定邊油區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層測(cè)井滲透率解釋模型優(yōu)化

張 亮，黨海龍，王振華，梁衛(wèi)衛(wèi)

(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075)

引 言

滲透率是確定儲(chǔ)層產(chǎn)能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其準(zhǔn)確性關(guān)系到儲(chǔ)層產(chǎn)能評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確程度?；谏倭繋r心孔滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合和刻度測(cè)井技術(shù)建立測(cè)井滲透率解釋模型成為首選方法[1-2]。巖心孔滲實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，定邊油區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層巖心孔隙度測(cè)量值相近，但滲透率差異非常大，相同孔隙度數(shù)值的巖心滲透率數(shù)值相差1至2個(gè)數(shù)量級(jí)。直接采用該巖心數(shù)據(jù)擬合孔滲關(guān)系相關(guān)性差，刻度測(cè)井推導(dǎo)出的測(cè)井滲透率解釋模型精度不高，無法滿足儲(chǔ)層產(chǎn)能評(píng)價(jià)需要。因此，對(duì)長(zhǎng)7儲(chǔ)層測(cè)井滲透率解釋模型進(jìn)行優(yōu)化勢(shì)在必行。

1 測(cè)井滲透率解釋模型的建立

1.1 孔隙度解釋模型建立

儲(chǔ)層的孔隙空間是油氣運(yùn)移聚集的場(chǎng)所，是油氣藏形成的必要條件，在測(cè)井中能反映孔隙度的有中子、密度和聲波測(cè)井曲線[3]。定邊地區(qū)多數(shù)井曲線僅有聲波時(shí)差一條曲線，因此，為了對(duì)全區(qū)進(jìn)行多井解釋對(duì)比，建立孔隙度模型只能利用聲波時(shí)差曲線。本文對(duì)長(zhǎng)7段儲(chǔ)層建立模型，首先對(duì)聲波時(shí)差曲線進(jìn)行歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化校正，然后與巖心分析孔隙度建立關(guān)系圖版，優(yōu)選10口井136個(gè)點(diǎn)的資料，建立起巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差之間的對(duì)應(yīng)圖版(圖1)。統(tǒng)計(jì)分析得孔隙度計(jì)算式為

φ=0.165 9Δt-28.865，

(1)

式中：φ為孔隙度，%；Δt為聲波時(shí)差，μs/m。

圖1 巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系Fig.1 Relationship between core analysis porosity and acoustic transit time

1.2 滲透率解釋模型建立

利用巖心分析化驗(yàn)資料，對(duì)長(zhǎng)7儲(chǔ)層孔隙度和滲透率進(jìn)行了回歸，建立研究區(qū)長(zhǎng)7油層組的滲透率圖版(圖2)，通過回歸得滲透率與孔隙度關(guān)系

K=0.050 7e0.212 5φ，

(2)

式中：K為滲透率，10-3μm2；φ為孔隙度，%。

圖2 巖心分析滲透率與巖心分析孔隙度關(guān)系Fig.2 Relationship between core analysis permeability and core analysis porosity

由式(1)和式(2)得測(cè)井滲透率與聲波時(shí)差關(guān)系式：

K=0.050 7e0.035 3Δt-6.133 8。

(3)

由圖2可見，巖心實(shí)驗(yàn)孔滲數(shù)據(jù)點(diǎn)分布分散，擬合相關(guān)性較低。同時(shí)，用式(3)計(jì)算的滲透率值與巖心實(shí)驗(yàn)滲透率值吻合度也不高。其根本原因是定邊油區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層屬于低孔低滲儲(chǔ)層，微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在微裂縫的影響[4-5](圖3)。

圖3 東仁溝地區(qū)某井微裂縫Fig.3 Micro-fractures of a well in Dongrengou region

2 測(cè)井滲透率解釋模型優(yōu)化

鑒于微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在微裂縫，導(dǎo)致孔滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合度不高，測(cè)井滲透率計(jì)算不準(zhǔn)，本文對(duì)定邊油區(qū)長(zhǎng)7低孔低滲儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。應(yīng)用反映孔隙微觀特征參數(shù)建立儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用實(shí)際資料建立儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與微觀特征參數(shù)間的關(guān)系，研究?jī)?chǔ)層巖石物理分類的有效方法[6-8]，并分類建立對(duì)應(yīng)的滲透率解釋模型。再通過巖心刻度測(cè)井技術(shù)建立常規(guī)測(cè)井資料儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)單井逐層分類解釋；依據(jù)測(cè)井資料分類解釋結(jié)果，應(yīng)用對(duì)應(yīng)滲透率解釋模型計(jì)算，以達(dá)到測(cè)井滲透率計(jì)算優(yōu)化的目的。

