低渗储层“四性”关系及有效厚度下限确定方法研究——以王家川油田刘渠区长4+5、长6储层为例

魏新 宋红霞 唐建云

①克拉玛依职业技术学院 ②中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院

为了提高油田油层段的解释精度,通过对研究区地质、录井资料、试油资料、岩心分析资料以及地球物理测井资料的综合分析，对研究区长4+5、长6段储层的“四性”关系进行研究。研究结果表明，长4+5、长6储层具有典型的低孔-低渗特征。确定了刘渠区长4+5、长6储层有效厚度含油岩性下限为油斑细砂岩；物性下限：ö≥8.0%，K≥0.2×10-3μm2；电性下限：Rt≥40Ω·m，AC≥222μs/m；Sw≤60%。夹层扣除的厚度下限为0.2 m，计算有效厚度下限为0.4 m。该项研究结果可为王家川油田的“增储上产”及油田的后期开发评价提供有力依据和重要参考价值。

1 研究区概况

鄂尔多斯盆地晚三叠世（特别是T3y2沉积期）以湖泊相沉积为主，盆地内沉积了巨厚的泥页岩，该套泥页岩不仅为中生界油气藏的形成提供了充分的物质基础，而且成为盆内主要的生油岩系之一。至晚三叠世中～晚期（T3y3-4），湖泊外围的河流相沉积砂体以及三角洲相沉积砂体随着湖盆的不断演变，逐渐成为延长组油气藏的必要的储集条件[1-2]。

王家川油田刘渠区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部，研究区构造简单，整体为一平缓的西倾单斜（地层倾角α 1°，坡降λ=6～10m/km），在西倾单斜背景上发育因差异压实作用形成一些低幅度鼻隆构造。晚三叠世中～晚期（T3y3-4）研究区沉积相以三角洲相主，三角洲平原分流河道砂以及三角洲前缘的水下分流河道砂是延长组最主要的储集砂体，而蕴藏其中的长4+5、长6油藏为典型的低孔-（超）低渗岩性油藏[3]。

多年以来，受“低孔-（超）低渗”因素的影响，“储层”和“非储层”之间的测井响应差异不断缩小，给许多测井解释人员在判别油水层以及正确“厘定储层性质”等方面带来不少的困扰。本文正是基于上述的考虑，从低孔、（超）低渗储层的地质特点出发，通过对王家川油田刘渠区长4+5和长6储层“四性”关系的深入研究，建立本区的孔-渗模型及含有饱和度的数值模型，以期提高研究区储层和油水层解释精度，为该油田的储层评价及储量申报提供合理的地质依据。

2 储层特征

2.1 岩石学特征

通过大量岩芯观察与铸体薄片镜下鉴定，王家川油田刘渠区两套储层（长4+5和长6）岩石学特征较为相似：其岩性主要以以灰色细粒长石砂岩夹粉砂岩为主，矿物成分为长石为主，其含量介于45.0%～64.0%，平均值为55.25%；其次为石英，其含量介于23.0%～39.0%，平均值为31.5%；岩屑多为变质岩、火成岩岩屑及少量沉积岩岩屑，含量介于8.0%～21.0%，平均值为13.0%。填隙物含量介于8.1%～27.2%，平均值为18.2%，其中杂基多为泥质，其次是泥微晶碳酸盐，杂基含量介于5.2%～7.4%，平均值为6.4%；胶结物介于4.0%～22.2%，平均值为10.6%。

刘渠区长4+5、长6储层砂岩的碎屑颗粒分选中等～好；磨圆度以次圆～次棱角状为主；颗粒呈线状或点-线接触；碎屑颗粒粒级主要介于0.1～0.3mm；孔隙胶结类型以孔隙式为主，次为薄膜式。

2.2 物性特征

根据刘渠区16口井760块样品的岩心孔隙度分析资料统计结果表明：王家川油田刘渠区长4+5、长6油层组储层物性均较差，这与鄂尔多斯盆低孔-（超）低渗储层特征比较吻合，但就其小层的物性而言又有所差异，各小层物性参数如下（见表1）。

表1 刘渠区长4+5、长6储层物性统计表

2.3 电性特征

纵向上岩性的差异，在测井曲线具有不同的响应特征。刘渠区延长组长4+5、长6储层主要以三角洲平原分流河道和三角洲前缘水下分流河道砂体为主，纵向上砂泥岩互相叠置，砂体的岩性特征（如矿物组成、粒度粗细）与测井曲线（如极性、幅值）具有良好的指向性。

