金湖凹陷MQ地区低阻油层含油饱和度确定方法

蒋阿明 (中石化江苏油田分公司地质科学研究院,江苏 扬州 225009)

金湖凹陷MQ地区低阻油层含油饱和度确定方法

蒋阿明 (中石化江苏油田分公司地质科学研究院,江苏 扬州 225009)

苏北盆地金湖凹陷MQ地区古近系阜宁组三段 (E1f3)低阻油层含油饱和度主要受岩性、物性及测井因素影响。针对常规阿尔奇公式计算的含油饱和度明显偏低现象,主要采用毛细管压力曲线法、相对渗透率曲线法和测井资料优化解释法确定低阻油层的含油饱和度,有效避免了引起低阻的因素的影响,从而提高了含油饱和度的计算精度。

低阻油层;含油饱和度;毛细管压力曲线;相对渗透率曲线

苏北盆地金湖凹陷MQ地区主要含油层系是古近系阜宁组三段(E1f3),属三角洲前缘亚相沉积,主要发育水下分流河道砂体、三角洲前缘席状砂及河道间湾等微相类型。由于油层电阻率与邻近水层电阻率相差不大,因此利用常规测井方法识别储层流体性质比较困难,尤其是油层含油饱和度的定量评价较为困难。图1为MQ地区E1f3常规测井解释含油饱和度与渗透率的关系图,可以看出,某些储层常规测井解释的含油饱和度较低,但是试油结果为油层,而常规测井解释含油饱和度较高的储层试油出水。为此,笔者采用毛细管压力曲线法、相对渗透率曲线法和测井资料优化解释法综合确定研究区低阻油层的含油饱和度。

图1 常规测井解释E1f3含油饱和度(So)与渗透率(K)关系图

1 低阻油层含油饱和度影响因素

综合分析测井、岩心及分析化验资料认为,MQ地区E1f3低阻油层含油饱和度的影响因素主要表现为以下几个方面。

1.1 储层岩性

根据储层岩矿薄片分析资料表明,储层的岩性较细,主要为粉砂岩、细砂岩,胶结物泥质体积分数较高,约占8%。另外,从X衍射分析资料(表1)可以看出,MQ地区E1f3伊-蒙混层含量普遍较高。当储层的伊-蒙混层 (或蒙脱石)含量较高时,蒙脱石和伊-蒙混层的附加导电性最为显著,其附加导电性引起储层电阻率明显降低。由于黏土矿物的比表面比砂岩高,导致束缚水饱和度较高[1]。

表1 MQ地区E1f3黏土矿物成分及体积分数统计表

1.2 储层物性和孔隙结构

根据储层物性分析资料统计,含油饱和度随物性参数的变化而变化。图2表明,渗透率和物性综合指数(K/φ)越高,束缚水饱和度(Swi)越低,含油饱和度越高。

图2 MQ地区E1f3储层束缚水饱和度与物性参数关系图

1.3 测井因素

MQ地区E1f3黄铁矿含量很高 (见表2)。黄铁矿是一种在还原环境下形成的重矿物,电导率很高(对应的电阻率约为0.03～0.8Ω·m),与地层水电导率相当,有时甚至高于地层水的电导率。黄铁矿的晶体即使在低质量浓度时也可组成连续的导电网络,因而可大大降低储层的电阻率[2]。对于该类储层,在计算储层的含水饱和度时,必须对储层电阻率进行校正,以获得合理的含水饱和度。

表2_MQ地区E1f3重矿物体积分数统计表

2 低阻油层含油饱和度确定方法

由于MQ地区E1f3的黏土矿物以蒙脱石、伊-蒙混层为主,对于这类储层,如果继续选用常规的阿尔奇公式计算储层的含油饱和度,其结果明显偏低。该次研究主要采用毛细管压力曲线法[3]、相对渗透率曲线法和测井资料优化解释法综合确定低阻油层的含油饱和度。

2.1 毛细管压力曲线法

利用毛细管压力曲线确定含油饱和度的方法有两种,一种是J函数法,另一种是沃尔法。

首先利用毛细管压力曲线对储层进行分类 (见表3)。MQ地区E1f3低阻油层分为4种类型。由于多数低电阻率油藏为层状构造油藏,且具有统一的油水界面。因此,可以利用毛细管压力函数J函数确定储层的含油饱和度。图3显示出根据压汞曲线计算得到的J(Sw)(其中,Sw为含水饱和度)与Sw关系图,可以看出二者存在明显的相关性,经多元回归,得到了J(Sw)函数的表达式:

表3 MQ地区E1f3低阻油层类型及沃尔法确定的不同类型低阻油层的含油饱和度表

沃尔法 (Well)确定储层原始含油饱和度的基本思路为:首先计算不同孔隙半径区间的储层渗透能力及累计渗透能力,然后用累计渗透率达到99.9%时所对应的孔隙半径作为有效孔隙半径下限,进而在毛细管压力曲线上反求出原始含油饱和度。

