王 維

西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，西安 710065

隨著油田勘探開(kāi)發(fā)的深入，國(guó)內(nèi)許多油田都已進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，挖潛對(duì)象也逐步轉(zhuǎn)向差薄油層[1-3]。鄂爾多斯盆地是我國(guó)陸上第2大沉積盆地，其上三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段儲(chǔ)層石油儲(chǔ)量較大，但其勘探開(kāi)發(fā)對(duì)象為典型的“低滲、低壓、低產(chǎn)”砂巖油藏[4-7]。南泥灣油田[8-9]松樹(shù)林區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北伊陜斜坡中東部偏南，主要鉆遇油層為三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6等地層，該區(qū)域儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，平面上連片性差，厚度較薄的“土豆”狀、窄條狀小油砂體極為發(fā)育，該類差薄油層動(dòng)用狀況差。隨著研究區(qū)域開(kāi)發(fā)的深入，無(wú)法依靠發(fā)現(xiàn)新油田或新增井位來(lái)增加可采儲(chǔ)量，而且主力油層采出程度較高，挖潛難度不斷增大。在這種開(kāi)發(fā)形勢(shì)下，通過(guò)進(jìn)行地質(zhì)特征研究，重新解釋識(shí)別測(cè)井資料，建立差薄油層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，明確差薄油層的分布狀況，并對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于尋找油田可替代資源，維持油田產(chǎn)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)價(jià)值。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 沉積特征

根據(jù)巖心觀察和測(cè)井資料，結(jié)合前人的研究成果進(jìn)行綜合分析[10-11]。研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的沉積環(huán)境位于近岸地帶，物源方向?yàn)楸睎|方向，受河湖的牽引流和波浪共同作用，水上部分主要發(fā)育三角洲平原，水下部分發(fā)育三角洲前緣。三角洲平原分為分流河道、河道側(cè)翼和分流間灣；三角洲前緣是該區(qū)域三角洲中砂巖的集中發(fā)育帶，是三角洲中最主要的骨架部分，從河口向湖方向可分為水下分流河道、水下分流間灣和水下河道側(cè)翼，水下分流河道砂體是其最突出的骨架。常見(jiàn)的層理構(gòu)造為平行層理與水平層理，其他常見(jiàn)板狀交錯(cuò)層理、波狀交錯(cuò)層理等。巖性主要有砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥頁(yè)巖，其中砂巖多呈淺灰、灰綠色，粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖一般呈淺灰、深灰色，泥頁(yè)巖通常為黑色，顯示該時(shí)期主要為水下氧化-還原環(huán)境。分流河道和水下分流河道的自然伽馬測(cè)井曲線多表現(xiàn)為箱型、鐘形和復(fù)合型特征，顯示較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，沉積厚度較大；河道側(cè)翼的自然伽馬測(cè)井曲線則以指狀為主，自然伽馬值高于分流河道微相，砂體厚度?。环至鏖g灣和水下分流間灣的自然伽馬測(cè)井曲線以齒狀高值為主。順物源方向，砂體發(fā)育且連通性好；垂直物源方向，有利的分流河道和水下分流河道微相被分流間灣和水下分流間灣分割，導(dǎo)致砂體連續(xù)性變差，孤立狀砂體發(fā)育。

