蘇里格氣田東區(qū)致密砂巖氣藏儲層物性下限值的確定

黎菁趙峰劉鵬

1．中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院 2．西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 3．中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

蘇里格氣田東區(qū)致密砂巖氣藏儲層物性下限值的確定

黎菁1趙峰2劉鵬3

1．中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院 2．西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 3．中國石油西南油氣田公司川西北氣礦

黎菁等．蘇里格氣田東區(qū)致密砂巖氣藏儲層物性下限值的確定．天然氣工業(yè)，2012，32（6）：31-35．

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東區(qū)下二疊統(tǒng)山西組山2段、山1段及下石盒子組盒8段致密砂巖儲層具有典型的低孔、低滲特征，目前使用的儲層物性下限值可能偏高。為此，采用經(jīng)驗統(tǒng)計法、孔隙度—滲透率交會法、最小流動孔喉半徑法、測井參數(shù)法等多種方法對該區(qū)物性下限開展了進(jìn)一步研究，并通過單層試氣成果和產(chǎn)能模擬法驗證了新確定的下限值。結(jié)果表明：盒8段砂巖孔隙度下限值為5．0%，滲透率下限值為0．10m D，含氣飽和度下限值為55%；山1段孔隙度下限值為4．0%，滲透率下限值為0．075m D，含氣飽和度下限值為55%；山2段砂巖孔隙度下限值為3．5%，滲透率下限值為0．075m D，含氣飽和度下限值為45%。重新認(rèn)識和確定儲層物性下限值，對該區(qū)油氣勘探后備儲量的精確計算具有重要意義。

鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 東區(qū) 儲集層 物性下限值 有效孔隙度 有效滲透率 含氣飽和度 重新確定

1 儲層巖性及孔喉特征

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東區(qū)（以下簡稱蘇東地區(qū)）上古生界砂巖主要有石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖3種類型。下二疊統(tǒng)下石盒子組盒8段以巖屑石英砂巖和石英砂巖為主，下二疊統(tǒng)山西組山1段、山2段以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主。儲集層段填隙物平均含量在14．3%～17．4%之間，主要為黏土礦物（水云母、高嶺石、綠泥石）、硅質(zhì)和碳酸鹽膠結(jié)物，部分層段含較多凝灰質(zhì)雜基。

蘇東地區(qū)盒8、山1、山2段砂巖孔隙類型以溶孔、晶間孔、粒間孔為主，其中盒8段的儲集空間主要為溶孔（雜基溶孔、巖屑溶孔等）、晶間孔、殘余粒間孔及少量微裂隙。

2 確定儲層物性下限的分析方法

2．1 經(jīng)驗統(tǒng)計法

經(jīng)驗統(tǒng)計法是以巖心分析孔隙度、滲透率資料為基礎(chǔ)，以低孔滲段累計儲滲能力丟失占總累計的5%左右為界限的一種累計頻率統(tǒng)計法，現(xiàn)已被國內(nèi)各大油田所采用［1－6］。利用蘇東地區(qū)盒8段、山1段、山2段儲層常規(guī)物性分析資料，編制的孔隙度、滲透率頻率分布、累計頻率及累計能力丟失曲線見圖1、2?？紫抖葍饽芰ΑB透率產(chǎn)氣能力的計算公式為：

式中Qφi為孔隙度儲集能力；QKi為滲透率儲集能力；Hi為樣品長度或儲集層厚度，m；φi為孔隙度；Ki為滲透率，mD。

經(jīng)對蘇東地區(qū)盒8段、山1段、山2段的物性特征、巖性特征和孔隙結(jié)構(gòu)特征分析，認(rèn)為該區(qū)儲層為典型的中低孔—低孔、低滲—特低滲儲層?？紫抖葹?%～15%，滲透率為0．1～1．0mD，滲透率能力較差。按照經(jīng)驗統(tǒng)計法（圖1、2），考慮到長慶油田低孔、低滲的儲層特點，按照累計頻率丟失不超過總累計的2 0%，累計儲能、產(chǎn)能丟失不超過總累計的10%。當(dāng)盒8段孔隙度下限取5．0%時，累計頻率丟失約18%，儲能丟失8．5%；當(dāng)盒8段滲透率下限取0．10mD時，累計頻率丟失約18%、累計產(chǎn)能丟失約4%。因此，確定盒8段孔隙度下限為5．0%，滲透率下限為0．10mD；同理，可以確定山1段孔隙度下限為4．0%，滲透率下限為0．075mD；山2段孔隙度下限為3．5%，滲透率下限為0．075mD。此時丟失的儲氣能力、產(chǎn)氣能力和厚度都符合盆地的地質(zhì)特點。

