中東地區(qū)灘相儲(chǔ)層巖石分類(lèi)方法研究進(jìn)展

韓心奕

摘 要：中東地區(qū)普遍發(fā)育灘相孔隙型灰?guī)r儲(chǔ)層，孔隙類(lèi)型多，孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)的儲(chǔ)層分類(lèi)難以滿(mǎn)足儲(chǔ)層精細(xì)刻畫(huà)的需求。筆者總結(jié)了近年來(lái)針對(duì)中東地區(qū)灘相孔隙型儲(chǔ)層的巖石結(jié)構(gòu)分類(lèi)、孔隙分類(lèi)、物性分類(lèi)、核磁共振分類(lèi)及測(cè)井資料分類(lèi)五種分類(lèi)方法，這些分類(lèi)方法可用于類(lèi)似孔隙型碳酸鹽巖油氣藏的開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖;巖石分類(lèi);孔喉結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)： ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）2-0112-03

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.027

Research Progress on Rock Classification Methods of Beach Facies Reservoirs in the Middle East

HAN Xinyi1，2

（1. College of Energy Resources，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China;

2.BGP Southwest Geophysical Research Institute，CNPC，Chengdu 610213，China）

Abstract：Because beach facies porous limestone reservoirs are widely developed in the Middle East， with many pore types and complex pore throat structure， the conventional reservoir classification is difficult to meet the needs of fine reservoir characterization. The author summarizes the five classification methods of rock structure classification， pore classification， physical property classification， nuclear magnetic resonance classification and logging data classification for beach facies porous reservoirs in the Middle East in recent years， which can be used for the development of similar porous carbonate reservoirs.

Keywords：carbonate rock;rock classification;pore throat structure

0 引言

中東地區(qū)石油產(chǎn)量約占全世界產(chǎn)量的2/3，《2021年BP能源報(bào)告》顯示，截至2020年底該地區(qū)的探明石油儲(chǔ)量為8 359億桶，占世界總探明儲(chǔ)量的48.3%。中東地區(qū)80%的含油層屬于碳酸鹽巖，因此，研究中東地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層意義重大。有學(xué)者研究認(rèn)為，中東地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層總體來(lái)說(shuō)由于沉積作用、差異成巖作用和構(gòu)造作用導(dǎo)致不同巖石類(lèi)型的儲(chǔ)層孔滲差異明顯，非均質(zhì)性較強(qiáng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石類(lèi)型多樣。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石劃分是指在油藏描述階段、儲(chǔ)層具強(qiáng)非均質(zhì)性背景下，將儲(chǔ)層劃分為相對(duì)均質(zhì)的類(lèi)別的過(guò)程，是以?xún)?chǔ)層儲(chǔ)滲能力研究及物性空間分布預(yù)測(cè)為目的，以服務(wù)油氣藏開(kāi)發(fā)，對(duì)儲(chǔ)層巖石分類(lèi)的過(guò)程[1]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于中東地區(qū)灘相儲(chǔ)層巖石分類(lèi)方法較多，筆者對(duì)以下幾種有效的分類(lèi)方法進(jìn)行系統(tǒng)介紹與評(píng)述。

1 巖石結(jié)構(gòu)分類(lèi)

Folk對(duì)正?；瘜W(xué)巖和異?；瘜W(xué)巖提出了三端元分類(lèi)方案，即異化顆粒、泥晶方解石基質(zhì)、亮晶方解石膠結(jié)物為三端元的分類(lèi)方法。Folk[2]分類(lèi)首次把碎屑巖的結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)引入碳酸鹽巖的分類(lèi)方案中，總結(jié)了不同碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)類(lèi)型的沉積環(huán)境意義。徐輝[4]通過(guò)巖心觀察和薄片鑒定，認(rèn)為伊拉克A油田Khasib組儲(chǔ)層巖石主要為顆?；?guī)r，巖石結(jié)構(gòu)以泥晶為主，亮晶較少，顆粒成分以生物碎屑顆粒為主，砂屑次之。因此，通過(guò)Folk巖石分類(lèi)方法將Kh2段巖性分為7類(lèi)：生屑泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、泥晶砂屑灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r、泥晶生屑砂屑灰?guī)r、亮晶生屑砂屑灰?guī)r和泥晶藻屑灰?guī)r。Dunham等[3]采用了灰泥的有無(wú)、支撐類(lèi)型作為分類(lèi)基礎(chǔ)，對(duì)于顆粒-灰泥石灰?guī)r來(lái)說(shuō)是兩端元組分的分類(lèi)，這種分類(lèi)方法具有高度的概括性。金值民等[5]運(yùn)用Embry提出的關(guān)于生物礁灰?guī)r的成因-結(jié)構(gòu)分類(lèi)方案與Dunham的分類(lèi)方法結(jié)合，將伊拉克H油田Mishrif組儲(chǔ)層巖石劃分為8種類(lèi)型，分別為泥晶灰?guī)r、生屑粒泥灰?guī)r、介殼類(lèi)漂浮巖、生屑泥?；?guī)r、砂屑生屑泥?；?guī)r、生屑顆粒灰?guī)r、砂屑生屑顆粒灰?guī)r和巖溶建造巖。

