瑪湖凹陷低滲儲層流體性質識別方法研究

曾東初，張浩，甘仁忠，杜宗和，付連明

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瑪湖凹陷低滲儲層流體性質識別方法研究

曾東初1，張浩2，甘仁忠2，杜宗和2，付連明2

（1. 長江大學 石油工程學院，湖北 武漢 430100； 2. 新疆油田公司勘探事業部，新疆 克拉瑪依 834000）

測井是儲層流體性質識別的重要方法。瑪湖凹陷三疊系百口泉組是特低孔低滲的砂礫巖儲層，對于該類非常規儲層流體性質識別，采用常規的測井資料解釋方法無法滿足要求。因此通過對瑪湖凹陷三疊系百口泉組的儲層流體性質研究，結合儲層特征以及實際井組的測井和試油資料，利用異常侵入特征定性識別法和多因素流體識別法，能夠較為準確的識別儲層流體性質。研究結果表明，對M131井區內的11口探井統計分析，有7口井為油層，4口井為水層，利用異常侵入特征定性識別法，流體識別符合率在90%以上；采用多因素流體識別法現場測井解釋符合率由原來的40%提高到86%以上，為低滲儲層流體定性識別提供了新的方法。

瑪湖凹陷；三疊系；百口泉組；流體性質識別；測井

近年來，隨著石油勘探開發的不斷發展，低孔、低滲等類型的復雜非常規油氣藏在石油油氣勘探中占有重要的地位[1]。一直以來，這類非常規儲層流體性質的識別是測井解釋的重要研究方向[2]。對于非常規油氣藏來說，孔隙度較小，孔隙結構復雜，非均質性強，流體性質在測井響應上反映不太明顯，出現測井解釋的多解性，導致流體性質識別困難。國內外專家學者對儲層流體性質的識別做了大量的研究，不斷地研究新的技術方法，力求能夠在復雜儲層的勘探開發上取得突破。張宇曉[3]進行了核磁共振測井在低孔、低滲油氣層識別中的應用研究，核磁共振測井技術在低孔、低滲儲層中的應用效果比常規的流體識別方法的效果更為突出，并且為低孔低滲儲層的評價開拓了新的技術路線；Darrell L. Eubanks[4]研究了利用井眼電阻率測井識別非常規油氣層的油氣區的方法，在美國俄亥俄州等區域應用取得較為滿意的效果，為復雜儲層的精確評價起到了重要的技術支撐。針對瑪湖凹陷三疊系百口泉組特殊的儲層流體性質，提出了新的識別儲層流體性質的方法，以便更加準確地進行測井解釋的精細評價。

1 儲層特征

瑪湖凹陷斜坡區三疊系百口泉組儲層巖性主要為砂礫巖、砂質礫巖及含礫砂巖，是油氣聚集的主要巖性體。其中礫石大小不等，一般為0.5～2 cm，最大粒徑為10 cm。礫石成分以凝灰巖為主，其次為泥巖和粉砂巖，砂質成分以凝灰巖為主，其次為石英和長石。填隙物主要為高嶺石、水云母化泥和少量方解石。由于儲層主要為砂礫巖，總體上儲層物性較差。

根據鄰井等幾口井的巖心樣品分析，百口泉組樣品孔隙度變化范圍為3.9%～14.25%，平均8.44%，滲透率變化范圍0.011～28.8 mD，平均1.33 mD，為低孔低滲儲層。其中百口泉組三段平均孔隙度9.528%，平均滲透率0.808 mD；百口泉組二段平均孔隙度7.176%，平均滲透率1.519 mD。

儲層孔隙類型有粒內溶孔、粒間溶孔、剩余粒間孔和界面孔。根據巖心以及鑄體薄片等巖心資料的分析，該區儲層孔隙類型主要以次生孔隙為主。根據儲層壓汞分析資料，平均毛管半徑在滲透性好的層段與滲透性呈線性關系；在物性差的層段與滲透性呈非線性關系，表明儲層的孔隙結構復雜。

