鄂爾多斯東部低滲砂巖儲層飽和度解釋方法

杜元凱，吳寒，馬強，田鵬，田博寧

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安710065；2.中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西西安710201）

鄂爾多斯東部低滲砂巖儲層飽和度解釋方法

杜元凱1，2，吳寒2，馬強2，田鵬2，田博寧2

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安710065；2.中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西西安710201）

鄂爾多斯盆地東部低滲砂巖氣藏，儲集體規模小、儲層滲流能力差、非均質性強。儲層內不同流體之間測井響應特征差異小，經典Archie公式建立模型無法準確求取飽和度，計算所得飽和度誤差大，導致測井解釋氣層和水層無法準確分辨。難以建立適用于本研究區飽和度計算模型，并運用于實際測井解釋。在巖石電阻率實驗研究的基礎上，分析了研究區不同層位巖石Archie參數特征，并建立含水飽和度分析模型。通過核磁共振實驗取得的束縛水參數，結合綜合物性指數回歸統計建立束縛水飽和度解釋模型。研究表明，基于巖電特征的Archie公式計算結果與密閉取心含水飽和度實驗結果吻合度高，能更為有效的分辨儲層含氣特征，實際應用效果良好。

鄂爾多斯盆地；低滲透儲層；巖電實驗；飽和度；束縛水

鄂爾多斯盆地東部位于伊陜斜坡，天然氣地質資源豐富，是目前長慶油田天然氣勘探重點區域。盆地內東部區域許多層為低滲砂巖氣藏，受物源、沉積環境多重因素影響，儲層巖石礦物組分復雜，包括純石英砂巖、高雜基巖屑砂巖、高巖屑砂巖等，儲層孔隙結構復雜、類型多樣，原生、次生孔隙發育，非均質極強。利用經典Archie公式建立模型常呈現非線性現象，飽和度計算結果誤差大，氣層、水層測井分辨難度大。最終導致難以建立適用于本研究區低滲氣藏飽和度模型，無法進行準確的定量評價。

儲層飽和度定量分析計算是儲層綜合評價及油氣藏儲量計算的基礎工作[1]。近年來國內外專家學者針對飽和度模型進行了大量研究，建立了許多飽和度解釋模型，這些模型大部分皆由Archie公式演變而來[2]。針對低滲砂巖含氣儲層，利用室內實驗分析巖石電阻率，進而評價巖石Archie參數特征，再利用Archie公式建立含水飽和度分析模型，并應用于實際單井解釋驗證解釋結果的可靠性。

1 巖電實驗含水飽和度模型

1.1 巖石Archie參數特征

1.1.1 礦物膠結指數巖石有效孔隙度在一定程度上反應儲層物性，Archie公式把100%完全飽和水純巖石電阻率Ro與地層水電阻率Rw的比值定義為地層因素F。因此地層因素取決于巖石孔隙度，并受巖性、膠結程度以及孔隙結構影響[3]。當巖石孔隙度和巖性一定時，地層因素F為：

式中：Ro-100%完全飽和水純巖石電阻率，Ω·m；Rw-地層水電阻率，Ω·m；a-巖性系數，無量綱；m-膠結系數，反應巖石孔隙度迂曲程度；φ-有效孔隙度。

研究區平均原始地層水礦化度為70 000 mg/L，在實驗室對盒7段、山1段、山2段及太原組四個層位40塊進行巖石電阻率測試。根據巖電實驗成果，在雙對數坐標圖中地層因素F與孔隙度φ具有明顯的線性關系，即隨孔隙度增加，地層因素線性減小（見圖1～圖4、表1）。

1.1.2 飽和度指數Archie將含油氣巖石電阻率Rt與巖石完全飽和水電阻率Ro比值定義為電阻增大率I，該值主要取決于巖石含水飽和度Sw，也受孔隙度φ、地層水電阻率Rw等因素影響，公式如下：

式中：Ro-100%完全飽和水純巖石電阻率，Ω·m；Rt-為巖石電阻率，Ω·m；b-巖性系數，無量綱；n-飽和度指數，反應巖石孔隙中油水分布情況；Sw-含水飽和度。

研究區不同層位下巖石電阻增大率I與含水飽和度Sw在雙對數坐標下呈明顯線性關系，含水飽和度降低，含氣飽和度增大，電阻增大率逐漸增大（見圖5～圖8）。隨著地層深度的增加，b和n呈現逐漸減小的趨勢（見表2）。

1.2 Archie公式含水飽和度計算

Archie在1942年提出了通過電阻率測井進行含油氣飽和度計算的關系式，后來此公式被稱為Archie公式，該公式為目前測井解釋計算含油氣飽和度最基本也是最有效的公式。準確確定Archie公式參數對應計算結果尤為重要。在深入研究區地質特征的基礎上，根據室內實驗統計分析確定合適的巖電參數。