1.2 巖石學(xué)特征

松樹(shù)林區(qū)長(zhǎng)6砂巖成分分類三角圖如圖1所示。研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層主要巖性為長(zhǎng)石砂巖，其次為巖屑長(zhǎng)石砂巖，砂巖具有長(zhǎng)石含量高、巖屑含量較高、石英含量低以及成分成熟度低的特點(diǎn)。碎屑中長(zhǎng)石含量為45.2%～62.3%，平均含量51.6%，主要為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石；石英含量為24.1%～40.8%，平均含量32.9%，主要為單晶石英；巖屑含量為8.9%～22.1%，平均含量15.5%，主要為變質(zhì)巖屑和火山巖巖屑，另有少量云母；填隙物含量為2.1%～30.0%，平均含量6.5%，主要為雜基和膠結(jié)物，其中雜基平均含量為1.46%，主要為泥質(zhì)，膠結(jié)物主要為濁沸石，其次為黏土礦物和碳酸鹽，另有少量硅質(zhì)，其中黏土礦物的成分主要為綠泥石，多呈薄膜狀分布于粒邊。石英普遍次生加大和少量長(zhǎng)石次生加大充填孔隙，使大部分粒間孔消失，孔隙變小。長(zhǎng)6儲(chǔ)層全巖X衍射礦物分析結(jié)果表明，長(zhǎng)石類平均含量為49.2%，石英24.6%，變質(zhì)巖10.4%，云母4.5%，濁沸石3.6%，其他巖屑和黏土礦物7.7%。儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)以中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，細(xì)-中粒巖屑長(zhǎng)石砂巖次之，粒級(jí)主區(qū)間分布在0.1～0.35 mm。砂巖分選中-好，磨圓度以次圓-次棱為主，顆粒支撐，顆粒之間以線和點(diǎn)-線接觸為主，膠結(jié)類型主要為孔隙式膠結(jié)和薄膜-孔隙式膠結(jié)，結(jié)構(gòu)成熟度高。

圖1 松樹(shù)林區(qū)長(zhǎng)6砂巖成分分類三角圖

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)及物性特征

對(duì)松樹(shù)林區(qū)長(zhǎng)6砂巖進(jìn)行了鑄體薄片及掃描電鏡分析。研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層面孔率分布范圍為0.3%～10.5%，平均為5.8%?？紫额愋椭饕獮榱ｉg孔和溶蝕孔，其中原生粒間孔平均含量為2.5%，此類孔隙分布廣，非均質(zhì)性強(qiáng)，未被充填的粒間孔多呈三角形或多邊形，孔隙邊緣平直光滑；溶蝕孔以長(zhǎng)石溶孔、濁沸石溶孔、巖屑溶孔為主，平均含量分別為0.65%、0.31%、1.49%。研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的孔隙組合類型主要為粒間孔-溶孔和溶孔-粒間孔，平均孔徑范圍為10～90 μm，平均為51 μm，以中孔-小孔隙組合為主。根據(jù)高壓壓汞毛管壓力曲線[12]，分布于三角洲平原分流河道或三角洲前緣水下分流河道的研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層，物性最好，排驅(qū)壓力最低，以中細(xì)-細(xì)吼道為主；分布于分流河道或水下分流河道側(cè)翼的儲(chǔ)層，物性次之，排驅(qū)壓力中等，以細(xì)吼-微吼為主；分布于三角洲平原和三角洲前緣亞相中的分流間灣沉積，物性最差，通常為非儲(chǔ)層。

研究區(qū)520個(gè)樣品巖心的物性分析結(jié)果表明，松樹(shù)林區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的孔隙度一般在1.3%～13.6%，平均值為8.79%，主要分布于6%～10%之間，滲透率一般在0.01×10-3～3.294×10-3μm2，平均值為0.39×10-3μm2，主值區(qū)間為0.01×10-3～0.6×10-3μm2，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層，其中滲透率的變化范圍大，非均質(zhì)程度強(qiáng)。

2 油層識(shí)別[13-17]

2.1 儲(chǔ)層四性關(guān)系研究及解釋模型的建立

對(duì)松樹(shù)林區(qū)基礎(chǔ)資料進(jìn)行整理，充分利用測(cè)井、巖心、試油等資料，研究?jī)?chǔ)層巖性、電性、物性和含油性的相互關(guān)系，對(duì)測(cè)井資料曲線進(jìn)行深度校正，并對(duì)巖心深度歸位，以取心井巖心分析資料為基礎(chǔ)，建立儲(chǔ)層二次解釋模型，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行重新識(shí)別。巖性與電性的關(guān)系：砂巖自然伽馬呈低值，自然電位呈負(fù)異常，聲波時(shí)差相對(duì)較低；泥巖自然伽馬呈高值，自然電位靠近泥巖基線，聲波時(shí)差曲線相對(duì)較高。儲(chǔ)層物性與電性的關(guān)系：反映孔隙度的測(cè)井曲線主要為聲波時(shí)差，而物性相對(duì)較好的層段，自然電位曲線多呈負(fù)異常，自然伽馬曲線呈平緩低值，聲波時(shí)差值相對(duì)較高。儲(chǔ)層含油性與電性的關(guān)系：由于研究區(qū)為低阻地層，應(yīng)用感應(yīng)測(cè)井識(shí)別油水層，一般淺探測(cè)電阻率小于深探測(cè)電阻率的巖層為油層，淺探測(cè)電阻率大于深探測(cè)電阻率的巖層為水層。