圖1 各段砂巖儲層孔隙度分布頻率直方圖及累計儲能丟失圖

圖2 各段砂巖儲層滲透率頻率直方圖及累計滲流能力丟失圖

2．2 孔隙度—滲透率交會法

根據(jù)蘇東地區(qū)巖心分析成果作出孔隙度—滲透率交會圖（圖3），曲線呈3個線段：第一線段滲透率隨孔隙度迅速增加而增加甚少，該段孔隙主要為無效孔隙；第二線段滲透率隨孔隙度增加而明顯增加，此段孔隙是有一定滲透能力的有效孔隙；第三線段為孔隙度增加甚少而滲透率急劇增加，此段巖石滲流能力較強(qiáng)并趨于穩(wěn)定。確定第一、第二線段的轉(zhuǎn)折點為儲集層與非儲集層的物性界限，即盒8段孔隙度下限為5．0%，山1段孔隙度下限為4．0%，山2段孔隙度下限為3．5%。

根據(jù)孔隙度—滲透率交會圖可得：當(dāng)盒8段φ＝5．0%時，對應(yīng)的滲透率下限為0．10mD；山1段φ＝4．0%時，對應(yīng)的滲透率下限為0．07mD；山2段φ＝3．5%時，對應(yīng)的滲透率下限為0．08mD。

2．3 最小流動孔喉半徑法

通過蘇東地區(qū)壓汞資料分析認(rèn)為，壓汞汞驅(qū)替巖樣中潤濕相的過程與地下氣相驅(qū)替地層水的過程是相似的［7］。當(dāng)試驗壓力轉(zhuǎn)化為喉道半徑后，可得到每塊巖樣的含汞（氣）飽和度與喉道半徑之間的相關(guān)關(guān)系（表1）；再根據(jù)該樣品實測的孔隙度、滲透率值，可得到孔隙度、滲透率、喉道半徑、含汞（氣）飽和度4者的關(guān)系圖（圖4）。

根據(jù)蘇東地區(qū)儲層物性，擁有70%以上可供油氣通過的喉道及其所控制的孔隙空間體積為基質(zhì)產(chǎn)氣提供條件，這時所對應(yīng)的孔喉半徑值作為最小流動孔喉半徑［7］。根據(jù)蘇東地區(qū)氣藏樣品壓汞資料分析（表1），可得出以下結(jié)論：盒8段、山1段最小流動孔喉半徑定為0．05μm，山2段最小流動孔喉半徑定為0．02μm。

圖3 蘇東地區(qū)上古生界砂巖氣層孔隙度—滲透率關(guān)系圖

表1 蘇東地區(qū)盒8段、山1段、山2段巖心孔喉半徑與進(jìn)汞量關(guān)系表

圖4 儲層物性與主要孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系圖

由圖4可得，當(dāng)飽和度一定時，孔隙度隨最小流動孔喉半徑的增大而增大；當(dāng)最小流動孔喉半徑一定時，孔隙度隨含氣飽和度的增大而增大。盒8、山1段最小流動孔喉半徑為0．05μm，山2段最小流動孔喉半徑為0．02μm，根據(jù)物性和孔喉結(jié)構(gòu)相關(guān)關(guān)系圖（圖4），用最小流動孔喉半徑來確定儲層孔隙度，進(jìn)而確定滲透率、含氣飽和度下限值：盒8、山1段孔隙度下限取值為5．0%，滲透率下限取值為0．10mD，含氣飽和度下限為55．0%；山2段孔隙度下限為3．5%，滲透率下限為0．075mD，含氣飽和度下限為45．0%。

2．4 測井參數(shù)法確定物性下限

有效厚度的測井參數(shù)下限主要根據(jù)產(chǎn)層與非產(chǎn)層所顯示的測井參數(shù)特征確定。蘇東地區(qū)上古生界砂巖目前未測試到真正的干層，根據(jù)探區(qū)的儲層特點及試氣產(chǎn)量的分布特征，在保證儲能及產(chǎn)能丟失符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，以單層試氣產(chǎn)量大于500m3／d作為氣層下限。做出聲波時差與深側(cè)向電阻率的交會圖，并利用測井解釋參數(shù)作孔隙度與含水飽和度、泥質(zhì)含量與密度交會圖，從而得到蘇東地區(qū)氣層有效厚度下限（表2）。

表2 蘇東地區(qū)氣層主力產(chǎn)層有效厚度下限劃分表

t

盒8段所確定氣層下限值為：Δt≥208μs／m，Rt≥15Ω·m，泥質(zhì)含量不大于20%，φ≥5．0%，K＝0．1mD，Sg≥55%。山1段所確定的氣層限值為：Δt≥216μs／m，Rt≥20Ω·m，泥質(zhì)含量不大于19%，φ≥5．0%，K≥0．1mD，Sg≥45%。山2段所確定的氣層限值為：Δt≥192μs／m，Rt≥30Ω·m，泥質(zhì)含量不大于15%，φ≥3．5%，K≥0．1mD，Sg≥45%。

