鶯歌海盆地低孔滲儲(chǔ)層測(cè)井相分類及滲透率評(píng)價(jià)方法研究

高華，吳洪深，張海榮 （中海石油 （中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

南海西部海域鶯歌海盆地的天然氣勘探開發(fā)是中海石油 （中國(guó)）有限公司實(shí)現(xiàn) “二次跨越”的主戰(zhàn)場(chǎng)之一。隨著勘探開發(fā)實(shí)踐的不斷深化，低孔低滲氣藏儲(chǔ)層滲透率精確評(píng)價(jià)是一個(gè)急需解決的問題。儲(chǔ)層滲透率大小受孔隙度、巖性、膠結(jié)物含量及成分等各方面因素的影響，特別是在低孔滲儲(chǔ)層中，這些因素都對(duì)儲(chǔ)層滲透率起影響作用，使得低孔滲儲(chǔ)層滲透率精確評(píng)價(jià)異常困難。用傳統(tǒng)的巖心孔滲統(tǒng)計(jì)回歸方法及常規(guī)測(cè)井解釋方法計(jì)算的儲(chǔ)層滲透率精度較低，存在一個(gè)數(shù)量級(jí)的誤差，很難符合實(shí)際地層評(píng)價(jià)的要求。為此，筆者根據(jù)鶯歌海盆地東方氣田群的實(shí)際地質(zhì)條件和狀況，以測(cè)井相分析技術(shù)為基礎(chǔ)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行巖石物理相分類劃分，并根據(jù)巖心孔滲、鑄體薄片、激光粒度等試驗(yàn)分析資料對(duì)巖石物理相進(jìn)行歸類及定義，通過深入分析不同測(cè)井相的滲透率與孔隙度的變化規(guī)律，進(jìn)而建立相應(yīng)的滲透率計(jì)算模型。

1 測(cè)井相分類研究

鶯歌海盆地新近系黃流組一段 （N2h1）地層的巖性以細(xì)顆粒為主，多種巖性并存，變化復(fù)雜。在有鉆井取心的關(guān)鍵井中，可以根據(jù)巖心剖面劃分巖石物理相建立其相應(yīng)的解釋模型，而在大部分沒有取心的井中如何準(zhǔn)確劃分巖相是問題的關(guān)鍵。由于巖性和孔隙結(jié)構(gòu)變化引起的巖石物性的變化，有必要在縱向上利用測(cè)井資料對(duì)儲(chǔ)層的巖石物理相進(jìn)行劃分，最大限度地消除儲(chǔ)層非均質(zhì)的影響，使同類巖石物理相具有相似的巖石學(xué)特征。目前國(guó)內(nèi)主要是利用儲(chǔ)層分類法、流體單元法或利用巖心剖面等分類法得到的巖相信息劃分巖性[1，2]，但這些方法都存在一個(gè)共同的難點(diǎn)，就是在未取心井中怎樣利用測(cè)井資料對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行測(cè)井相分類。

Ye等[3]在2000年提出了基于圖形的多分辨率聚類 （MRGC）分析方法，該方法解決了常規(guī)聚類分析方法中影響聚類效果的一個(gè)關(guān)鍵問題，就是數(shù)據(jù)維度的問題，并且可以自動(dòng)從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中獲得有關(guān)巖石物理相有價(jià)值的信息。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法不依賴分析者的偏愛，也不需要預(yù)先了解聚類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，程序運(yùn)行速度快。因此，該次研究采用基于圖形的多分辨率聚類分析方法對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行測(cè)井相分析。

首先對(duì)研究區(qū)的4口關(guān)鍵取心井的測(cè)井資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，分析各測(cè)井響應(yīng)特征對(duì)巖性變化的敏感性，優(yōu)選出泥質(zhì)含量、有效孔隙度及由下式得到的VNDI共3條曲線。

式中：ρ為密度，g/cm3；φn為中子孔隙度，1；VNDI為中子 －密度間隔值。

應(yīng)用基于圖形的多分辨率聚類分析方法對(duì)這3條曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，得到連續(xù)的測(cè)井相剖面（圖1）。然后利用巖心分析、鑄體薄片分析及粒度分析得到的巖石物理定名對(duì)測(cè)井相進(jìn)行標(biāo)定，使得相應(yīng)的測(cè)井相對(duì)應(yīng)于具有地質(zhì)特征的巖性相。圖1為DFX－X－2井的測(cè)井相分析成果圖，該井在3025～3063m的儲(chǔ)層段，常規(guī)錄井巖性為粉－細(xì)砂巖，但是測(cè)井相分析結(jié)果顯示該儲(chǔ)層段在3044m存在一個(gè)分層界面，3025～3044m深度段主要以測(cè)井相5為主，夾一些測(cè)井相6、7；而3044～3063m層段則以測(cè)井相3、4為主。分析該層段的巖心鑄體薄片分析資料可知，薄片分析的巖性結(jié)果在3044m左右同樣具有一個(gè)分層界面，3025～3044m范圍薄片巖石定名為極細(xì)砂質(zhì)粉砂巖，而3044～3063m則定名為巖屑石英粉砂質(zhì)極細(xì)砂巖。圖2為DFX－X－3井的測(cè)井相分析成果圖，該井在2895～2914m儲(chǔ)層段主要以測(cè)井相15、16、17為主，該層段的巖心薄片分析巖性為含泥粉砂巖。通過對(duì)4口取心井的測(cè)井相成果及巖心薄片分析資料進(jìn)行分析可知，通過MRGC分析方法得到的測(cè)井相與巖性具有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即測(cè)井相可以有效地反映巖性。因此，筆者利用薄片分析定名的巖性結(jié)果對(duì)研究區(qū)關(guān)鍵井的測(cè)井相類型進(jìn)行了標(biāo)定及歸類，標(biāo)定結(jié)果如表1所示，由此對(duì)于未取心井，可以根據(jù)該表依據(jù)測(cè)井相分析結(jié)果劃分得到相應(yīng)的巖性結(jié)果。

