姬塬地区长9段致密砂岩储层流体性质解释方法研究与应用

朱 连 丰

(中国石油长城钻探工程有限公司录井公司)

0 引 言

姬塬地区位于鄂尔多斯盆地中西部，地处陕西省定边县与宁夏回族自治区盐池县内，跨越伊陕斜坡、天环凹陷两个二级构造单元[1-5]，区域面积约为1.0×104km2。已有的勘探成果表明，上三叠统延长组长9段储层平均单井试油产量达到11.58 t/d，含油面积约350 km2，近年来已逐步成为该地区继长1、长2、长4+5、长6、长8段之后的重要产油层位[3-4],展现出良好的勘探前景。该套储层存在砂体较致密、油水关系复杂等地质难题[6]，与此同时，长9段发育大量低阻油层、高阻水层，常规测井、录井技术手段难以准确解释长9段储层流体性质，整体解释符合率较低[6-7]。

针对以上难点，本文在姬塬地区长9段储层特征分析基础上，应用气测录井、地化录井、核磁共振录井等技术手段[8-9]，优选敏感参数，形成了谱图法、图板法和多曲线对比法，并综合各类方法建立了姬塬地区长9段致密砂岩储层流体性质解释方法，且在应用中取得了较好的效果。

1 储层特征

姬塬地区上三叠统延长组长9段以三角洲平原-三角洲前缘亚相沉积为主，储层岩性主要为中-细粒长石砂岩和长石岩屑砂岩，岩石压实作用、胶结作用强烈，岩石颗粒间多为线-面接触，硅质与碳酸盐胶结物大量充填原生孔隙，虽然溶蚀作用在一定程度上改善了孔隙结构，但储层依然很致密[5]。长9段储层孔隙类型以残余粒间孔为主，孔喉半径较小，喉道相对微细，储层平均孔隙度12.2%，平均渗透率8.4 mD，为典型的低孔低渗致密砂岩储层，纵向及横向上非均质性强，导致储层油水分布差异性大[6-7]。

2 储层流体性质解释方法

收集姬塬地区31口井长9段储层试油结果以及气测、地化、核磁共振录井数据，分析各项录井数据的变化规律，形成了基于参数谱图形态分析的气测、地化以及核磁谱图解释法，建立了以气测全烃、气测湿度比、地化Pg、核磁孔隙度为关键参数的图板，运用多项录井参数综合解释储层流体性质。

2.1 气测录井解释方法

气测录井可检测的烃组分包括C1、C2、C3、nC4、iC4、nC5、iC5共7种。气测组分谱图形态对储层流体性质具有很好的指示作用[10]。经统计，姬塬地区长9段不同流体性质的储层表现为不同气测组分谱图形态特征(图1)。

油层：气测全烃值高，C1、C2、C3组分发育，C1至nC5间组分百分含量依次降低，气测组分谱图形态丰满，如图1a所示。

油水同层：气测全烃值相对降低，C1百分含量降低，C3至nC5间组分含量相对升高，iC4、iC5百分含量分别高于nC4、nC5百分含量，部分油水同层出现C3含量大于C2含量现象，如图1b所示。

含油水层：气测全烃值进一步降低，各气测组分含量明显减小，C1百分含量升高，C3至nC5间组分含量降低，或出现nC4、iC5及nC5组分的缺失，如图1c所示。

水层：气测全烃值降至围岩全烃基值附近，气测谱图中各组分含量低，其中以C1为主，重烃组分普遍缺失，如图1d所示。

图1 姬塬地区长9段储层不同流体气测谱图特征

如上所述，气测组分含量变化有效反映出储层内不同流体性质的差异，而各组分含量的变化可通过湿度比参数进行量化，湿度比计算公式为：

湿度比=1-C1/(C1+C2+C3+nC4+nC5)

综合考虑气测全烃值可以反映储层含油丰度这一特点，结合湿度比参数，建立了姬塬地区长9段储层气测全烃与湿度比交会图板(图2)，用于含油储层与含水储层的定性解释。如图2所示，油层、差油层气测全烃值普遍大于1.8%，湿度比普遍集中在0.13～0.29；油水同层气测全烃值大于0.9%，湿度比普遍集中在0.17～0.48；含油水层、水层气测全烃值普遍小于1.8%，湿度比普遍集中在0.15～0.63。