長(zhǎng)6儲(chǔ)層測(cè)井二次解釋圖版如圖2和圖3所示。利用聲波時(shí)差曲線讀值與對(duì)應(yīng)的巖心分析孔隙度的關(guān)系，建立孔隙度模型為：

φ=0.182 6Δt-32.47

根據(jù)低滲儲(chǔ)層孔隙度與滲透率存在正相關(guān)性，建立的滲透率模型為：

K= 0.008 7e0.409 7φ

采用傳統(tǒng)的阿爾奇公式計(jì)算測(cè)井含水飽和度，建立的含油飽和度模型為：

So=1-[0.782Rw/(φ1.922Rt)]0.461

式中，φ為孔隙度，%；Δt為聲波時(shí)差，μs/m；K為滲透率，10-3μm2；So為含油飽和度，%；Rw為地層水電阻率，Ω·m；Rt為地層電阻率，Ω·m。

圖2 長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔隙度解釋圖版

圖3 長(zhǎng)6儲(chǔ)層滲透率解釋圖版

2.2 有效儲(chǔ)層識(shí)別

利用上述測(cè)井解釋模型，對(duì)研究區(qū)的502口井進(jìn)行測(cè)井二次解釋，并結(jié)合儲(chǔ)層特征及試油試采數(shù)據(jù)，對(duì)比解釋結(jié)果與原始測(cè)井解釋數(shù)據(jù)，顯示二次解釋吻合度較高，故以此建立有效儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)。巖性標(biāo)準(zhǔn)：通過(guò)分析研究區(qū)相關(guān)化驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)處于細(xì)砂巖以下級(jí)別的巖層普遍不含油，因此將巖性下限定為細(xì)砂巖。含油性標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)研究區(qū)的試油資料，長(zhǎng)6儲(chǔ)層壓裂后初產(chǎn)達(dá)到本區(qū)工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)的其含油性均顯示為油斑，因此將含油級(jí)別下限定為油斑。電性標(biāo)準(zhǔn)：建立研究區(qū)儲(chǔ)層油層聲波時(shí)差、地層電阻率和試油結(jié)果交會(huì)圖(圖4)，以此來(lái)確定電性標(biāo)準(zhǔn)。物性標(biāo)準(zhǔn)：采用巖心含油產(chǎn)狀法建立松樹(shù)林區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率與含油產(chǎn)狀關(guān)系圖(圖5)，以此確定物性標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述有效儲(chǔ)層的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)為：巖性為細(xì)砂巖，含油級(jí)別為油斑，孔隙度大于8%，滲透率大于0.2×10-3μm2，聲波時(shí)差大于221 μs/m，地層電阻率大于38 Ω·m。

圖4 聲波時(shí)差與電阻率交會(huì)圖

圖5 孔隙度與滲透率交會(huì)圖

2.3 差薄油層識(shí)別

差油層是指物性較常規(guī)油層差、產(chǎn)量較常規(guī)油層低的油層。薄油層是指有效厚度的最大值不超過(guò)2 m，而儲(chǔ)層的下限標(biāo)準(zhǔn)與常規(guī)油層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)保持一致。對(duì)502口井的測(cè)井、生產(chǎn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、分析，發(fā)現(xiàn)有26口井的物性參數(shù)不滿足有效儲(chǔ)層物性下限標(biāo)準(zhǔn)，但壓裂后初周月產(chǎn)量剛剛達(dá)到本區(qū)工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)，故取最差井儲(chǔ)層特征參數(shù)作為差油層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，即孔隙度為5%～8%，滲透率為0.1×10-3～0.2×10-3μm2,聲波時(shí)差為216～221 μs/m，地層電阻率為35～38 Ω·m。根據(jù)對(duì)差薄油層的定義，薄油層的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)為：有效厚度小于2 m，孔隙度大于8%，滲透率大于0.2×10-3μm2，聲波時(shí)差大于221 μs/m，地層電阻率大于38 Ω·m。

