录井参数定量判别油水层方法研究及应用

李戈东

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司）

0 引言

随着勘探程度的提高，海上油气勘探走向深水深层（双深）、高温高压（双高）、低孔低渗（双低）和潜山领域，勘探领域日趋复杂，油气劣质化趋势明显，寻找优质储量难度逐步加大，油气勘探面临巨大挑战[1]。

在油气勘探过程中，录井是在钻井现场直接获取第一手实物、数据及影像等资料，提供地质、工程、信息一体化服务的技术，是“勘探开发的眼睛、石油工程的参谋、井场信息的中枢”。通过录井，在钻井过程中可以实时发现石油、天然气、水合物、氦气、氡气及热（地热、干热岩）、铀、钾、锂等各种目标矿产，为钻井安全及提速提效、测井校准与解释、压裂选层与压后评估提供技术支撑，并在测井、测试难以施工的情况下进行替代，录井是井场数据采集与传输中心、井场数据深度挖掘与综合应用中心[2]。其重要性不言而喻[3]。

当前，虽然渤海油田录井增加了许多新技术、新方法[4-7]，但在定量解释方面进步相对缓慢，大多仍以建立图板这种定性或者半定量的解释方法为主，常规的手段也只有通过测井和室内实验的方法获取储层物性与含油气性数据。因此，需要探索一种适合渤海油田的利用录井参数定量识别储层的新方法，以期在勘探阶段能够快速、准确地确定流体性质，为油气及时发现、测井项目优选、井身结构设计、地质风险预防和完井方式选择等提供决策依据。

1 研究区概况

渤海X 油田为由东西向、北东向伸展断层共同控制形成的断块，沉积类型为浅水三角洲沉积，埋藏深度1 210.0～1 530.0 m，油气藏类型为岩性-构造油藏。明化镇组下段Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ油组砂层发育程度较好，平均砂岩百分含量16.0%，主要含油层位Ⅴ油组储层表现为多分支河道叠置连片发育，其中砂岩含量平均19.7%。明化镇组下段有效储层测井解释孔隙度20.0%～39.6%，中值为31.9%，平均值30.6%；渗透率102.6～9 978.3 mD，中值为650.3 mD，平均值1349.3 mD，以高孔、高渗储层为主。

目前针对储层的定量判别方法主要是通过测井或室内实验计算得到储层的泥质含量、孔隙度、含油饱和度、渗透率等参数，然后进行油水层判别，虽然由此可以更加准确地反映储层流体性质，但在一般情况下，测井或室内实验均是在钻井结束后才进行，此种判别方法无法做到实时评价，而且目前通过录井手段也无法在钻井过程中得到准确的泥质含量、含油饱和度、孔隙度和渗透率参数。本次研究计划首先从这4个参数中优选出2 个对油水层最为敏感的参数（含油饱和度和孔隙度），然后利用与其相关的录井参数计算得出准确率最高的经验公式，最后与研究区已钻井的参数范围进行比对，确定流体性质。

2 定量计算模型的建立及识别

2.1 参数优选

从测井的泥质含量、含油饱和度、孔隙度和渗透率这4 个参数中选出2 个对油水层最为敏感的参数，所谓敏感参数即当流体类型发生变化时，变化幅度较大的参数，优选步骤如下：

（1）选定研究区，挑选进行了完井测试能够确定流体类型的已钻井，并统计对应层位的泥质含量、含油饱和度、孔隙度和渗透率4个参数，然后采用归一化公式对每个参数进行归一化处理[8]。

（2）利用归一化处理的数据分别计算出油层、油水同层、含油水层和水层所对应的4个参数的平均值。

（3）按照含油级别由高到低的顺序，依次计算出油层与油水同层、油水同层与含油水层、含油水层与水层的不同参数平均值的差值，差值的大小表示各个参数对储层含油性敏感程度的高低，其中差值越大敏感程度越高，反之，则敏感程度越低。

图1 为不同流体类型4 个参数平均值差值统计图。从图1 可以看出，每个系列中含油饱和度的平均值差值最大，其次为孔隙度，说明含油饱和度和孔隙度对储层的含油性最为敏感。因此通过录井参数计算含油饱和度与孔隙度来定量识别流体性质。

