李新文，吳 華

(1.中國石化江漢油田分公司，湖北 潛江 433124；2.中國石化江漢油田分公司，湖北 武漢 430223)

0 引 言

儲層分級評價作為油氣勘探開發(fā)的主要研究內(nèi)容，直接影響油藏資源量評價及剩余油開發(fā)方案優(yōu)化調(diào)整[1-2]，開展精細(xì)有效的儲層分級評價一直是油藏勘探開發(fā)的難點[3]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對儲層分級(或分類)評價開展了大量的研究工作[4-10]，常用的研究方法為物性評價方法[5，8]、模糊數(shù)學(xué)綜合評價方法及灰色聚類分析方法[7，10]，但受現(xiàn)場資料、工程技術(shù)因素、操作方式復(fù)雜、評價目標(biāo)單一及工業(yè)化推廣的限制[2，4]，這些方法無法實現(xiàn)整裝油藏的儲層定量精細(xì)劃分。

毛管壓力曲線作為一種定量表征微觀孔隙結(jié)構(gòu)的方法已被廣泛應(yīng)用到儲層物性評價與分類領(lǐng)域，既可以研究儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型、大小、分布特征及數(shù)量，還可以用來評價儲層孔隙結(jié)構(gòu)對儲集性能及滲流能力的影響。毛管壓力曲線從微觀角度定義了儲層分級評價的量化標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了儲層分級精細(xì)評價，具有良好的適用性和工業(yè)推廣性，但其均是基于小體積巖心樣品或一定數(shù)量巖樣，無法有效代表整個油藏，具有一定局限性。因此，建立準(zhǔn)確、適用的歸一化毛管壓力曲線是突破該方法局限性的有效手段。在前人儲層分級評價研究的基礎(chǔ)上，建立了毛管壓力曲線特征參數(shù)與儲層基礎(chǔ)物性參數(shù)相結(jié)合的儲層分級評價量化新標(biāo)準(zhǔn)，首次提出基于有效厚度的毛管壓力曲線加權(quán)平均歸一化方法，開展實際油藏儲層分級評價，借助測井曲線及生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗證了量化標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性及可靠性，形成了一套較完善的儲層分級評價體系，并進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用，深化了對江漢盆地非均質(zhì)油藏中各類儲層的認(rèn)識，為該類油藏的改善開發(fā)效果措施的制訂提供了依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

江漢盆地主要位于湖北省中部和南部，包括江漢平原及其周圍的丘陵地帶及河谷地帶，地層自下而上劃分為多個油層組。其中，潛江組烴源巖分布廣泛，主要分布于潛江凹陷、江陵凹陷和小板凹陷(圖1)。潛江組自下而上可以劃分為潛四下段、潛四上段、潛三段、潛二段和潛一段[11-12]，縱向上各儲層疊合程度高、層間非均質(zhì)性強(qiáng)，早期多采用合采合注，縱向儲量動用不均衡。

2 基于毛管壓力曲線的儲層分級評價指標(biāo)

目前儲層分級評價主要是對儲層滲透率、孔隙度、孔喉半徑中值、平均喉道半徑等主要物性參數(shù)進(jìn)行劃分[13]。由于常規(guī)儲層分級評價忽略了微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致參數(shù)之間關(guān)聯(lián)性差，無法準(zhǔn)確反映實際儲層特征，影響后續(xù)開發(fā)調(diào)整。

高壓壓汞毛管壓力曲線主要反映儲層孔喉結(jié)構(gòu)及分布特征[14-16]，是構(gòu)建宏觀物性參數(shù)與微觀孔隙結(jié)構(gòu)相結(jié)合評價體系的橋梁。典型毛管壓力曲線可以劃分為初始段、平緩段、上翹段3個階段(圖2)，由于毛管壓力曲線初始段、上翹段進(jìn)汞量相對較少，儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征及非均質(zhì)程度主要通過平緩段的高度、長度及斜率等來表征。因此，精確定量表征毛管壓力曲線平緩段是實現(xiàn)儲層分級評價的關(guān)鍵因素。

