毛銳，許琳，房濤，王振林

有效孔隙度預(yù)測是低滲礫巖油藏的基礎(chǔ)工作之一[1]，精確表征儲集層有效孔隙度，可以有效指導(dǎo)物性、含油氣性及分類等的研究工作。目前，有效孔隙度的預(yù)測主要是利用密度、聲波時差和核磁共振測井等方法。利用密度和聲波時差測井確定有效孔隙度，需要先確定地層巖性、礦物類型，進而確定巖石骨架參數(shù)，具有一定的經(jīng)驗性[1]。利用核磁共振測井計算儲集層有效孔隙度，就是根據(jù)儲集層中黏土礦物類型，確定有效孔隙度的T2起算時間，在T2起算時間后的核磁共振孔隙度之和即為有效孔隙度，碎屑巖儲集層的T2起算時間一般為3 ms[2-3].然而，瑪湖凹陷下三疊統(tǒng)百口泉組礫巖儲集層巖性復(fù)雜，非均質(zhì)性強，導(dǎo)致巖石骨架參數(shù)的不確定性[4-6]，黏土礦物類型多樣、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜又使得有效孔隙度不能僅依靠T2起算時間進行計算，給物性測井評價帶來了巨大困難。本文在分析低滲礫巖儲集層物性影響因素的基礎(chǔ)上，綜合利用巖心分析總孔隙度、有效孔隙度和黏土礦物含量，利用中子測井及核磁共振測井資料對瑪湖凹陷下三疊統(tǒng)百口泉組低滲礫巖儲集層有效孔隙度進行了計算，實現(xiàn)了研究區(qū)探井有效孔隙度的精確表征，為儲集層測井評價奠定了基礎(chǔ)。

1 儲集層物性特征

瑪湖凹陷下三疊統(tǒng)百口泉組屬于陸相碎屑巖沉積，儲集層中發(fā)育有多種類型黏土礦物，如伊利石、綠泥石、高嶺石、伊蒙混層等（圖1），孔隙類型主要以粒內(nèi)溶蝕孔為主，其次為粒間溶蝕孔、微裂縫等[5]，平均孔隙度為8.84%，平均滲透率為1.14 mD，屬于低孔低滲儲集層?？碧匠晒砻?，黏土礦物含量是影響儲集層物性的關(guān)鍵因素[4]，且隨著黏土礦物含量的增大，孔隙度迅速變小，滲透率呈數(shù)量級降低，黏土礦物含量對物性控制明顯（圖2），當黏土礦物含量超過6%時，物性極差，為非儲集層。因此，準確表征黏土礦物含量是評價有效孔隙度的基礎(chǔ)。

圖1 瑪湖凹陷百口泉組典型黏土礦物掃描電鏡照片

2 黏土礦物含量測井表征方法

瑪湖凹陷不同井區(qū)百口泉組的黏土礦物含量不超過8%，且以伊蒙混層為主，但不同井區(qū)不同類型的黏土礦物含量變化較大，說明研究區(qū)百口泉組黏土礦物復(fù)雜（表1）。在測井儲集層評價中，通常用自然伽馬、中子等常規(guī)測井數(shù)據(jù)計算泥質(zhì)含量，即黏土礦物與粗粉砂之和，并沒有關(guān)于黏土礦物含量的測井計算模型。

圖2 瑪湖凹陷百口泉組物性參數(shù)與黏土礦物含量交會圖

表1 瑪湖凹陷百口泉組黏土礦物X射線衍射分析結(jié)果%

研究表明，黏土礦物束縛水的核磁共振橫向弛豫時間范圍很小，一般為0.1～16.0 ms[7]，且每種黏土礦物束縛水的核磁共振橫向弛豫時間范圍都不一樣，如高嶺石為1.0～10.0 ms，伊利石為1.0～3.0 ms，蒙脫石一般小于1.0 ms[7-9].同時，研究區(qū)百口泉組礫巖儲集層微裂縫發(fā)育（圖3），由于微裂縫孔隙結(jié)構(gòu)差，實驗室20.48 MPa毛細管壓力下進汞飽和度較低，且在最大進汞飽和度時，利用毛細管壓力轉(zhuǎn)換的橫向弛豫時間普遍小于3.0 ms（表2），說明微裂縫中存在的毛細管束縛水與黏土礦物束縛水的核磁共振橫向弛豫時間范圍有所重疊[10]。然而，核磁共振測井理論認為，毛細管束縛水孔隙度是有效孔隙度的一部分（圖4）。因此，地層有效孔隙度就不能僅利用T2起算時間進行計算[11-13]。

