K′与岩心分析孔隙度φ岩心、渗透率K岩心及原计算孔隙度φ原始、渗透率K原始对比显示，新模型计算参数与岩心分析数据的吻合较好，尤其是渗透率计算，明显优于原计算渗透率，提高了参数计算精度，在图板中也能有效进行储集层分类及流体性质评价。

图8 YGXX井综合解释成果图(二叠系石盒子组)

根据计算储集层参数及储集层在图板中的位置：166号上小层评价为差气层、中小层为干层、下小层为气层，167号层为差气层，171号上小层为干层、中小层为差气层、下小层为气层，174号上小层为差气层、下小层为气层，175号上小层为气层、下小层为气水同层。该井这5个层合试(4 778.5～4 883.4 m)，压裂后8 mm油嘴自喷，产气11 554 m3/d,累产气278 583 m3，产水46 m3/d,累产水4 407 m3，证明了本文评价方法的有效性。

6 结 论

(1)优化后的储集层参数计算模型提高了储集层参数计算精度，为储集层有效性及流体性质识别奠定了数据基础。

(2)储集层有效性评价方法能有效剔除无效储集层，同时结合孔隙度、渗透率比值与电阻率比值交会图板进行流体性质识别，在解释评价中有据可循，对致密砂岩气层流体性质识别具有很强的指导意义。

(3)经乌马营地区6口井52层验证，解释符合率有效提高，应用效果较好。证明了该方法的有效性，提高了该区深层致密砂岩气层测井识别的准确率，为下步勘探规划提供了技术支撑。

存在问题：一是井眼环境对补偿密度曲线影响较大，因此井眼不规则处需要先进行补偿密度校正，然后再利用该方法进行储集层参数计算；二是因岩心分析数据、测井资料及现场应用数据有限，储集层有效性评价及流体性质识别图板还处在初步建立阶段，需要进一步完善。