付建偉，彭承文，李 慶

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復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)低阻成因及測(cè)井評(píng)價(jià)方法研究

付建偉1，彭承文2，李 慶2

（1. 中國(guó)石油大學(xué) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 102249； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司 第八采油廠地質(zhì)大隊(duì), 黑龍江 大慶 163514 ）

大慶八廠葡萄花油層廣泛發(fā)育低阻油氣藏，復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)是低阻油藏形成的主要原因之一。通過(guò)研究區(qū)低阻油層的巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征研究，結(jié)合試油資料，驗(yàn)證了本區(qū)復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)是造成低阻油層發(fā)育的主要原因之一。通過(guò)分析化驗(yàn)資料，利用研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)建立了儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，指出了低阻油層發(fā)育的儲(chǔ)層類型；利用壓汞和常規(guī)孔滲資料，建立了孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)的關(guān)系模型，形成了利用測(cè)井資料評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu)的方法和模型，為低阻油層有利區(qū)預(yù)測(cè)提供了技術(shù)保證。研究表明：該技術(shù)對(duì)于解決低阻油層的識(shí)別和評(píng)價(jià)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

低阻油藏；復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)；測(cè)井評(píng)價(jià)；葡萄花油層

三肇凹陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)，是大慶長(zhǎng)垣與朝長(zhǎng)階地之間的一個(gè)二級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，是松遼盆地大慶地區(qū)主要生油凹陷之一，目前主要的開(kāi)發(fā)層系是葡萄花油層。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的開(kāi)發(fā)，區(qū)內(nèi)葡萄花油層已基本動(dòng)用，其儲(chǔ)層發(fā)育情況、油水等流體分布規(guī)律得到了比較清晰的認(rèn)識(shí)。目前剩余未動(dòng)用及尚未探明的區(qū)塊多位于凹陷低部位及幾個(gè)油田交界部位，其主要特征為儲(chǔ)層薄、物性差，儲(chǔ)層的巖性和孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜變化大，區(qū)塊內(nèi)油水分布復(fù)雜，給測(cè)井流體識(shí)別帶來(lái)困難，特別是在鉆井過(guò)程中部分井層出現(xiàn)的低阻油層，油層的電阻率低于或接近鄰近水層的電阻率，給油藏評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)方案部署帶來(lái)了挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響了新區(qū)增儲(chǔ)上產(chǎn)步伐。因此開(kāi)展低阻成因并建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法具有重要的意義。

1 復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的低阻測(cè)井成因分析

低阻油層在我國(guó)廣范發(fā)育[1-8]，低阻油層并非電阻率低，而是由于油層與水層的電阻率相接近，傳統(tǒng)的識(shí)別方法無(wú)法識(shí)別油層和水層，也叫低對(duì)比度油層[9]。低阻的成因很多，以前的文獻(xiàn)多有論述，其中復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的低阻的一種類型。儲(chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系。其中孔隙大小決定著巖石的儲(chǔ)集能力，是反應(yīng)儲(chǔ)層宏觀儲(chǔ)集能力的重要參數(shù)；而吼道的形狀、大小則控制著巖石的儲(chǔ)集和滲透能力，是反應(yīng)儲(chǔ)層微觀滲流特征的重要參數(shù)。復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)是由組成巖石骨架的顆粒分布及其排列方式，以及粘土的充填方式?jīng)Q定的。與由于巖石細(xì)粒成分（粉砂）增多或粘土礦物充填富集，致使形成大量的微孔隙，促使束縛水增高；另外由于顆粒分選不均勻或由于成巖次生作用形成較大孔徑的次生孔隙，從而造成有大量較小孔隙與少部分較大孔隙組成的雙孔隙系統(tǒng)，當(dāng)該砂巖含油時(shí)，微小孔隙越多、平均含水飽和度也越高，但種水屬于不動(dòng)水，試油結(jié)果為純油層或油水同層，從而形成低阻油氣層。