3 儲層物性下限的驗證

3．1 生產(chǎn)資料法驗證儲層物性下限

一口氣井在其他條件不變的情況下，氣井生產(chǎn)時的滲透率為：

式中Qg為氣井產(chǎn)量，104m3／d；pe為地層壓力，MP a；pw為氣井生產(chǎn)時井底流壓，MP a；T為氣層溫度，K；μg為氣體的地下黏度，m P a·s；Z為氣體的偏差系數(shù)；h為有效厚度，m；re為泄流半徑，m；rw為井眼半徑，m；K為氣層滲透率，mD。這里討論的是氣體流動的最小滲透率值，故可以將井看作為完善井，即設(shè)S和D qg等于0。

根據(jù)單層試氣井試氣資料，在產(chǎn)能一定的情況下，就可以計算出蘇東地區(qū)主力氣層段產(chǎn)工業(yè)氣的滲透率下限（表3）。根據(jù)目前蘇東地區(qū)天然氣儲量規(guī)范，2 000～3 000m井深的天然氣井達(dá)到工業(yè)氣流的標(biāo)準(zhǔn)為0．3×104m3／d。當(dāng)采用生產(chǎn)壓差為5MP a開采時，盒8段產(chǎn)層產(chǎn)氣的滲透率下限為0．120mD，山1段產(chǎn)層產(chǎn)氣的滲透率下限為0．085mD，山2段產(chǎn)層產(chǎn)氣的滲透率下限為0．097mD，這和前述方法得到的結(jié)果基本符合。

3．2 產(chǎn)能模擬法驗證儲層物性下限

產(chǎn)能模擬法是利用蘇東35-57井儲層巖心，在地層壓力溫度條件下，沿水平方向建立不同的生產(chǎn)壓差，獲得單向滲流條件下的氣相滲流速度，再轉(zhuǎn)換成徑向滲流條件下的單井產(chǎn)能［8－10］。設(shè)實驗室?guī)r心氣體流速為QR，巖心滲流面積為A，單井日產(chǎn)氣量為Q，有效厚度內(nèi)氣體滲流面積為2πr h，D為試驗巖心的直徑。則可得：

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，氣層的有效厚度取10m。

本次研究根據(jù)產(chǎn)能模擬實驗結(jié)果見圖5。由實驗結(jié)果可知：隨著生產(chǎn)壓差的逐漸增大，產(chǎn)能模擬實驗得到的單井日產(chǎn)量逐漸增加。儲層孔隙度、滲透率等物性越好的氣層，單井日產(chǎn)量越高，兩者之間呈正相關(guān)關(guān)系。因此，根據(jù)室內(nèi)產(chǎn)能模擬實驗結(jié)果可以確定，在目前蘇東地區(qū)天然氣井常用生產(chǎn)壓差6MP a條件下，氣層孔隙度大于5%、滲透率大于0．10mD時，則氣井單井產(chǎn)量可以達(dá)到蘇東地區(qū)工業(yè)氣流0．3×104m3／d的標(biāo)準(zhǔn)。

表3 各氣井盒8段、山1段、山2段不同壓差下產(chǎn)氣的最小滲透率表

圖5 產(chǎn)能模擬實驗巖心孔隙度、滲透率與單井產(chǎn)能關(guān)系圖（生產(chǎn)壓差為6MP a）

4 結(jié)論

1）根據(jù)以上幾種方法，綜合對比選取了蘇東地區(qū)盒8段砂巖孔隙度下限為5．0%，滲透率下限為0．10mD，含氣飽和度下限為55%。山1段孔隙度下限為4．0%，滲透率下限為0．075mD，含氣飽和度下限為55%。山2段砂巖孔隙度下限為3．5%，滲透率下限為0．075mD，含氣飽和度下限為45%。

2）利用單層試氣井生產(chǎn)資料和產(chǎn)能模擬法驗證了蘇東地區(qū)氣層物性下限：孔隙度下限為5%，滲透率下限為0．1mD，這與理論分析結(jié)果相符合。

3）確定的物性下限真正反映了儲集層的特征，并得到了試氣試采資料證實。該參數(shù)的選取對后期的開發(fā)生產(chǎn)、試氣測試具有較好的指導(dǎo)性作用。

