叢 琳，劉 洋，李文龍，叢博南，馬 源

（1. 中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2. 東北石油大學(xué) 油氣藏形成機(jī)理與資源評(píng)價(jià)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318；3. 大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163152； 4. 中國(guó)石油集團(tuán)公司遼河油田分公司沈陽(yáng)采油廠，遼寧 沈陽(yáng) 110316）

石油化工

遼河西部凹陷深層有效儲(chǔ)層物性下限主控因素分析

叢 琳1、2，劉 洋2，李文龍3，叢博南4，馬 源1

（1. 中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2. 東北石油大學(xué) 油氣藏形成機(jī)理與資源評(píng)價(jià)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318；3. 大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163152； 4. 中國(guó)石油集團(tuán)公司遼河油田分公司沈陽(yáng)采油廠，遼寧 沈陽(yáng) 110316）

遼河西部凹陷深層致密砂巖有效儲(chǔ)層物性下限受埋藏深度、流體性質(zhì)、儲(chǔ)層特征、地層溫度和壓力等多因素的影響，同時(shí)也受開(kāi)發(fā)工藝水平的影響。因此采用多種方法綜合確定了物性下限。通過(guò)求取研究區(qū)不同深度的物性下限，結(jié)合儲(chǔ)層性質(zhì)、埋深、溫度和壓力等探討影響物性下限的主控因素。儲(chǔ)層性質(zhì)、埋藏深度和地層溫度是深層致密砂巖有效儲(chǔ)層發(fā)育程度的主控因素。次生孔隙會(huì)增大有效儲(chǔ)層孔隙度下限，物性下限隨著埋深的增加而減小，隨地層溫度的增加有效儲(chǔ)層物性下限降低。地層壓力對(duì)有效儲(chǔ)層發(fā)育影響較大，深部超壓使有效儲(chǔ)層物性下限降低。流體性質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層有效性影響相對(duì)較小。

西部凹陷；深層儲(chǔ)層；物性下限；主控因素

隨著勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷深入，非常規(guī)儲(chǔ)層成為了油氣地質(zhì)工作者們研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。遼河西部凹陷深層指埋深大于等于 3 500 m，為一套致密砂巖儲(chǔ)層，主要發(fā)育河道砂、席狀砂等多種儲(chǔ)集體。通過(guò)巖心、測(cè)井、試油等動(dòng)靜態(tài)資料，選用試油法、含油產(chǎn)狀法和排驅(qū)壓力法等分別求取了 2 000 至 5 000 m 深度范圍內(nèi)有效儲(chǔ)層的物性下限。研究發(fā)現(xiàn)，遼河西部凹陷深層致密砂巖儲(chǔ)層物性下限的影響因素包括埋藏深度、流體性質(zhì)、儲(chǔ)層特征、地層溫度和壓力等，同時(shí)也受開(kāi)發(fā)工藝水平的影響[1-9]。本文分別探討了埋藏深度、流體性質(zhì)、儲(chǔ)層特征、地層溫度和壓力對(duì)研究區(qū)深層儲(chǔ)層的影響，理清了各因素間的主次關(guān)系，為油田增儲(chǔ)上產(chǎn)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 物性下限計(jì)算

致密砂巖儲(chǔ)層物性下限很難確定，一般只能用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的方法確定，為了能夠盡可能的將儲(chǔ)層物性下限確定準(zhǔn)確，利用試油、巖心分析、測(cè)井解釋等動(dòng)靜態(tài)資料，運(yùn)用試油法、含油產(chǎn)狀法、排驅(qū)壓力法，分布函數(shù)法等方法[10-12]，在相同或相近的埋藏深度范圍內(nèi)各方法計(jì)算的物性下限值基本一致。將多種方法確定的不同深度的物性下限值與深度進(jìn)行擬合得到滲透率和孔隙度與深度的函數(shù)關(guān)系方 程 ：φ下限=15.399e-0.00025H， R=0.969 8 ， k下限=（2.15E+13）H-3.8723，R=0.858 8，其中 H 為深度，R為相關(guān)系數(shù)。通過(guò)該方程，可確定不同深度的物性下限（表 1）。

