徐 偉 楊小麗 房 磊 劉 鈞 宋蓉燕

(中海油研究總院 北京 100028)

烏干達(dá)Albert盆地J油田復(fù)雜碎屑巖儲(chǔ)層含水飽和度定量表征*

徐 偉 楊小麗 房 磊 劉 鈞 宋蓉燕

(中海油研究總院 北京 100028)

在復(fù)雜碎屑巖儲(chǔ)層中，測(cè)井解釋的含水飽和度結(jié)果往往受井眼條件、測(cè)井質(zhì)量等因素影響而存在較大偏差。為了更精確地表征含水飽和度的空間分布特征，以烏干達(dá)Albert盆地J油田為例，應(yīng)用與儲(chǔ)層物性和烴柱高度有關(guān)的SHF(Saturation Height Function)方法推導(dǎo)了該油田含水飽和度計(jì)算公式，即首先根據(jù)特殊巖心分析實(shí)驗(yàn)參數(shù)，將毛管壓力轉(zhuǎn)化到地層條件下，再對(duì)每個(gè)樣品采用Lambda公式(Sw=ApcB+C)擬合，得到各條毛管壓力曲線對(duì)應(yīng)的系數(shù)A、B、C；然后通過(guò)對(duì)各系數(shù)與儲(chǔ)層孔隙度和滲透率進(jìn)行回歸分析，獲得各系數(shù)與對(duì)應(yīng)物性的函數(shù)關(guān)系，從而得到含水飽和度計(jì)算公式，并通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果與測(cè)井解釋結(jié)果進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。應(yīng)用效果表明，本文公式得出的飽和度結(jié)果與測(cè)井解釋結(jié)果具有極高的一致性，對(duì)于薄層砂巖能夠提供更精確的結(jié)果，而且含水飽和度用數(shù)學(xué)公式表示后還能夠更加方便地應(yīng)用到三維地質(zhì)模型和動(dòng)態(tài)油藏模型中。

含水飽和度；SHF方法；碎屑巖儲(chǔ)層；Albert盆地；烏干達(dá)

飽和度是油氣藏儲(chǔ)量計(jì)算的重要參數(shù)，定量表征飽和度的空間變化是編制油田開發(fā)方案的關(guān)鍵技術(shù)之一[1-2]。在復(fù)雜的碎屑巖儲(chǔ)層中，測(cè)井解釋的飽和度結(jié)果往往受到井眼條件和測(cè)井質(zhì)量的影響而存在較大偏差，特別是對(duì)于薄層含油砂巖，由于電阻率受邊界效應(yīng)的強(qiáng)烈干擾，導(dǎo)致含油飽和度的解釋異常偏低[3]。李秋實(shí) 等[4]對(duì)阿爾奇公式與儲(chǔ)層物性之間的關(guān)系做了初步探討，但是并未給出定量的關(guān)系。事實(shí)上，受巖性、物性及深度等因素的影響，測(cè)井解釋飽和度結(jié)果難以直接通過(guò)井間對(duì)比擴(kuò)展到三維空間。童凱軍 等[5]利用毛管壓力曲線推導(dǎo)滲透率估算模型，為利用毛管壓力數(shù)據(jù)建立飽和度與儲(chǔ)層物性之間的聯(lián)系提供了借鑒。

為了定量表征含水飽和度的空間分布特征，本文以Albert盆地北部的J油田為例，利用巖心特殊分析實(shí)驗(yàn)得到的毛管壓力數(shù)據(jù)，通過(guò)SHF(Saturation Height Function)方法的Lambda公式擬合和回歸分析[6]，將含水飽和度與儲(chǔ)層物性和烴柱高度聯(lián)系起來(lái)，推導(dǎo)了該油田含水飽和度計(jì)算公式,并進(jìn)行了應(yīng)用效果分析。

1 地質(zhì)背景

烏干達(dá)Albert盆地位于東非大裂谷西支北端，受基底構(gòu)造控制，斷層較為發(fā)育，是一個(gè)富含油氣的中—新生代地塹(圖1)，大部分被深湖所覆蓋。Albert地塹變質(zhì)巖基底以片麻巖、片巖、石英巖、花崗巖為主，之上為風(fēng)化殼，上覆充填了從中新統(tǒng)至全新統(tǒng)的多套裂谷地層[7]。 J油田位于Albert盆地北部，原油油品較好，屬輕中質(zhì)原油，目前鉆有6口井，其中J-2A井巖心資料較為齊全。該油田受邊界斷層控制，屬帶氣頂?shù)陌氡承睒?gòu)造，主斷層為北東—南西向，次級(jí)斷層極為發(fā)育[8]。