中東地區(qū)灘相儲(chǔ)層巖石中晶粒結(jié)構(gòu)較少，主要為顆?；?guī)r，泥晶含量較高，成分單一，因此主要利用Folk和Dunham的分類(lèi)方案對(duì)儲(chǔ)層巖石進(jìn)行分類(lèi)，在此基礎(chǔ)上完善和變化。基于地質(zhì)成因的結(jié)構(gòu)分類(lèi)受沉積環(huán)境、成巖作用、巖石結(jié)構(gòu)、顆粒類(lèi)型的影響，本質(zhì)上能夠反映碳酸鹽巖巖相的地質(zhì)特征。然而，同種巖石類(lèi)型的孔滲關(guān)系不明確，在儲(chǔ)層精細(xì)研究中，會(huì)為物性預(yù)測(cè)帶來(lái)很大的不確定性，對(duì)于中東地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性極強(qiáng)的復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層尤其如此。

2 孔隙分類(lèi)

Choquette和Pray的孔隙分類(lèi)方法[6]是較為常用的孔隙分類(lèi)方法，按照孔隙是否具有組構(gòu)性，將碳酸鹽巖孔隙劃分為三大孔隙類(lèi)型：組構(gòu)選擇性孔隙、非組構(gòu)選擇性孔隙和具有或不具有組構(gòu)選擇性的孔隙。這種分類(lèi)方法緊密結(jié)合了沉積組構(gòu)、孔喉類(lèi)型，因此，可以指示孔隙的物性和成因，在一定程度上可以基于沉積環(huán)境和成巖演化來(lái)推測(cè)巖石類(lèi)別，此分類(lèi)方法常被碳酸鹽巖巖石學(xué)家用于孔隙演化的學(xué)術(shù)研究。而在中東地區(qū)油氣藏的評(píng)價(jià)、描述方面，常用Lucia[7]提出的基于巖石組構(gòu)和巖石物理的孔隙分類(lèi)方案。該方案是為了研究巖石組構(gòu)和孔隙空間之間的關(guān)系，諸如顆粒大小、分選、粒間孔的數(shù)量、孤立溶孔的數(shù)量，以及是否有接觸溶孔這些因素控制著巖石的孔隙度、滲透率以及含油氣飽和度。王君等[8]運(yùn)用Lucia的方案將伊拉克H油田的孔隙劃分為粒間孔、生物體腔孔、生物格架孔等原生孔隙和鑄模孔、溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔等次生孔隙。

3 物性分類(lèi)

巖石的物性分類(lèi)方法眾多，由于中東地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層受沉積和成巖作用等多種因素的影響，具有強(qiáng)非均質(zhì)性，孔滲關(guān)系復(fù)雜，需要選取合適的參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)。Winland R35分類(lèi)方法是中東地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層最常用的巖石物性分類(lèi)方法，即進(jìn)汞飽和度為35%時(shí)，對(duì)應(yīng)的喉道半徑為R35大小。中東地區(qū)灘相儲(chǔ)層主要為孔隙型，裂縫不發(fā)育，且具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。根據(jù)Winland的研究，在以孔隙類(lèi)型為主的巖石中，R35反映了粒間孔為主要孔隙類(lèi)型的巖石中最大連通孔喉半徑，可以直接表征孔喉結(jié)構(gòu)，因此能較為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)中東地區(qū)的碳酸鹽巖儲(chǔ)層分類(lèi)。趙冰等[9]將Winland R35運(yùn)用到中東H油田儲(chǔ)層中，將儲(chǔ)層劃分為4種類(lèi)型，每一類(lèi)的儲(chǔ)層孔隙度和滲透率相關(guān)性較好，表明此方法能較好地劃分儲(chǔ)層類(lèi)型。

在缺少壓汞、薄片等基礎(chǔ)資料時(shí)，可以通過(guò)FZI（流動(dòng)帶指標(biāo)）和RQI（儲(chǔ)層品質(zhì)因子）這兩個(gè)儲(chǔ)層物性分類(lèi)的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的滲流能力并劃分儲(chǔ)層巖石類(lèi)型。FZI/RQI方法是以巖心的孔隙度和滲透率為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算得到流動(dòng)單元指數(shù)，依據(jù)流動(dòng)單元指數(shù)的大小對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類(lèi)。該方法的優(yōu)勢(shì)在于：基于孔隙度和滲透率，無(wú)須借助壓汞等測(cè)試手段，且同類(lèi)樣品一般具有較好的孔滲關(guān)系。王興龍等[10]結(jié)合FZI/RQI方法，將其應(yīng)用于中東地區(qū)F油田碳酸鹽巖巖石分類(lèi)中，將低滲灰?guī)r劃分為7類(lèi)，證明了在基于地質(zhì)成因儲(chǔ)層分類(lèi)方法（結(jié)構(gòu)分類(lèi)和孔隙分類(lèi)）資料不足的情況下，F(xiàn)ZI/RQI儲(chǔ)層分類(lèi)方法能取得準(zhǔn)確度較高的孔滲解釋結(jié)果，可以直接反映巖石孔隙結(jié)構(gòu)幾何特征的復(fù)雜程度，進(jìn)行較為準(zhǔn)確的儲(chǔ)層巖石分類(lèi)。