图2 姬塬地区长9段储层气测全烃与湿度比交会图板

2.2 地化录井解释方法

地化录井包括饱和烃气相色谱分析技术和岩石热解分析技术[11-15]。饱和烃气相色谱分析技术是利用气相色谱分析原理，定量检测出nC10-nC55间的烃类组分(图3)，通过其组分峰型和含量变化，分析储层含油性的强弱[11,14]。

油层：饱和烃气相色谱图峰型饱满，碳数分布范围广，正构烷烃发育齐全，nC20前轻质烷烃含量较高，主峰碳靠前，Pr/nC17、Ph/nC18值低，同时谱图中异构烷烃及不可辨识组分较少，如图3a所示。

油水同层：nC20前轻质烷烃相对缺失，谱图峰型为尖峰型，主峰碳靠后，Pr/nC17、Ph/nC18值增大，如图3b所示。

含油水层：储层进一步含水后，正构烷烃丰度明显降低，nC20前及nC25后正构烷烃严重缺失，谱图碳数分布范围收窄，主峰碳进一步后移，Pr、Ph相对发育，Pr/nC17、Ph/nC18值明显增大，如图3c所示。

水层：nC20前正构烷烃组分几乎全部缺失，仅见nC19-nC28间正构烷烃相对发育，碳数分布范围进一步收窄，正构烷烃丰度处于最低值，同时多数样品点中Pr大于nC17、Ph大于nC18，如图3d所示。

图3 姬塬地区长9段储层不同流体地化饱和烃气相色谱图特征

综上所述，通过建立研究区长9段油层、油水同层、含油水层、水层的典型饱和烃气相色谱图，将待测样品的气相色谱图与之对比分析，可实现流体性质的定性解释，即地化谱图解释法。

岩石热解分析技术是地化录井的重要组成部分，通过程序升温获得岩石样品的S0、S1、S2与Tmax等参数，可以表征储层内气态烃、液态烃、裂解烃及其相对变化关系，并衍生出含油气总量Pg(Pg=S0+S1+S2)，Pg与含烃丰度具有很好的正相关性[14-17]，可与孔隙度结合有效反映储层流体饱和度。

2.3 核磁共振录井解释方法

核磁共振录井是通过检测特定磁场内岩石样品中氢核的核磁共振现象，进而获得岩石孔隙结构及流体分布信息，检测过程中，样品经过饱和盐水和饱和锰水浸泡后，分别得到表征储层孔隙结构的T2弛豫信号谱图和表征含油饱和度的T2弛豫信号谱图，进而计算得出储层孔隙度、渗透率及含油饱和度等参数，其中孔隙度大小与孔隙信号强度及面积呈正相关，含油饱和度大小与含油信号强度及面积呈正相关。根据样品的T2截止值可将岩石孔隙度划分为束缚孔隙度和可动孔隙度，以及将含油饱和度划分为束缚油饱和度和可动油饱和度，由此可见，核磁共振录井是储层物性评价的重要技术手段，也是储层流体性质分析的重要补充[18-19]。

经分析可知，姬塬地区长9段储层核磁孔隙度集中在3.1%～25.8%，平均为12.2%，核磁渗透率集中在0.2～20.6 mD，平均为8.4 mD，储层具有明显的低孔低渗、低孔特低渗特征，核磁共振谱图普遍为双峰型(图4)，前峰信号强度大于后峰信号强度，反映储层以束缚流体为主[18]。根据核磁共振谱图表现出的不同流体可动性特征，建立了姬塬地区长9段储层核磁共振谱图解释方法，实现了储层流体性质的定性解释。

油层：可动孔隙信号面积大、强度高，即储层孔隙度大，同时可动油信号面积大，可动油信号曲线与可动孔隙信号曲线近乎重叠，反映储层岩石内大部分孔隙被油气充填，储层含油饱和度高，如图4a所示。

油水同层：与油层相比，核磁孔隙信号强度变化不大，而油信号强度相对减小，可动油信号曲线与可动孔隙信号曲线“间隙”增大，说明储层含油饱和度降低、含水饱和度增大，如图4b所示。

含油水层：随储层可动水饱和度的进一步增大，核磁油信号强度减小明显，可动油信号曲线峰值低、峰型舒缓，并且与可动孔隙信号曲线“间隙”明显增大，即储层含油饱和度进一步降低，如图4c所示。