復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層形成的高不動(dòng)水組分比較復(fù)雜，包括由于巖石親水造成的巖石顆粒薄膜滯水和由于微小孔隙造成的毛管壓力大引起的毛管束縛水，其中毛管束縛水起主導(dǎo)作用。毛管束縛水的多少取決于儲(chǔ)層平均孔喉半徑以及流體的表面張力，壓汞表明平均孔喉半徑與毛管排替壓力密切相關(guān)，而孔喉半徑的大小受巖石顆粒大小的控制。因此，巖石顆粒越細(xì)、平均孔喉半徑越小、毛管排替壓力越大，則儲(chǔ)層中毛管束縛水越多，導(dǎo)致不動(dòng)水飽和度增大。因此復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層巖石一般具有顆粒較細(xì)，泥質(zhì)含量高，孔喉半徑小、毛管半徑小、彎曲度大等特點(diǎn)，從而因此該類儲(chǔ)層較大的毛管排替壓力，較高的不動(dòng)水飽和度。低阻油氣層的孔隙結(jié)構(gòu)一般具有兩個(gè)主要特征，一是微孔隙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)育，這部分孔隙一般不具備滲透能力，包含大部分束縛水；二是具有滲透能力的孔隙系統(tǒng)，這部分孔隙半徑大，但所占比重較小。發(fā)育的微孔隙使儲(chǔ)層內(nèi)形成了比較發(fā)達(dá)的不動(dòng)水網(wǎng)絡(luò)，引起較高的不動(dòng)水飽和度，然而在開(kāi)發(fā)中該部分水不具滲流能力，試油結(jié)果為油層。因此，微孔發(fā)育的油層，含油飽和度一般較低，從而導(dǎo)致油層的電阻率偏低，從而形成了低阻油層。

研究區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的低阻油層井是以分選、磨圓程度中等的細(xì)粒長(zhǎng)石、巖屑砂巖為主組成的砂巖儲(chǔ)集體，其結(jié)構(gòu)成熟度偏低，因此巖石骨架特性與粘土性質(zhì)決定了油層具有孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)研究區(qū)36口井282個(gè)樣品數(shù)據(jù)中孔隙結(jié)構(gòu)資料統(tǒng)計(jì)表明：研究區(qū)升平油田的最大連通孔喉半徑和均值半徑相比研究區(qū)其它油田普遍偏小。由于孔喉半徑小，彎曲度大，毛細(xì)管排驅(qū)壓力大，因此成藏過(guò)程中巖石滯留地層水的能力特別強(qiáng)，毛管中的地層水被驅(qū)替不充分而遺留在微小的孔喉中，導(dǎo)致油層不動(dòng)水飽和度高，特別是當(dāng)巖性顆粒越細(xì)，平均孔喉半徑越小，就會(huì)造成不動(dòng)水飽和度越高，從而使儲(chǔ)層呈現(xiàn)低阻特征。該現(xiàn)象通過(guò)巖石物理實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。

芳X-x1井X層段如圖1(a)，該層試油結(jié)論為純油層，上部井段1 416~1 418 m層段電阻率測(cè)井值為10~12 Ω?m，具有典型的低阻油層特征，從孔隙結(jié)構(gòu)上看，壓汞曲線具有較大的排驅(qū)壓力和細(xì)小的孔喉分布（圖2），此井為典型的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)造成的低阻。

而對(duì)于芳X-x2井1 549.5~1 551.3 m層段如圖1(b)所示，雙側(cè)向電阻率18 Ω?m，而試油結(jié)論為油水同層，從孔隙結(jié)構(gòu)上看，該井具有較好的孔隙結(jié)構(gòu)如圖3，水是以自由流體的方式存在，因此盡管電阻率數(shù)值并不低，但試油仍為油水同層。

該實(shí)例表明，對(duì)于不同孔隙結(jié)構(gòu)，采用統(tǒng)一的電阻率標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別油水層必將帶來(lái)誤判。應(yīng)針對(duì)不同的孔隙結(jié)構(gòu)分類評(píng)價(jià)，以提高油水層的識(shí)別精度，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)低阻油層。

圖1 測(cè)井曲線圖

圖2 芳X-x1井孔隙分布圖

2 孔隙結(jié)構(gòu)的常規(guī)測(cè)井評(píng)價(jià)

