低滲透礫巖油藏含油飽和度解釋及水淹層評價

彭壽昌，許長福，張 強，廉桂輝，賈金偉

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

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低滲透礫巖油藏含油飽和度解釋及水淹層評價

彭壽昌，許長福，張 強，廉桂輝，賈金偉

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對百21井區克下組低滲透礫巖油藏含油飽和度解釋難度大、儲層微觀孔隙結構及電阻率受泥質含量影響大的問題，結合低滲透礫巖儲層特點，利用泥質和孔隙水混合液導電模型，考慮混合液電阻率隨含水飽和度變化，將泥質含量引入到阿爾奇公式中，對當前含油飽和度解釋進行泥質含量校正；利用沃爾公式法和壓汞資料求解儲層原始含油飽和度，根據原始含油飽和度與有效孔隙度和泥質含量相關性，建立原始含油飽和度的解釋模型；在儲層當前含油飽和度和原始含油飽和度解釋基礎上，構建水淹層定量評價參數，并根據采油井試油與初期產液剖面測試結果建立水淹層定量評價標準。研究方法成功地應用于研究區克下組29口新井解釋中，對于明確油藏調整潛力，優化注采參數起到了很好的指導作用。

低滲透礫巖油藏；水淹層；含油飽和度；阿爾奇公式；泥質含量；百21井區

0 引 言

礫巖儲層具有極強的宏觀和微觀非均質性，復雜的巖性背景增加了儲層含油飽和度和水淹層評價的多解性。礫巖儲層中的泥質主要分散于碎屑顆粒表面及孔隙中，泥質在成巖過程中受壓實作用相對較小、微孔隙發育、束縛水含量高。具有較強的導電能力；與高孔、高滲礫巖儲層相比，低孔、低滲礫巖儲層泥質對儲層導電的相對貢獻更大，應用經典的阿爾奇公式解釋儲層當前含油飽和度存在較大偏差。泥質的存在也使得礫巖儲層微觀孔隙結構、油水分布和導電路徑更加復雜，增加了儲層原始含油飽和度解釋的難度，評價泥質對油藏含油飽和度解釋的影響，是提高測井解釋精度的關鍵。

百21井區克下組為沖積扇成因的構造-巖性油藏，儲層孔隙度為14%，滲透率為36×10-3μm2，為典型的低孔、低滲礫巖儲層。該區于1982年投入開發，歷經產能建設、高產穩產、遞減、加密調整為主的綜合治理階段，目前油藏采出程度為25.61%，綜合含水為81.8%。由于儲層縱向剖面上小層多，巖性復雜，水平剖面非均質性強，水淹嚴重不均，造成調整井開發效果差異大，高含水井比例高，需要根據調整井水淹狀況，更新水淹層測井解釋模型，落實調整潛力，為油藏綜合治理提供更可靠的依據。

1 含油飽和度解釋

1.1 阿爾奇公式泥質校正

百21井區克下組儲層巖石類型主要為砂質細礫巖、不等粒礫巖、含礫粗砂巖及過渡類型，巖石結構分選差，儲層泥質含量平均為6.5%，泥質主要分散于碎屑顆粒之間。假設儲層總孔隙由泥質和有效孔隙組成，儲層是通過有效孔隙水和分散泥質組成的網絡傳導電流，把有效孔隙水和分散泥質對電流的傳導類比為電解液混合液，二者具有相似的導電路徑[1-3]，混合液導電模型滿足經典的阿爾奇公式，混合液電導率為有效孔隙水電導率貢獻與泥質電導率貢獻之和，隨有效孔隙水飽和度的變化而變化，并非一個固定值。根據電導率及阿爾奇公式，儲層泥質和有效孔隙水混合液的電阻率滿足以下公式[1-2]：

(1)

(2)

式中：Sw+sh為泥質和有效孔隙水占總孔隙體積比例；Rw+sh為對應泥質和有效孔隙水狀況下混合液的電阻率，Ω·m；Rsh為泥質電阻率，可以由鄰近泥巖段電阻率代替，Ω·m；Rw為地層水電阻率，可根據地層水礦化度求取，Ω·m；q為泥質含量占儲層總孔隙體積比，泥質含量由經驗公式根據電阻率測井曲線求取；Rt為原狀地層電阻率，Ω·m；φt為儲層總孔隙度；研究區膠結指數m和巖性系數a值分別為0.215 1、2.271。

綜合式(1)、(2)可得儲層中泥質和有效孔隙水占儲層總孔隙體積的百分比公式：

(3)

對于孔隙中的分散泥質，受上覆地層的壓實作用相對較小，具有較高的束縛水，儲層當前含油飽和度(Som)可近似等于1減去儲層總孔隙中混合液的飽和度：

Som=1-Sw+sh

(4)

由式(3)、(4)可知，儲層當前含油飽和度主要受儲層孔隙度、泥質含量和儲層電阻率影響，儲層當前含油飽和度與泥質含量負相關，與儲層孔隙度和電阻率正相關；在泥質含量較高或孔隙度較低的情況下，泥質對飽和度的解釋不容忽視。

