低渗透砾岩油藏含油饱和度解释及水淹层评价

彭寿昌，许长福，张 强，廉桂辉，贾金伟

(中国石油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)



低渗透砾岩油藏含油饱和度解释及水淹层评价

彭寿昌，许长福，张 强，廉桂辉，贾金伟

(中国石油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

针对百21井区克下组低渗透砾岩油藏含油饱和度解释难度大、储层微观孔隙结构及电阻率受泥质含量影响大的问题，结合低渗透砾岩储层特点，利用泥质和孔隙水混合液导电模型，考虑混合液电阻率随含水饱和度变化，将泥质含量引入到阿尔奇公式中，对当前含油饱和度解释进行泥质含量校正；利用沃尔公式法和压汞资料求解储层原始含油饱和度，根据原始含油饱和度与有效孔隙度和泥质含量相关性，建立原始含油饱和度的解释模型；在储层当前含油饱和度和原始含油饱和度解释基础上，构建水淹层定量评价参数，并根据采油井试油与初期产液剖面测试结果建立水淹层定量评价标准。研究方法成功地应用于研究区克下组29口新井解释中，对于明确油藏调整潜力，优化注采参数起到了很好的指导作用。

低渗透砾岩油藏；水淹层；含油饱和度；阿尔奇公式；泥质含量；百21井区

0 引 言

砾岩储层具有极强的宏观和微观非均质性，复杂的岩性背景增加了储层含油饱和度和水淹层评价的多解性。砾岩储层中的泥质主要分散于碎屑颗粒表面及孔隙中，泥质在成岩过程中受压实作用相对较小、微孔隙发育、束缚水含量高。具有较强的导电能力；与高孔、高渗砾岩储层相比，低孔、低渗砾岩储层泥质对储层导电的相对贡献更大，应用经典的阿尔奇公式解释储层当前含油饱和度存在较大偏差。泥质的存在也使得砾岩储层微观孔隙结构、油水分布和导电路径更加复杂，增加了储层原始含油饱和度解释的难度，评价泥质对油藏含油饱和度解释的影响，是提高测井解释精度的关键。

百21井区克下组为冲积扇成因的构造-岩性油藏，储层孔隙度为14%，渗透率为36×10-3μm2，为典型的低孔、低渗砾岩储层。该区于1982年投入开发，历经产能建设、高产稳产、递减、加密调整为主的综合治理阶段，目前油藏采出程度为25.61%，综合含水为81.8%。由于储层纵向剖面上小层多，岩性复杂，水平剖面非均质性强，水淹严重不均，造成调整井开发效果差异大，高含水井比例高，需要根据调整井水淹状况，更新水淹层测井解释模型，落实调整潜力，为油藏综合治理提供更可靠的依据。

1 含油饱和度解释

1.1 阿尔奇公式泥质校正

百21井区克下组储层岩石类型主要为砂质细砾岩、不等粒砾岩、含砾粗砂岩及过渡类型，岩石结构分选差，储层泥质含量平均为6.5%，泥质主要分散于碎屑颗粒之间。假设储层总孔隙由泥质和有效孔隙组成，储层是通过有效孔隙水和分散泥质组成的网络传导电流，把有效孔隙水和分散泥质对电流的传导类比为电解液混合液，二者具有相似的导电路径[1-3]，混合液导电模型满足经典的阿尔奇公式，混合液电导率为有效孔隙水电导率贡献与泥质电导率贡献之和，随有效孔隙水饱和度的变化而变化，并非一个固定值。根据电导率及阿尔奇公式，储层泥质和有效孔隙水混合液的电阻率满足以下公式[1-2]：

(1)

(2)

