伊拉克Halfaya油田Nahr Umr B复杂岩性储层含油性测井评价方法及优选

秦川

长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100 中石油东方地球物理勘探有限责任公司研究院，河北 涿州 072750

秦山

(中石油西南油气田公司工程技术研究院，四川 成都 610031)

姜艺

(中石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川 成都 610041)

谢紫娟

(中石油川庆钻探工程有限公司培训中心，四川 成都 610213)

Halfaya油田位于伊拉克东南部，构造上属于美索不达米亚盆地的前渊带[1,2]。Nahr Umr B是Halfaya油田的重要储集层，也是该油田最早开始生产的层段。其岩性复杂，碎屑岩与碳酸盐岩共存，主要包括：砂岩、泥质砂岩、白云岩、含菱铁矿砂岩以及泥岩等。孔隙类型主要为粒间孔和次生孔。在研究区油气勘探的过程中，地层测试数据严重缺乏，导致研究人员无法准确识别油、水层，给测井解释工作带来了极大挑战。对于地层测试数据不足的情况，通常采用2种方法粗略识别油、水层。第1种方法是理论模型法，其中最常用的饱和度计算模型有Archie公式[3]、Waxman-smits模型以及双水模型等[4～6]，该方法的优点在于具有充分的理论基础，而不足在于理论模型并不完全适用于所有实际地层，因此，通过理论模型计算得到的含油饱和度只能反映一种相对变化，而不能准确反映地下的实际情况。第2种方法是电阻率-孔隙度相关性分析法，其通过寻找测井曲线的相对变化来定性识别油、水层[7,8]，该方法识别效果较好，但容易出现多解性。

针对研究区地层测试数据不足的问题，笔者综合上述2种方法，基于Archie公式，分别建立电阻率-孔隙度及含油饱和度-孔隙度交会图，并利用电阻率-孔隙度曲线相关性分析法识别油、水层；然后分析3种图版的适用性，提出了Nahr Umr B复杂岩性储层含油性评价的优选方案，为研究区的含油性测井评价以及提高解释符合率提供了借鉴。

1 孔隙度下限值的确定

下限值表示储层中存在油、水时某种岩石物理性质的极限值，是油、水层识别过程中一个非常重要的参数，用于将储层区别于非储层，通常需要结合地层测试资料来确定。然而，研究区缺乏地层测试资料，采用含油产状法和经验统计法来共同确定储层下限[9～11]。岩心是反映地下储层含油性最直接的资料，储层物性与含油性之间具有较好的一致性，因此通过建立岩心含油级别与孔隙度和电阻率的关系发现，当孔隙度小于12%时，录井岩心显示无油斑(图1)。通过对比图1中有油斑和无油斑的数据分布，结合储层孔隙度分布直方图(图2)，取累计频率约为10%时所对应的孔隙度为该储层的物性下限值，确定该研究区的孔隙度下限值为12%，即孔隙度小于12%，基本判定为非储层。同时，该结果得到了研究区核磁共振测井资料的验证，说明选取的孔隙度下限值具有较好的可靠性。

图1 电阻率与孔隙度交会图 图2 储层孔隙度分布直方图

2 交会图法

2.1 电阻率-孔隙度交会图法

交会图法识别油、水层的基础就是Archie公式[3]：

(1)

(2)

(3)

式中：F为地层因素，1；ρ0为完全含水地层电阻率，Ω·m；ρw为地层水电阻率，Ω·m；a和b为地区系数,1；φ为孔隙度，%；m为胶结指数，1；I为电阻率增大率，1；ρt为原状地层电阻率，Ω·m；Sw为含水饱和度，%；n为饱和度指数，1。

将式(1)代入式(2)可以得到Archie公式常见的一种变形表达式，即式(3)。通过式(3)可知，在其他参数保持不变的前提下，ρt与φ的幂函数之间呈现负相关性，借助有限的试油资料，分别提取每个试油层段的ρt和φ平均值，建立ρt-φ交会图(图3)。借助上述分析可知，φ小于12%时，可判定为干层。同时，油层和水层之间的数据点分开很明显，但油水同层数据较少，因此只能大致绘制油层与油水同层、油水同层与水层的分界线。

2.2 含油饱和度-孔隙度交会图法

电阻率参数可以用于反映储层的含油性高低，但是，电阻率不仅受到含油性的影响，还受控于岩性、物性、孔隙结构等因素，单纯的ρt-φ交会图反映出的油、水层信息可能会受到其他因素的影响。因此，利用计算的含油饱和度(So)更能准确地反映储层的含油性。通过系统的岩石物理试验分析，测量得到研究区地层水为CaCl2型，总矿化度为166.7g/L，转换至25oC下的地层水电阻率为0.068Ω·m。另外，根据20块岩心的岩电试验数据，可以确定Archie公式中的参数a和b分别为1和1.05，m为1.63，n为1.82。基于上述参数值，利用Archie公式，分别计算试油层段的So，建立So-φ的交会图(图4)。由上可知，φ小于12%时，可判定为干层。根据数据点的分布，设定So大于48%的层段为油层，So小于20%的层段为水层，两者之间的为油水同层。