（1）砂质泥岩与泥岩：具有Gr（高）、Sp（正）、Rt（低）、Ac（高）、CAL（扩颈）的特征。

（2）粉砂岩、泥质砂岩：具有Gr（中高）、Sp（负）、Ac（240μs/m左右）、Rt（30～40Ω·m）的特征。

（3）细砂岩：具有Sp（负）、Gr（33～130API，一般60～100API）、Rt（≧40Ω·m）的特征。

（4）斑脱岩：Gr（极高）、AC（≧300s/m）、Rt（低）、CAL（扩颈）的特征。

2.4 含油性特征

刘渠区延长组长4+5、长6油层组具有“油水分界不明显、油水混储、缺乏边-底水”的特征，油藏类型为典型的弹性－溶解气驱岩性油藏。

此外，长4+5（长4+51、长4+52）、长6（长61～长64）各小层的含油性在平面上和纵向上具有规律性。

（1）纵向上：长62的物性和含油性均好于长4+52。

（2）平面上：长4+52、长62的连片性好于长61；长63个别井含油，长64未见油气显示。

3 储层四性关系

在储层评价中，以储层岩性为基础、运用电性特征为手段，来确定储层储集性能的参数（储层物性），从而到达了解储层含油性的目的，即所谓的储层“四性”关系研究。电性特征不仅能够直观的反映出其它三者，也是确定其它三者的重要手段，因此电性特征研究是储层“四性”关系研究中核心内容[4-5]。

3.1 岩性与物性的关系

鄂尔多斯盆地延长组储层低孔-（超）低渗特征受多种因素的控制，如碎屑颗粒的分选性、胶结物的含量以及次生孔隙发育程度等。通过的刘渠区延长组长4+5、长6储层的760块样品的岩性-物性分析资料统计有如下规律（见图1）。

图1 研究区长4+5、长6孔、渗-碳酸盐含量关系图

（1）沉积物的粒度越粗（↑）、分选越好（↑）、泥质及钙质含量越低（↓），则物性越好（↑）。

（2）K 中砂﹥K 细砂﹥K 粉砂。

（3）长4+5、长6孔-渗性与填隙物中的碳酸盐类（如方解石等）呈负相关关系。

3.2 物性与含油性关系

通常情况下：岩性的好坏决定物性优劣，物性优劣又决定了储层含油性的贫富。对刘渠区密闭取心井和油基泥浆的情况下岩心的含油性与岩心分析做了详细的数理分析与统计，其孔渗散点图表明（图2）。

图2 刘渠区长4+5、长6储层物性与含油级别关系图

（1）研究区长4+5、长6储层孔-渗具有良好相关性。

（2）储层孔、渗越好（↑），含油级别越高（↑）。

3.3 物性与电性关系

通过对刘渠区长4+5、长6大量测井资料与物性资料对比分析以及室内分析资料的深入研究后发现，储层物性的好坏与测井曲线（主要为SP、AC曲线）具有良好的相关性（图3）。

图3 刘渠区长4+5、长6储层φ-△t关系图

（1）AC与 大小对应关系较好。

（2）油层：AC=230～250μ s/m，多数油层AC=222～240 μs/m。

（3）致密层：AC215μs/m；钙质含量增多，Rt值也相应增高。

3.4 含油性与电性关系

王家川油田延长组长4+5、长6储层整体特征为：①储层非均质性强；②渗透性与含油性具有相关性；③含油层的曲线特征比较明显，油、水层的特征总体易于识别。

通过对刘渠区2口密闭取芯井分析，并作出相应的“四性”关系图（图4a、b），结果表明：

图4 刘渠区A井长4+5四性关系图（a）

图4 刘渠区B井长6四性关系图（b）

（1）R4.0在反映含油性时受岩性影响较大，ILD能较好的反映油层情况。

（2）油层：R4.0=40～180Ω·m，ILD=40～130Ω·m，Ac222μs／m。

（3）R 油=1.5～4 R 水。

4 孔隙度与原始含油（水）饱和度解释

4.1 孔隙度

对于孔隙度解释模型的建立，首先找出刘渠区长4+5、长6岩心分析孔隙度（岩心）与声波时差（Ac）的关系，其次做回归分析处理，得到的回归公式，最后对解释方程精度进行分析。