結合參考相關的文獻資料表明[5,6]，瑪湖斜坡區根據沉積構造、儲層沉積特征、地層水分布情況等儲層地質特征又可細分為M131井區和X89井區。如圖1所示，從地層的構造產狀分析，X89井區的地層傾角為6°～8°，M131井區的地層傾角為2°～3°，傾向均為南傾，M131井區比X89井區的地層傾角要緩。

圖1 瑪湖斜坡區三疊系百口泉組地層產狀分布圖

2 儲層流體性質識別

儲層流體性質的識別是在勘探階段對油藏進行描述最基礎的內容之一，也是測井單井評價的根本目的，其可靠程度直接影響儲層評價的效果。瑪湖凹陷斜坡區三疊系百口泉組低滲砂礫巖低孔、低滲儲層油水層的電阻率較為接近，而且局部水層的電阻率比油層段還要高，巖性和物性對電阻率的影響比較大，因此常規的阿爾奇公式不適用于該類儲層的含油性評價。同時，影響儲層流體性質的因素復雜多樣，單一因素的測井解釋不能準確的判定儲層流體的性質。針對儲層低孔、低滲、低飽和度、非均質性強、地層水橫向變化大等特點，提出了異常侵入特征定性識別法和多因素流體識別法。

2.1 異常侵入特征定性識別法

在泥漿侵人深度適中的情況下，通過分析雙側向測井的深、淺電阻率差異，可以進行油、水層的判別。受泥漿侵入的影響，地層電阻率的橫向變化分為兩種類型：一是增阻侵入，這種現象一般出現在水層；二是減阻侵入，一般出現在地層水礦化度不是很高的油層[7]。

該區儲層的地層水電阻率大于泥漿電阻率，泥漿侵入表現為減阻侵入的特征，自然電位表現為正異常。由于儲層的滲透性差，泥漿徑向侵入深度淺，同時，由于受井眼應力的改變，儲層中的油或水向井筒附近運移，由于受儲層物性的影響，很少部分進入泥漿，大部分油或水在井筒附近聚集。

如圖2所示，為油層的井段，儲層近井眼附近的含油飽和度比地層原始狀態下的油層飽和度要高，在雙側向上表現為深電阻率小于淺電阻率，泥漿侵入特征表現為增阻侵入，與正常侵入特征剛好相反，形成了異常侵入特征。從曲線可以看出，在3 048～3 056 m段，泥漿侵入特征明顯，證明此層段主要為油層位。為水層的井段，通過該區的巖石物理實驗結果表明，水層的潤濕性強，使泥漿濾液侵入深度比油層深，導致儲層近井眼附近的礦化度比原狀地層水的礦化度低，在雙側向上表現為深電阻率大于淺電阻率，泥漿侵入特征表現為減阻侵入，為正常侵入特征。環瑪湖北斜坡三疊系百口泉組在測井過程中出現了雙側向侵入特征與常規的相反的異常侵入特征，油層在雙側向上表現為深電阻率≤淺電阻率，即淺電阻率與深電阻率比值≥1，利用這種異常侵入特征，定性識別儲層中的流體性質。

圖2 M15井油層井段泥漿侵入特征關系圖

異常侵入特征定性識別油水層的快速識別方法，提高了電阻率測井資料對油水層的識別能力。通過對低滲砂礫巖中的泥漿異常侵入特征的現象，分析研究這種異常特征形成的機理，確定了儲層中不同流體在雙側向深淺電阻率形狀特征，該方法應用于油田勘探評價，提高了對油水層的識別能力，在實際應用中取得了較好的效果。

2.2 多因素流體識別法

準噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡區三疊系百口泉組低滲砂礫巖儲層具有類型復雜多樣、非均質性強的特點，導致測井響應解釋結果具有多解性，從而無法準確判斷儲層流體性質。探索多因素流體性質識別方法，要充分挖掘儲層敏感性參數，通過數學關系放大儲層的測井評價參數，綜合利用核磁共振孔隙度、滲透率、飽和度等數據，創建油層有效厚度、儲層流體綜合指數、儲層物性指數等參數，建立多因素流體識別方法。