图3 电阻率-孔隙度交会图 图4 含油饱和度-孔隙度交会图

3 电阻率-孔隙度曲线相关性分析法

电阻率-孔隙度曲线相关性分析法也是以Archie公式为理论基础的，前人的研究成果表明[12]，对于纯水层，假设Sw不随φ的变化而改变，而随着φ的增大，ρ0降低。实际上，当φ不断变大的同时，纯水层的Sw也在不断增大，所以实际纯水层的电阻率比上述假设情况更低，因此随着φ的增大，ρ0降低，ρt与φ呈负相关关系。

对于纯油层，其大孔隙中充满油，而小孔隙中充满束缚水，通过合理的假设可知，对ρt取φ的导数(ρt′(φ))为：

(4)

由式(4)可知，在假设条件下，只有n大于m时，ρt′(φ)才能大于0。换言之，随着φ的增大，纯油层的ρt增大。通过上述岩石电阻率试验结果可以明确，研究区m和n分别为1.63和1.82，因此，n大于m，ρt与φ呈正相关关系。

4 含油性评价方法的优选方案

上述含油性评价方法分别有各自的优势和不足。其中，电阻率-孔隙度交会图法的优势在于其使用的是原始测井资料，数据真实可靠，不存在人为加工；不足之处在于电阻率的影响因素较多，其变化不能完全归因于含油性。含油饱和度-孔隙度交会图法的优势在于含油饱和度可以直接用于反映储层的含油性高低，但是在计算含油饱和度的过程中，涉及多个参数的确定，因此存在人为因素影响。同时，上述2种方法都受地层测试数据数量的影响，而研究区地层测试数据较少，导致通过上述2种方法无法准确识别油水同层的上、下边界。电阻率-孔隙度曲线相关性分析法的优势在于其仅仅反映测井曲线的相对变化，而不需要对实际资料进行标定，具有较好的岩石物理基础，可以作为上述2种交会图的补充使用。

综合上述含油性评价方法的适用性分析，针对研究区地层测试资料缺乏等问题，提出研究区含油性评价方法的优选方案。

1)读取所选层段的平均电阻率和孔隙度，计算含油饱和度，优先选择电阻率-孔隙度交会图法及含油饱和度-孔隙度交会图法进行判定，如果两者的判定结果一致，同为油层或水层，则解释该层段为油层或水层。

2)如果2个交会图版显示同为油水同层，则需要利用电阻率-孔隙度曲线相关性分析法进行判定，假设相关性分析结果也显示为油水同层，则解释该层段为油水同层；反之，假设相关性分析结果显示为油层或水层，则解释该层段为油层或水层。

3)如果2个交会图版显示结果不一致，则需要利用电阻率-孔隙度曲线相关性分析法进行判定，假设相关性分析的结果与其中1个交会图版的判定结果一致，则解释为该结果；反之，假设相关性分析的结果与2个交会图版的判定结果都不一致，则无法进行判断，需进一步深入研究。

5 应用效果分析

为了检验上述优选方案的可靠性，选取研究区某井进行效果分析。图5为研究区某井的处理解释图。

图5 研究区实际井资料处理结果

由图5可以看出，针对储层段1，上述3种方法的解释结果均为油层，因此可以将该储层定性解释为油层；储层段3中，电阻率-孔隙度交会图及含油饱和度-孔隙度交会图均解释为油水同层，研究区油水同层试油资料缺乏，该识别结果有待进一步检验，需利用电阻率-孔隙度曲线相关性分析法进行判定，其结果显示，该层段前2个窗长显示为含油，第3个窗长显示为含水，可以定性判定为上油下水的油水同层，因此，储层段3可定性解释为油水同层。

6 结语

针对伊拉克Halfaya油田Nahr Umr B储集层测试数据缺乏的问题，分别采用电阻率-孔隙度交会图法、含油饱和度-孔隙度交会图法以及电阻率-孔隙度曲线相关性分析法进行储层含油性评价；同时，对上述3种方法的适用性进行了仔细分析，结合其优缺点，提出了研究区含油性评价方法的优选方案；并通过实际井资料的处理验证了该优选方案的应用效果，解决了研究区地层测试数据缺乏的问题，为研究区的含油性测井评价以及提高解释符合率提供了一定借鉴。