表 1 不同埋藏深度物性下限Table 1 Petrophysical parameter cutoff under different buried depth

2 物性下限的影響因素

2.1 埋藏深度

從不同深度的物性下限值可以看出，隨著埋藏深度的增加，物性下限值減小?？梢?jiàn)，埋藏深度對(duì)儲(chǔ)層物性下限的影響是比較大的。隨埋藏深度增加，地層壓力會(huì)增大，原油性質(zhì)越好，流體可進(jìn)出的孔喉半徑越來(lái)越小，所以儲(chǔ)層物性下限會(huì)隨著埋藏深度的增加而減小。

2.2 流體性質(zhì)[13]

原油的密度和黏度是物性下限的影響因素。密度與物性下限為線性關(guān)系，原油密度減小，儲(chǔ)層物性下限越小。黏度和物性下限通常顯示指數(shù)關(guān)系，隨著黏度的減小，物性下限也降低。研究區(qū)原油密度和黏度隨埋深增加變化較小，因此流體性質(zhì)不是深層物性下限的主要影響因素。

2.3 儲(chǔ)層性質(zhì)

由 儲(chǔ) 層 的 物 性 和 巖 石 比 面 的 關(guān) 系 式(k=φ3/(2S2)，其中 k為滲透率，φ為孔隙度，S為巖石比面)可知，在φ大小相同時(shí)，儲(chǔ)集空間類型不同，S大小不等。次生孔隙和原生孔隙相比巖石比面要大，次生孔隙的滲透率就小，因此對(duì)于儲(chǔ)集空間以次生孔隙為主的儲(chǔ)層，要成為有效儲(chǔ)層孔隙度下限要高于儲(chǔ)集空間類型以原生孔隙為主的儲(chǔ)層。研究區(qū)深層儲(chǔ)集空間不同深度范圍內(nèi)發(fā)育類型及孔隙類型分布變化較大（圖 1），其中 3 500～4 000 m 和 4 000～4 500 m 均以次生孔隙為主，而到了 4 500～5 000 m深度范圍儲(chǔ)集空間類型以次生孔隙、原生孔隙和裂縫為主。

除了儲(chǔ)集空間類型隨深度變化較大以外，巖性主要為湖底扇礫巖、含礫砂巖和中-細(xì)砂巖，巖性、粒度變化也較大，另外隨著深度的增加，泥質(zhì)、碳酸鹽含量降低，物性下限減小。總之，研究區(qū)深層儲(chǔ)層性質(zhì)變化較大，因此，儲(chǔ)層性質(zhì)是影響研究區(qū)深部有效儲(chǔ)層物性下限的主要因素之一。

2.4 地層溫度

遼河西部凹陷深層地溫梯度大約為 3.5 ℃/100 m。隨埋深增加地層溫度明顯增大（圖 2），液體體積發(fā)生膨脹，分子間的距離加大，使得分子間引力減小，即油水界面張力減小[5,9,13,14]。在孔吼半徑相同的情況下，成藏阻力隨著溫度的升高而降低，導(dǎo)致有效儲(chǔ)層物性下限隨溫度的增加而降低。因此，地層溫度是影響研究區(qū)深層有效儲(chǔ)層物性下限的主控因素之一。

2.5 壓力[15-22]

通過(guò)對(duì)研究區(qū)各壓力參數(shù)分析，深層超壓在深層不是很發(fā)育，剩余壓力值隨深度的增加變化也較小，因此超壓不是影響研究區(qū)深層有效儲(chǔ)層物性下限的主要因素。

然而，致密砂巖儲(chǔ)層孔喉較小，要使流體開(kāi)始流動(dòng)，必須克服巖石孔壁與流體固、液界面上的表面分子力的強(qiáng)烈作用，因此需要一個(gè)啟動(dòng)壓差。使致密砂巖儲(chǔ)層中的流體開(kāi)始流動(dòng)的最低壓力稱為啟動(dòng)壓力。隨著深度的增加，壓差增大（圖 3），使物性更低的儲(chǔ)層也開(kāi)始能夠儲(chǔ)集和滲濾流體，成為有效儲(chǔ)層。因此，隨著壓差的增大，有效儲(chǔ)層物性下限降低。壓差是影響研究區(qū)深層有效儲(chǔ)層物性下限的主要因素。