圖3 瑪湖凹陷百口泉組礫巖儲集層微裂縫鑄體薄片

表2 瑪湖凹陷百口泉組毛細管壓力轉(zhuǎn)換的橫向弛豫時間（最大毛細管壓力20.48 MPa）

圖4 含油氣泥質(zhì)砂巖體積模型

本文利用中子測井與核磁共振測井相結(jié)合的方法解決黏土礦物含量難以表征的問題。理論認為，中子測井可以探測到地層中全部的含氫指數(shù)，而核磁共振測井只能探測到可動流體、毛細管束縛水和黏土礦物束縛水的含氫指數(shù)，不能探測到黏土礦物中結(jié)晶水的含氫指數(shù)[14]（圖4）。由于結(jié)晶水是以晶格的形式與黏土礦物形成礦物晶格共存，黏土礦物的含氫指數(shù)就是一個定值，如高嶺石為0.36，綠泥石為0.34，伊利石為0.12[14]，且研究區(qū)沉積作用、成巖演化作用相似，所以黏土礦物含量與結(jié)晶水含量應(yīng)存在線性關(guān)系，即黏土礦物中結(jié)晶水含量越大，黏土礦物含量就越大。因此，利用中子測井孔隙度與核磁共振測井孔隙度之差即可表征黏土礦物中結(jié)晶水含量。綜上所述，黏土礦物含量測井表征公式為

建立瑪西井區(qū)和瑪北井區(qū)黏土礦物含量與中子測井孔隙度和核磁共振測井孔隙度之差的交會圖，經(jīng)擬合回歸，得到了黏土礦物含量的計算公式（圖5）。

圖5 瑪湖凹陷百口泉組黏土礦物含量計算圖版

3 有效孔隙度測井表征方法

根據(jù)核磁共振測井理論，核磁共振測井計算的地層總孔隙度可以分3個部分，即黏土礦物束縛水孔隙度、毛細管束縛水孔隙度和可動流體孔隙度（圖4）。其中毛細管束縛水孔隙度和可動流體孔隙度之和為有效孔隙度，因而只要能通過黏土礦物含量得到黏土礦物束縛水孔隙度，然后利用核磁共振測井孔隙度減去黏土礦物束縛水孔隙度即可得到地層的有效孔隙度。研究表明，黏土礦物束縛水是由黏土礦物表面水化作用，吸附在黏土礦物表面而形成的不可動的水膜[14]，因此黏土礦物束縛水含量主要受黏土礦物含量的影響，黏土礦物束縛水孔隙度應(yīng)與黏土礦物含量呈線性關(guān)系。

通過對研究區(qū)8口井的巖心分析有效孔隙度進行深度歸位，利用核磁共振測井孔隙度與歸位后的巖心分析有效孔隙度之差表示黏土礦物束縛水孔隙度，并與巖心分析黏土礦物含量交會，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖6），黏土礦物含量的回歸公式為

研究區(qū)有效孔隙度的定量計算公式為

利用圖5a中擬合公式計算瑪西井區(qū)M601井百口泉組的黏土礦物含量與巖心分析值具有很好的一致性（圖7），二者的相對誤差為4.7%，滿足地質(zhì)需求。利用本文方法與傳統(tǒng)T2起算時間法計算M601井百口泉組有效孔隙度，并進行對比，T2起算時間為3.0 ms時計算的有效孔隙度普遍小于巖心分析有效孔隙度，相對誤差為35.4%；T2起算時間為1.0 ms，1.7 ms和2.0 ms時，計算的有效孔隙度與巖心分析孔隙度也難以完全吻合（圖7），相對誤差分別為13.9%，24.6%和27.6%，說明地層黏土礦物類型復(fù)雜，利用T2起算時間計算有效孔隙度適應(yīng)性差。而利用本文方法計算的有效孔隙度與巖心分析有效孔隙度之間具有良好的相關(guān)性，二者之間的相對誤差僅為4.7%，精度滿足實際生產(chǎn)需求。利用本文方法對研究區(qū)內(nèi)19口探井進行有效孔隙度計算，相對誤差僅為6.8%，此方法在瑪湖凹陷百口泉組儲集層評價中得到廣泛應(yīng)用。

圖6 瑪湖凹陷百口泉組黏土礦物束縛水孔隙度與黏土礦物含量的關(guān)系

圖7 瑪湖凹陷瑪西井區(qū)M601井百口泉組有效孔隙度計算結(jié)果對比

4 結(jié)論

（1）黏土礦物含量是瑪湖凹陷百口泉組低滲礫巖儲集層物性的主控因素，縱向上黏土礦物含量的連續(xù)表征是獲得準確有效孔隙度的基礎(chǔ)。

（2）以往測井理論里沒有對黏土礦物含量的表征模型。本文在中子測井和核磁共振測井探測原理的基礎(chǔ)上，利用巖心分析黏土礦物含量與中子測井孔隙度和核磁共振測井孔隙度之差建立了研究區(qū)百口泉組黏土礦物含量測井表征模型。

（3）固定的黏土礦物T2起算時間無法精確計算黏土礦物類型多樣、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜地層的有效孔隙度。根據(jù)核磁共振測井探測原理，利用巖心分析黏土礦物含量與黏土礦物束縛水孔隙度建立了黏土礦物束縛水孔隙度表征模型，然后利用核磁共振測井孔隙度與黏土礦物束縛水孔隙度之差計算了研究區(qū)19口探井的有效孔隙度，計算精度高，能夠滿足測井儲集層評價的需求。

符號注釋

a，c——回歸分析系數(shù)；

φcm——黏土礦物含量，%；

?CBW——黏土礦物束縛水孔隙度，%；

?CMR——核磁共振測井孔隙度，%；

?e——有效孔隙度，%；

?N——中子測井孔隙度，%.

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