圖2 典型毛管壓力曲線示意圖Fig.2 The schematic diagram of typical capillary pressure curve

為精細(xì)刻畫毛管壓力曲線平緩段儲集能力和滲流能力，基于毛管壓力曲線特征參數(shù)基本概念，提出用起點壓力(pI)、飽和度中值壓力(pc50)及轉(zhuǎn)折壓力(pcv)等評價參數(shù)來定量表征毛管壓力曲線。根據(jù)毛管壓力曲線特征參數(shù)可知，起點壓力(pI)代表孔隙系統(tǒng)中最大連通孔隙喉道相對應(yīng)的毛管壓力值，飽和度中值壓力(pc50)代表進(jìn)汞飽和度為50%時相對應(yīng)的毛管壓力值[17]，這2個參數(shù)主要用來表征儲層儲集能力；轉(zhuǎn)折壓力(pcv)指的是平緩段與上翹段切線交點，代表非潤濕相流體進(jìn)入巖石微孔的難易程度。圖3為江漢盆地潛江組儲層轉(zhuǎn)折壓力與滲透率統(tǒng)計結(jié)果。由圖3可知，隨著儲層滲透率降低，儲層轉(zhuǎn)折壓力呈冪指數(shù)關(guān)系增大，說明轉(zhuǎn)折壓力可以直接反應(yīng)儲層滲流能力。因此，改進(jìn)后毛管壓力曲線量化評價指標(biāo)可以從微觀角度實現(xiàn)儲集層儲集能力和滲流能力定量評價。

圖3 江漢盆地潛江組儲層毛管壓力曲線轉(zhuǎn)折壓力與滲透率關(guān)系曲線Fig.3 The relationship between transitional pressure and permeability of the capillary pressure curve of reservoir in Qianjiang Formation,Jianghan Basin

通過微觀孔隙結(jié)構(gòu)與宏觀物性參數(shù)來劃分非均質(zhì)儲層類型，包括篩選、粗分、細(xì)分3個步驟。首先，結(jié)合測井曲線解釋結(jié)果篩選油層滲透率在滲透率下限以上的巖心，提高儲層劃分精度；其次，以巖心滲透率、毛管壓力曲線起點壓力(pI)對江漢油田19個區(qū)塊儲層進(jìn)行初步劃分，確定江漢油田非均質(zhì)儲層分級評價區(qū)間，結(jié)果如圖4和表1所示。由于粗分精度低、實用性差，在儲層初步分級評價基礎(chǔ)之上，以中值壓力、轉(zhuǎn)折壓力、滲透率對儲層分級評價區(qū)間進(jìn)行細(xì)分，確定不同類型儲層特征參數(shù)范圍，如圖5所示。最終，將儲層初步分級(粗分)指標(biāo)與儲層精細(xì)分級(細(xì)分)指標(biāo)相結(jié)合，得到了新的儲層分級評價量化指標(biāo)(表2)。通過該儲層分級評價量化指標(biāo)，可以實現(xiàn)對目標(biāo)油層精細(xì)劃分。

表1 基于改進(jìn)型毛管壓力曲線非均質(zhì)儲層分級評價(粗分)指標(biāo)Table 1 The indicators of heterogeneous reservoir classification evaluation (broad classification) based on improved capillary pressure curve

表2 基于改進(jìn)型毛管壓力曲線非均質(zhì)儲層分級評價量化指標(biāo)Table 2 The quantitative indicators of heterogeneous reservoir classification evaluation based on improved capillary pressure curve

圖4 基于改進(jìn)型毛管壓力曲線非均質(zhì)儲層分級評價區(qū)間Fig.4 The interval of heterogeneous reservoir classification evaluation based on improved capillary pressure curve

圖5 潛江組非均質(zhì)儲層精細(xì)劃分毛管壓力曲線簇Fig.5 The capillary pressure curve family of detailed division of heterogeneous reservoirs in Qianjiang Formation

