低阻油層綜合評價參數(shù)研究

姚同玉，李繼山，付萍

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 東營 257061；2.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015）

低阻油層綜合評價參數(shù)研究

姚同玉1，李繼山2，付萍2

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 東營 257061；2.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015）

為確定低阻油層的評價參數(shù)，以孤島油田東營組油層為例，利用巖石物理圖像定量分析技術(shù)和核磁共振（NMR）測試研究了該油層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，評價了微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征對孔隙流體和油層滲流特性的影響，根據(jù)低阻儲層特點建立了孔隙結(jié)構(gòu)分析參數(shù)、孔隙流體識別方法和低阻油層流體輸運模型。研究結(jié)果表明，低阻油層孔隙泥質(zhì)豐富，泥質(zhì)中微孔發(fā)育，低阻油層孔隙結(jié)構(gòu)呈雙重結(jié)構(gòu)，并且只有孔徑較大的粒間孔隙中的流體參與流動；NMR測試還表明，泥微孔連通度比較低，會降低孔隙滲流能力，尤其是泥鮞，會使?jié)B透率大幅降低。研究結(jié)果有力指導(dǎo)了低阻油層的合理開發(fā)。

低阻油層；微觀孔隙結(jié)構(gòu)；巖石物理圖像分析；核磁共振；可動水；T2差譜分析

低電阻率油氣層是一種隱蔽性油氣層，不像常見油氣層那樣，油層電阻率與水層電阻率相差很大，在電阻率測井中易于識別。對低阻油層而言，油層和水層電阻率均較低且彼此相近，正是由于這個原因，儲層評價中很多束縛水飽和度較高的油層被遺漏［1-4］。國內(nèi)外對低阻油層的研究始于20世紀70年代，很多學(xué)者［5-8］針對低阻油層成因，研究了低阻油層解釋方法和儲層參數(shù)；然而，多數(shù)低阻油層中微孔發(fā)育，具雙重孔隙結(jié)構(gòu)和含水飽和度高等特點，在儲層評價時，若沿用中、高滲透儲層的評價方法，選取的評價參數(shù)就不能完全反映低阻油層本質(zhì)特征。因此，對低阻油層進行儲層評價時，要根據(jù)儲層特性和油層滲流特點，找出相應(yīng)的評價參數(shù)，建立相應(yīng)的儲層評價方法。

文中以孤東油田東營組低阻油層為研究對象，剖析了油層巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)和油層可動水，建立了低阻油層流體輸運模型。

1 低阻油層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析

1.1 微觀孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙的微觀結(jié)構(gòu)決定著巖石的電性響應(yīng)。低阻油層評價中，由于沒考慮微觀孔隙結(jié)構(gòu)，根據(jù)電阻率曲線計算的含水飽和度偏高，因此，采用巖石物理圖像分析法研究了低阻砂巖油層微觀孔隙結(jié)構(gòu)，分析微孔對孤島油田東營組低阻油層巖石物性的影響（見圖1）。

圖1 低阻巖心微觀孔隙結(jié)構(gòu)圖像及標示

由圖1a，b可見，有些孔隙襯邊黏土非常豐富，襯邊中微孔發(fā)育，這些黏土厚度極不均勻；有些黏土在孔隙中呈泥質(zhì)鮞粒狀，就地充填，形成成巖構(gòu)造。

孔隙中作為孔隙襯邊的黏土顆粒，為油層巖石骨架顆粒的膠結(jié)物，而像鮞粒狀的黏土顆粒，則是孔隙碎屑填隙物。這些黏土顆粒微孔發(fā)育，致使巖石孔隙出現(xiàn)2種孔隙群：粒間大孔隙和泥質(zhì)顆粒微孔，在孔隙分布曲線上，分別對應(yīng)于F1（孔隙半徑R￣c≥15 μm），F(xiàn)2（0.02 μm≤R￣c≤0.05 μm），即微觀孔隙結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)雙重特征（見圖1c）。低阻巖心孔隙分布呈雙峰形態(tài)，分別對應(yīng)F1，F(xiàn)2孔隙群，可見微孔孔隙半徑截止值為1 μm。