2.1 儲(chǔ)層巖石物理分類

毛管壓力曲線不僅反映儲(chǔ)層孔隙半徑大小、分選性好壞和排驅(qū)壓力等微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，還反映了儲(chǔ)層滲透能力的不同，因此應(yīng)用毛管壓力曲線可以直觀地對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行有效分類[9-10]。

重慶科技學(xué)院復(fù)雜油氣田勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)研究區(qū)20塊巖心樣品進(jìn)行了壓汞法毛管壓力曲線測(cè)定。實(shí)驗(yàn)方法參照SY/T5346-2005《壓汞法毛管壓力曲線測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)儀器為AuToPoREIV9500型壓汞儀。本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的毛管壓力曲線參數(shù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，將研究區(qū)儲(chǔ)層分為4類(見表1)。

表1 長(zhǎng)7儲(chǔ)層毛管壓力曲線特征參數(shù)Tab.1 Characteristic parameters of capillary pressure curves of Chang 7 reservoir

Ⅰ類排驅(qū)壓力低，孔喉分布集中、孔喉粗、分選中等，屬研究區(qū)儲(chǔ)集性能和滲流能力最好的儲(chǔ)層類型。Ⅱ、Ⅲ類排驅(qū)壓力較低-中等，孔喉分布相對(duì)集中，孔喉較粗、分選中等-較好，屬儲(chǔ)集性能和滲流能力較好的儲(chǔ)層類型。Ⅳ類排驅(qū)壓力高，孔喉細(xì)，分選好，屬儲(chǔ)集和滲流能力最差的儲(chǔ)層類型。

前人研究表明,儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與反映儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)具有較好的相關(guān)性，可以有效地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征[11-12]。本文引入儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)

(4)

式中:RQI為儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)，μm；K為巖心分析滲透率，10-3μm2；φ為巖心分析有效孔隙度，%。并對(duì)巖心的毛管壓力曲線特征參數(shù)與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)進(jìn)行擬合分析，取得了較好的相關(guān)性結(jié)果(圖4，圖5)。

以毛細(xì)管壓力曲線分類標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，充分利用22塊巖心數(shù)據(jù)計(jì)算得到與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類不同儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)的變化規(guī)律，進(jìn)而得出儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

圖4 儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與喉道半徑均值關(guān)系Fig.4 Relationship between reservoir quality index and average throat radius

圖5 儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與排驅(qū)壓力關(guān)系Fig.5 Relationship between reservoir quality index and displacement pressure

分類滲透率/10-3μm2孔隙度/%儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)/μmⅠ2.0915.35>0.12Ⅱ0.207.160.05～0.12Ⅲ0.088.880.03～0.05Ⅳ0.012.93<0.03

依據(jù)儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)將巖心分析孔滲數(shù)據(jù)分為4類(圖6)，按分類對(duì)儲(chǔ)層孔隙度和滲透率分別進(jìn)行回歸，得：

Ⅰ類K1= 0.219 3e0.217 2φ,R2= 0.661 7；

(5)

Ⅱ類K2= 0.084 6e0.164 4φ,R2= 0.761 9；

(6)

Ⅲ類K3= 0.037 5e0.153 4φ,R2= 0.699 1；

(7)

Ⅳ類K4= 0.011 1e0.188 3φ,R2= 0.851 5。

(8)

分類后巖心孔滲擬合相關(guān)性(式(5)—式(8))相比分類前(式2)明顯提高，這是因?yàn)?，合理的分類解決了因微裂縫及復(fù)雜微觀孔隙結(jié)構(gòu)造成的孔隙度值相近及巖心測(cè)得滲透率值存在數(shù)量級(jí)差異的問題。

圖6 長(zhǎng)7儲(chǔ)層巖心分析孔滲數(shù)據(jù)分類Fig.6 Classification of core analysis permeability and porosity data of Chang 7 reservoir

