致密砂岩储层物性下限确定新方法及系统分类

张安达，王成，乔睿

致密砂岩储层物性下限确定新方法及系统分类

张安达1，王成1，乔睿2

（1.中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712；2.中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江大庆163000）

扶余油层致密砂岩储层是大庆油田目前勘探开发的新目标，但对其储层物性的下限缺乏明确界定。因此，采用储层物性与产能相结合的经验统计法，分别对工业油层和低产油层储层物性按累计概率丢失10%作统计分析，确定工业油层物性下限为：孔隙度=7.1%，渗透率=0.08 mD，低产油层物性下限为：孔隙度=5.6%，渗透率=0.047 mD。再利用致密砂岩临界孔喉半径与压汞资料相结合的函数拟合法，确定储层物性下限为：孔隙度=4.46%，渗透率=0.041 mD，该值与低产油层储层物性的下限值较为接近，故将其作为致密砂岩储层的物性下限。依据致密储层物性下限、工业油层物性下限及常规储层物性分类界限，将砂岩储层系统分为致密Ⅲ类、致密Ⅱ类、致密Ⅰ类、低孔渗、中孔渗、高孔渗和特高孔渗储层。致密砂岩储层物性下限的确定和储层系统的分类可为致密油储层产能的计算及储层评价提供参数指标和技术支撑。

致密储层；物性下限；临界孔喉半径；储层系统分类

0 引言

研究区隶属于松辽盆地北部中央凹陷的一个大型背斜构造，以下白垩统泉头组扶余油层为主要产油层［1-2］。扶余油层资源潜力较大，但动用程度一直很低，低单井产能和低储量丰度均直接影响探明储量的升级与开发［3-4］。扶余油层岩性以细砂岩和粉砂岩为主，储层物性很差，渗透率小于1 mD的储层接近50%。研究区以往开发的主要是物性相对较好的储层，但随着勘探开发技术的不断深入，致密砂岩储层已成为勘探开发的新目标。由于对致密储层的研究起步较晚，目前，不同学者对致密油气的概念存在理解上的偏差，对砂岩储层类型的划分也不尽相同［5-9］，并将致密储层空气渗透率上限定为1 mD，孔隙度上限定为10%或12%，缺乏对致密储层物性下限的明确界定。笔者利用储层物性与产能相结合的经验统计法和临界孔喉半径与压汞资料相结合的函数拟合法来确定扶余油层致密砂岩储层物性的下限，并依据致密储层物性下限、工业油层物性下限及常规储层物性分类界限，完成砂岩储层的系统分类。

1 致密砂岩储层物性下限的确定

目前，对储层物性下限的求取有很多种方法，包括经验统计法、含油产状法、测试法、相渗曲线组合法、物性试油法及试油资料约束法等［10-16］，这些方法主要是在以往常规砂岩储层研究的基础上提出的，因此，针对致密砂岩储层物性下限的求取方法很少。笔者利用储层物性与产能相结合的统计法和致密砂岩临界孔喉半径与压汞资料相结合的函数拟合法，求取致密砂岩储层物性下限。

图1 储层物性累积概率丢失曲线Fig.1Cumulative probability loss curve of reservoir physical properties

1.1储层物性与产能相结合的经验统计法

经验统计法是一种比较成熟的求取储层物性下限的方法，它是以岩心孔隙度和渗透率分析资料为基础，以低端孔渗累积储渗能力丢失不超过总累积的5%及孔渗累积概率丢失一般取10%为界限的一种累积频率统计法［13-16］，但应用该方法作统计分析时，一般是将油层的储层物性作为一个整体来考虑，而很少有人依据储层产能状况的差异性进行统计分析。笔者将储层物性和产能二者相结合来求取储层物性的下限。考虑到研究区油层埋深主要为1 400～2 400 m，依据石油天然气行业标准［17］将产能大于1 t/d的储层称为工业油层，产能为0.1～1.0 t/d的储层称为低产油层，产能小于0.1 t/d的储层称为干层。通过对3 032个孔隙度与渗透率实验数据进行统计分析（图1），按孔渗累积概率丢失10%计算出工业油层的物性下限为：孔隙度=7.1%，渗透率= 0.08 mD；低产油层的物性下限为：孔隙度=5.6%，渗透率=0.047 mD。

1.2 临界孔喉半径与压汞资料相结合的函数拟合法

储层喉道大小对其内部流体的渗流能力起到控制作用［18］，致密储层孔喉以纳米级为主。邹才能等［19］曾提出在致密油储层中针对最大油分子的临界孔喉半径为54 nm。通过核磁共振测试确定研究区致密储层的含油临界孔喉半径为50nm。笔者利用压汞资料通过最大孔喉半径与孔隙度和渗透率的函数拟合，以50 nm作为致密砂岩储层临界孔喉半径，确定致密砂岩储层的孔隙度下限为4.46%，渗透率下限为0.041 mD，考虑到该下限值与按孔渗累积概率丢失10%统计的低产油层储层物性下限值较为接近，因此，取该值作为扶余油层致密砂岩储层的物性下限（图2）。

图2 最大孔喉半径与物性函数拟合关系Fig.2Fitting curves of maximum pore throat radius and reservoir physical properties

