李 寧 劉文鈺 王建富 唐和軍 陳春閣 李 倩

(中國石油大港油田分公司第四采油廠(灘海開發(fā)公司))

0 引 言

目前國內(nèi)水平井隨鉆條件下錄取資料僅有巖性曲線和電性曲線，缺乏物性曲線，國內(nèi)外相關(guān)研究主要是基于聲波曲線、巖心資料等擬合物性曲線，而此類相關(guān)數(shù)據(jù)正是國內(nèi)測井資料缺乏的內(nèi)容。由于隨鉆資料存在缺陷，在儲(chǔ)集層物性分析、剩余油分布研究中不能提供有效數(shù)據(jù)，若某一區(qū)塊均為水平井，就會(huì)造成剩余油難預(yù)測狀況。因此，開展巖性曲線、電性曲線與物性曲線的相關(guān)性研究，以隨鉆資料擬合物性曲線為核心，突破隨鉆測井資料的瓶頸，意義重大。

灘海地區(qū)埕海油田位于河北省黃驊市以東淺海-灘涂區(qū)域，構(gòu)造在埕寧隆起向歧口凹陷過渡的斜坡區(qū)，依托人工島，以水平井方式進(jìn)行開發(fā)。研究區(qū)館陶組為底水稠油油藏[1]，先后實(shí)施12口水平井，目前單井含水率高達(dá)98%，采出程度4%，采油速度0.4%，為低效益開發(fā)階段。因早期測井系列單一，隨鉆曲線僅有自然伽馬和電阻率，缺乏物性曲線，平面儲(chǔ)集層物性分布刻畫難度大，制約了剩余油平面分布預(yù)測，影響了此類油藏的高效開發(fā)，故開展水平井隨鉆曲線物性反演研究，對于剩余油產(chǎn)出至關(guān)重要。

1 隨鉆曲線物性敏感性分析

通過開展測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化、敏感曲線選擇及儲(chǔ)集層物性表征研究，以探井、定向井測井曲線為基準(zhǔn)，以敏感曲線為基礎(chǔ)，開展儲(chǔ)集層孔滲反演，將敏感曲線與孔隙度、滲透率交會(huì)，實(shí)現(xiàn)水平井隨鉆曲線物性反演。

1.1 測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化

測井曲線經(jīng)過編輯和環(huán)境校正后,仍存在儀器刻度誤差、不正常操作或環(huán)境校正不完善引起的差別。在使用這些數(shù)據(jù)前，需進(jìn)一步消除與地層性質(zhì)無關(guān)的響應(yīng)，使得測井曲線在所研究的區(qū)域范圍內(nèi)有一個(gè)統(tǒng)一的刻度標(biāo)準(zhǔn)[2]。根據(jù)本區(qū)塊特征，采用直方圖平移法進(jìn)行測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化。對每口關(guān)鍵井的測井曲線作出標(biāo)準(zhǔn)層的直方圖，通過分析測井值的變化范圍及峰值，確定標(biāo)準(zhǔn)層的測井曲線標(biāo)準(zhǔn)值，采用直方圖平移法，將單井測井曲線峰值校正到標(biāo)準(zhǔn)井的測量峰值，使測井曲線在一定程度上有了區(qū)域統(tǒng)一刻度標(biāo)準(zhǔn)，從而消除儀器的刻度誤差，突出地質(zhì)特征在測井曲線上的反映。為了避免同一口井不同井次在不同目的層位校正量不同的現(xiàn)象，綜合考慮井次、目的層位、測井系列等因素，制定了實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

(1)標(biāo)準(zhǔn)系列：選擇本研究涉及測井系列中測井資料質(zhì)量最高的5700測井系列。

(2)標(biāo)準(zhǔn)井：選擇同時(shí)鉆遇不同目的層位的ZH 8、ZH 801、ZH 802、ZH 803、ZH 808x1五口井作為研究區(qū)標(biāo)準(zhǔn)井。