2.2 測(cè)井資料計(jì)算儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)

在實(shí)際生產(chǎn)過程中取心資料少，儲(chǔ)層巖石物理分類法不能滿足研究區(qū)所有井測(cè)井滲透率分類計(jì)算的需要。但是，每口井的測(cè)井資料齊全，以取心井的巖石物理儲(chǔ)層分類為基礎(chǔ)，分析不同類型儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)的測(cè)井響應(yīng)特征[9]。

結(jié)合定邊油區(qū)長(zhǎng)7測(cè)井資料實(shí)際，應(yīng)用巖石物理計(jì)算得到的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)與各測(cè)井曲線間進(jìn)行的相關(guān)性分析結(jié)果表明：儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)隨聲波時(shí)差值的增大而增大；儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)隨自然伽馬相對(duì)值的降低而增大(圖7、圖8)。

圖7 取心井聲波時(shí)差與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)關(guān)系Fig.7 Relationship between acoustic transit time and reservoir quality index of coring well

圖8 取心井自然伽馬相對(duì)值與儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)關(guān)系Fig.8 Relationship between natural gamma relative value and reservoir quality index of coring well

應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行三參數(shù)擬合建立應(yīng)用測(cè)井資料計(jì)算巖心儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)的解釋模型：

RQI=0.816×10-5e0.015Δt-0.631gr2-1.047gr+2.191，

(9)

式中：Δt為聲波時(shí)差值，μs/m；gr為歸一化伽馬相對(duì)值。

利用式(9)計(jì)算10口井33層的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)，并與巖石物理計(jì)算得到的儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)擬合比對(duì)，相關(guān)性較高(圖9)，依據(jù)該解釋模型實(shí)現(xiàn)了單井逐層確定儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)。

圖9 儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)擬合效果Fig.9 Fitting result of reservoir quality index

2.3 測(cè)井滲透率解釋模型優(yōu)化及實(shí)例分析

依據(jù)式(9)測(cè)井資料儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)解釋模型，對(duì)單井逐層計(jì)算儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)，對(duì)目的層按照表2進(jìn)行儲(chǔ)層品質(zhì)分類，再按類別選擇測(cè)井滲透率計(jì)算式(式(5)-式(8))，聯(lián)立式(1)得到目的層段測(cè)井計(jì)算滲透率曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)目的層測(cè)井滲透率計(jì)算優(yōu)化的目的。

為驗(yàn)證測(cè)井滲透率解釋模型的優(yōu)化效果，本文用該模型計(jì)算定邊東仁溝D井長(zhǎng)7儲(chǔ)層段測(cè)井滲透率，并與巖心分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(圖10)?？梢钥闯?，優(yōu)化后的測(cè)井滲透率解釋模型，對(duì)比傳統(tǒng)滲透率解釋模型式(2)，計(jì)算的測(cè)井滲透率與巖心滲透率吻合度更高，擬合效果更好，更加符合定邊油區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層地質(zhì)實(shí)際。

3 結(jié) 論

(1)定邊油區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在微裂縫，巖心孔滲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中相同孔隙度數(shù)值的巖心滲透率數(shù)值相差1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，直接采用巖心數(shù)據(jù)刻度測(cè)井技術(shù)推導(dǎo)的滲透率解釋模型精度有待提高。

(2)將毛管壓力曲線儲(chǔ)層巖石物理分類，儲(chǔ)層巖心刻度測(cè)井技術(shù)，以及測(cè)井資料計(jì)算分類相結(jié)合，對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)指數(shù)進(jìn)行分類，充分利用了毛管壓力曲線對(duì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)的敏感度和常規(guī)測(cè)井資料的普遍性，不僅提高了分類解釋精度，同時(shí)擴(kuò)大了該方法適用廣度。

圖10 東仁溝D井滲透率解釋模型優(yōu)化后計(jì)算結(jié)果Fig.10 Calculation results after the permeability interpretation model of D well in Dongrengou region is optimized

(3)實(shí)例分析表明，優(yōu)化后的測(cè)井滲透率解釋模型與傳統(tǒng)滲透率解釋模型相比，計(jì)算的測(cè)井滲透率與巖心滲透率吻合度更高，擬合效果更好，更加符合定邊油區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層地質(zhì)實(shí)際。