2 砂岩储层系统分类

依据石油天然气行业标准［20］，砂岩储层孔隙度分为6个等级，分别为特高孔（孔隙度≥30%）、高孔（25%≤孔隙度＜30%）、中孔（15%≤孔隙度<25%）、低孔（10%≤孔隙度<15%）、特低孔（5%≤孔隙度<10%）和超低孔（孔隙度<5%）。储层渗透率分为7个等级，分别为特高渗（渗透率≥2 000 mD）、高渗（500 mD≤渗透率<2 000 mD）、中渗（50 mD≤渗透率<500 mD）、低渗（10 mD≤渗透率<50 mD）、特低渗（1 mD≤渗透率<10 mD）、超低渗（0.1 mD≤渗透率<1 mD）和非渗（渗透率<0.1 mD）。如果依据该等级标准利用孔渗交会图进行储层分类，储层类型将达40种之多，而且该标准是在以往常规储层研究过程中形成的，没有对致密储层类型进行划分。近年，贾承造等［21］按空气渗透率为1 mD（一般基质覆压渗透率0.1 mD）作为致密油储层渗透率上限，对中国主要致密油储层孔隙度进行了概率统计，依据统计结果将致密油储层划分为致密Ⅰ、致密Ⅱ和致密Ⅲ共3类储层，其孔隙度分别为7%～10%，4%～7%和<4%，但这3类致密储层的渗透率均采用致密油储层渗透率的上限值，没有再进行细分。

笔者按照目前多数学者认为的致密储层空气渗透率上限为1 mD，孔隙度上限为10%或12%（考虑研究区实际生产情况，孔隙度上限取值为12%），再依据上述所确定的致密储层物性下限、工业油层物性下限及常规储层物性分类界限［20］，将砂岩储层划分为致密Ⅲ类、致密Ⅱ类、致密Ⅰ类、低孔渗、中孔渗、高孔渗和特高孔渗储层（图3）。利用图3所示的储层分类图版对研究区不同含油饱和度岩心样品的物性投图分类，结果表明，当储层孔渗接近笔者确定的致密砂岩储层物性下限时，储层含油饱和度很低，其值小于6%，亦说明本次研究所确定的致密砂岩储层物性下限是可靠的。

图3 储层孔隙度与渗透率交会分类Fig.3Classification of reservoir physical properties

3 结论

（1）大庆油田扶余油层致密砂岩储层物性下限为：孔隙度=4.46%，渗透率=0.041 mD。单井岩心样品含油饱和度特征亦表明本次研究所确定的致密砂岩储层物性下限符合研究区实际情况。

（2）扶余油层致密砂岩储层物性下限的确定为致密油储层的产能计算提供了指标参数。砂岩储层系统分类特别是在致密储层物性下限基础上将致密储层细分为3类，对致密储层的评价研究及其勘探和开发都具有重要意义。

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（本文编辑：杨琦）

《岩性油气藏》参考文献著录格式

本刊采用顺序编码制，引文编码加方括号标在引用处的右上角。参考文献著录格式如下：

①专著：［序号］著者（列前三名）.书名［M］.版次（首版不注）.译者（为译著时）.出版地∶出版社,出版年：起始页-终止页.

②期刊论文：［序号］作者（列前三名）.题名［J］.刊名,出版年,卷（期号）∶起始页-终止页.

③论文集析出文献：［序号］作者（列前三名）.题名［C］∥编著者.论文集名.出版地：出版者，出版年∶起始页-终止页.

④学位论文：［序号］作者.题名［D］.保存地点：保存单位，年份.

⑤技术标准：［序号］标准编号，标准名称［S］.出版地：出版社，年.

⑥专利：［序号］专利申请者.专利题名，国名：专利号［P］.出版日期.

此外，引用非公开出版物的文献时须用脚注标出。

A new method for determining physical property lower limit of tight sandstone reservoir and reservoir system classification

ZHANG Anda1，WANG Cheng1，QIAO Rui2
（1.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163712，Heilongjiang，China；2.Testing Technology Services Company，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163000，Heilongjiang，China）

Tight sandstone reservoir of Fuyu oil layer is a new target of current exploration and development,but there lacks clear definition of the property lower limit.By using statistical method combining physical properties with reservoir productivity,this paper carried out statistical analysis of physical properties respectively on the commercial oil layer and low yield oil layer according to the cumulative probability loss 10%.The physical property lower limit of commercial reservoir is φ=7.1%，K=0.08 mD.The physical property lower limit of low yield oil layer is φ=5.6%,K= 0.0047 mD.Based on function fitting method combining tight sandstone critical pore throat radius with mercury injection data,it is determined that the physical property lower limit is φ=4.46%,K=0.041mD.Considering the lower limit value being close to the lower limit of low yield oil layer,we took the lower limit value as the physical property lower limit of tight reservoir.Based on the physical property lower limit of the tight and commercial reservoir and the conventional reservoir classification boundaries,we classified sandstone reservoir system into classⅢ,classⅡand classⅠof tight reservoir,and low,middle,high and extra-high porosity and permeability reservoir.The determinationof tight reservoir physical property lower limitandreservoirsystemclassification can provide important parameters and technicalsupportsforproductivitycalculationandevaluationoftightreservoir.

tight reservoir；physical propertylower limit；critical pore throat radius；reservoir systemclassification

TE319.1

：A

1673-8926（2014）05-0005-04

2014-02-28；

：2014-04-22

中国石油大庆油田有限责任公司科研项目“大庆长垣及齐家—古龙地区扶余高台子油层储层特征及成岩控制因素研究”（编号：201207010）资助

张安达（1976-），男，博士，高级工程师，主要从事储层评价方面的研究工作。地址：（163712）黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公司勘探开发研究院。E-mail：andyzh96@petrochina.com.cn。