式中：Sw+sh为泥质和有效孔隙水占总孔隙体积比例；Rw+sh为对应泥质和有效孔隙水状况下混合液的电阻率，Ω·m；Rsh为泥质电阻率，可以由邻近泥岩段电阻率代替，Ω·m；Rw为地层水电阻率，可根据地层水矿化度求取，Ω·m；q为泥质含量占储层总孔隙体积比，泥质含量由经验公式根据电阻率测井曲线求取；Rt为原状地层电阻率，Ω·m；φt为储层总孔隙度；研究区胶结指数m和岩性系数a值分别为0.215 1、2.271。

综合式(1)、(2)可得储层中泥质和有效孔隙水占储层总孔隙体积的百分比公式：

(3)

对于孔隙中的分散泥质，受上覆地层的压实作用相对较小，具有较高的束缚水，储层当前含油饱和度(Som)可近似等于1减去储层总孔隙中混合液的饱和度：

Som=1-Sw+sh

(4)

由式(3)、(4)可知，储层当前含油饱和度主要受储层孔隙度、泥质含量和储层电阻率影响，储层当前含油饱和度与泥质含量负相关，与储层孔隙度和电阻率正相关；在泥质含量较高或孔隙度较低的情况下，泥质对饱和度的解释不容忽视。

上述公式通过混合液导电模型建立混合液饱和度与电阻率之间的关系，将储层泥质含量引入到含油饱和度解释中，该公式不仅适用于低渗砾岩储层，对于高渗砾岩储层同样适用。

1.2 原始含油饱和度恢复

由于百21克下组缺乏储层原始含油饱和度的直接分析资料，原始含油饱和度的评价标准不明确，为恢复储层原始含油饱和度，采用J函数和沃尔公式法求取研究区22块压汞实验岩心的最大原始含油饱和度，并通过交会图分析法进一步建立储层原始含油饱和度的回归公式。

1.2.1 压汞资料计算最大原始含油饱和度

J函数是岩心标准化饱和度的函数，根据J函数与毛管压力pc及标准化饱和度关系可得出毛管压力计算公式[4-6]：

(5)

式中：σ为界面张力，mN/m；K为渗透率，10-3μm2；φ为有效孔隙度；pc为毛管压力，MPa；θ为润湿角，(°)；SHg为汞饱和度；汞和空气界面张力σ=480 mN/m；汞的润湿角θ=140 °；d、b为J函数与标准化饱和度关系系数。

在单块岩心毛管压力计算基础上，以0.02的等孔隙体积增量为基础，根据孔喉半径计算公式及沃尔公式，计算单块岩心每一个孔隙体积间隔中的毛管半径、渗透率贡献值及累计渗透率贡献值，取累计渗透率贡献值达到99.9%时对应的进汞饱和度为单块岩心原始含油饱和度[7-9]：

(6)

(7)

(8)

式中：n为总的孔隙间隔数；i为由大孔隙到小孔隙的孔隙间隔排列序号；ri为第i个孔隙间隔对应的毛管半径，μm；ΔKi为第i个孔隙间隔对应的渗透率贡献值；∑K为n个孔隙间隔累计渗透率贡献值；pci第i个孔隙间隔对应的毛管压力，MPa。

1.2.2 利用泥质含量与有效孔隙度建立原始含油饱和度解释模型

根据以上方法分别求出研究区22块压汞样品的原始含油饱和度(Soy)，所求的储层原始含油饱和度结果与储层有效孔隙度(φ)和泥质含量(Vsh)之间具有较好的相关性(图1)，由此建立研究区储

图1 原始含油饱和度与孔隙度、泥质含量交会图

层原始含油饱和度解释模型，回归公式中原始含油饱和度、有效孔隙度、泥质含量均取小数。

2 水淹层评价

2.1 水驱指数构建

油藏水淹后储层含油饱和度不断下降，产水率不断上升，根据储层含油饱和度和产水率变化规律，构建水驱指数对水淹层进行评价[9]：

(9)