(3)標(biāo)準(zhǔn)層：鑒于泥巖在研究區(qū)域比較穩(wěn)定，以館陶組上段普遍發(fā)育的泥巖作為標(biāo)準(zhǔn)層。

1.2 敏感曲線選擇

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化后的測井曲線，在對目的層特征進(jìn)行分析的前提下，建立物性參數(shù)與巖性、電性測井曲線的相關(guān)關(guān)系圖板(圖1)，通過優(yōu)選物性敏感曲線建立物性參數(shù)模型。

圖1 聲波時(shí)差、孔隙度、滲透率與自然伽馬曲線和電阻率值的相關(guān)關(guān)系圖板

ZH 8斷塊主力油層館陶組為辮狀河沉積，巖性以砂泥巖和含礫不等粒巖為主，儲(chǔ)集層屬于典型高孔隙度高滲透率儲(chǔ)集層，巖性以含礫不等粒砂巖、細(xì)砂巖為主[3]，物性孔隙度介于24.2%～32.2%之間。選取自然伽馬(GR)、電阻率(RT)分別與聲波時(shí)差(AC)、孔隙度(φ)、滲透率(K)建立相關(guān)系數(shù)圖板，如圖1所示。圖中孔隙度與自然伽馬曲線的相關(guān)關(guān)系非常好(r2為0.943)，滲透率與自然伽馬曲線的r2為0.848，但物性參數(shù)與電阻率的相關(guān)關(guān)系非常差，呈現(xiàn)兩極分化特征，且當(dāng)電阻率小于3 Ω·m時(shí)，物性參數(shù)變化范圍非常大，而當(dāng)電阻率大于3 Ω·m時(shí)，物性參數(shù)基本不變。因此，采用自然伽馬曲線對物性參數(shù)進(jìn)行孔滲反演。

2 隨鉆曲線物性反演研究

2.1 多項(xiàng)式交會(huì)法論證

將標(biāo)準(zhǔn)化后的測井曲線，去除異常點(diǎn)，建立自然伽馬與孔隙度、滲透率圖板，由整體趨勢分析，隨著自然伽馬數(shù)值的增大，孔隙度與滲透率均呈減小趨勢。早期的相關(guān)關(guān)系研究常采用線性關(guān)系式，如孫建孟等[4]總結(jié)了基于聲波時(shí)差曲線的儲(chǔ)集層物性解釋模型，楊斌、陳偉等[5-6]建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)孔隙度解釋模型，丁圣等[7]總結(jié)了利用巖心和測井曲線建立不同成巖相的物性參數(shù)解釋模型，此類方法公式簡單，便于使用。但本次研究若采用線性公式r2僅為0.5～0.6。因此，采用多項(xiàng)式開展相關(guān)研究，應(yīng)用自然伽馬曲線和孔隙度交會(huì)得到公式(1)，見圖2中黑色虛線，應(yīng)用滲透率的數(shù)據(jù)投點(diǎn)與自然伽馬曲線交會(huì)得到公式(2)，見圖3?？紫抖群蜐B透率公式的相關(guān)性都比較高，r2分別達(dá)到0.878、0.861，證實(shí)研究區(qū)自然伽馬與儲(chǔ)集層物性的關(guān)聯(lián)性較好，使用自然伽馬曲線擬合方程能夠真實(shí)地反演物性變化規(guī)律。

y=-0.009x2+0.742x+18.39

(1)

y=0.348x2-73.03x+3 765

(2)

圖2 孔隙度與自然伽馬曲線交會(huì)圖板

圖3 滲透率與自然伽馬曲線交會(huì)圖板

2.2 分段式交會(huì)法論證

由相關(guān)性整體研究發(fā)現(xiàn)，前段相關(guān)系數(shù)高于后段，為提高整體相關(guān)性，可在單一多項(xiàng)式的基礎(chǔ)上，采用分段式交會(huì)法[8]，即在某一數(shù)值區(qū)間采用多項(xiàng)式，其余部分采用與之相匹配的線性表達(dá)式，整體提高物性反演的準(zhǔn)確性。通過對埕海油田明化鎮(zhèn)組、館陶組、沙河街組所有單井資料統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合多項(xiàng)式交會(huì)法分析，其后段數(shù)據(jù)點(diǎn)與公式擬合度較低，歸一性較差，而通過分段式交會(huì)法，選取某一數(shù)值，當(dāng)自然伽馬小于該數(shù)值時(shí)公式擬合選用多項(xiàng)式交會(huì)法，當(dāng)自然伽馬大于該數(shù)值時(shí)選用線性交會(huì)擬合，以提高分散點(diǎn)擬合效果，從而有效提升相關(guān)性。