［2］戚厚發(fā)．天然氣儲層物性下限及深層氣勘探問題的探討［J］．天然氣工業(yè)，1989，9（5）：26-30．

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（修改回稿日期 2012-04-02 編輯 韓曉渝）

DOI：10．3787／j．i s s n．1000-0976．2012．06．007

L i Q i n g，b o r n i n 1987，i s s t u d y i n g f o r a n M．S c．d e g r e e，e n g a g e d i n r e s e a r c h o f r e s e r v o i r g e o l o g y．

A d d：N o．83，N o r t h S e c．1，J i a n s h e R d．，C h e n g d u，S i c h u a n 610051，P．R．C h i n a

M o b i l e：＋86-13648098850 E-m a i l：l i j i n g8764＠163．c o m

D e t e r m i n a t i o n o f l o w e r l i m i t s o f p o r o s i t y a n d p e r m e a b i l i t y o f t i g h t s a n d g a s r e s e r v o i r s i n t h e e a s t e r n b l o c k o f t h e S u l i g e G a s F i e l d

L i Q i n g1，Z h a o F e n g2，L i u P e n g3
（1．G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h u a n q i n g D r i l l i n g E n g i n e e r i n g C o．，L t d．，CNP C，C h e n g d u，S i c h u a n610051，C h i n a；2．S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t，S o u t h w e s t P e t r ol e u m U n i v e r s i t y，C h e n g d u，S i c h u a n610500，C h i n a；3．N o r t h w e s t S i c h u a n G a s F i e l d s，S o u t h w e s t O i l ＆G a sf i e l d C o m p a n y，P e t r o C h i n a，C h e n g d u，S i c h u a n610051，C h i n a）

N A T U R．G A S I N D．V O L UME32，I S S U E6，p p．31-35，6／25／2012．（I S S N1000-0976；I n C h i n e s e）

T h e t i g h t s a n d g a s r e s e r v o i r s i n t h e 1sta n d 2ndm e m b e r s o f t h e P e r m i a n S h a a n x i F o r m a t i o n a n d t h e 8thm e m b e r o f t h e P e rm i a n S h i h e z i F o r m a t i o n a r e f e a t u r e d b y l o w p o r o s i t y a n d l o w p e r m e a b i l i t y．H o w e v e r，t h e c u r r e n t l y u s e d l o w e r l i m i t s o f p o r o s i t y a n d p e r m e a b i l i t y m i g h t b e t o o h i g h．S e v e r a l m e t h o d s s u c h a s e x p e r i m e n t a l s t a t i s t i c a l m e t h o d，p o r o s i t y－p e r m e a b i l i t y c r o s s p l o t t i n g m e t ho d，m i n i m u m f l o w p o r e t h r o a t r a d i u s m e t h o d，a n d l o g g i n g p a r a m e t e r m e t h o d，w e r e u s e d t o f u r t h e r d e t e r m i n e t h e o p t i m a l l o w e r l i mi t s o f p o r o s i t y a n d p e r m e a b i l i t y f o r r e s e r v o i r s i n t h i s b l o c k．T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e l o w e r l i m i t o f p o r o s i t y f o r t h e s a n d s t o n e r e s e rv o i r s i n t h e 8thm e m b e r o f t h e S h i h e z i F o r m a t i o n i s 5．0%，t h e l o w e r l i m i t o f p e r m e a b i l i t y i s 0．10m D，a n d t h e l o w e r l i m i t o f g a s s a tu r a t i o n i s 55%．A s f o r t h e 1stm e m b e r o f t h e S h a n x i F o r m a t i o n，t h e s e v a l u e s a r e 4．0%，0．075m D a n d 55%r e s p e c t i v e l y，a n d a s f o r t h e 2ndm e m b e r o f t h e S h a n x i F o r m a t i o n，t h e s e v a l u e s a r e 3．5%，0．075m D a n d 45%r e s p e c t i v e l y．T h e s e v a l u e s a r e o f g r e a t i m p o rt a n c e t o t h e a c c u r a t e c a l c u l a t i o n o f r e s e r v e s i n t h i s b l o c k．

O r d o s B a s i n，S u l i g e G a s F i e l d，e a s t e r n b l o c k，r e s e r v o i r，l o w e r l i m i t o f p o r o s i t y a n d p e r m e a b i l i t y，e f f e c t i v e p o r o s i t y，e ff e c t i v e p e r m e a b i l i t y，g a s s a t u r a t i o n，r e-d e t e r m i n a t i o n

book=31,ebook=459

10．3787／j．i s s n．1000-0976．2012．06．007

中國石油重大科技專項“致密氣藏開發(fā)重大工程技術(shù)研究”（編號：2010E-23）。

黎菁，女，1987年生，碩士研究生；現(xiàn)從事儲層地質(zhì)研究工作。地址：（610051）四川省成都市建設(shè)路北一段83號。電話：13648098850。E-m a i l：l i j i n g8764＠163．c o m