圖2 DFX－X－3井測(cè)井相分析成果圖

表1 測(cè)井相類型巖性標(biāo)定成果表

2 滲透率計(jì)算模型研究

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，滲透率與孔隙度的相關(guān)性較好，孔隙度越大，滲透率越高，反之亦然。國(guó)內(nèi)許多油田依據(jù)這樣的經(jīng)驗(yàn)建立了滲透率計(jì)算公式[4]：

式中：K為滲透率，mD；a、b分別為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；φ為孔隙度，%。

圖3為研究區(qū)取心井測(cè)井相劃分后所對(duì)應(yīng)的巖心孔隙度與滲透率關(guān)系圖，可見，在巖心孔隙度一定時(shí)，滲透率的分布范圍較大，差異可達(dá)1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，在這種情況下，不能簡(jiǎn)單地利用式 （2）來(lái)計(jì)算滲透率，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。前面的內(nèi)容已提到，利用MRGC方法得到的測(cè)井相類型與巖性有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以利用表1的結(jié)果對(duì)測(cè)井相進(jìn)行巖性標(biāo)定。經(jīng)過對(duì)巖性標(biāo)定后的不同測(cè)井相類型的巖心孔隙度與滲透率關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)具有相似巖性的巖心其巖石學(xué)特征基本一致，其孔滲關(guān)系也趨于一致。所以，將具有相似巖性的測(cè)井相再進(jìn)行同類合并，并依據(jù)式 （2）擬合測(cè)井相合并后的巖心孔滲關(guān)系 （圖4）。由圖4可見，在研究區(qū)依據(jù)該方法可以擬合得到不同巖相類型的3種孔滲關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2最低為0.6369，最高為0.8，滿足計(jì)算精度要求。

圖3 不同測(cè)井相類型巖心孔隙度與滲透率關(guān)系圖

圖4 測(cè)井相合并后的孔隙度與滲透率關(guān)系圖

3 應(yīng)用效果

應(yīng)用上述的方法以及巖心試驗(yàn)不分巖相統(tǒng)計(jì)擬合得到的滲透率計(jì)算方法對(duì)研究區(qū)的4口關(guān)鍵井的18個(gè)目的層進(jìn)行了處理解釋。圖5為這兩種方法計(jì)算得到的滲透率結(jié)果對(duì)比圖，由圖可見，分巖相計(jì)算滲透率的結(jié)果與巖心分析結(jié)果更接近，二者的平均絕對(duì)誤差為1.08mD，平均相對(duì)誤差為36.7%；而不分巖相計(jì)算得到的滲透率結(jié)果與巖心分析結(jié)果的誤差較大，二者的平均絕對(duì)誤差為3.1mD，平均相對(duì)誤差為125.1%。圖6為DFX－X－2井滲透率計(jì)算成果圖，對(duì)比分析可見，分巖相后的計(jì)算結(jié)果與巖心分析結(jié)果符合得更好。因此可知，筆者提出的滲透率計(jì)算方法可以有效地提高低孔低滲儲(chǔ)層滲透率計(jì)算的精度，應(yīng)用效果較好。

圖5 兩種不同方法計(jì)算的滲透率結(jié)果對(duì)比圖

圖6 DFX－X－2井滲透率計(jì)算成果圖

4 結(jié)論

1）基于圖形的多分辨率聚類分析方法可以有效地對(duì)鶯歌海盆地東方氣田群中深層儲(chǔ)層進(jìn)行測(cè)井相識(shí)別及聚類分析。

2）在測(cè)井相約束下，基于巖心數(shù)據(jù)建模計(jì)算得到的測(cè)井滲透率結(jié)果與巖心試驗(yàn)結(jié)果誤差較小，可以有效提高中－低孔滲儲(chǔ)層滲透率計(jì)算精度，滿足油藏描述和儲(chǔ)量計(jì)算對(duì)參數(shù)精度的要求。

3）該方法在鶯歌海盆地中深層低孔低滲儲(chǔ)層測(cè)井解釋評(píng)價(jià)中取得了良好效果。

[1]Lee S H，Kharghoria A，Datta－Gupta A.Electrofacies characterization and permeability predictions in complex reservoirs [J].SPE Reservoir Evaluation ＆Engineering，2002，5 （3）：237～248.

[2]張麗艷 .砂礫巖儲(chǔ)層孔隙度和滲透率預(yù)測(cè)方法 [J].測(cè)井技術(shù)，2005，29（3）：212～215.

[3]Ye Shin－Ju，Rabiller P.A new tool for electro－facies analysis：multi－resolution graph－based clustering [A].SPWLA 41stAnnual Logging Symposium [C].Society of Petrophysicists and Well－Log Analysts，2000.1～14.

[4]雍世和，張超謨 .測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋 [M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006.