謝曉慶,吳 偉,程 亮,趙 莉,隋秀英,劉春雷

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司 地質(zhì)研究院，陜西 西安 710000)

1 引 言

滲透率表示巖石滲流能力的大小，是決定儲(chǔ)層是否有效的關(guān)鍵因素之一，也是測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[1-3]。為獲取碎屑巖儲(chǔ)層連續(xù)井段的滲透率數(shù)據(jù)，常規(guī)方法是依據(jù)取心分析孔隙度和滲透率的指數(shù)關(guān)系進(jìn)行建模反算。實(shí)際資料應(yīng)用顯示，莫索灣北部侏羅系八道灣組碎屑巖儲(chǔ)層具有巖屑塑性成分含量大、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、次生孔隙發(fā)育等特征，分析孔隙度與滲透率相關(guān)性差?？紤]到沉積物粒度是碎屑巖顆粒最基本的結(jié)構(gòu)特征，決定了儲(chǔ)層的物性及類型，并且與孔隙結(jié)構(gòu)及巖石成分無(wú)關(guān)，諸多學(xué)者針對(duì)復(fù)雜碎屑巖儲(chǔ)層開展了粒度以及基于粒度的滲透率建模方法研究。李亞鋒等[4]根據(jù)巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了粒度與孔隙度、滲透率的交會(huì)圖版，指明了粒度對(duì)儲(chǔ)層物性的控制作用。王利華等[5]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)了儲(chǔ)層粒度與指定測(cè)井項(xiàng)的敏感關(guān)系。萬(wàn)琳等[6]研究了粒度對(duì)儲(chǔ)集空間和滲流能力的影響，并給出了造成不同粒徑碎屑巖物性差異的主控因素。趙軍等[7]建立了不同粒度下的復(fù)雜碎屑巖儲(chǔ)層的滲透率模型，精細(xì)描述了粒度對(duì)滲透率非均質(zhì)性的影響。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，分析了密度、中子、自然伽馬、聲波測(cè)井項(xiàng)與粒度的響應(yīng)關(guān)系，確定了研究區(qū)粒度敏感的測(cè)井參數(shù)；并在巖心分析粒度的刻度下，形成了基于敏感測(cè)井項(xiàng)的粒度計(jì)算方法；最后根據(jù)粒度和滲透率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了適用于研究區(qū)的以粒度為核心的滲透率模型。取心分析標(biāo)定結(jié)果顯示，模型應(yīng)用效果較好，精度滿足生產(chǎn)需求。

2 儲(chǔ)層基本特征

研究區(qū)位于油田某凸起上，屬于坳陷中次一級(jí)的坳中凸，毗鄰生烴區(qū)，油氣源充足，區(qū)域構(gòu)造位置非常有利。根據(jù)巖石薄片和取心資料以及礦物組分分析結(jié)果，該區(qū)侏羅系八道灣組儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要為粒間孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔，伴有大量的高嶺石晶間溶孔，為基質(zhì)—溶蝕孔型孔隙類型。巖石類型主要以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，含少量巖屑砂巖。隨著巖屑，尤其是塑性巖屑、長(zhǎng)石含量的增加，巖石顆粒分選、磨圓變差，強(qiáng)烈的壓實(shí)作用使顆粒呈線狀、凹凸接觸，孔隙與喉道被基質(zhì)充填，儲(chǔ)層的物性變差，如圖1所示。

SQ1井，粒內(nèi)溶孔，中粗粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，壓實(shí)作用較強(qiáng)，局部碎屑顆粒呈凹凸?fàn)罱佑|; M21井，顆粒溶孔，中-細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，粒間溶孔有壓實(shí)變形，呈線接觸; M1井，粒間溶孔，中砂粒巖屑砂巖，呈點(diǎn)線接觸，部分石英具壓溶現(xiàn)象，充填高嶺石膠結(jié)物。

圖1 不同類型儲(chǔ)層的鑄體薄片特征Fig.1 Characteristics of cast thin sections in different types of reservoirs

巖心統(tǒng)計(jì)資料顯示，目的層巖心孔隙度分布在3 %～11.1 %之間，平均為8.1 %；滲透率分布在(0.005～48.500)×10-3μm2之間，平均為0.178×10-3μm2，總體表現(xiàn)為低孔隙度、特低滲透率儲(chǔ)層特征。為建立儲(chǔ)層縱向滲透率模型，開展了巖心孔滲的交會(huì)分析。圖2為巖心分析孔滲交會(huì)圖，圖中發(fā)現(xiàn)取心分析孔隙度和滲透率相關(guān)性較弱，R的平方僅為0.419 2，傳統(tǒng)滲透率建模方法誤差大。

3 粒度測(cè)井計(jì)算

3.1 研究區(qū)粒度特征

粒度中值為碎屑沉積物粒度粗細(xì)的特征參數(shù)，它是指顆粒累計(jì)百分含量為50 %的累積曲線處所對(duì)應(yīng)的粒度數(shù)值。目前砂巖粒度中值求取方法主要有巖心機(jī)械破碎篩析法和砂巖薄片圖像分析法[8]。本文所用的粒度中值實(shí)驗(yàn)方法為篩析法，即用不同直徑的篩子將砂礫過(guò)篩，分出不同巖石顆粒粒級(jí)，求取百分?jǐn)?shù)，得出實(shí)驗(yàn)粒度中值參數(shù)，經(jīng)過(guò)換算得出巖石分析粒度。