水层：核磁油信号强度处于最低值，可动油信号曲线近似直线且与可动孔隙信号曲线“间隙”最大，表明储层以含水为主，如图4d所示。

图4 姬塬地区长9段储层不同流体核磁T2谱图特征

综合考虑地化录井与核磁共振录井参数特点，充分结合姬塬地区长9段储层试油结果，建立了姬塬地区长9段储层地化Pg与核磁孔隙度交会图板(图5)，能够准确识别储层流体性质。如图5所示，当核磁孔隙度大于8.2%时，储层岩石物性较好，可动流体饱和度相对较高，此时，如Pg较高，则可动流体以油为主，为油层特征；如Pg较低，则可动流体以水为主，为水层特征；Pg从较高向较低变化中，随着可动流体中油的占比逐渐减小，流体性质从油水同层向含油水层过渡。当核磁孔隙度小于8.2%时，储层岩石物性较差，流体性质以束缚流体为主，可动流体占比少，Pg>6.0 mg/g为差油层，Pg<6.0 mg/g则为非产层。

图5 长9段储层地化Pg与核磁孔隙度交会图板

3 应用实例分析

本文以姬塬地区Y 129井为例，介绍致密砂岩储层流体性质解释方法的实际应用。该井位于研究区西北部低构造带上，设计勘探层位长9段，勘探目的为认识长9段储层油层发育情况及明确该地区长9段油藏的油水分布规律。长9段井段2 718.9～2 723.0 m岩性为灰褐色油斑细砂岩，是长9段现场油气显示最好的井段，平均电阻率23.2 Ω·m，电阻率值与下部2 735 m处无荧光显示细砂岩井段相比，无明显优势，测井资料解释为水层。核磁共振录井平均孔隙度13.6%，平均渗透率4.8 mD，具有明显的低孔低渗特征(图6)。

图6 Y 129井长9段储层录井综合解释图

如图7a所示，气测谱图以C1为主，C2小于C3，iC5、nC5不发育，与油水同层典型气测谱图(图1b)特征一致，同时如图2所示，全烃与湿度比图板中本井段5个气测参数样品点，其中2个样品点落到含油区，3个样品点落到含水区，综合表现为油水同层特征。

如图7b所示，地化饱和烃气相色谱图碳数范围nC12-nC31，碳数分布较宽，但谱图峰型为尖峰型，主峰碳为C21相对靠后，nC20前轻质烷烃相对缺失，Pr/nC17、Ph/nC18值增大。与油水同层典型地化谱图(图3b)特征一致。

如图7c所示，核磁共振谱图为双峰型，前峰信号强度只略大于后峰信号强度，表明储层流体可动性相对较好，但可动油信号与可动孔隙信号曲线“间隙”较大，反映储层含水饱和度较大，与油水同层典型核磁T2谱图(图4b)特征相似。

图7 Y 129井长9段2 720.0 m气测、地化及核磁共振谱图

在地化Pg与核磁孔隙度交会图板中(图5)，3个样品点落到油层区，1个样品点落到油水同层区，1个样品点落到含油水层区。由此反映储层含油性变化大，含水性明显，符合油水同层特征。

综上所述，Y 129井的长9段井段2 718.9～2 723.0 m物性较好，气测、地化、核磁等各项参数变化特征与油水同层典型特征一致，因此录井解释为油水同层，酸化压裂日产油4.6 t，日产水15.3 m3，试油结论为油水同层，与解释结论相符。

姬塬地区长9段储层邻近油藏区域油水过渡带，且受非均质性影响，导致油水关系更加复杂，通过综合应用上述解释方法，充分发挥了气测、地化、核磁共振等录井技术在流体性质识别上的优势，提高了长9段致密砂岩储层流体性质解释能力。截至2021年底，该解释方法在姬塬地区长9段致密砂岩储层应用45口井，综合解释符合率82.3%，为油田高效勘探与开发提供了技术保障。

4 结 论

通过录井技术在姬塬地区长9段致密砂岩储层的应用与流体性质解释方法的研究，取得了以下认识：

(1)姬塬地区长9段普遍为低孔低渗储层，非均质性强，通过气测、地化录井技术可准确分析储层含油性，而应用核磁共振录井技术可有效评价储层物性及流体可动性。

(2)基于储层中不同流体在气测、地化、核磁共振录井谱图形态上的差异，形成了姬塬地区长9段储层谱图解释法，同时建立了气测全烃与湿度比、地化Pg与核磁孔隙度两个交会图板，通过分析各样品流体属性的变化情况，准确解释长9段储层流体性质。

(3)本文所述录井综合解释方法在姬塬地区长9段的实际应用，可有效提高致密砂岩储层流体性质解释的准确度。随着国内油田勘探开发逐步转向非常规油气资源，本文解释方法的推广应用为此类油气藏的高效开发提供了重要技术手段。