式中：Fow为水驱指数。

2.2 评价标准确定

百21克下组共有37个层段的试油资料及大量的初期产液剖面测试资料，试油和剖面测试的产水率与水驱指数具有很好的相关性，储层产水率随着水驱指数的增大而增大。根据产水率将水淹级别分为5级，分别为油层、弱水淹层、中水淹层、中强水淹层和强水淹层，并进一步建立水淹层的水驱指数定量评价标准(表1)。由表1可知，砾岩储层无水开发期短，当采出指数大于0.20时，油藏已进入中强水淹开发阶段，大部分剩余油要在中高含水阶段采出。

表1 百21克下组水淹层定量评价标准

3 应用效果

根据解释模型对百21克下组29口调整新井储层含油饱和度和水淹层进行解释。解释结果表明，百21克下组上部主力层s7整体水淹较强，平均含油饱和度由62%下降至43%，中强水淹层占油层厚度的84.1%，占砂层厚度的61.5%；下部主力油层s8储层水淹较弱，平均含油饱和度由58%下降至50%。由解释结果可知，百21克下组s7、s8纵向剖面动用差异大，合层开发层间干扰严重。

根据测井解释结果，重新认识剩余油分布，对11口油井s8层进行补孔，补孔后单井日增油为3.1 t/d；针对s7、s8合层开发层间干扰大的问题，采用分层注水的方法，将单井s7、s8合层日注水量由30 m3/d调整为s7、s8分层日注水量各20 m3/d，分注后s8层纵向吸水强度由1.2 m3/(m·d)提高至3.1 m3/(m·d)，油藏纵向动用程度提高20.4个百分点。通过补孔和分注措施，区块累计增油量为9 312 t，预测采收率提高5.1个百分点。

4 结论与认识

(1) 低孔、低渗砾岩储层泥质含量对储层电阻率和原始含油饱和度影响较大，在利用阿尔奇公式和多元回归方法进行储层含油饱和度解释过程中，需要充分考虑泥质含量的影响。

(2) 在泥质和孔隙水混合液导电的理论模型基础上，考虑混合液电阻率随含水饱和度变化，将储层泥质含量引入到阿尔奇公式中，对当前含油饱和度解释进行泥质含量校正，不仅适用于低渗砾岩储层，对于高渗砾岩储层同样适用。

(3) 应用水驱指数和试油、测试资料建立的水淹层评价标准，能够很好地评价研究区储层水淹状况。

[1] 孙建孟，王克文，等.测井饱和度解释模型发展及分析[J].石油勘探与开发，2008，35(1)：101-107.

[2] 尉中良，邹长春，等.地球物理测井[M].北京：地质出版社，2005：242-256.

[3] 周荣安.阿尔奇公式在碎屑岩储集层中的应用[J].石油勘探与开发，1998，25(5)：80-82.

[4] 陈元千，李璗.现代油藏工程[M].北京：石油工业出版社，2004：55-62.

[5] 廖敬，彭彩珍，等.毛管压力曲线平均化及J函数处理[J].特种油气藏，2008，15(6)：73-75.

[6] 吕鸣岗，毕海滨，等.毛管压力曲线确定原始含油饱和度[J].石油勘探与开发，1996，23(5)：63-66.

[7] 严晓欢，谭云龙，等.J函数计算油藏原始含油饱和度的方法及其在Y油田的应用[J].国外测井技术，2014，199(1)：40-42.

[8] 章成广，等.用毛管压力曲线解释原始含油饱和度[J].江汉石油学院学报，1999，21(4)：8-10.

[9] 谭锋奇，等.砾岩油藏水淹层定量识别方法——以新疆克拉玛依油田六中区克下组为例[J].石油与天然气地质，2010，31(2)：232-239.

编辑 张耀星

20150706；改回日期：20150813

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“砂砾岩油藏提高采收率技术研究与应用”(2012E-34-07)

彭寿昌(1978-)，男，高级工程师，2003年毕业于长江大学资源勘查专业，2006年毕业于该校矿产普查与勘探专业，获硕士学位，现从事油田开发研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.024

TE343

A

1006-6535(2015)06-0108-03