對(duì)研究區(qū)目的層3口取心井8塊巖樣共31個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)分析粒度主要分布在0.15～0.3 mm之間，最小值0.090 mm，最大值0.358 mm，平均為0.196 mm，總體粒度分布范圍窄，粒度數(shù)值較小，如圖3所示。

3.2 粒度模型的建立

巖石粒度與沉積環(huán)境有關(guān)，常規(guī)測(cè)井資料的聲波(AC)、密度(DEN)、補(bǔ)償中子(CNL)、自然伽馬(GR)曲線能夠直接反映泥質(zhì)含量、孔隙、地層壓實(shí)情況，在一定程度上也可以反映巖石顆粒大小[5,9]。對(duì)上述4條曲線分別進(jìn)行與粒度的相關(guān)性分析，結(jié)果如圖4所示。從圖4中看出，分析粒度與聲波、密度、補(bǔ)償中子、自然伽馬均具有一定的相關(guān)性，經(jīng)計(jì)算，其相關(guān)系數(shù)分別為0.015 9、0.425、0.626 5和0.787 1?？梢?，自然伽馬和補(bǔ)償中子與粒度相關(guān)性最好。這是因?yàn)橐话闱闆r下，自然伽馬代表泥質(zhì)含量，伽馬值越高，泥質(zhì)含量越大，反映巖石粒度越小。而補(bǔ)償中子反映巖石中束縛水含量，粒度越小，束縛水含量越高，補(bǔ)償中子越大。因此，自然伽馬和補(bǔ)償中子是研究區(qū)粒度的敏感測(cè)井項(xiàng)。

上述分析可知，粒度的敏感測(cè)井項(xiàng)為GR和CNL。因此，這2個(gè)參數(shù)為粒度模型的測(cè)井計(jì)算參數(shù)。采用二元回歸方法，定量分析粒度和測(cè)井參數(shù)的相關(guān)性，建立粒度的雙參數(shù)模型如下：

Φ=0.761-0.006GR-0.934CNL

(1)

式(1)中，Φ為計(jì)算粒度，mm；GR為伽馬測(cè)井值，API；CNL為中子測(cè)井值。

圖5為雙參數(shù)模型計(jì)算的粒度與實(shí)驗(yàn)分析粒度對(duì)比圖。由圖5可知，計(jì)算粒度與分析粒度相關(guān)系數(shù)高達(dá)90 %以上，這說(shuō)明基于自然伽馬和補(bǔ)償中子的粒度模型適用于本區(qū)儲(chǔ)層粒度計(jì)算。

4 滲透率模型建立

前文鑄體薄片分析結(jié)果表明，砂巖顆粒與塑性巖性有關(guān)。一方面塑性巖屑以假雜基的形式充填在粒間孔隙之間，縮小了孔隙體積；另一方面變形后的塑性巖屑更易貼緊孔隙喉道，使其連通性變差，這是研究區(qū)孔滲關(guān)系不明顯的重要原因。粒度是沉積巖和沉積物巖性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，直接影響儲(chǔ)層物性，例如骨架性質(zhì)、孔隙性、滲透性等，且與孔隙結(jié)構(gòu)及巖石成分無(wú)關(guān)[10-15]。因此，針對(duì)次生孔隙發(fā)育、塑性巖屑含量高的碎屑巖儲(chǔ)層，粒度分析是提高儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算精度的重要方法[16-20]。

圖6 基于粒度的滲透率計(jì)算模型Fig.6 Permeability calculation model based on granularity

對(duì)巖心歸位后，剔除因微裂縫和孔隙填充造成的高滲低孔以及低滲高孔異常實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。計(jì)算儲(chǔ)層粒度曲線，提取分析滲透率對(duì)應(yīng)的粒度值，建立基于粒度的滲透率模型，如圖6和式(2)所示。

K=0.011 5e14.784Φ

(2)

式中，K為滲透率，×10-3μm2。

5 應(yīng)用效果

圖7為研究區(qū)SQ-1井粒度及滲透率計(jì)算效果圖，第8道為本文計(jì)算粒度與實(shí)驗(yàn)分析粒度，第9道為傳統(tǒng)方法計(jì)算滲透率與實(shí)驗(yàn)分析滲透率，第10道為本文基于粒度的計(jì)算滲透率與巖心分析滲透率。

從圖7中看出，取心段巖心分析滲透率和粒度計(jì)算滲透率吻合較好，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，傳統(tǒng)方法計(jì)算滲透率與實(shí)驗(yàn)分析滲透率相關(guān)系數(shù)為0.57，基于粒度的計(jì)算滲透率與巖心分析滲透率相關(guān)系數(shù)為0.79，后者計(jì)算精度提高了22 %，滿足測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)需求。

圖7 SQ-1井模型處理結(jié)果與巖心資料對(duì)比Fig.7 Comparison of model processing results and core data in well SQ-1

6 結(jié) 論

1)莫索灣北部侏羅系八道灣組儲(chǔ)層粒度的測(cè)井敏感項(xiàng)為自然伽馬和補(bǔ)償中子，基于敏感項(xiàng)建立的雙參數(shù)粒度模型相關(guān)性達(dá)90 %以上，實(shí)現(xiàn)了粒度剖面精細(xì)計(jì)算。

2)研究區(qū)儲(chǔ)層滲透率受粒度控制，粒度大小直接影響滲透率好壞。建立的粒度滲透率模型相關(guān)性較傳統(tǒng)方法提高了22 %，實(shí)現(xiàn)了滲透率縱向上連續(xù)表征。