2.1.1 油層有效厚度的確定

對于非常規油藏，不能以單層為單元建立評價標準，以單層為標準對于厚層來說，可能實用，對于低孔低滲砂礫巖儲層由多個較薄油層組成的油組，薄層可能是含油層，由多個薄層組成的油組就變成了油層。油層的產能是由儲層的孔隙度和滲透率決定的，油層厚度往往被忽略。低滲砂礫巖共有的特性是含油飽和度低，本區最低含油飽和度為30%，因此，油層有效厚度也是決定產能高低的主要因素，油水層識別必須考慮到儲層物性及層厚因素，必須以油組為單元進行評價。

利用常規油層識別圖版建立的環瑪湖北斜坡百口泉組有效厚度標準，對區域內的各井進行有效厚度劃分，確定試油層段的油層有效厚度，進而與試油結論建立交會圖。從圖3上可以看出，儲層日產油量與儲層有效厚度存在一定的正比關系，有效厚度越大，日產油量越高；同時可以看出，達到工業標準的油層有效厚度存在明顯的下限為6 m。

圖3 有效厚度與日產油量關系圖版

2.1.2 物性指數與綜合流體指數的確定

由于核磁孔隙度及滲透率無法判定儲層流體性質，為了判定儲層流體性質，特引入可動水體積指數及儲層物性指數。可動水體積指數數學表達式如下：

SWFI=2(S w-S wb)（1）

式中：SWFI——可動水體積指數，無量綱；

S——核磁計算含水飽和度，小數；

S——核磁計算束縛水飽和度，小數。

物性指數的數學表達式如下：

式中：——物性指數，無量綱；

核磁滲透率，mD；

——核磁有效孔隙度，%。

儲層可動水體積指數和物性指數與儲層產液情況的關系如圖4所示，在圖上可有效區分油層區、水層區及非產能區。

圖4 可動水體積指數與物性指數交會圖

為了更為準確的判定儲層流體性質，通過數據分析，引入核磁束縛水飽和度參數，在甜點指數[8]基礎上，構建儲層綜合流體指數O，其數學方程如下：

式中：O——綜合流體指數，無量綱；

——有效厚度，m；

——核磁有效孔隙度，%；

——核磁滲透率，mD；

S——核磁計算含水飽和度，小數；

S——核磁計算束縛水飽和度，小數。

通過研究分析，如圖5所示選取儲層綜合流體指數與儲層物性指數制作圖版，并建立儲層流體性質判別標準。

圖5 綜合流體指數與物性指數交會圖

通過圖5可以知道，綜合流體指數大于80，物性指數大于0.55的儲層，為高產油層；綜合流體指數介于10～80之間，物性指數介于0.35～0.55之間的儲層為壓裂產能油層；綜合流體指數介于2～10之間，物性指數介于0.23～0.35之間的儲層為含油水層；綜合指數小于2，物性指數小于0.23的儲層為含油層或干層。該圖版能有效識別流體性質，消除了該區低滲砂礫巖非均質性和流體測井響應特征不明顯等不利因素，彌補了常規評價方法的不足，從而提高了流體性質識別符合率。綜合上述實驗方法，形成了如表1所示是環瑪湖北斜坡區百口泉組儲層流體識別標準。

表1 環瑪湖北斜坡區百口泉組儲層流體識別標準

3 應用效果

瑪湖凹陷斜坡區三疊系百口泉組在測井過程中出現異常侵入特征，油層在雙側向上表現為淺電阻率與深電阻率比值不小于1，利用這種異常侵入特征，用于定性識別儲層中的流體性質。通過對M131井區內的11口探井統計分析，有7口井為油層，4口井為水層，流體識別符合率在90%以上，應用效果顯著，為低滲儲層中的流體定性識別提供了新的方法。采用多因素流體識別法有效解決了復雜儲層流體評價難題，瑪湖凹陷百口泉組M152井測井解釋符合率從40%左右提高到86%以上，彌補了常規評價方法的不足，從而提高了流體識別符合率。