中東地區(qū)儲(chǔ)層主要為孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，裂縫不發(fā)育，受到后期成巖作用改造，使其孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給孔隙結(jié)構(gòu)的微觀評(píng)價(jià)帶來(lái)了困難，簡(jiǎn)單的物性分析無(wú)法滿(mǎn)足精細(xì)分類(lèi)需要，需要利用先進(jìn)的設(shè)備并結(jié)合其他方法采用多參數(shù)綜合評(píng)價(jià)的方法。如Bassam A等[11]結(jié)合了壓汞曲線(xiàn)和儲(chǔ)層質(zhì)量參數(shù)（RQI、FZI和RPI）對(duì)中東地區(qū)儲(chǔ)層巖石類(lèi)型進(jìn)行了劃分，并通過(guò)壓汞毛細(xì)管壓力圖（MICP）獲取儲(chǔ)層物性參數(shù)，利用孔滲差異將其劃分成6種巖石物理類(lèi)型。

4 核磁共振分類(lèi)

核磁共振響應(yīng)值與巖石孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙流體有關(guān)，與本身結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，可以直接得到與孔隙相關(guān)的數(shù)據(jù);相較于壓汞毛管壓力曲線(xiàn)，核磁共振資料構(gòu)建的偽毛管壓力曲線(xiàn)具有連續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)，能連續(xù)反映地層的孔隙結(jié)構(gòu)等信息，所以該方法被廣泛地應(yīng)用于儲(chǔ)層的分類(lèi)?；诖耍S多學(xué)者開(kāi)始研究如何利用T2譜表征孔隙結(jié)構(gòu)，且由于單一的孔喉評(píng)價(jià)方法不足以滿(mǎn)足中東地區(qū)復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)，許多基于壓汞和核磁共振結(jié)合的多參數(shù)評(píng)價(jià)方法逐漸興起。如孔星星等[12]提出結(jié)合高壓壓汞和核磁共振確定孔喉分布的方法，結(jié)合高壓壓汞結(jié)果，采用現(xiàn)行刻度法對(duì)T2值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)T2譜從時(shí)間域到空間域的轉(zhuǎn)換。

5 測(cè)井資料分類(lèi)

實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)量方法成本高，且資料不連續(xù)，而測(cè)井資料具有縱向上的連續(xù)性，可以得到全井段的參數(shù)。常規(guī)測(cè)井資料分類(lèi)即將常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)與巖心標(biāo)定后，建立針對(duì)每個(gè)巖石類(lèi)型與測(cè)井響應(yīng)特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行巖石類(lèi)型劃分。另外，近幾年壓汞資料和測(cè)井資料結(jié)合的綜合分類(lèi)方法也逐漸興起，通過(guò)測(cè)井曲線(xiàn)計(jì)算巖石物理參數(shù)，進(jìn)行全井段評(píng)價(jià)，彌補(bǔ)了沒(méi)有核磁資料來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的缺陷。鄧浩陽(yáng)[14]結(jié)合了壓汞、核磁和常規(guī)測(cè)井資料，結(jié)合分形理論，通過(guò)多參數(shù)尋優(yōu)方法，完成了敘利亞A油田碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石分類(lèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

①儲(chǔ)層巖石的地質(zhì)成因分類(lèi)（巖石結(jié)構(gòu)分類(lèi)和孔隙分類(lèi)）反映了儲(chǔ)層的成因和成巖特征。但目前的分類(lèi)方法對(duì)于不規(guī)則溶孔和裂縫等次要孔隙在分類(lèi)中沒(méi)有討論;儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)分類(lèi)（物性分類(lèi)、核磁共振分類(lèi)）可以詳細(xì)地顯示巖石的孔喉結(jié)構(gòu)，但缺乏地質(zhì)意義;儲(chǔ)層巖石的測(cè)井資料分類(lèi)具有成本相對(duì)較低、縱向資料連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于非均質(zhì)性強(qiáng)的儲(chǔ)層，僅靠測(cè)井曲線(xiàn)建立巖石分類(lèi)準(zhǔn)確性較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)分類(lèi)。

②中東地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，單一的分類(lèi)方法無(wú)法滿(mǎn)足儲(chǔ)層精細(xì)研究的需要，壓汞、核磁等試驗(yàn)數(shù)據(jù)與測(cè)井資料的結(jié)合降低了單一分類(lèi)方法的局限性，是十分有效的分類(lèi)方法。因此，開(kāi)展基于多學(xué)科、多維度、多參數(shù)的綜合評(píng)價(jià)方法的研究是未來(lái)儲(chǔ)層巖石分類(lèi)方法發(fā)展的方向。

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