對比儲層粗分與細(xì)分結(jié)果可知，潛江組非均質(zhì)油藏在粗分的4種不同類型儲層基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步細(xì)分為6類儲層，分別為：Ⅰ類特高滲、特高儲儲層，Ⅱ類高滲、高儲儲層，Ⅲ類中滲、中儲儲層，Ⅳ類低滲、低儲儲層，Ⅴ類特低滲、特低儲儲層，Ⅵ類超低滲、超低儲儲層。Ⅰ、Ⅱ類儲層作為潛江組油藏最優(yōu)質(zhì)的儲集層，具有最佳的滲流能力和儲集性能，是潛江組油藏主力開發(fā)層系；Ⅲ、Ⅳ類儲層是潛江組油藏中儲集能力和滲流能力一般的儲集層，是潛江組低滲油藏潛力開發(fā)層系；Ⅴ、Ⅵ類儲層是潛江組油藏中開發(fā)潛力最差的儲集層，常規(guī)開發(fā)方式無法有效建產(chǎn)，需進(jìn)行大規(guī)模體積壓裂才具有產(chǎn)能。

3 儲層毛管壓力曲線歸一化新方法

目前毛細(xì)管壓力曲線簇歸一化方法主要包括Leverett方法和Brooks-Corey方法。這2種方法基本原理都是將毛管壓力曲線無因次化后平均求取歸一化的毛管壓力曲線，得到儲層代表性毛管壓力曲線。但并未考慮含油儲層實際開發(fā)狀況，現(xiàn)場適用性和工業(yè)推廣性不強(qiáng)。此外，由于部分含油儲層中存在鈣質(zhì)、泥質(zhì)等礦物質(zhì)，導(dǎo)致儲層局部孔滲條件變差，含油飽和度降低，造成含油儲層產(chǎn)油量極低甚至為零，為無經(jīng)濟(jì)意義的非工業(yè)油氣儲層。因此，將實際產(chǎn)油儲層厚度與對應(yīng)毛管壓力曲線相結(jié)合，提出考慮油層有效產(chǎn)油厚度加權(quán)的毛管壓力歸一化方法。為提升歸一化毛管壓力曲線實用性，通過將儲層中具有工業(yè)產(chǎn)能的油層厚度歸為有效厚度，以油層有效厚度為加權(quán)因子，對儲層毛管壓力曲線簇進(jìn)行歸一化處理。

基于儲層有效厚度的加權(quán)平均毛管壓力曲線歸一化方法包括5個步驟：①通過對目標(biāo)研究區(qū)塊所有壓汞曲線巖心基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)、油層深度數(shù)據(jù)及測井曲線資料進(jìn)行整理和對照，剔除非含油層巖心；②以滲透率、毛管壓力曲線特征參數(shù)為篩選指標(biāo)，對毛管壓力曲線進(jìn)行分類；③以單井小層為最小單元，統(tǒng)計各類巖心在含油層段內(nèi)占比，依據(jù)油層有效厚度賦予權(quán)重，計算各類巖心總有效厚度，如式(1)所示；④以油層有效厚度為加權(quán)因子對同類巖心的毛管壓力曲線簇進(jìn)行處理，分別得到單井小層段、開發(fā)層系、開發(fā)單元的各類型毛管壓力曲線歸一化結(jié)果(式2)；⑤將單井小層段、開發(fā)層系、開發(fā)單元各類型曲線，按照其總有效厚度進(jìn)行加權(quán)平均，同樣可得該區(qū)塊內(nèi)單井小層段、開發(fā)層系、開發(fā)單元不同類型毛管壓力歸一化曲線(式3)。

(1)

(2)

(3)