本次研究的目的層段位于上上新統(tǒng)，埋藏較淺，壓實(shí)作用弱,從上至下可細(xì)分為H30、H27U、H27L、H25、H17、H15等6個(gè)小層，其中H27、H25、H15層為主力儲(chǔ)層。研究區(qū)屬河湖過(guò)渡環(huán)境的碎屑巖沉積，主要發(fā)育湖相三角洲沉積，儲(chǔ)層以分流水道砂體為主[9],平面上水道分支交叉并相互切割，垂向上相互疊置，儲(chǔ)層空間分布十分復(fù)雜;儲(chǔ)層物性好，為高孔高滲特征，層間、層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)[10]。

圖1 烏干達(dá)Albert盆地構(gòu)造與地理位置

2 含水飽和度公式推導(dǎo)

本次研究先采用SHF(Saturation Height Function)方法，選取烏干達(dá)Albert盆地J油田29條毛管壓力曲線進(jìn)行Lambda公式擬合，得到各樣品對(duì)應(yīng)的系數(shù)A、B、C；再通過(guò)對(duì)各系數(shù)與巖心孔隙度和滲透率進(jìn)行回歸分析，將各系數(shù)與儲(chǔ)層物性參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，得到含水飽和度計(jì)算公式，并通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果與測(cè)井解釋結(jié)果進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，確保計(jì)算公式的合理性；最后將本文公式應(yīng)用到三維地質(zhì)模型中去，精細(xì)刻畫含水飽和度的空間分布特征。

2.1 毛管壓力曲線Lambda公式擬合

在特殊巖心實(shí)驗(yàn)中，毛管壓力曲線的測(cè)定實(shí)際上是模擬油氣藏形成過(guò)程中油驅(qū)替水的過(guò)程，因此利用毛管壓力資料來(lái)研究巖樣的孔喉分布、含水飽和度等重要參數(shù)都與實(shí)際情況有很高的符合度[11-12]，特別是在油基泥漿取心等第一手資料較少的情況下，利用毛管壓力數(shù)據(jù)求取含水飽和度尤其重要。

J油田J-2井進(jìn)行了9次取心，主要取心層段位于H30—H15，共計(jì)47.1 m。在特殊巖心實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)壓汞法、半滲透隔板法和離心法測(cè)定了多個(gè)巖心樣品的毛管壓力曲線。首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)將實(shí)驗(yàn)室條件下的毛管壓力轉(zhuǎn)換到儲(chǔ)層條件[13]，轉(zhuǎn)換公式為

(1)

式(1)中：pc為毛管壓力，MPa；σ為表面張力，N/m；θ為接觸角，(°)。

根據(jù)前人的研究，在所有的SHF(Saturation Height Function)擬合方法中，Lambda公式(式2)能給出最好的結(jié)果，因此選取該公式進(jìn)行毛管壓力擬合，擬合結(jié)果見(jiàn)表1。

Sw=ApcB+C

(2)

式(2)中：Sw為含水飽和度，f；A、B、C為公式系數(shù)。

2.2 系數(shù)與儲(chǔ)層物性回歸

表1 J油田毛管壓力曲線Lambda擬合結(jié)果

注：孔隙度、滲透率為巖心常規(guī)分析化驗(yàn)結(jié)果。

圖2 J油田L(fēng)ambda公式系數(shù)與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)對(duì)數(shù)(lnRQI)回歸分析

圖3 J油田L(fēng)ambda公式系數(shù)與滲透率對(duì)數(shù)(lnK)回歸分析

2.3 含水飽和度計(jì)算與差異性檢驗(yàn)

利用油水界面以上烴柱高度(HaFWL)與毛管壓力、流體密度差之間的關(guān)系，建立pc與HaFWL的函數(shù)關(guān)系式[14],即可求出油水界面以上各點(diǎn)處的毛管壓力。

pc=HaFWL(ρw-ρo)/0.703 07=HaFWL/5.86

(3)

式(3)中：ρw為水密度，取值1.0 g/cm3；ρo為油密度，取值0.88 g/cm3。

結(jié)合式(2)、(3)及圖2、3中的擬合公式，計(jì)算了J-2井油水界面之上的樣品點(diǎn)(共8個(gè))含水飽和度結(jié)果，并與測(cè)井解釋結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，2組公式計(jì)算的飽和度結(jié)果與測(cè)井解釋結(jié)果差值均集中于斜率為1的區(qū)域附近(圖4)，總體上按照l(shuí)nK回歸公式計(jì)算的結(jié)果偏差為0.064， 而按照l(shuí)nRQI回歸公式計(jì)算的結(jié)果偏差為0.081。綜合比較后，選擇lnK回歸公式作為最終計(jì)算公式。

