劉忠明，吳見(jiàn)萌，葛 祥，冷 義

（中國(guó)石化西南石油工程有限公司測(cè)井分公司）

1 引 言

準(zhǔn)確地判斷儲(chǔ)層的產(chǎn)液性質(zhì)是選層和優(yōu)化試油方案的重要依據(jù)，目前面臨著高束縛水飽和度儲(chǔ)層的挑戰(zhàn)。儲(chǔ)層中的束縛水是流體與巖石之間綜合特性的反映，它主要取決于巖石孔隙中毛細(xì)管力的大小和巖石對(duì)液體的潤(rùn)濕性［1-4］。一般情況下，束縛水主要由毛細(xì)管滯水和薄膜滯水兩部分組成，分布和殘存在巖石顆粒接觸處和微細(xì)孔隙中，或吸附在巖石骨架顆粒表面，在一定的生產(chǎn)壓差下不能流動(dòng)，這時(shí)的飽和度稱為束縛水飽和度［5］。束縛水的聚集可以較好地改善儲(chǔ)層的導(dǎo)電性從而降低儲(chǔ)層的電阻率，這是科學(xué)認(rèn)識(shí)低阻油層的基礎(chǔ)。那么，如何規(guī)避低阻油層因采用常規(guī)方法解釋時(shí)含水飽和度較大［2-6］而被放棄的風(fēng)險(xiǎn)呢？合理地計(jì)算束縛水飽和度是很重要的一個(gè)步驟。

目前，關(guān)于束縛水飽和度的計(jì)算方法主要源于碎屑巖儲(chǔ)層，大致包括兩類：一類是開(kāi)展巖石微觀導(dǎo)電機(jī)理研究，進(jìn)而推演出更加接近儲(chǔ)層實(shí)際的模型，其代表是W-S 方程和雙水模型［7-11］；另一類是進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸，通過(guò)其他可測(cè)量或者易于計(jì)算的參數(shù)來(lái)表征束縛水飽和度［2-6，12］。因?yàn)樘妓猁}巖的非均質(zhì)性遠(yuǎn)強(qiáng)于砂巖,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于建立精確的解釋模型，同時(shí)也難以找到合適的參數(shù)來(lái)求取骨架孔隙中束縛水的含量，目前專門針對(duì)碳酸鹽巖束縛水飽和度的研究工作也較少。碳酸鹽巖含水飽和度的計(jì)算方法，還是以阿爾奇公式為主，還有一些對(duì)阿爾奇公式的經(jīng)驗(yàn)性擴(kuò)展和構(gòu)建多重孔隙導(dǎo)電模型等［13］，這些方法主要通過(guò)巖心的巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)獲取關(guān)鍵參數(shù)，但它們很少涉及泥質(zhì)含量較高的儲(chǔ)層類型。

在中東YL-DS油田，已有的測(cè)試層段（22個(gè)）均在泥質(zhì)含量極少（＜3%）或者純灰?guī)r儲(chǔ)層段，所確定的油層下限標(biāo)準(zhǔn)為孔隙度6.5%、電阻率2 Ω·m，依據(jù)含水飽和度（Sw）判別油氣水層的標(biāo)準(zhǔn)為：＜50%（油層）、50%～70%（油水同層）、70%～90%（含油水層）、≥90%（水層）。隨著勘探的進(jìn)展，近年來(lái)鉆遇了新的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，以含泥質(zhì)白堊質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，泥質(zhì)含量較高（3%～8%），孔隙度與純灰?guī)r段相比無(wú)明顯減少，一般大于6.5%，電阻率≤2Ω·m，接近或低于原有的油層下限標(biāo)準(zhǔn)。由于泥質(zhì)含量較高，造成感應(yīng)電阻率較低，如果按常規(guī)的測(cè)井解釋，則含水飽和度較高，這類儲(chǔ)層常被定為水層，因此，需要探索或改進(jìn)泥質(zhì)灰?guī)r含水飽和度的計(jì)算方法，以準(zhǔn)確識(shí)別產(chǎn)液性質(zhì)，從而節(jié)約測(cè)試成本和提高勘探效率。