為對比3種毛管壓力曲線歸一化方法實用性，選取潛江組某區(qū)塊第V類儲層開展研究(圖6)，圖中虛線為潛江組某區(qū)塊第V類儲層各巖心壓汞曲線。從圖6可看出，Leverett方法和Brooks-Corey方法歸一化曲線形態(tài)已偏離整體毛管力曲線簇形態(tài)，主要是由于2種歸一化方法中部分?jǐn)?shù)據(jù)不符合冪指數(shù)關(guān)系所導(dǎo)致；而基于儲層有效厚度的加權(quán)平均歸一化曲線與第V類儲層整體毛管壓力曲線簇形態(tài)基本一致。說明有效厚度加權(quán)平均的毛管壓力曲線歸一化方法能夠有效保留同類儲層毛管壓力曲線簇特征及相關(guān)物性參數(shù)，使得其能有效表征儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。

圖6 3種毛管壓力曲線歸一化方法計算結(jié)果對比Fig.6 The comparison of calculation results of three normalization methods for capillary pressure curves

圖7分析了3種歸一化方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差。對比3種方法各汞飽和度下對應(yīng)進(jìn)汞壓力之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差，可以發(fā)現(xiàn)有效厚度加權(quán)平均的歸一化方法標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，該方法歸一化結(jié)果與儲層毛管壓力曲線簇離散程度越小。說明有效厚度加權(quán)平均的歸一化方法基本有效保留了毛管壓力曲線簇相關(guān)特征，歸一化曲線具有較強(qiáng)的代表性，能夠?qū)崿F(xiàn)同類儲層孔隙結(jié)構(gòu)的精細(xì)刻畫。

圖7 3種毛管壓力曲線歸一化方法標(biāo)準(zhǔn)偏差Fig.7 The standard deviation of three normalization methods for capillary pressure curves

根據(jù)文中建立的非均質(zhì)儲層分級評價指標(biāo)體系，對潛江組各類型儲層進(jìn)行分級評價。潛江組非均質(zhì)油藏中Ⅰ類儲層占比14.36%，Ⅱ類儲層占比26.81%，Ⅲ類儲層占比26.95%，Ⅳ類儲層占比24.11%，Ⅴ類儲層占比5.72%，Ⅵ類儲層占比2.05%。其中Ⅱ類高孔高滲儲層、Ⅲ類中孔中滲儲層、Ⅳ類低孔低滲儲層占比最多，3者之和占整個潛江組區(qū)塊儲層比例高達(dá)77.87%。圖8為有效厚度加權(quán)毛管壓力曲線歸一化方法計算的潛江組油藏6類油藏毛管壓力歸一化曲線。由圖8可知，整個潛江組油藏毛細(xì)管壓力歸一化曲線介于Ⅱ類儲層至Ⅳ類儲層之間，與Ⅲ類儲層毛管壓力歸一化曲線接近，這說明占比最高的3類儲層不僅決定了整個區(qū)塊儲層物性和開發(fā)效果，還直接影響整個區(qū)塊毛管壓力曲線歸一化結(jié)果。因此，通過歸一化方法可實現(xiàn)不同區(qū)塊油藏微觀孔隙結(jié)構(gòu)定量對比分析，為新區(qū)塊開發(fā)方案設(shè)計提供借鑒參考及預(yù)測分析。

圖8 潛江組非均質(zhì)儲層精細(xì)劃分毛管壓力歸一化曲線Fig.8 The normalized capillary pressure curve for fine division of heterogeneous reservoirs in Qianjiang Formation