2.3 反演研究

將分段式交會(huì)法應(yīng)用到研究區(qū)館陶組物性曲線反演研究中(見圖2中紅色和綠色的分段交會(huì)曲線)，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)GR<95 API時(shí)，孔隙度交會(huì)采用分段交會(huì)法第一段的多項(xiàng)式，而當(dāng)GR>95 API時(shí)，孔隙度交會(huì)采用分段式交會(huì)法第二段的線性公式，相應(yīng)r2由0.878提升至0.916，最終形成了孔隙度反演公式。

GR<95 API：

φ=-0.009GR2+0.766GR+18.11

(3)

GR>95 API：

φ=-1.184 8GR+113.8

(4)

在滲透率反演方面，見公式(5)、公式(6)。當(dāng)GR<90 API時(shí)，滲透率交會(huì)采用多項(xiàng)式，GR>90 API時(shí)，滲透率交會(huì)采用線性公式，r2則由0.861提升至0.884。儲(chǔ)集層物性曲線滲透率反演后相關(guān)性得到提升，但r2值仍低于0.9，為進(jìn)一步提升滲透率反演準(zhǔn)確性，采用達(dá)西定律，由反演出的物性參數(shù)孔隙度去反演滲透率，相關(guān)性與孔隙度保持一致，r2值可以提升至0.916，見公式(7)。

GR<90 API：

K=0.454GR2-86.54GR+4 128

(5)

GR>90 API：

K=0

(6)

K=0.136(100φ)4.4/(SIRR×100)2

(7)

式中：K為滲透率，mD；φ為孔隙度，%;SIRR為巖心刻度束縛水飽和度，一般取值25%。

3 反演驗(yàn)證

將孔滲反演成果應(yīng)用到研究區(qū)館陶組12口水平井單井中，充實(shí)水平井儲(chǔ)集層物性曲線反演成果，建立以水平井資料為基礎(chǔ)的地質(zhì)模型，精細(xì)刻畫辮狀河心灘內(nèi)部物性差異，為數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)，突破了此類油藏剩余油研究的瓶頸。

利用自然伽馬曲線反演物性參數(shù)精度非常高，符合率達(dá)到94%以上(圖4)。這主要是由于該區(qū)館陶組屬于高孔隙度、高滲透率儲(chǔ)集層，膠結(jié)物以泥質(zhì)膠結(jié)為主，2～3個(gè)主因子能反映更多地層信息[9]，故泥質(zhì)含量是物性變化的主控因素。經(jīng)后期沙河街組井位在館陶組水平段附近鉆遇及電測分析，反演孔隙度平均絕對誤差1.54%，平均相對誤差5%以內(nèi)，反演滲透率全部在同一數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)。

圖4 單井原計(jì)算孔滲曲線與反演孔滲曲線對比圖

4 結(jié) 論

針對灘海地區(qū)埕海油田館陶組底水稠油油藏采用水平井開發(fā)時(shí)缺乏物性曲線，影響油藏描述工作中剩余油分布預(yù)測，導(dǎo)致后期調(diào)整開發(fā)方向不明確、產(chǎn)能建設(shè)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)大等問題，開展了隨鉆條件下測井曲線物性反演研究。首先采用直方圖平移法，消除測井系列、儀器差異等因素，實(shí)現(xiàn)測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化；在曲線敏感性分析中，選取與儲(chǔ)集層物性相關(guān)性較高的自然伽馬曲線，進(jìn)行孔滲反演；采用分段式交會(huì)法，提升孔滲反演的相關(guān)性，確立孔隙度反演公式，為進(jìn)一步提高滲透率反演準(zhǔn)確性，采用達(dá)西定律，由反演出的物性參數(shù)孔隙度去反演滲透率。

該方法單井驗(yàn)證研究成果實(shí)用性強(qiáng)，誤差較小，反演結(jié)果準(zhǔn)確可靠。