3 結(jié) 論

（1）綜合利用各種動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，采用多種方法確定了遼河西部凹陷深層致密砂巖儲(chǔ)層不同埋深的物性下限，對(duì)埋藏深度、流體性質(zhì)、儲(chǔ)層特征、地層溫度和壓力等物性下限的多種影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究，明確了各種影響因素的主次關(guān)系。

（2）隨埋藏深度的增加，物性下限減?。辉兔芏?、黏度越小，物性下限越低；儲(chǔ)集空間類型、巖性等也會(huì)影響物性下限；隨著壓差的增大，有效儲(chǔ)層物性下限降低。

（3）儲(chǔ)層性質(zhì)、埋藏深度和地層溫度是深層致密砂巖有效儲(chǔ)層發(fā)育程度的主控因素，地層壓力對(duì)有效儲(chǔ)層發(fā)育影響較大，流體性質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層有效性影響相對(duì)較小。

圖 1 孔隙發(fā)育類型及分布圖Fig.1 Pore types and distribution

圖 2 地層溫度與深度的關(guān)系Fig.2 The relationship between formation temperature and depth

圖 3 壓差與深度的關(guān)系Fig.3 The relationship between pressure differential and depth

［1］ 王琪，禚喜準(zhǔn)，陳國(guó)俊，等．鄂爾多斯西部長(zhǎng) 6 砂巖成巖演化與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[J]．石油學(xué)報(bào)，2005，26(5):17-23．

［2］ 李森明．利用對(duì)比技術(shù)分析吐哈盆地臺(tái)北凹陷儲(chǔ)層孔隙特征及有效性[J]．石油學(xué)報(bào)，2006，27(1):47-52．

［3］ 王艷忠，操應(yīng)長(zhǎng)，宋國(guó)奇，等．東營(yíng)凹陷古近系深部碎屑巖有效儲(chǔ)層物性下限的確定[J]．中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，33(4):16-21．

［4］ 王艷忠．東營(yíng)凹陷古近系深部有效儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究[D]．北京:中國(guó)石油大學(xué)，2007．

［5］ 王天福．濱南-利津地區(qū)沙四上亞段層序地層及儲(chǔ)層特征研究[D]．北京:中國(guó)石油大學(xué)，2009．

［6］ 郭雪嬌．車(chē)鎮(zhèn)凹陷北帶古近系砂礫巖體沉積特征及其有效性研究[D]．北京:中國(guó)石油大學(xué)，2011．

［7］ 王艷忠，操應(yīng)長(zhǎng)．車(chē)鎮(zhèn)凹陷古近系深層碎屑巖有效儲(chǔ)層物性下限及控制因素[J]．沉積學(xué)報(bào)，2010，28(4):753-761．

［8］ 操應(yīng)長(zhǎng)，王艷忠，徐濤玉，等．東營(yíng)凹陷西部沙四上亞段灘壩砂體 有 效 儲(chǔ) 層 的 物 性 下 限 及 控 制 因 素 [J]． 沉 積 學(xué) 報(bào) ， 2009 ，27(2):230-237．

［9］ 王艷忠，操應(yīng)長(zhǎng)，宋國(guó)奇，等．試油資料在渤南洼陷深部碎屑巖有效儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]．石油學(xué)報(bào)，2008，29(05):701-706．

［10］郭睿．儲(chǔ)集層物性下限值確定方法及其補(bǔ)充[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2004，31(5):140-144．

［11］郭睿．國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目技術(shù)評(píng)價(jià)方法研究[D]．北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2007．

［12］于雯泉，葉紹東，陸海娟．高郵凹陷阜三段有效儲(chǔ)層物性下限研究[J]．復(fù)雜油氣藏，2011，4(1):5-9．

［13］王艷忠，操應(yīng)長(zhǎng)，宋國(guó)奇，等．東營(yíng)凹陷古近系深部碎屑巖有效儲(chǔ)層物性下限的確定[J]．中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，33(4):16-21．