4 儲層分級評級標(biāo)準(zhǔn)驗證

基于改進(jìn)型毛管壓力曲線的儲層分級評價方法采用的巖心尺度小，是否符合實際油藏需進(jìn)一步驗證。潛江組油藏Z-X66井于2011年8月投入生產(chǎn)，投產(chǎn)層段井深為1 954.4～1 963.8 m、1 966.4～1 977.6 m、1 981.4～1 985.0 m，年均產(chǎn)油量為540 t/a，目前處于特高含水階段，含水率為95.2%。對比測井滲透率與巖心滲透率發(fā)現(xiàn)(圖9)，巖心滲透率曲線變化趨勢與測井滲透率變化趨勢基本一致，表明大量巖心基礎(chǔ)參數(shù)變化規(guī)律可以有效反映實際儲層中相對應(yīng)物性參數(shù)變化特征，也說明基于巖心參數(shù)的儲層分級評價指標(biāo)體系具有礦場實用性。根據(jù)儲層分級評價指標(biāo)體系劃分結(jié)果及產(chǎn)液剖面測試結(jié)果(表3)，儲層單位有效厚度產(chǎn)油能力與儲層類型好壞基本一致，這也證實了基于改進(jìn)型毛管壓力曲線的儲層分級評價體系的準(zhǔn)確性、可靠性和實用性。

圖9 潛江組Z-X66井測井曲線及儲層分級評價Fig.9 The logging curve and reservoir classification evaluation of Well Z-X66 in Qianjiang Formation

表3 潛江組Z-X66儲層分類及產(chǎn)液剖面測試結(jié)果Table 3 The list of test results of classification and liquid production profile of Z-X66 Reservoir in Qianjiang Formation

5 礦場應(yīng)用效果

潛江組油藏主要以多層非均質(zhì)油藏為主，“十三五”期間，應(yīng)用基于改進(jìn)型毛管壓力曲線的儲層分級評價方法，對儲層進(jìn)行6類分級評價，針對Ⅰ、Ⅱ類儲層結(jié)合采出程度、含油飽和度進(jìn)行平面分區(qū)，高采出程度、低含油飽和度區(qū)域抽稀井網(wǎng)提液，低采出程度、高含油飽和度區(qū)域?qū)嵤┚W(wǎng)細(xì)分重組，高采出程度、中高含油飽和度區(qū)域?qū)嵤┝鲌稣{(diào)整，覆蓋原油地質(zhì)儲量為3 166.0×104t；針對Ⅲ、Ⅳ類儲層強(qiáng)化水動力學(xué)調(diào)整力度，實施仿強(qiáng)邊水驅(qū)、脈沖注采等差異化水動力調(diào)整，覆蓋原油地質(zhì)儲量為4 156.0×104t；針對Ⅴ、Ⅵ類儲層強(qiáng)化壓裂改造技術(shù)應(yīng)用，實施單層多段壓裂，覆蓋原油地質(zhì)儲量為3 678.0×104t。

“十三五”期間江漢盆地油藏開展了層系細(xì)分精細(xì)注水開發(fā)調(diào)整，共覆蓋原油地質(zhì)儲量為1.1×108t，新增經(jīng)濟(jì)可采儲量為136.0×104t。自然遞減率由“十三五”初的21.5%下降至目前的11.8%，綜合含水率由87.4%降至目前的86.6%，取得了較好的應(yīng)用效果。

6 結(jié) 論

(1)建立的整裝油藏非均質(zhì)儲層量化指標(biāo)分級評價體系能夠精細(xì)劃分單井、開發(fā)層系及開發(fā)單元的儲層類型；該儲層分級評價量化指標(biāo)體系主要包含滲透率、起點壓力、轉(zhuǎn)折壓力、中值壓力、占比5類可量化指標(biāo)。

(2)江漢盆地潛江組油藏可劃分為6類儲層，其中，Ⅰ、Ⅱ類儲層作為潛江組低滲油藏中最優(yōu)質(zhì)的儲集層，占比為41.17%；Ⅲ、Ⅳ類儲層是潛江組低滲油藏中儲集能力和滲流能力較差的儲集層系，屬于(特)低孔、(特)低滲儲層，占比最高，達(dá)51.06%；Ⅴ、Ⅵ類儲層占比為7.77%。

(3)考慮不同含油層系占比，基于有效厚度改進(jìn)的毛管壓力曲線簇歸一化方法能夠有效反映儲層微觀孔隙特征，為不同類型儲層量化對比提供有效途徑。