本文以中東YL-DS 油田含泥質(zhì)灰?guī)r為例，提出了計(jì)算泥質(zhì)束縛水孔隙度，以此對(duì)常規(guī)阿爾奇公式計(jì)算的含水飽和度進(jìn)行校正，再應(yīng)用校正后的飽和度結(jié)合原有的純灰?guī)r儲(chǔ)層段油氣水評(píng)價(jià)圖版進(jìn)行流體性質(zhì)判別，這一方法獲得了較好的效果。

2 計(jì)算模型

2.1 含水飽和度

研究區(qū)的石灰?guī)r儲(chǔ)層以溶蝕孔洞為主，裂縫欠發(fā)育，可直接采用阿爾奇公式［14］計(jì)算儲(chǔ)層含水飽和度。

式中：Sw——含水飽和度，%；

Rw——地層水電阻率，Ω·m；

Rt——原狀地層電阻率，Ω·m；

φ——地層總孔隙度（由孔隙度系列測(cè)井曲線求?。?；

a、b——巖性相關(guān)常數(shù)，由取心巖電實(shí)驗(yàn)獲得；

m、n——膠結(jié)指數(shù)、飽和度指數(shù)，由取心巖電實(shí)驗(yàn)獲得

在泥質(zhì)含量低于3%的儲(chǔ)層中，計(jì)算的Sw值最為可靠，因?yàn)槟壳矮@取a、b、m、n 等參數(shù)的巖心皆來(lái)自此類儲(chǔ)層。

2.2 純泥巖孔隙度

地層中的泥巖可以簡(jiǎn)化為由地層水與干黏土共同組成的混合體，其體積模型為：

可得：

式中：PORsh——純泥巖孔隙度，%；

Ddry——干黏土密度，g/cm3；

Dwet——濕黏土密度，g/cm3（可采用相鄰井泥巖層密度值參與計(jì)算。本次研究中通過(guò)10 口井的密度頻率圖分析，得到濕黏土的密度峰值為2.33 g/cm3）；

Df——地層水密度，取近似值1.0 g/cm3

那么，只要計(jì)算出Ddry即可計(jì)算出純泥巖的孔隙度。

有多種方法可以獲得干黏土密度值：（1）采用黏土礦物組分分析資料，按不同礦物類型的標(biāo)準(zhǔn)密度與含量進(jìn)行加權(quán)平均；（2）采用自然伽馬能譜測(cè)井資料，依據(jù)Th/K 標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行黏土類型的識(shí)別［15-16］，再根據(jù)礦物類型選擇適當(dāng)?shù)母绅ね撩芏壤碚撝担?4］，比如，高嶺石、綠泥石、伊利石和蒙脫石的骨架密度理論值分別為2.96、3.39、2.90、2.88 g/cm3；（3）采用自然伽馬曲線以及孔隙度系列曲線等建立與黏土類型的回歸關(guān)系［17］。

研究區(qū)測(cè)井項(xiàng)目主要包括常規(guī)綜合、自然伽馬能譜、聲電成像、偶極聲波等，多數(shù)井進(jìn)行了自然伽馬能譜測(cè)井，所以采用能譜資料識(shí)別黏土礦物類型是最為經(jīng)濟(jì)可行的。

由Th/K 圖版(圖1)可以看出，目的層段Th/K 較低，且K 值多低于2.5，反映黏土類型主要為伊利石蒙脫石混層，含少量海綠石、高嶺石，根據(jù)黏土礦物密度理論值［14］，干黏土密度值確定為2.90 g/cm3。

把干黏土密度、濕黏土密度、地層水密度等參數(shù)代入(3)式，可得理論純泥巖孔隙度為30%。對(duì)類似儲(chǔ)層，近似計(jì)算時(shí)可以采用該值，當(dāng)?shù)貙影l(fā)生變化時(shí)，應(yīng)注意重新求取干黏土密度和濕黏土密度等參數(shù)。

2.3 泥質(zhì)束縛水孔隙度

可采用如下公式計(jì)算儲(chǔ)層中的泥質(zhì)束縛水孔隙度。

式中：φsh——儲(chǔ)層中泥質(zhì)束縛水孔隙度，%；

Vsh——儲(chǔ)層中的泥質(zhì)含量，%；

PORsh——純泥巖孔隙度，%

需要說(shuō)明的是，泥質(zhì)束縛水孔隙度并不能等同于束縛水孔隙度，泥質(zhì)束縛水是束縛水的一種存在形式，因而儲(chǔ)層中泥質(zhì)束縛水孔隙度一定小于束縛水孔隙度。