4 結 論

（1）儲層由于自身的一些特點，導致測井資料受多種因素的影響，要以巖心、地質情況以及油井動態資料為基礎，綜合利用多種測井資料對儲層流體性質進行分析。

（2）儲層流體性質識別的準確性與儲層評價的效果緊密相關。對于低孔、低滲的儲層，利用異常侵入特征定性識別法和多因素流體識別法在瑪湖凹陷三疊系百口泉組儲層的應用中取得了非常明顯的效果，該成果應用于油田勘探評價，提高了對油水層的識別能力，為低滲儲層中的流體定性識別提供了新的方法。

（3）異常侵入特征定性識別法只適用于儲層滲透率小于3 mD的致密儲層中的油層識別。對于氣層來說，氣層的彈性系數大，滑脫效應明顯，鉆開儲層中的氣體很快進入泥漿中，不能在井筒附近聚集，不能有效識別儲層中的氣層。對于致密儲層中的油水同層和水層需參考中子和自然電位綜合識別。

［1］黃鑫，董秀成，肖春躍，等. 非常規油氣勘探開發現狀及發展前景[J]. 天然氣與石油，2012，30（6）：38-41.

［2］陳洪斌. 測井識別儲層流體性質的方法研究及應用[J]. 天然氣勘探與開發, 2003，26（3）：36-42.

［3］張宇曉. 核磁共振測井在低孔低滲油氣層識別中的應用[J]. 新疆地質，2004，22（3）：315-318.

［4］Darrell L. Eubanks. Application of resistivity borehole image analysis in unconventional gas reservoir field development [J]. SPWLA 49th Annual Logging Symposium, 2008：25-28.

［5］匡立春，唐勇，雷德文，等. 準噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡區三疊系百口泉組扇控面積巖性油藏勘探實踐[J]. 中國石油勘探，2014，19（6）：14-23.

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［7］林純增，張舫. 泥漿侵入特性的測井應用[J]. 測井技術，2002，26 (4)：341-346.

［8］許多年，尹路，瞿建華，等. 低滲透砂礫巖“甜點”儲層預測方法及應用-以準噶爾盆地瑪湖凹陷北斜坡區三疊系百口泉組為例[J]. 天然氣地球科學，2015，26（增刊1）：154-161.

Study on the Identification Method of Fluid Property of Low Permeability Reservoir in Mahu Depression

1,2,2,2,2

（1. College of Petroleum Engineering ,Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China；2. Xinjiang Oilfield Company, Xinjiang Karamay 834000, China）

Logging is an important method to identify reservoir fluid properties. Triassic Baikou formation in Mahu depression is low porosity and low permeability sandstone reservoir. For the identification of fluid properties of unconventional reservoirs, conventional logging data interpretation can’t meet the requirements. In this paper, reservoir fluid properties in the block were studied. Combined with the reservoir characteristics and well logging and oil testing data, the reservoir fluid properties were accurately identified by the method of qualitative identification and multi-factor fluid identification. The results showed that, among 11 wells in M131 well area, there were 7 oil wells and 4 water wells; by using the abnormal intrusion feature qualitative identification method, fluid identification coincidence rate was more than 90%; The coincidence rate of field log interpretation was increased from 40% to over 86% by using multi-factor fluid identification method, which could provide a new method for qualitative fluid property identification of low permeability reservoirs.

Mahu depression；Triassic；Baikou formation；fluid property identification；logging

TE122

A

1004-0935（2017）09-0876-04

中國石油新疆油田公司油氣勘探科技專項“多因素流體識別技術及提高油氣解釋符合率方法研究”，項目編號：XJKT-76。

2017-06-28

曾東初（1990-），男，湖北省黃岡市人，長江大學石油與天然氣工程專業碩士研究生，研究方向：鉆井工藝與技術。