上述公式通過混合液導電模型建立混合液飽和度與電阻率之間的關系，將儲層泥質含量引入到含油飽和度解釋中，該公式不僅適用于低滲礫巖儲層，對于高滲礫巖儲層同樣適用。

1.2 原始含油飽和度恢復

由于百21克下組缺乏儲層原始含油飽和度的直接分析資料，原始含油飽和度的評價標準不明確，為恢復儲層原始含油飽和度，采用J函數和沃爾公式法求取研究區22塊壓汞實驗巖心的最大原始含油飽和度，并通過交會圖分析法進一步建立儲層原始含油飽和度的回歸公式。

1.2.1 壓汞資料計算最大原始含油飽和度

J函數是巖心標準化飽和度的函數，根據J函數與毛管壓力pc及標準化飽和度關系可得出毛管壓力計算公式[4-6]：

(5)

式中：σ為界面張力，mN/m；K為滲透率，10-3μm2；φ為有效孔隙度；pc為毛管壓力，MPa；θ為潤濕角，(°)；SHg為汞飽和度；汞和空氣界面張力σ=480 mN/m；汞的潤濕角θ=140 °；d、b為J函數與標準化飽和度關系系數。

在單塊巖心毛管壓力計算基礎上，以0.02的等孔隙體積增量為基礎，根據孔喉半徑計算公式及沃爾公式，計算單塊巖心每一個孔隙體積間隔中的毛管半徑、滲透率貢獻值及累計滲透率貢獻值，取累計滲透率貢獻值達到99.9%時對應的進汞飽和度為單塊巖心原始含油飽和度[7-9]：

(6)

(7)

(8)

式中：n為總的孔隙間隔數；i為由大孔隙到小孔隙的孔隙間隔排列序號；ri為第i個孔隙間隔對應的毛管半徑，μm；ΔKi為第i個孔隙間隔對應的滲透率貢獻值；∑K為n個孔隙間隔累計滲透率貢獻值；pci第i個孔隙間隔對應的毛管壓力，MPa。

1.2.2 利用泥質含量與有效孔隙度建立原始含油飽和度解釋模型

根據以上方法分別求出研究區22塊壓汞樣品的原始含油飽和度(Soy)，所求的儲層原始含油飽和度結果與儲層有效孔隙度(φ)和泥質含量(Vsh)之間具有較好的相關性(圖1)，由此建立研究區儲

圖1 原始含油飽和度與孔隙度、泥質含量交會圖

層原始含油飽和度解釋模型，回歸公式中原始含油飽和度、有效孔隙度、泥質含量均取小數。

2 水淹層評價

2.1 水驅指數構建

油藏水淹后儲層含油飽和度不斷下降，產水率不斷上升，根據儲層含油飽和度和產水率變化規律，構建水驅指數對水淹層進行評價[9]：

(9)

式中：Fow為水驅指數。

2.2 評價標準確定

百21克下組共有37個層段的試油資料及大量的初期產液剖面測試資料，試油和剖面測試的產水率與水驅指數具有很好的相關性，儲層產水率隨著水驅指數的增大而增大。根據產水率將水淹級別分為5級，分別為油層、弱水淹層、中水淹層、中強水淹層和強水淹層，并進一步建立水淹層的水驅指數定量評價標準(表1)。由表1可知，礫巖儲層無水開發期短，當采出指數大于0.20時，油藏已進入中強水淹開發階段，大部分剩余油要在中高含水階段采出。

表1 百21克下組水淹層定量評價標準

3 應用效果

根據解釋模型對百21克下組29口調整新井儲層含油飽和度和水淹層進行解釋。解釋結果表明，百21克下組上部主力層s7整體水淹較強，平均含油飽和度由62%下降至43%，中強水淹層占油層厚度的84.1%，占砂層厚度的61.5%；下部主力油層s8儲層水淹較弱，平均含油飽和度由58%下降至50%。由解釋結果可知，百21克下組s7、s8縱向剖面動用差異大，合層開發層間干擾嚴重。

根據測井解釋結果，重新認識剩余油分布，對11口油井s8層進行補孔，補孔后單井日增油為3.1 t/d；針對s7、s8合層開發層間干擾大的問題，采用分層注水的方法，將單井s7、s8合層日注水量由30 m3/d調整為s7、s8分層日注水量各20 m3/d，分注后s8層縱向吸水強度由1.2 m3/(m·d)提高至3.1 m3/(m·d)，油藏縱向動用程度提高20.4個百分點。通過補孔和分注措施，區塊累計增油量為9 312 t，預測采收率提高5.1個百分點。

4 結論與認識

(1) 低孔、低滲礫巖儲層泥質含量對儲層電阻率和原始含油飽和度影響較大，在利用阿爾奇公式和多元回歸方法進行儲層含油飽和度解釋過程中，需要充分考慮泥質含量的影響。

(2) 在泥質和孔隙水混合液導電的理論模型基礎上，考慮混合液電阻率隨含水飽和度變化，將儲層泥質含量引入到阿爾奇公式中，對當前含油飽和度解釋進行泥質含量校正，不僅適用于低滲礫巖儲層，對于高滲礫巖儲層同樣適用。

(3) 應用水驅指數和試油、測試資料建立的水淹層評價標準，能夠很好地評價研究區儲層水淹狀況。

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編輯 張耀星

20150706；改回日期：20150813

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“砂礫巖油藏提高采收率技術研究與應用”(2012E-34-07)

彭壽昌(1978-)，男，高級工程師，2003年畢業于長江大學資源勘查專業，2006年畢業于該校礦產普查與勘探專業，獲碩士學位，現從事油田開發研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.024

TE343

A

1006-6535(2015)06-0108-03