图1 不同流体类型4个参数平均值差值统计

2.2 含油饱和度计算

热解地化录井对储层进行分析的基本原理：在特制的热解炉中对储层的岩石样品进行程序升温，使岩石样品中的烃类在不同温度下挥发和裂解，通过载气携带进入氢火焰离子化鉴定器（FID），将其浓度转化为相应的电流信号，经微机进行运算处理，记录各温度区间的组分含量和S2峰顶温度Tmax，得出地化录井分析参数。根据所得到的地化录井参数S0（气态烃含量，mg/g）、S1（液态烃含量，mg/g）、S2（裂解烃含量，mg/g）、Pg（产油气潜量，mg/g），可以对储层进行评价[9]，因此使用地化录井参数（S0、S1、S2、Pg）建立含油饱和度计算模型。

使用软件进行回归模型的建立，得到渤海X 油田的含油饱和度定量计算模型：

式中：SO为含油饱和度，%。

2.3 孔隙度计算

孔隙度是指储层岩石孔隙体积与岩石体积之比的百分数，储层孔隙度越高，则表明流体通过的能力越强。现场综合录井采集处理得到的钻井参数可以一定程度上反映地层岩性及物性[10]，因此本次研究利用综合录井中的原始钻井参数建立储层孔隙度计算模型，实现录井阶段储层物性的评价。目前使用的回归模型主要为一元线性回归模型、多元线性回归模型，其中一元线性回归模型建立比较简单，但所用参数较少，预测结果也与真实结果误差较大，实际应用效果并不理想[11]。通过开展理论研究与数据分析发现，最佳方法是建立多元线性回归模型，因此选取与地层关系最为密切的4个钻井参数（钻压、钻速、扭矩、dc指数），建立多元线性回归模型来计算孔隙度。

使用软件进行回归模型的建立，得到渤海X 油田的孔隙度定量计算模型：

式中：ϕ为孔隙度，%；W为钻压，t；R为钻速，m/h；T为扭矩，kN·m；dc为地层可钻性指数。

2.4 储层类型定量识别

用上述方法分别计算渤海X 油田已钻20 口井114 个显示层的含油饱和度与孔隙度，并对照测井测试给出的流体类型结论，确定该区域储层流体类型与含油饱和度、孔隙度关系（表1），后续只需将待判别层录井参数定量计算结果与表中对照，即可识别储层流体类型。

表1 渤海X油田储层流体类型与含油饱和度、孔隙度关系

3 应用效果

选取研究区4 口新钻井的21 个层位进行应用验证，有17 个层位定量解释结论与实际流体类型一致，识别准确率达到81%（表2），其中选择第2 层与第12层作为应用实例进行分析，这两层分别属于X-1 井与X-2井。

表2 渤海X油田录井参数定量判别油水层方法应用验证统计

（1）X-1 井为渤海X 油田一口评价井，井型为斜井，在1 429.5～1 440.4 m 钻遇显示层，岩性为细砂岩，岩屑湿照见暗黄色荧光，荧光面积20%，利用定量计算模型求得含油饱和度与孔隙度分别为67.51%和33.85%，对照表1 确定流体类型为油层，与实际流体类型一致。

（2）X-2井为渤海X 油田一口采油井，井型为水平井，在1 488.6～1 494.82 m 处钻遇显示层，岩性为细砂岩，岩屑湿照见暗黄色荧光，荧光面积5%，利用定量计算模型求得含油饱和度与孔隙度分别为8.65%和32.42%，对照表1 确定流体类型为含油水层，与实际流体类型一致。

4 结论

（1）通过储层对比与参数优选，确定了油水层的物性与含油性的敏感参数为含油饱和度与孔隙度。

（2）依据录井综合参数与含油饱和度、孔隙度之间的关系，利用多元线性回归方法建立其计算模型，通过渤海X 油田新钻井进行解释模型验证，解释符合率达到81%，能够为现场作业提供有效的指导。

（3）该方法丰富了现有的录井解释手段，对录井的定量化评价方法进行了一定的研究探索，为今后录井解释工作奠定了基础。