低阻油层综合评价参数研究

姚同玉，李继山，付萍

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 东营 257061；2.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东 东营 257015）

低阻油层综合评价参数研究

姚同玉1，李继山2，付萍2

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 东营 257061；2.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东 东营 257015）

为确定低阻油层的评价参数，以孤岛油田东营组油层为例，利用岩石物理图像定量分析技术和核磁共振（NMR）测试研究了该油层的微观孔隙结构，评价了微观孔隙结构特征对孔隙流体和油层渗流特性的影响，根据低阻储层特点建立了孔隙结构分析参数、孔隙流体识别方法和低阻油层流体输运模型。研究结果表明，低阻油层孔隙泥质丰富，泥质中微孔发育，低阻油层孔隙结构呈双重结构，并且只有孔径较大的粒间孔隙中的流体参与流动；NMR测试还表明，泥微孔连通度比较低，会降低孔隙渗流能力，尤其是泥鲕，会使渗透率大幅降低。研究结果有力指导了低阻油层的合理开发。

低阻油层；微观孔隙结构；岩石物理图像分析；核磁共振；可动水；T2差谱分析

低电阻率油气层是一种隐蔽性油气层，不像常见油气层那样，油层电阻率与水层电阻率相差很大，在电阻率测井中易于识别。对低阻油层而言，油层和水层电阻率均较低且彼此相近，正是由于这个原因，储层评价中很多束缚水饱和度较高的油层被遗漏［1-4］。国内外对低阻油层的研究始于20世纪70年代，很多学者［5-8］针对低阻油层成因，研究了低阻油层解释方法和储层参数；然而，多数低阻油层中微孔发育，具双重孔隙结构和含水饱和度高等特点，在储层评价时，若沿用中、高渗透储层的评价方法，选取的评价参数就不能完全反映低阻油层本质特征。因此，对低阻油层进行储层评价时，要根据储层特性和油层渗流特点，找出相应的评价参数，建立相应的储层评价方法。

文中以孤东油田东营组低阻油层为研究对象，剖析了油层岩石微观孔隙结构和油层可动水，建立了低阻油层流体输运模型。

1 低阻油层微观孔隙结构分析

1.1 微观孔隙结构

孔隙的微观结构决定着岩石的电性响应。低阻油层评价中，由于没考虑微观孔隙结构，根据电阻率曲线计算的含水饱和度偏高，因此，采用岩石物理图像分析法研究了低阻砂岩油层微观孔隙结构，分析微孔对孤岛油田东营组低阻油层岩石物性的影响（见图1）。

图1 低阻岩心微观孔隙结构图像及标示

由图1a，b可见，有些孔隙衬边黏土非常丰富，衬边中微孔发育，这些黏土厚度极不均匀；有些黏土在孔隙中呈泥质鲕粒状，就地充填，形成成岩构造。

孔隙中作为孔隙衬边的黏土颗粒，为油层岩石骨架颗粒的胶结物，而像鲕粒状的黏土颗粒，则是孔隙碎屑填隙物。这些黏土颗粒微孔发育，致使岩石孔隙出现2种孔隙群：粒间大孔隙和泥质颗粒微孔，在孔隙分布曲线上，分别对应于F1（孔隙半径R￣c≥15 μm），F2（0.02 μm≤R￣c≤0.05 μm），即微观孔隙结构呈现双重特征（见图1c）。低阻岩心孔隙分布呈双峰形态，分别对应F1，F2孔隙群，可见微孔孔隙半径截止值为1 μm。

1.2 微孔孔隙表面面积截止值

利用岩石物理图像分析法不仅可以研究岩心孔隙度和孔隙分形、分布特点，还可以计算孔隙表面面积，根据3个微观孔隙图像得到的结果如图2所示。研究发现，孤岛油田东营组低阻油层岩心孔隙表面面积也分为2部分，即大孔孔隙表面面积和微孔孔隙表面面积，分别对应图2中左峰和右峰，可以看出微孔孔隙表面面积截止值为16 μm2。

图2 低阻岩心孔隙比表面分布

2 低阻油藏可动水分析

低阻油层开发，最大的困惑是油层是否产水，因为油层初始含水饱和度较高，如何判断较高的初始含水饱和度是否可动水所致，是低阻油藏开发的关键问题。

本研究利用岩心核磁共振（NMR）方法测试低阻岩心束缚水饱和度Swi，分析其与岩石比表面（S）的关系，结果见图3。对比含水饱和度Sw和Swi，如果Sw小于或等于Swi，说明油层产油不产水；如果Sw大于 Swi，那么油层中同时产油和产水，油层中可动水饱和度为Sw-Swi。孤岛油田东营阻低阻油层测试结果表明，Sw一般稍低于Swi，油藏中地层水不参与渗流，即油井产油。

图3 低阻油藏可动水分析结果

这也说明，油藏岩石束缚水饱和度高是孤岛油田东营组低阻油层形成的主要原因。这类油藏中束缚水饱和度较高，油层水主要赋存在微孔孔隙中，储集层中就只含有可动油气和束缚水，而不存在可动水；因此，低阻油层可动水是对低阻储层岩石物性、流体性质以及它们之间相互作用的综合反映，是一个低阻油层物性综合表征参数。

3 低阻油藏水驱岩心NMR T2差谱分析

NMR测试只对孔隙流体有响应，在确定地层孔隙度和流体性质方面具有其他测井方法无法比拟的优势。NMR测试能根据T2谱定量分析岩样束缚水饱和度、油相饱和度和含水饱和度等重要参数。