對(duì)于以高束縛水飽和度導(dǎo)致的低阻油層來(lái)講，巖性細(xì)，泥質(zhì)含量高，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜是其主要的成因。因此準(zhǔn)確利用測(cè)井資料評(píng)價(jià)連續(xù)深度范圍內(nèi)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)信息，搞清孔隙結(jié)構(gòu)與宏觀物性的關(guān)系以及對(duì)宏觀地球物理特性的影響，進(jìn)而有效地利用地球物理資料計(jì)算含油飽和度等地球物理參數(shù)，對(duì)于正確地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層基本特性及其開(kāi)采價(jià)值，提高低阻油氣層解釋精度，具有十分重要的意義。

圖3 芳X-x2孔隙結(jié)構(gòu)特征

因此在研究中，采用了以儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)為主線，研究孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與儲(chǔ)層各個(gè)宏觀參數(shù)的相關(guān)性，進(jìn)而開(kāi)展儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)。儲(chǔ)層孔隙度和滲透率都是反映儲(chǔ)層品質(zhì)的重要參數(shù)，孔隙度是反映巖石的儲(chǔ)集空間大小的重要參數(shù)，而滲透率則是反映儲(chǔ)層孔隙空間的連通性和巖石的滲流能力大小的重要參數(shù)。研究表明儲(chǔ)層滲透率比孔隙度（K/φ）基本反映了孔隙結(jié)構(gòu)[9-12]，兩者組合在一起形成了用以評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的宏觀參數(shù)——儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)(RQI)，定義為，本研究考查了儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)反映孔隙結(jié)構(gòu)變化特征參數(shù)的可行性和可靠性,如圖4-圖6所示?？梢钥吹絻?chǔ)層品質(zhì)指數(shù)在評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu)中具有很好的可靠性。

圖4 孔厚半徑均值與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)的關(guān)系

圖5 孔喉中值半徑與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)的關(guān)系

圖6 平均孔喉半徑與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)的關(guān)系

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)研究區(qū)油層分析，該區(qū)普遍存在復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層，復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)特別是微孔發(fā)育的地層，會(huì)造成高不動(dòng)水飽和度，進(jìn)而引起低對(duì)比度油層。研究通過(guò)測(cè)井計(jì)算孔滲參數(shù)，建立了儲(chǔ)層品質(zhì)參數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的解釋模型，進(jìn)而評(píng)價(jià)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，可以用于劃分儲(chǔ)層類型，指導(dǎo)有利的低阻油層發(fā)育層位,對(duì)于低阻油層的發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)及有利區(qū)域的預(yù)測(cè)具有重要的意義。

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Study on the Genesis of Low Resistivity Layer With Complicated Pore Structures and the Method of Log Evaluation

1,2,2

（1. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prosprecting, China University of Petroleum , Beijing 102249, China；2. Daqing Oilfield Co.,Ltd. No.8 Oil Production Factory, Heilongjiang Daqing 163514，China ）

There developed plenty of low-resistive formations in Putaohua formation of Daqing oilfield，one of the genesises of low-resistive formations is complicated pore structures of the rock. In this paper, by studying the characteristics of rock pore structures and combining with the well test result, it’s proved that complicated pore structures is one main reason which caused low resistivity formation development. Through using all kinds of analysis data, the standard of reservoir classification was established by employing the parameter of pore structures; the relationship between physical property and pore structure of reservoir was established by using mercury penetration experiment and Porosity and permeability data, the method and model for pore structure evaluation based on well log were obtained, witch could provide technical guarantees for the prediction of favorable development formation with low resistivity. It’s point out that the technology has important application value for the evaluation and recognition of reservoir with low resistivity.

Low resistivity; Complicated pore structures; Log evaluation; Putaohua oil reservoir

TE 122

A

1671-0460（2014）06-1046-03

中石油創(chuàng)新基金“致密砂礫巖巖性巖相測(cè)井識(shí)別方法研究”（2013D-5006-030）;大慶油田有限公司重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目資助。

2013-11-20

付建偉(1974-)，男，安徽碭山人，副教授，博士，2006年6月畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京）地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，研究方向：測(cè)井地質(zhì)。E-mail：jianweifu20032163.com。