1.2 微孔孔隙表面面積截止值

利用巖石物理圖像分析法不僅可以研究巖心孔隙度和孔隙分形、分布特點，還可以計算孔隙表面面積，根據(jù)3個微觀孔隙圖像得到的結(jié)果如圖2所示。研究發(fā)現(xiàn)，孤島油田東營組低阻油層巖心孔隙表面面積也分為2部分，即大孔孔隙表面面積和微孔孔隙表面面積，分別對應(yīng)圖2中左峰和右峰，可以看出微孔孔隙表面面積截止值為16 μm2。

圖2 低阻巖心孔隙比表面分布

2 低阻油藏可動水分析

低阻油層開發(fā)，最大的困惑是油層是否產(chǎn)水，因為油層初始含水飽和度較高，如何判斷較高的初始含水飽和度是否可動水所致，是低阻油藏開發(fā)的關(guān)鍵問題。

本研究利用巖心核磁共振（NMR）方法測試低阻巖心束縛水飽和度Swi，分析其與巖石比表面（S）的關(guān)系，結(jié)果見圖3。對比含水飽和度Sw和Swi，如果Sw小于或等于Swi，說明油層產(chǎn)油不產(chǎn)水；如果Sw大于 Swi，那么油層中同時產(chǎn)油和產(chǎn)水，油層中可動水飽和度為Sw-Swi。孤島油田東營阻低阻油層測試結(jié)果表明，Sw一般稍低于Swi，油藏中地層水不參與滲流，即油井產(chǎn)油。

圖3 低阻油藏可動水分析結(jié)果

這也說明，油藏巖石束縛水飽和度高是孤島油田東營組低阻油層形成的主要原因。這類油藏中束縛水飽和度較高，油層水主要賦存在微孔孔隙中，儲集層中就只含有可動油氣和束縛水，而不存在可動水；因此，低阻油層可動水是對低阻儲層巖石物性、流體性質(zhì)以及它們之間相互作用的綜合反映，是一個低阻油層物性綜合表征參數(shù)。

3 低阻油藏水驅(qū)巖心NMR T2差譜分析

NMR測試只對孔隙流體有響應(yīng)，在確定地層孔隙度和流體性質(zhì)方面具有其他測井方法無法比擬的優(yōu)勢。NMR測試能根據(jù)T2譜定量分析巖樣束縛水飽和度、油相飽和度和含水飽和度等重要參數(shù)。

圖4為1#巖心等待時間分別為0.5，1.0，6.0 s時，水驅(qū)過程結(jié)束后巖心T2譜的疊加圖。該圖表明，等待時間tw為0.5 s或1.0 s時，巖心孔隙中油的信號并沒有完全恢復(fù)；等待時間tw為6.0 s時，巖心孔隙中油的信號恢復(fù)較好。NMR測試選擇6.0 s為NMR測試等待時間，然后根據(jù)T2譜計算含油飽和度。

圖4 低阻巖心變等待時間測試T2譜疊加圖

選取了5塊孤島油田東營組低阻油層巖心，水驅(qū)后，對儲層巖心進行了NMR測試，對每塊巖心均分別在3個不同等待時間下進行水驅(qū)后核磁共振測量，測試結(jié)果見表1。表1表明，等待時間為6.0 s時，測試結(jié)果與實驗結(jié)果最為接近。

表1 巖心剩余油飽和度測試結(jié)果

4 低阻油層流體輸運能力分析

多孔介質(zhì)滲流模型有許多種，本研究根據(jù)巖石物理圖像分析結(jié)果，基于Carman-Kozeny方程，計算了孤島油田低阻油層滲透率，揭示了該類油層滲透率與巖石其他參數(shù)的關(guān)系。假定多孔介質(zhì)為流管模型，Carman-Kozeny滲透率計算方程為

式中：KC-K為Carman-Kozeny滲透率，μm2；φmacro為大孔隙圖像孔隙度，小數(shù)；So為固相顆粒比表面，μm2/μm3；C為Carman-Kozeny常數(shù)；K0為Kozeny常數(shù)；Le為流體在巖石孔隙中實際流經(jīng)的路程長度，cm；L為巖石外觀長度，cm。

