溱潼凹陷西斜坡阜三段儲層測井解釋方法及應用初探

孫偉

（中國石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京210011）

孔隙度和飽和度是儲量計算中的關鍵參數(shù)，也是測井解釋的重要內容。溱潼凹陷西斜坡阜三段儲層受相帶和埋深等影響，具有巖性細、膠結性差等特點。孔隙度實驗和巖電實驗等成功率普遍較低，采用以往分區(qū)塊建立孔隙度、飽和度模型的方法，存在幾個問題：1）各區(qū)塊資料點往往較為集中，規(guī)律性不強；2）各區(qū)塊間模型參數(shù)不一、推廣性差；3）無法對區(qū)帶總體變化規(guī)律進行把控。為了提高測井解釋精度，提升解釋模型區(qū)帶適用性，開展區(qū)帶孔隙度、巖電參數(shù)與測井信息相關性研究，建立區(qū)帶適用的孔隙度、飽和度評價模型尤為必要。

針對復雜砂巖儲層的孔隙度和飽和度評價前人開展過很多研究[1-14]。利用聲波時差計算孔隙度方面，1956年WYLLIE最先提出時間平均公式，該公式僅適用于壓實和膠結良好的純砂巖，對于未膠結、未壓實的地層，需要采用壓實校正系數(shù)進行校正。1980年RAYMER 等人提出用非線性經驗公式表征孔隙度和聲波時差的關系。1986年MARTIN 等在RAYMER 工作基礎上提出了聲波地層因素公式，解決了純石英砂巖地層的孔隙度計算問題。飽和度方面，1942年ARCHIE最先建立了純砂巖飽和度評價模型；后人在此基礎上逐步改進，到目前已提出泥質砂巖飽和度評價模型幾十種，但Archie公式最具有綜合性質。它的關鍵在如何準確確定與巖性有關的常數(shù)a、b，膠結指數(shù)m，飽和度指數(shù)n等解釋參數(shù)，許多學者通過巖電實驗統(tǒng)計或數(shù)值模擬等方法開展了大量工作。

針對溱潼凹陷西斜坡阜三段復雜儲層，理論模型和其它地區(qū)經驗解釋模型均無法準確獲取孔隙度、飽和度參數(shù)，在綜合實驗和測井資料的基礎上，以聲波地層因素和Archie 公式為依據(jù)，經過分析統(tǒng)計和泥質校正確定了溱潼凹陷西斜坡統(tǒng)一的孔隙度和飽和度模型，并首次進行了應用，有效解決了泥質砂巖儲層孔隙度和飽和度解釋問題。

1 研究區(qū)概況

溱潼凹陷是蘇北盆地的一個三級構造單元，整體為南斷北超、中間開闊、東西收斂的箕狀斷陷，由南往北可劃分為斷階帶、深凹帶、斜坡帶3 個構造單元，其中斜坡帶在帥垛以東為東斜坡帶，帥垛及其西部為西斜坡帶。阜寧組三段是溱潼凹陷主力含油層位之一，主要為大型湖泊三角洲沉積。溱潼西斜坡帶處于三角洲前緣亞相[15-21]。阜三段夾持于阜二段、阜四段兩套主力烴源巖之間，是油氣運聚的主要層系。西斜坡帶緊鄰生油主凹，構造位置有利，該區(qū)帶砂體上傾尖滅，高部位受物性或反向正斷層控制，易形成上傾尖滅型的構造-巖性油藏和斷層控制的構造油藏。近年來溱潼凹陷西斜坡阜三段逐漸成為主力的勘探和產建區(qū)，已形成千萬噸級的儲量規(guī)模。

阜三段巖性主要有細砂巖、粉砂巖，陸源碎屑成分主要為石英、長石，膠結物以黏土礦物為主，砂巖以顆粒支撐為主，分選好-中等，次棱角-次圓狀。儲集類型主要為中-高孔、中-高滲型，油藏埋深為1 420 ～2 300 m。

2 解釋模型的建立

2.1 孔隙度模型

溱潼西斜坡各區(qū)塊阜三段砂巖存在一定差異，表現(xiàn)在：埋深較淺的砂巖存在欠壓實、膠結較差的現(xiàn)象，隨著深度增加壓實和膠結趨于正常；孔隙度分布范圍較大，最低值為6.3%，最高值為37.7%。以往各區(qū)塊取不同的壓實校正系數(shù)，采用Wyllie 公式計算孔隙度，各區(qū)塊間計算公式差異較大。為了建立溱潼西斜坡統(tǒng)一的孔隙度模型，本次采用J.P.Martin聲波地層因素模型，該模型適用于孔隙度小于50%的地層，它的主要特點是不需做聲波壓實校正，也不需要流體聲波時差，避免了這2 個參數(shù)引起的誤差。公式為：

也可改寫為：

式中：φ為孔隙度，f；Δtma為巖石骨架聲波時差，μs/m；Δt為聲波時差，μs/m；x為骨架巖性系數(shù)；Fs為聲波地層因素。

圖1 為利用南華、倉吉、顧莊、陳家舍等區(qū)塊11口取心井151 塊阜三段樣品繪制的巖心分析孔隙度與聲波時差的關系，圖中綠色圓形數(shù)據(jù)點為實測數(shù)據(jù)點，灰色三角形數(shù)據(jù)點是根據(jù)聲波地層因素公式計算的石英砂巖理論數(shù)據(jù)點。交會圖顯示該區(qū)聲波時差與實驗分析孔隙度在低-中孔隙度時符合石英砂巖地層因素非線性關系，在高-特高孔隙度時數(shù)據(jù)點分布較為分散。以GR 值為第三坐標分析了泥質含量對聲波時差的影響，數(shù)據(jù)顯示離散點主要為泥質含量較高的數(shù)據(jù)點（圖2）。