图4为1#岩心等待时间分别为0.5，1.0，6.0 s时，水驱过程结束后岩心T2谱的叠加图。该图表明，等待时间tw为0.5 s或1.0 s时，岩心孔隙中油的信号并没有完全恢复；等待时间tw为6.0 s时，岩心孔隙中油的信号恢复较好。NMR测试选择6.0 s为NMR测试等待时间，然后根据T2谱计算含油饱和度。

图4 低阻岩心变等待时间测试T2谱叠加图

选取了5块孤岛油田东营组低阻油层岩心，水驱后，对储层岩心进行了NMR测试，对每块岩心均分别在3个不同等待时间下进行水驱后核磁共振测量，测试结果见表1。表1表明，等待时间为6.0 s时，测试结果与实验结果最为接近。

表1 岩心剩余油饱和度测试结果

4 低阻油层流体输运能力分析

多孔介质渗流模型有许多种，本研究根据岩石物理图像分析结果，基于Carman-Kozeny方程，计算了孤岛油田低阻油层渗透率，揭示了该类油层渗透率与岩石其他参数的关系。假定多孔介质为流管模型，Carman-Kozeny渗透率计算方程为

式中：KC-K为Carman-Kozeny渗透率，μm2；φmacro为大孔隙图像孔隙度，小数；So为固相颗粒比表面，μm2/μm3；C为Carman-Kozeny常数；K0为Kozeny常数；Le为流体在岩石孔隙中实际流经的路程长度，cm；L为岩石外观长度，cm。

测试了孤岛油田东营组低阻油层20余块低阻砂岩岩心的空气渗透率，并根据岩石物理图像测试结果，得到了油层渗透率非线性回归方程：

5 结论

1）低阻油层微观孔隙结构呈双重结构，即由粒间大孔隙和泥质微孔构成，并由此导致低阻油层束缚水饱和度高。低阻油层中，当NMR测试等待时间为6.0 s时，岩心孔隙中油水等流体信号恢复较好。

2）由岩石物理图像测试结果，得到低阻油层渗透率非线性回归方程，从而确定低阻油层流体输运能力。

［1］刘强，张莹.低电阻率油层成因机制综述［J］.断块油气田，2007，14（6）：5-7. Liu Qiang，Zhang Ying.Review on origin mechanism of low resistivity pay zone［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2007，14（6）：5-7.

［2］Freedman R.A new NMR method of fluid characterization in reservoir rocks：Experimental confirmation and simulation results［A］.SPE 75325，2001.

［3］Zemanek J.Low-resistivity hydrocarbon-bearing sand reservoirs［J］. SPE Formation Evaluation，1989，4（4）：515-521.

［4］孙建孟，陈钢花，杨玉征，等.低阻油气层评价方法［J］.石油学报，1998，19（3）：83-88. Sun Jianmeng，Chen Ganghua，Yang Yuzheng，et al.Low contrast resistivity reservoir evaluation method［J］.ACTA Petrolei Sinica，1998，19（3）：83-88.

［5］Murphy R P，Owens W W.A new approach for low-resistivity sand log analysis［J］.Journal of Petroleum Technology，1972，24（11）：1302-1306.

［6］肖冬生，乔东生.低阻油层识别新方法及其应用［J］.断块油气田，2010，17（4）：509-512. Xiao Dongsheng，Qiao Dongsheng.New method for identifying low resistivity reservoirs and its application［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（4）：509-512.

［7］魏兴华.录井资料在识别低电阻率油层中的应用［J］.断块油气田，2007，14（4）：86-88. Wei Xinghua.Application of logging data in identificating lowresistivity reservoir［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2007，14（4）：86-88.

［8］Claudine Durand，Etienne Brosse，Adrian Cerepi.Effect of pore-lining chlorite on petrophysical properties of low-resistivity sandstone reservoirs［J］.SPE Reservoir Evaluation&Engineering，2001：231-239.

（编辑 王淑玉）

Study on comprehensive evaluation parameter of low-resistivity reservoir

Yao Tongyu1,Li Jishan2,Fu Ping2
(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Dongying 257061,China;2.Geological Research Institute,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015,China)

In order to determine the evaluation parameter of low-resistivity reservoir,taking Dongying Formation of Gudao Oilfield as an example,microcosmic pore structure of reservoir is studied by the quantitative analysis of petrographic image and NMR test.This paper evaluates the effect of microcosmic pore structure characteristics on reservoir seepage characteristics.The models of parameter analysis of pore structure,identification method of pore fluid and fluid transportation of low-resistivity reservoir are established in terms of the reservoir features.Study result shows that the shaliness is rich in low-resistivity reservoir pore,with micropore developed in shaliness,and that the pore structure presents dual structure.Only the fluid within intergranular pore with large pore size participates the flowing.NMR test shows that the connectivity of shaly micropore is low,which may decrease the seepage capability of pore.Especially,oolith would make the permeability greatly reduce.That can guide the rational development of low-resistivity reservoir.

low-resistivity reservoir;microscopic pore structure;petrographic image analysis;NMR;movable water;T2differential spectrum analysis

国家自然科学基金项目“典型缝洞型油藏流动规律及数学模型”（10802079）资助

TE46

：A

1005-8907（2012）02-0142-03

2011-08-09；改回日期：2012-01-11。

姚同玉，女，1976年生，副教授，2005年博士毕业于中科院渗流所流体力学专业，现从事多孔介质渗流物理、岩石物理学和油层物理学等方面的教学与科研工作。E-mail：yaotongyu@126. com。

姚同玉，李继山，付萍.低阻油层综合评价参数研究［J］.断块油气田，2012，19（2）：142-144. Yao Tongyu，Li Jishan，Fu Ping.Study on comprehensive evaluation parameter of low-resistivity reservoir［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（2）：142-144.