致密砂岩储层覆压物性参数测井解释方法研究——以鄂尔多斯盆地南部延长组长8致密储层为例

白 远，景 成，云彦舒，田 丰，康胜松，谢旭强.

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075；2.西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065；3.延安职业技术学院，陕西延安 716000)

鄂尔多斯盆地南部富县地区长8致密砂岩油藏平均埋深1 220 m；储层常压岩心平均孔隙度为7.9%、平均渗透率为0.33 mD，为典型的致密砂岩油藏；沉积体系属浅水三角洲前缘沉积，储层在平面和纵向上相变快，物性差。

该区储层岩石受到巨大的上覆平均地层压力(23 MPa)和油藏内压的共同作用，储层岩石物性随着其埋藏深度的增加而发生变化。油田投入开发之后，储层内部压力场不断变化，地层净上覆压力也会随之变化，储层岩石发生弹塑性变形，改变了岩石孔隙结构及骨架结构特征，因此地面条件下测定的常压孔隙度与渗透率无法准确表征储层在地层中的真实物性。因其具有较强的应力敏感性与非均质性，对该类储层物性参数准确可靠的解释与评价已成为致密砂岩油气藏储量精准计算与产能准确评价的重要前提[1-5]。目前，针对致密砂岩储层孔隙度与渗透率两大关键物性参数的测井解释新技术与方法有很多，国内外主要集中在通过岩石物理相分类、储层分类、核磁共振等方法对储层进行相对均质化处理，依据分类解释方法建立其参数解释模型[6-10]，但研究大多基于常压岩心物性分析，未考虑致密砂岩储层孔隙度与渗透率参数受覆压影响大这一重要问题，从而不能准确有效表征致密砂岩储层物性参数[11-13]。本文通过建立岩心覆压物性与常压物性关系的数学模型，对大量的常压物性资料进行处理，利用测井中的声波时差曲线建立了覆压孔隙度测井解释模型，根据孔、渗关系，同样对覆压渗透率解释模型进行了研究，最终为致密砂岩储层物性参数测井解释模型的建立提供了新的思路和方法。

1 覆压物性特征研究

对研究区FZ183、FZ184、FZ206等3口探井长8致密砂岩储层10个岩心样品在不同覆压条件下的孔隙度和渗透率进行了测定(实验方法参照SY/T 6385—1999《覆压下岩石孔隙度和渗透率测定方法》)，并制作出其孔隙度、渗透率随覆压的变化曲线(图1)。从图1可以看出，随着覆压的增加，孔隙度与渗透率均呈总体减小的趋势，且在低覆压段减小较为明显。图1a中各条曲线大致平缓，表明覆压对孔隙度的影响相对较小，但针对致密砂岩储层来讲，其也是不容忽略的。图1b中渗透率随着覆压的不断增大先大幅度减小而后缓慢减小，表明渗透率随覆压的变化整体表现为指数递减关系。这是由于在上覆地层压力作用下，喉道显著缩小，给流体运移造成较大阻力，因此渗透率的压力敏感性明显高于孔隙度。

图1 研究区长8致密砂岩储层覆压孔隙度、覆压渗透率与覆压关系曲线Fig.1 Curves of relationship between overpressure porosity and overpressure and between overpressure permeability and overpressure of Chang-8 tight sandstone reservoir

2 岩心覆压物性与常压物性关系研究

由于致密砂岩储层岩心覆压物性实验成本高、花费时间长等[18]，且研究区岩心覆压物性实验数据有限，不能满足其物性参数解释模型的有效建立；因此，需建立岩心覆压物性与常压物性之间的关系，充分利用岩心常压物性大数据建立计算覆压孔隙度的数学模型。

2.1 岩心覆压孔隙度与常压孔隙度关系研究

研究区长8地层平均覆压为23 MPa，利用上述10个致密砂岩储层岩心样品覆压与常压孔隙度实验结果，选取覆压值为23 MPa时对应的覆压孔隙度样品值，建立岩心覆压孔隙度与常压孔隙度之间的关系(图2a)，从图2a可以看出，致密砂岩储层常压孔隙度与覆压孔隙度的关系具有明显的分段性(在常压孔隙度为7.5%时)，两段均表现为线性关系。通过分段线性拟合，可得致密砂岩储层覆压孔隙度与常压孔隙度的数学模型：

图2 研究区长8致密砂岩储层覆压孔隙度与常压孔隙度的关系(23 MPa)Fig.2 Relationship between overpressure porosity and atmospheric pressure porosity of Chang-8 tight sandstone reservoir (23 MPa)

(1)

式中 Ф——常压孔隙度，%；

Фp——覆压孔隙度，%。

从图2a及式(1)可以看出，致密砂岩储层岩心常压孔隙度与覆压孔隙度分段线性拟合较好，其拟合度R2分别为0.980 8和0.985 8，所建数学模型可准确计算覆压孔隙度。同时，建立了致密砂岩储层常压孔隙度降低率关系(图2b)，可知常压孔隙度小于与大于7.5%时，覆压23 MPa下孔隙度分别是常压孔隙度的80%与91.8%，可见覆压对致密砂岩储层孔隙度的影响是不容忽略的。

2.2 岩心覆压渗透率与常压渗透率关系研究

与2.1相类似，建立23 MPa下岩心覆压渗透率与常压渗透率之间的关系(图3a)。从图3a可以看出，致密砂岩储层常压渗透率与覆压渗透率表现为较好的线性关系。通过线性拟合，可得致密砂岩储层覆压渗透率与常压渗透率的数学模型：

K=1.556Kp+0.092 3R2=0.857 3

(2)