由式（1）和式（2）變換可得：

圖1 盒7段孔隙度與地層因素關系圖

圖2 山1段孔隙度與地層因素關系圖

圖3 山2段孔隙度與地層因素關系圖

圖4 太原組孔隙度與地層因素關系圖

表1 不同層位巖石a與m值統計

圖5 盒7段含水飽和度與電阻增大率值關系圖

圖6 山1段含水飽和度與電阻增大率值關系圖

圖7 山2段含水飽和度與電阻增大率值關系圖

圖8 太原組含水飽和度與電阻增大率值關系圖

式中：a、b、m、n均由以上實驗獲得，研究區不同層位儲層Archie現象不明顯，因此可直接利用Archie公式進行飽和度定量解釋。

表2 不同層位巖石b和n特征值統計表

2 束縛水飽和度模型

儲層束縛水與巖石孔隙毛細管力大小以及與巖石對流體的潤濕性相關，束縛水飽和度為區別不同流體性質，分析儲層產液特征，計算相關滲透率和產水率的關鍵參數[4]。因此束縛水飽和度計算的準確程度影響儲層測井評價的質量。影響束縛水飽和度因素較多，例如孔隙度、滲透率、泥質含量、孔吼半徑以及粒度中值等。

目前通過核磁共振測井可有效識別可動流體與束縛流體，結合核磁實驗分析，利用T2譜面積比值、稱重、SBVI、統一T2截止值以及綜合物性參數模型等方法。T2譜面積比值和稱重法可直接測量獲得，而SBVI、統一T2截止值和綜合物性參數模型法用于間接確定[5]。

核磁實驗獲得束縛水飽和度精度較高，因此利用T2譜面積比值法得到的巖樣束縛水飽和度，基于核磁T2譜實驗分析，建立束縛水飽和度綜合計算模型。經研究分析，研究區儲層束縛水飽和度主要集中分布在8%～85%。對研究區儲層巖樣束縛水飽和度（Swirr）與綜合物性指數建立交匯圖，反應出束縛水飽和度隨著綜合物性指數增大而減小（見圖9）。通過相關性擬合，獲得不同層位束縛水飽和度計算公式（見表3）。

圖9 綜合物性指數和束縛水飽和度交匯圖

表3 不同層位束縛水飽和度擬合公式

表3 不同層位束縛水飽和度擬合公式（續表）

3 應用效果

利用建立的儲層物性參數計算模型及含水飽和度模型對研究區4口密閉取心井進行計算，物性參數分析結果與巖心實驗分析結果對應性較高。含水飽和度模型巖電實驗模型計算結果與密閉取心分析含水飽和度成果對應程度高，模型準確度高。后期通過生產測井解釋成果進行對比，解釋結果與試氣結果一致性好，綜合解釋氣層。

4 結語

（1）利用巖電實驗，分析了研究區不同層位儲層巖電特征，并建立了基于Archie公式的含水飽和度計算模型。研究結果表明，Archie公式計算結果與密閉取心實驗分析含水飽和度和生產測井結果吻合度高。

（2）通過核磁共振實驗得到的巖心束縛水飽和度為依據，對研究區分層位建立束縛水飽和度計算模型，為求取束縛水飽和度提供經驗公式參考。

［1］劉廣峰，王建國，何順利，等.榆林氣田低滲透氣藏的測井方法［J］.大慶石油地質與開發，2007，26（4）：123-126.

［2］楊雙定，楊趙建武，唐文江，等.低孔隙度、低滲透率儲層氣層識別新方法［J］.測井技術，2005，25（9）：45-47.

［3］李勇，朱競.低孔低滲砂巖儲層測井流體性質判別方法研究［J］.國外測井技術，2012，（4）：42-44.

［4］邵維志，丁娛嬌，劉亞，等.核磁共振測井在儲層孔隙結構評價中的應用［J］.測井技術，2009，33（1）：52-56.

［5］譚海芳，黃書坤.確定束縛水飽和度的方法研究［J］.國外測井技術，2006，21（4）：23-24.

Reservoir saturation interpretation method of low permeability sandstone reservoir in eastern Ordos

DU Yuankai1，2，WU Han2，MA Qiang2，TIAN Peng2，TIAN Boning2
（1.College of Earth Sciences and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Changqing Division，China Petroleum Logging Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710201，China）

Low permeability sandstone gas reservoir in eastern Ordos basin,which is a small reservoir,with poor permeability and strong heterogeneity.There is almost no difference in well logging response characteristics between different fluids in the reservoir.The classical Archie formula can not accurately calculate the saturation,and the calculated saturation error is large,which leads to the well logging interpretation of the gas reservoir and the water layer can not accurately distinguish.It is difficult to establish the saturation calculation model which is suitable for this research area,and it can be applied to the actual well logging interpretation.Based on the experimental study of rock resistivity,the Archie parameters of different layers in the study area were analyzed,and the model of water saturation analysis was established.The irreducible water parameters were obtained by nuclear magnetic resonanceexperiment,and the bound water saturation interpretation model was established based on the comprehensive physical index back statistics.The results show that the calculation results of the Archie formula based on the rock electric characteristics are in good agreement with the experimental results of the sealed coring,and can be more effective to distinguish the gas bearing characteristics of the reservoir,and the practical application results are good.

Ordos basin；low permeability reservoir；rock electrical experiment；saturation；bound water

TE311

A

1673-5285（2017）01-0093-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.026

2016－12-05

杜元凱，男（1990-），甘肅張掖人，助理工程師，西安石油大學地質工程專業在職碩士研究生，從事測井資料現場采集工作，郵箱：184708058@qq.com。