通過(guò)建立的差薄油層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，本次共篩選出差薄油層280層，縱向上看單井多段分布明顯，平面上看沿物源方向發(fā)育，但連續(xù)性差，分布廣。其分布特征主要表現(xiàn)為：受沉積相帶的影響，物性較好的薄油層主要分布在分流河道和水下分流河道，物性較差的薄油層在側(cè)翼也多有分布，而差油層主要分布在河道側(cè)翼或河道邊部、非主河道區(qū)域；受構(gòu)造的影響，有效儲(chǔ)層多分布于鼻隆位置，差油層則多分布于鼻翼位置，物性略好的薄油層處于鼻隆附近。

3 差薄油層分類評(píng)價(jià)

3.1 聚類分析

為了更好地開(kāi)發(fā)差薄油層，優(yōu)選Q型層次聚類分析對(duì)差薄油層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)[18-20]。層次聚類分析是一種常用的分析方法，其原理是用數(shù)學(xué)方法定量評(píng)價(jià)各要素之間的相似程度，并按相似程度對(duì)各要素進(jìn)行歸類，目前常用的分類指標(biāo)有相似系數(shù)和距離系數(shù)。本次分類應(yīng)用SPSS 22軟件，采用歐氏距離系數(shù)進(jìn)行差薄油層的分類，但由于分析結(jié)果易受主觀因素影響，故在分類之前需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：1)去除極端值，將此類極端數(shù)據(jù)進(jìn)行人為分類；2)利用極差正規(guī)化方法消除各變量原始數(shù)據(jù)的單位和數(shù)量級(jí)的差異。

3.2 類型劃分與評(píng)價(jià)

為了選取能反映研究區(qū)儲(chǔ)層類型的參數(shù)，通過(guò)對(duì)應(yīng)分析方法與地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行參數(shù)選取，本次實(shí)驗(yàn)選用孔隙度、滲透率、含油飽和度和油層厚度4個(gè)參數(shù)作為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的特征參數(shù)。對(duì)篩選出的280層差薄油層，采用譜系聚類方法，聚類方案范圍設(shè)定最大聚類數(shù)為8，最小聚類數(shù)為3，最終分為3類，其中Ⅰ類儲(chǔ)層50層，Ⅱ類儲(chǔ)層157層，Ⅲ類儲(chǔ)層73層。3類儲(chǔ)層的主要分布區(qū)間為：油層厚度1～2 m，孔隙度8%～10%，滲透率0.2×10-3～0.4×10-3μm2。隨著含油飽和度的增加，Ⅰ類儲(chǔ)層的占比逐漸增加，Ⅲ類儲(chǔ)層的占比逐漸減少，主要原因是差薄油層的厚度、孔隙度、滲透率的變化區(qū)間小，而含油飽和度對(duì)其分類影響較大。

根據(jù)分類結(jié)果，結(jié)合儲(chǔ)層的沉積特征、物性特征、孔吼特征以及試油數(shù)據(jù)，得出分析結(jié)果如下：Ⅰ類儲(chǔ)層多分布于河道、鼻隆位置，物性、試油效果好；Ⅱ類儲(chǔ)層多分布于河道、鼻翼位置，物性、試油效果次之；Ⅲ類儲(chǔ)層多分布于河道側(cè)翼、鼻翼位置，物性、試油效果最差。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，此次分類結(jié)果符合實(shí)際情況。

4 結(jié)論

1)研究區(qū)物源方向?yàn)楸睎|方向，主要發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣，主要巖性為長(zhǎng)石砂巖，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層，且非均質(zhì)性強(qiáng)。

2)對(duì)研究區(qū)測(cè)井解釋數(shù)據(jù)進(jìn)行二次解釋，建立儲(chǔ)層二次解釋模型。通過(guò)建立有效儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)和差薄油層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，最終篩選出差薄油層280層。

3)對(duì)差薄油層特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，應(yīng)用專業(yè)分析軟件對(duì)差薄油層進(jìn)行分類，將差薄油層分為3類，并結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)、生產(chǎn)資料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，此次分類結(jié)果符合實(shí)際情況。