式中K——常压渗透率，mD；

Kp——覆压渗透率，mD。

从图3a及式(2)可以看出，致密砂岩储层岩心常压渗透率与覆压渗透率线性拟合较好，其拟合度R2为0.857 3，所建数学模型可准确计算覆压渗透率。同时，建立了致密砂岩储层常压渗透率降低率关系(图3b)，可知覆压23 MPa下的渗透率仅为常压渗透率的37.3%，可见覆压对致密砂岩储层渗透率的影响亦是不可忽略的。

3 覆压物性测井解释模型研究

基于上述致密砂岩储层岩心覆压物性与常压物性数学模型，采用大量岩心常压物性资料可计算获取符合岩心刻度测井要求的岩心覆压物性数据点，在岩心归位的基础上利用孔隙度测井系列中的声波时差测井响应参数，建立覆压孔隙度参数与声波时差的对应关系(覆压孔隙度测井解释模型)，再由覆压孔渗关系建立覆压渗透率的测井解释模型。

图3 研究区长8致密砂岩储层覆压渗透率与常压渗透率的关系Fig.3 Relationship between overpressure permeability and atmospheric pressure permeability of Chang-8 tight sandstone reservoir (23 MPa)

3.1 覆压孔隙度测井解释模型研究

利用研究区33口井49个长8致密砂岩储层层点的岩心常压孔隙度值，采用式(1)计算其对应的覆压孔隙度值，基于岩心归位将所计算得到的覆压孔隙度值与其所对应的声波时差测井响应参数进行线性拟合，其拟合效果较好(拟合度为0.929 5)，如图4a所示。因此，可得致密砂岩储层孔隙度的测井解释模型如下：

(3)

式中 Фp——层点覆压孔隙度，%；

Δt——层点声波时差测井值，μs/m。

图4 研究区长8致密砂岩储层孔隙度测井解释模型及模型检验Fig.4 Porosity logging interpretation model and model test of Chang-8 tight sandstone reservoir

通过对研究区长8致密砂岩储层岩心覆压孔隙度与上述测井解释模型计算的孔隙度进行对比检验(图4b)，两者之间的平均绝对误差仅为0.7%，表明了所建致密砂岩储层覆压孔隙度测井解释模型的准确性与可靠性。

3.2 覆压渗透率测井解释模型研究

除了孔隙度，渗透率是评价致密砂岩储层物性的另一个重要参数，它与后期的开发紧密相关[14]。影响渗透率的地质因素较多，包括岩石学特征、沉积体系、构造特征等，目前常规的测井技术受测量分辨率的限制，一般很难确切地反映和描述渗透率。对于致密砂岩储层，由于其强烈的非均质性与应力敏感性，其测井解释渗透率难度更大[15-21]。利用储层孔渗关系进行储层渗透率的解释是一种有效方法。与3.1相类似，采用式(2)岩心覆压渗透率与常压渗透率数学模型计算其对应的覆压渗透率，进而建立覆压渗透率与覆压孔隙度之间的关系，如图5a所示，其整体表现为拟合效果较好的指数关系。因此，建立致密砂岩储层覆压孔隙度的覆压渗透率解释模型如下：

(4)

式中Kp——层点覆压渗透率，mD；

Фp——层点测井解释覆压孔隙度，%。

图5 研究区长8致密砂岩储层覆压渗透率测井解释模型及模型检验Fig.5 Permeability logging interpretation model and model test of Chang-8 tight sandstone reservoir

在该区域对长8储层岩心覆压渗透率和上述模型解释的渗透率进行对比检验(图5b)，两者之间的平均相对误差为19.1%，符合石油行业储层分析的要求(<20%)，表明了所建致密砂岩储层覆压渗透率解释模型的准确性与可靠性。

4 覆压物性测井解释矿场实践

运用文章建立的致密砂岩储层覆压孔、渗测井解释模型，对研究区FX84和FX87井长8储层试油段进行测井解释。根据油水层的物性、含油性和电性特征以及试油、试采成果为基础建立了覆压孔、渗物性和含油性的解释结论评价标准(表1)，评价了8个层段(表2)。FX84井覆压解释主要为油水层，试油结果为5.1 t/10.7 m3；FX87井覆压解释主要为含油水层，试油结果为0.3 t/4.8 m3。参考《勘探试油工作规范》(SY/T 6293—1997)，覆压解释成果符合规范中试油不同产层的定性，有力证明了此次覆压物性测井解释方法的有效性和可靠性。

表1 JJC井区解释结论下限标准Table 1 Interpretation conclusion lower limit standard in JJC well area

表2 FX84和FX87覆压物性解释Table 2 FX84 and FX87 overburden physical property table

5 结论

(1)覆压因素使致密砂岩储层物性有不同程度减低，孔隙度降低了11.3%，渗透率降低更明显，达到62.6%。

(2)基于49个岩心常压样本点来计算其覆压物性样本点，建立了致密砂岩储层岩心覆压物性与常压物性关系的数学模型，为后续测井解释模型所需充足样本提供了重要来源。

(3)在岩心归位的基础上，利用致密砂岩储层声波时差测井响应参数，建立了其覆压孔隙度测井解释模型，并基于覆压孔渗关系建立了致密砂岩储层覆压渗透率的解释模型，拟合度分别为0.929 5和0.828 3，拟合效果较好；覆压孔隙度和渗透率模型的绝对误差和相对误差分别为0.7%和19.1%，模型验证准确可靠。

(4)通过覆压物性测井解释实际应用，其能较准确地对砂体进行解释结论的分类，能有效应用在实际测井解释工作中，提高解释精度。