圖4 本文公式計(jì)算含水飽和度與測(cè)井解釋結(jié)果的差異性分析

3 應(yīng)用效果分析

在三維地質(zhì)模型中建立孔隙度和滲透率模型后，將本文推導(dǎo)出的J油田飽和度計(jì)算公式直接應(yīng)用于三維地質(zhì)模型中，精細(xì)地定量刻畫了含油范圍內(nèi)儲(chǔ)層含水飽和度在地下三維空間的分布特征。從連井剖面圖(圖5)上可以看出，測(cè)井解釋結(jié)果(紫色曲線)與地質(zhì)模型模擬結(jié)果一致，并且局部薄層砂巖中地質(zhì)模型模擬結(jié)果更為精確。

圖5 J油田含水飽和度多井連井剖面圖

J油田含水飽和度平面和剖面分布特征分別見(jiàn)圖6，可以看出與通過(guò)隨機(jī)插值得到的含水飽和度模型相比，本文方法計(jì)算結(jié)果更符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，含水飽和度在油水界面以內(nèi)與儲(chǔ)層物性相關(guān)，靠近油水界面附近逐漸升高；由于油品較好，地層產(chǎn)狀較陡，幾乎沒(méi)有過(guò)渡帶，到油水界面以外為純水區(qū)。

從多井連井剖面(圖5)可以看出，本文方法計(jì)算的含水飽和度在油柱高度大的位置明顯低于油柱高度小的位置，符合地下實(shí)際油藏的特征。相應(yīng)地，該油田油氣水地下分布特征得以定量表征(圖7)，為最終得到準(zhǔn)確可控的石油地質(zhì)儲(chǔ)量奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖6 J油田含水飽和度平面(a)和剖面(b)分布特征

圖7 J油田含水飽和度(a)和油氣(b)分布特征

4 結(jié)論

根據(jù)巖心特殊實(shí)驗(yàn)毛管壓力數(shù)據(jù)，采用SHF(Saturation Height Function)方法，推導(dǎo)了烏干達(dá)Albert盆地J油田的含水飽和度計(jì)算公式。利用該公式得出的飽和度結(jié)果與測(cè)井解釋結(jié)果具有極高的一致性，并且能夠更精確地評(píng)價(jià)薄層含油砂巖儲(chǔ)層，消除了薄層砂巖飽和度因邊界效應(yīng)等產(chǎn)生的偏差,而且含水飽和度用數(shù)學(xué)公式表示后可以更加方便地應(yīng)用到三維地質(zhì)模型和粗化后的動(dòng)態(tài)模型中去。需要注意的是，本文含水飽和度計(jì)算公式并不能完全替代測(cè)井解釋方法，通常是在測(cè)井資料存在失真而導(dǎo)致解釋結(jié)果不準(zhǔn)或儲(chǔ)層存在較多薄砂層時(shí)應(yīng)用，而且其計(jì)算結(jié)果必須與測(cè)井解釋結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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(編輯：楊 濱)

Quantitative characterization of water saturation in complex clastic reservoir of J oilfield, Albert basin, Uganda

Xu Wei Yang Xiaoli Fang Lei Liu Jun Song Rongyan

(CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China)

In complex clastic reservoirs, the water saturation derived from well logs is always influenced by borehole conditions and well logging quality and may generate great errors in the results. To characterize the spatial distribution of water saturation more accurately, taking the J oilfield in Uganda Albert basin for an example, the SHF method which relates reservoir petrophysical property and hydrocarbon height is applied to deduce the formula of water saturation calculation. Firstly, the capillary pressure is converted to reservoir condition according to special core analysis experiment parameters, and the Lambda fit(Sw=ApcB+C)to each sample is used to obtain a series of corresponding factorsA,BandC. Then, by making the regression between each factor and reservoir porosity and permeability, the coherent relation between each factor and reservoir petrophysical properties is obtained and the water saturation is calculated. Finally, the differences are examined by comparing the calculated results with the well logging interpretation results. The applied results show that water saturation derived from the proposed formula is highly consistent with well logging interpretation and the formula provides more accurate results in thinner sands. The water saturation mathematic formulas can be easily used in 3D geological model and dynamic reservoir model.

water saturation; SHF method; clastic reservoir; Albert basin; Uganda

徐偉，男，工程師，2011年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，主要從事海外油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)太陽(yáng)宮南街6號(hào)院B座607(郵編：100028)。E-mail:xuwei6@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)02-0088-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.02.011

TE 32+1

A

2015-02-01 改回日期：2015-04-29

*“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“西非、亞太及南美典型油氣田開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究(編號(hào)：2011ZX05030-005)”部分研究成果。

徐偉,楊小麗,房磊，等.烏干達(dá)Albert盆地J油田復(fù)雜碎屑巖儲(chǔ)層含水飽和度定量表征[J].中國(guó)海上油氣，2016,28(2)：88-93.

Xu Wei,Yang Xiaoli,Fang Lei,et al.Quantitative characterization of water saturation in complex clastic reservoir of J oilfield, Albert basin,Uganda[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(2):88-93.