通过对刘渠区内5口探井230个井层岩心～Ac资料详细分析，并作回归分析，得到孔隙度解释模型：

此外，通过研究区储层岩心与测井进行对比检验1.0%的层点占96.97%，者占3.03%，测井解释孔隙度的平均值比岩心分析孔隙度仅相差0.03%二者十分接近。因此，根据研究区油藏地质基础建立的孔隙度解释方程具有解释精度高的特点，符合刘渠区的地质特点。

4.2 渗透率

对于渗透率解释模型的建立，首先刘渠区长4+5、长6储层～k的相关性，其次依赖砂岩样品的实测物性资料可“直接”经过回归分析与处理得到回归公式，最后对所建模型的精度进行分析。

根据区内16口探井近400个砂岩样品的实测物性资料，并作回归分析，得到渗透率解释模型：

所建渗透率模型：

（1）刘渠区长4+5、长6储层和k具有一定的正相关性。

（3）依据研究区延长组长4+5、长6的实测孔隙度评价目的层的渗透率值（k）具有解释精度高的特点，所建立的回归公式符合刘渠区的地质特点。

4.3 原始含油饱和度

（1）密闭取心法。

密闭取心法确定含油饱和度（So）的方法是：首选利用区内密闭取芯井含油层段的孔隙度（）与含水饱和度（Sw）资料作散点图，并拟合出～Sw关系曲线，其次用计算孔隙度和～Sw关系曲线联合求取含水饱和度（Sw）。

拟合刘渠区延长组～Sw关系曲线是利用了C井密闭取心井资料并进行失水校正建立的（图5）。研究区长4+52、长61、长62油层的孔隙度分别进行了测井解释面积加权，分别为10.1%、9.2%、9.6%，由上述矿场确定So的方法求得研究区平均含水饱和度49.0%，平均含油饱和度分别为51.0%。

图5 刘渠区C井密闭取心孔隙度与含水饱和度关系图

（2）测井解释法。

测井解释法确定含油饱和度（So）的方法，主要是利用阿尔奇公式，而对于阿尔奇公式公式中的岩电参数（a、b、m、n）的确定，首选需要作地层因素和孔隙度（F～）、电阻增大率和含水饱和度（I～Sw）等相关实验，其次是查相关图版及实验所需数据（如刘渠区地层水平均矿化度，油层平均温度，地层水电阻率等），最后利用深感应电阻率（ILD）求取油层电阻率（Rt）；用声波时差（Ac）求取孔隙度（）；用实验确定的岩电参数（a、b、m、n）及饱和度解释模型对刘渠区的井进行饱和度解释。

依据上述方法并利用刘渠区5口探井42块岩样，利用阿尔奇公式分别做地层因素和孔隙度（F～）实验数据、电阻增大率和含水饱和度（I～Sw）数据，经过整理、分析与回归，得到其幂函数关系曲线，方程表达式为（式1、式2）：

其中：a、b-岩性系数；n-饱和度指数；m-胶结指数；-有效孔隙度；Rw-地层水电阻率（Ω·m）。

通过上述实验最终确定岩电参数（a、b、m、n）：a=0.9457，m=1.9844，b=1.0048，n=1.8464。查相关图版及实验所需数据，刘渠区地层水平均矿化度约为4.73×104mg/L，折合NaCl当量为4.11×104mg/L，油层平均温度T=26.5℃，地层水电阻率Rw=0.15Ω·m。最终得到：刘渠区长4+52、长61、长62解释平均含水饱分别43.2%、49.4%、45.4%，则测井解释平均含油饱度分别为56.8%、50.6%、54.6%。

综合考虑密闭取心法、压汞法及测井解释法求得的油层含油饱和度取值（So），将三种方法算术平均后得出储量计算长4+52、长61油层含So=53.0%。

5 有效厚度的确定与划分

在现有工艺条件下，具有产油能力的工业油流井中可动油的储层厚度即油层段厚度称之为“油层有效厚度”。有效厚度下限值的确定方法是：通过岩心分析资料并结合研究区试油试采数据，进行地质、录井、地球物理测井等资料的综合研究，从而确定出适应研究区油层特点的岩性、物性、含油性和电性的下限标准[6-10]。