圖1 聲波時差與實驗分析孔隙度關系Fig.1 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity

圖2 以GR為第三坐標的聲波時差與實驗分析孔隙度關系Fig.2 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity with GR as 3rd coordinate

對聲波時差進行泥質校正后，實驗分析孔隙度與聲波時差關系顯著改善（圖3），即隨著聲波時差的增大，孔隙度不再呈現(xiàn)線性增加，孔隙度增大趨勢逐漸變緩。通過擬合（圖4）得到本區(qū)孔隙度計算公式為：

圖3 泥質校正后聲波時差與孔隙度關系Fig.3 Relation between interval transit time and porosity after shale correction

圖4 聲波地層因素Fig.4 Acoustic formation factors

式中：Δtc為泥質校正后的聲波時差，μs/m。

實驗分析資料擬合的本區(qū)巖石骨架聲波時差為189.39 μs/m，骨架巖性系數(shù)x為1.472。骨架的聲波時差大于石英，骨架巖性系數(shù)小于石英，符合長石質石英砂巖聲學特征。

2.2 飽和度模型

倉吉、南華、顧莊等區(qū)塊共有7口井48個樣品進行了巖電實驗。實驗結果分析表明，本區(qū)電阻增大系數(shù)I與含水飽和度在雙對數(shù)坐標下基本呈現(xiàn)直線關系，孔隙度與地層因素F在雙對數(shù)坐標下不再呈現(xiàn)直線關系，反映本區(qū)孔隙結構較為復雜（圖5、圖6）。由此確定本區(qū)b值為1.035，n值為1.766，m值為非固定值。這與前人的研究成果一致，即b基本不受儲層孔隙結構的影響，n受儲層孔隙結構的影響相對較小，m受儲層孔隙結構的影響較大[5-6]。

將巖電實驗得到的地層因素F和孔隙度繪制在對數(shù)坐標上，便能得到巖性指數(shù)a和膠結指數(shù)m，a與m相互制約，實際計算中常取a為1，由此計算巖石膠結指數(shù)m。統(tǒng)計規(guī)律表明，m值與孔隙度呈現(xiàn)較好的二次多項式關系（圖7）：

圖5 電阻增大系數(shù)與含水飽和度關系Fig.5 Relation between resistance increase coefficient and water saturation

圖6 地層因素與孔隙度關系Fig.6 Relation between formation factors and porosity

圖7 膠結指數(shù)與孔隙度關系Fig.7 Relation between cementation index and porosity

對于中孔儲層，隨著孔隙度增加，m值較為穩(wěn)定；對于高-特高孔儲層，隨著孔隙度增加，m值有增大趨勢。分析認為，本區(qū)中孔儲層主要為三角洲前緣沉積，巖性較純，m值較為穩(wěn)定；高-特高孔儲層為更淺層的淺湖灘相，巖性較細，泥質含量平均為16%，主要以分散形式存在于孔隙及喉道中，使孔隙喉道迂回曲折，從而使巖石的m值增大。這種現(xiàn)象在其他地區(qū)也較為普遍[3-6]。

明確了本區(qū)膠結指數(shù)與孔隙度的相關性后，可根據(jù)孔隙度計算可變膠結指數(shù)，進而根據(jù)Archie 公式進行飽和度的計算。需要強調的是，本區(qū)巖電實驗數(shù)據(jù)點泥質含量一般低于20%，在實際應用中，有必要對泥質含量大于20%的儲層先進行電阻率的泥質校正，以提高解釋精度。

3 應用實例

利用建立的孔隙度和飽和度模型對研究區(qū)6 口老井和1口新井進行了處理解釋。與實驗結果對比，孔隙度相對誤差在6 %以內，飽和度絕對誤差在±5%以內，證實該模型在本區(qū)具有較好的適用性。

圖8是勘探新區(qū)CX區(qū)塊應用實例。解釋CX3井2 號層平均孔隙度為26.5 %，平均含油飽和度為40.6%；4 號層平均孔隙度為24.5%，平均含油飽和度為48.8%。后期物性分析顯示，2號層平均孔隙度為27.2%，4 號層平均孔隙度為25.1%，測井解釋孔隙度平均相對誤差為2.5%；根據(jù)壓汞資料利用油柱高度法計算2號層平均含油飽和度為41.4%，4號層平均含油飽和度為49.4%，測井解釋飽和度平均絕對誤差為-0.7%。

圖8 CX3井阜三段測井解釋成果Fig.8 Log interpretation results of the third member of Funing Formation of well-CX3

4 結論

1）本區(qū)經泥質校正后的聲波時差值與實驗分析孔隙度符合非線性聲波地層因素關系，即隨著聲波時差的增大，孔隙度不再呈現(xiàn)線性增加，孔隙度增大趨勢逐漸變緩。

2）通過實際資料擬合，確定了本區(qū)巖石骨架聲波時差為189.39 μs/m，骨架巖性系數(shù)x為1.472，符合長石質石英砂巖特征。

3）本區(qū)電阻增大系數(shù)與含水飽和度在雙對數(shù)坐標下基本呈現(xiàn)直線關系；地層因素F與孔隙度在雙對數(shù)坐標下不再呈現(xiàn)直線關系。對于中孔儲層，隨著孔隙度增大，m值較為穩(wěn)定；對于高-特高孔儲層，隨著孔隙度增大，m值有增大趨勢。

4）建立的孔隙度模型解釋成果與實驗分析吻合度高，對于提高復雜砂巖孔隙度和含油飽和度的計算精度有一定意義。