2.4 含水飽和度校正

采用泥質(zhì)束縛水孔隙度對(duì)常規(guī)阿爾奇公式解釋的含水飽和度進(jìn)行校正。

圖1 中東YL-DS 油田黏土類型識(shí)別圖

式中：Sw*——校正后的含水飽和度（也可稱為視純灰?guī)r含水飽和度），%；

Sw——由阿爾奇公式計(jì)算得到的含水飽和度，%；

φsh——儲(chǔ)層中泥質(zhì)束縛水孔隙度（由公式(4)求得），%；

φ——由孔隙度系列測(cè)井曲線計(jì)算得到的總孔隙度，%

對(duì)含水飽和度的校正就是減去泥質(zhì)部分所含的地層水，這樣，校正后的含水飽和度就可以近似看作純灰?guī)r儲(chǔ)層的含水飽和度，它適用于油田區(qū)已有的儲(chǔ)層流體識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

3 應(yīng)用效果

以中東YL-DS油田某井為例，采用上述方法對(duì)含水飽和度進(jìn)行校正，進(jìn)而重新判別油氣水層（圖2），解釋結(jié)果獲得了測(cè)試結(jié)果的證實(shí)。

圖2中第2號(hào)、5號(hào)層儲(chǔ)層段泥質(zhì)含量差別較大。第2 號(hào)層泥質(zhì)含量較低，含水飽和度Sw與視純灰?guī)r含水飽和度Sw*相差不大，為10%～25%，判定為油層。第5 號(hào)層地層總孔隙度φ＞11%、Sw為55%～70%，據(jù)油田已建立的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)解釋為油水同層，而校正所得的Sw*為38%～45%，則該層可重新解釋為油層，經(jīng)測(cè)試獲得日產(chǎn)油350 桶、天然氣22 800 m3，且不產(chǎn)水。這說(shuō)明對(duì)于泥質(zhì)含量較高的孔洞型石灰?guī)r儲(chǔ)層（泥質(zhì)含量3%～8%），通過(guò)計(jì)算泥質(zhì)束縛水孔隙度并以此校正含水飽和度的方法是可行的。正確識(shí)別此類儲(chǔ)層，不僅提高了測(cè)井解釋符合率，而且對(duì)于油田儲(chǔ)量的提高也有極大意義。

需要說(shuō)明的是，這種方法在泥質(zhì)含量極高（大于8%）的石灰?guī)r儲(chǔ)層中并不適用。由于泥質(zhì)含量增加會(huì)堵塞孔隙吼道，使油氣水不容易產(chǎn)出，此時(shí)對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)液性質(zhì)的討論將變得更復(fù)雜。另外，對(duì)孔隙度很低（低于工業(yè)產(chǎn)層下限，φ＜6.5%）的儲(chǔ)層段，應(yīng)用本文方法時(shí)，參數(shù)選擇值與真實(shí)值之間不可避免的差異會(huì)造成計(jì)算結(jié)果的較大誤差，因此也有一定局限。

圖2 中東YL-DS 油田X井995～1025m井段測(cè)井解釋成果圖

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)中東YL-DS油田含泥質(zhì)灰?guī)r儲(chǔ)層，通過(guò)計(jì)算泥質(zhì)束縛水孔隙度，并以此對(duì)常規(guī)阿爾奇公式計(jì)算的含水飽和度進(jìn)行校正，進(jìn)而獲得視純灰?guī)r儲(chǔ)層含水飽和度，再參照油田純灰?guī)r儲(chǔ)層段的油氣水層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流體識(shí)別，這一方法有效解決了高泥質(zhì)含量灰?guī)r（泥質(zhì)含量3%～8%）的儲(chǔ)層流體識(shí)別問(wèn)題，應(yīng)用效果較好。計(jì)算泥質(zhì)束縛水孔隙度的關(guān)鍵是獲得較準(zhǔn)確的干黏土和濕黏土的參數(shù)值，這可以借助巖石地化分析、能譜測(cè)井等資料來(lái)求取。

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