測試了孤島油田東營組低阻油層20余塊低阻砂巖巖心的空氣滲透率，并根據(jù)巖石物理圖像測試結(jié)果，得到了油層滲透率非線性回歸方程：

5 結(jié)論

1）低阻油層微觀孔隙結(jié)構(gòu)呈雙重結(jié)構(gòu)，即由粒間大孔隙和泥質(zhì)微孔構(gòu)成，并由此導(dǎo)致低阻油層束縛水飽和度高。低阻油層中，當(dāng)NMR測試等待時間為6.0 s時，巖心孔隙中油水等流體信號恢復(fù)較好。

2）由巖石物理圖像測試結(jié)果，得到低阻油層滲透率非線性回歸方程，從而確定低阻油層流體輸運能力。

［1］劉強，張瑩.低電阻率油層成因機制綜述［J］.斷塊油氣田，2007，14（6）：5-7. Liu Qiang，Zhang Ying.Review on origin mechanism of low resistivity pay zone［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2007，14（6）：5-7.

［2］Freedman R.A new NMR method of fluid characterization in reservoir rocks：Experimental confirmation and simulation results［A］.SPE 75325，2001.

［3］Zemanek J.Low-resistivity hydrocarbon-bearing sand reservoirs［J］. SPE Formation Evaluation，1989，4（4）：515-521.

［4］孫建孟，陳鋼花，楊玉征，等.低阻油氣層評價方法［J］.石油學(xué)報，1998，19（3）：83-88. Sun Jianmeng，Chen Ganghua，Yang Yuzheng，et al.Low contrast resistivity reservoir evaluation method［J］.ACTA Petrolei Sinica，1998，19（3）：83-88.

［5］Murphy R P，Owens W W.A new approach for low-resistivity sand log analysis［J］.Journal of Petroleum Technology，1972，24（11）：1302-1306.

［6］肖冬生，喬東生.低阻油層識別新方法及其應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2010，17（4）：509-512. Xiao Dongsheng，Qiao Dongsheng.New method for identifying low resistivity reservoirs and its application［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（4）：509-512.

［7］魏興華.錄井資料在識別低電阻率油層中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2007，14（4）：86-88. Wei Xinghua.Application of logging data in identificating lowresistivity reservoir［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2007，14（4）：86-88.

［8］Claudine Durand，Etienne Brosse，Adrian Cerepi.Effect of pore-lining chlorite on petrophysical properties of low-resistivity sandstone reservoirs［J］.SPE Reservoir Evaluation&Engineering，2001：231-239.

（編輯 王淑玉）

Study on comprehensive evaluation parameter of low-resistivity reservoir

Yao Tongyu1,Li Jishan2,Fu Ping2
(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Dongying 257061,China;2.Geological Research Institute,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015,China)

In order to determine the evaluation parameter of low-resistivity reservoir,taking Dongying Formation of Gudao Oilfield as an example,microcosmic pore structure of reservoir is studied by the quantitative analysis of petrographic image and NMR test.This paper evaluates the effect of microcosmic pore structure characteristics on reservoir seepage characteristics.The models of parameter analysis of pore structure,identification method of pore fluid and fluid transportation of low-resistivity reservoir are established in terms of the reservoir features.Study result shows that the shaliness is rich in low-resistivity reservoir pore,with micropore developed in shaliness,and that the pore structure presents dual structure.Only the fluid within intergranular pore with large pore size participates the flowing.NMR test shows that the connectivity of shaly micropore is low,which may decrease the seepage capability of pore.Especially,oolith would make the permeability greatly reduce.That can guide the rational development of low-resistivity reservoir.

low-resistivity reservoir;microscopic pore structure;petrographic image analysis;NMR;movable water;T2differential spectrum analysis

國家自然科學(xué)基金項目“典型縫洞型油藏流動規(guī)律及數(shù)學(xué)模型”（10802079）資助

TE46

：A

1005-8907（2012）02-0142-03

2011-08-09；改回日期：2012-01-11。

姚同玉，女，1976年生，副教授，2005年博士畢業(yè)于中科院滲流所流體力學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事多孔介質(zhì)滲流物理、巖石物理學(xué)和油層物理學(xué)等方面的教學(xué)與科研工作。E-mail：yaotongyu@126. com。

姚同玉，李繼山，付萍.低阻油層綜合評價參數(shù)研究［J］.斷塊油氣田，2012，19（2）：142-144. Yao Tongyu，Li Jishan，F(xiàn)u Ping.Study on comprehensive evaluation parameter of low-resistivity reservoir［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（2）：142-144.