［14］王艷忠．東營(yíng)凹陷古近系深部有效儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究[D]．北京:中國(guó)石油大學(xué)，2007．

［15］袁少民．下寺灣油田柴窯柴 44 區(qū)長(zhǎng) 6 油藏精細(xì)描述[D]．成都:成都理工大學(xué)，2012．

［16］李幸運(yùn)，郭建新，張清秀，等．氣藏儲(chǔ)集層物性參數(shù)下限確定方法研究[J]．天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2008，31(03):33-38．

［17］畢海濱，王穎惠，魯國(guó)明．油水界面張力的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法[J]．新疆石油地質(zhì)，1996，17(02):173-176．

［18］高勇，張連雪．板橋一北大港地區(qū)深層碎屑巖儲(chǔ)集層特征及影響因素研究[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2001，28(2):36-39．

［19］游俊，鄭浚茂，周建生．深部地層異常壓力與異?？紫抖燃坝蜌獠氐年P(guān)系[J]．中國(guó)海上油氣:地質(zhì)，1997，11(4):249-253．

［20］陳純芳，趙澄林，李會(huì)軍．板橋和歧北凹陷沙河街組深層碎屑巖儲(chǔ)層物性特征及其影響因素[J]．石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2002，26(1):4-7．

［21］陳中紅，查明，曲江秀．沉積盆地超壓體系油氣成藏條件及機(jī)理[J]．天然氣地球科學(xué)，2003，14(2):97-98．

［22］蘇玉山，王生朗，張聯(lián)盟，等．超壓異常對(duì)東濮凹陷深層油氣藏的控制作用[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2002，29(2):49-52．

Analysis on Main Controlling Factors of Petrophysical Parameter Cutoff in Deep Effective Reservoir in Liaohe Western Depression

CONG Lin1,2，LIU Yang2，LI Wen-long3，CONG Bo-nan4，MA Yuan1
（1. College of Earth Sciences, China University of Petroleum, Beijing 102249，China；2. Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Reservoir Formation Mechanism and Resource Assessment, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；3. Daqing Oilfield Company No.3 Oil Production Plant, Heilongjiang Daqing 163152，China；4. PetroChina Liaohe Oilfield Company Shenyang Oil Production Plant, Liaoning Shenyang 110316，China）

The petrophysical parameter cutoff of tight sandstone effective reservoir is not only related to the existing oil production technology level, but also affected by many other factors, such as reservoir properties, oil properties, depth, formation temperature, formation pressure and so on. So it is necessary to use a variety of methods to determine the petrophysical parameter cutoff. In this paper, combined with the reservoir properties, buried depth, temperature, pressure and many other factors, the main controlling factors to affect the petrophysical parameter cutoff were analyzed through calculating the cutoff of different depth in the study area. The results show that the main controlling factors to result in tight sandstone reservoir developing effectively are reservoir properties, buried depth and formation temperature in deep formation; Secondary porosity may increase the petrophysical parameter cutoff of deep effective reservoir, and the increase of burial depth and the increase of formation temperature can lead to the decrease of petrophysical parameter cutoff of deep effective reservoir; Formation pressure has a great impact on the development of effective reservoir, the overpressure in deep layers can lead to the decrease of the petrophysical parameter cutoff of effective reservoir. Reservoir fluid properties have a relatively small impact on the petrophysical parameter cutoff of effective reservoir.

Western depression; Deep reservoirs; Petrophysical parameter cutoff; Main controlling factors

TE 122

： A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 1671-0460（2014）07-1319-04

國(guó)家‘863 計(jì)劃’：致密砂巖儲(chǔ)層精細(xì)描述關(guān)鍵技術(shù)與軟件，項(xiàng)目號(hào)：2013AA061501：東北石油大學(xué)青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：Ky120201。

2014-04-25

叢琳（1983-），女，黑龍江大慶人，副教授，博士，東北石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)學(xué)。E-mail：conglindq@163.com。