5.1 岩性、物性、含油性下限标准

（1）岩性下限标准。

有效厚度的岩性标准是依据区内目的层段200余份粒度分析资料、薄片资料及岩心含油级别资料经过数理统计制定的。含油级别在油迹及其以上级别的多见于细砂岩，而粉砂岩与泥质砂岩、钙质砂岩一般为油迹甚至不含油。另外，刘渠区长4+5、长6压裂试油井和已获工业油流井承压段的含油产状均在油斑级及其以上，因此，根据有限厚度下限标准将研究区长4+5、长6有效储层含油级别定为油斑级细砂岩。

（2）物性下限标准。

a、经验统计法。

用经验统计法确定出的有效厚度的物性下限值最基本的标准就是油层的产油能力、储油能力和油层厚度损失都较小。因此，收集并统计研究区及周边区域5口井530块岩心样品的分析化验资料，并根据王家川油田刘渠区的矿场实际情况，截取k=0.2×10-3μm2时，累积产油能力丢失4.80%，累积频率损失15.38%，因此，可作为目刘渠区长4+5、长6储层有效厚度的物性下限值。

b、试油（试采）统计法。

根据区内33口井的试油（试采）统计（图6、图7），从图中可知，当产油量趋向于零时，=8.0%，k=0.2×10-3μm2左右，即小于该物性界限的储层已不具有产油能力，不符合有效厚度的定义。由此可将k 下限=0.2×10-3μm2，下限=8%做为刘渠区长4+5、长6储层有效厚度的物性下限值。

图6 研究区单井产量-孔隙度关系图

图7 研究区单井产量-渗透率关系图

5.2 有效厚度测井参数下限标准

刘渠区长4+5、长6油水层下限值是利用区内87口井120个层点的取芯资料、试油（试采）数据、测井数据制作ILD与Sw、交会图（图8）。从图版上获得各种测井参数下限值如下：≥8.0%；Sw≤60%；Rt≥40Ωm；Ac≥222μs/m。其中：油水层误出5个，误入1个，图版精度θ=93.4%。

图8 刘渠区长4+5、长6有效厚度电性标准图

通过研究区岩-电下限综合取值，最终确定的刘渠区长4+5、长6油层有效厚度岩性、物性、含油性及电性的下限值（见表2）。

表2 刘渠区长4+5、长6油层有效厚度下限值一览表

5.3 油层夹层扣除标准

由于夹层不能提供工业油流，因而在在计算储层有效厚度时，应从储层的“视厚度”中予以剔除。经区内大量测井曲线特征分析，区内夹层主要有泥质夹层和钙质夹层两类。而这两类夹层在电测曲线上具有不同的特征：

（1）泥质夹层：Sp和Gr曲线（异常回返），Rt（低凹），微电极电阻M1M2（低值）。

（2）钙质夹层：Sp（异常回返），Rt（高值），Ac（低值），M1M2（高峰刺刀状）。

夹层扣除标准是基于对区内90余口井的测井曲线特征分析，并根据刘渠区长4+5、长6的实际地质状况，参考区内测井曲线的纵向分辨能力、解释精度、射孔压裂工艺及试油等情况，得到夹层扣除的厚度下限为0.2 m，计算有效厚度的下限为0.4 m。

6 结论

（1）王家川油田刘渠区长4+5、长6储层砂岩类型以灰色细粒长石砂岩主，成分和结构成熟度均中等，孔隙胶结类型以孔隙式为主，储层物性均较差，属典型的低孔-（超）低渗储层，长4+52和长6油藏具有“油水界面不明显、油水混储、缺乏边、底水”的特征。

（2）通过刘渠区长4+5、长6段储层“四性”关系研究表明，储层的岩性、电性、物性和含油性之间具有良好的相关性。结合研究区实际地质特征，分别建立了孔隙度（）、渗透率（k）及含油饱和度（So）解释模型；综合密闭取心法、恒速压汞法以及测井等三种方法，确定了长4+52、长61油藏So=53%。

（3）通过综合分析确定了刘渠区长4+5、长6储层有效厚度含油岩性下限为油斑细砂岩；物性下限：≥8.0%，K≥0.2×10-3μm2；电性下限：Rt≥40Ω·m，AC≥222μs/m；Sw≤60%。夹层扣除的厚度下限为0.2m，计算有效厚度下限为0.4m。该项研究结果可为王家川油田的“增储上产”及油田的后期开发评价提供有力依据和重要参考价值。