图4为根据沃尔法得到的MQ地区E1f3平均毛细管压力曲线与汞饱和度 (即含油饱和度So)的关系图。同时由表4可以确定最小孔喉半径为0.3277μm。依据最小孔喉半径及各类储层的平均毛细管压力曲线就能得到每种低阻油层类型的最大含油饱和度值。

图3 J(Sw)与Sw关系图 图4 沃尔法确定的平均毛细管压力与汞饱和度关系图

2.2 相对渗透率曲线法

利用相对渗透率曲线确定储层含油饱和度,主要是依据相对渗透率曲线最大油相相对渗透率对应的含油饱和度为原始含油饱和度,100%减去原始含油饱和度即为原始束缚水饱和度。根据相对渗透率试验资料的统计,束缚水饱和度与渗透率和物性综合指数存在良好的相关性。

表4 MQ地区E1f3沃尔法确定最小孔喉半径数据表

式中:φ为孔隙度,%;K为渗透率,mD;Swi为束缚水饱和度,%。

当电阻率测井受测井环境影响较大时,利用上述经验关系可以估算油层的含油饱和度。

2.3 测井资料优化解释法

利用测井资料解释含油饱和度的原理是基于阿尔奇公式,公式如下:

式中:I是电阻增大率,1;F是地层因素,1;Sw是含水饱和度,1;φ是孔隙度,1;a、b为岩性系数,1;n为饱和度指数,1;m为胶结指数,1。

对于低阻油层来说,由于电阻率测井受多种因素的影响,在利用电阻率测井确定储层含油饱和度时,不仅要考虑饱和度模型的优选,而且要特别注意试验得到的岩电参数。

该次研究基于压汞资料的储层分类标准,对不同类型低阻油层的岩电试验结果进行分类统计 (见表5、图5),不同类型低阻油层的岩电参数明显不同,其中,岩性系数a、胶结指数m相差不大,但是饱和度指数n明显不同。因此,在实际测井解释中,根据低阻油层的特征,应选择合理的岩电参数。

表5 MQ地区E1f3不同类型低阻油层岩电试验参数统计表

图5 MQ地区E1f3不同类型低阻油层岩电试验关系图

3 低阻油层含油饱和度评价

通过以上分析可知,低阻油藏的成因很多,而合理确定低阻油藏的原始含油饱和度的关键是弄清低阻油藏的成因。

图6为M28井的测井解释成果图。1678.8～1687.1m层段(1号层),储层物性较好,平均孔隙度27.6%,平均渗透率714.7mD,电阻率达到30Ω·m,为明显的油层;1695.8～1698.8m层段(2号层)的物性也较好,平均孔隙度23.1%,平均渗透率37.02mD,但电阻率仅达到5Ω·m,为典型的低阻油层。通过对岩心重矿物分析可知,在1682.44～1691.21m层段内,黄铁矿体积分数为1.4%～15.4%,而在1696.21～1698.73m层段内,黄铁矿体积分数最高达98.7%。因此,2号层的低阻为黄铁矿含量高引起的,电阻率不能反映含油的饱满程度,确定含油饱和度时不宜应用电阻率参数。

注:dh为井径;qAPI为自然伽马;D为井深;ρlld为深侧向电阻率;Kc为岩心渗透率;Δt为声波时差;φc为岩心孔隙度;ρild为深感应电阻率;ρLL8为八侧向电阻率;φ为孔隙度;w(sh)为泥质质量分数;So,c为岩心分析含油饱和度;Sw,c为岩心分析含水饱和度; SHg,W为沃尔法汞饱和度;φ(P)为黄铁矿体积分数。

应用沃尔法确定了M28井的原始含油饱和度,并用沃尔法确定了E1f3的最小流动孔喉半径为0.3277μm。根据最小流动孔喉半径确定了该井7块样品的汞饱和度,1号层平均为68.4%,2号层平均为64.0%,即M28井的原始含油饱和度较高,与试油、试采情况相符(表6)。

表6 M28井E1f3沃尔法确定的汞饱和度(原始含油饱和度)统计表

4 结论

MQ地区E1f3的伊-蒙混层含量较高,其附加导电性引起储层电阻率明显降低,同时,储层中富含黄铁矿是引起低阻的另一种重要的因素。利用毛细管压力法、相对渗透率曲线法及测井资料优化解释法确定的含油饱和度,有效避免了低阻因素的影响,提高了含油饱和度的计算精度。

[1]毛志强.塔里木盆地油气层低阻成因实验研究[J].测井技术,1999,23(4):243～248.

[2]陈科贵,罗兵,郭睿,等.中东某油田低阻油层含水饱和度计算方法探讨[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2012,34 (6):57～60.

[3]胡勇,于兴河,陈恭洋,等.平均毛细管压力函数分类及其在流体饱和度计算中的应用[J].石油勘探与开发,2012,39(6): 733～738.

[编辑]龚丹

P631.84

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1000-9752(2014)02-0078-06

2013-08-19

蒋阿明(1967-),男,1989年西北大学毕业,高级工程师,现主要从事储量研究和管理工作。