致密油藏有效儲層下限參數評價
——以鄂爾多斯 盆地中部Z區塊長4+5油層組為例

秦子楨， 武富禮*， 袁珍， 尹帥，2

(1.西安石油大學地球科學與工程學院， 西安 710065； 2. 山東科技大學地球科學與工程學院， 青島 266590)

鄂爾多斯盆地中部Z區塊長4+5屬于陸相低-特低滲透儲層，致密油藏有效儲層下限參數評價對甜點預測及油藏注水開發具有重要指導意義。有效儲層下限測井評價是建立延長組有利產能區的關鍵[1-2]。在總結前人觀點后可概括為靜態法和動態法[3-4]，含油產狀法、累計頻率法、孔滲關系圖法、經驗統計法及束縛水飽和度法屬于靜態法。含油產狀法主要是利用孔隙度、滲透率與巖心含油級別標準來制作儲層含油性質圖[3]，進而確定油跡級別以及滲透率、孔隙度下限。累計頻率法是利用儲油和滲油能力丟失量占總累積量的百分比來獲得儲層物性下限。根據孔、滲交會圖版法也可確定儲層物性下限標準[5]。束縛水飽和度法是根據巖心流動實驗、毛細管及束縛水膜理論模型確定束縛水飽和度，進一步判斷物性下限[6-7]。經驗統計法是指利用孔滲實際測試資料，進一步計算出滲透率平均值，最后乘以5%所得出的值作為滲透率下限[3，8-9]。

驅替壓力實驗法、含油量累積法、試油法及測井資料法屬于儲層有效下限動態法[3]。驅替壓力實驗法是利用壓力梯度與樣品滲透率的關系，將當壓力梯度加到最大時的滲透率作為滲透率的下限[3]。將殘余油飽和度占含油飽和度的比值確定儲層物性下限的方法為含油量累積法[3，8-11]。試油法是利用生產測試數據來確定儲層物性下限[10]。測井方法則是根據儲層“四性”關系判斷有效儲層下限。致密油儲層物性下限的確定應該聯合多種方法進行綜合判定[12-18]，從而克服單一方法可能會產生的較大誤差。現以鄂爾多斯盆地中部Z區塊延長組長4+5為例，運用該區大量巖性、薄片、掃描電鏡、物性、X衍射、測井資料、壓汞等資料，建立致密油儲層有效孔隙度解釋方法，確定Z區塊長4+5有效儲層參數下限標準。為鄂爾多斯盆地延長組致密油儲層產能建設提供理論參考。

1 區域地質概況

Z區塊長4+5位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部偏北地區[圖1(a)]，為典型的黃土高坡地貌，山巒起伏，河谷縱橫。該區域構造總體來說是西傾單斜，少部分具有低幅度鼻隆現象，這些鼻隆是差異壓實后形成的[圖1(c)]。局部區域發育有規模不一、方向各異、復雜分布的低幅度鼻褶，各層構造之間有一定的繼承性[19-21]。

圖1 Z區塊長4+5區域位置、地層及構造示意圖Fig.1 Schematic diagram of location， strata and structure of Chang 4+5 area in Z area

根據區域標志層識別及劃分，自下而上本區所鉆遇地層依次包括上三疊系延長組、富縣組、延安組、直羅組、侏羅系安定組、白堊系及第四系[21]。研究的層位為延長組長4+5油層組。長4+5期為三角洲平原沉積環境，此時由于分流河道不斷左右擺動，隨著時間的推移，在空間上相互交疊，形成多期復合連片分流河道[22]。此河道砂體形成了良好的儲集空間。砂體具有強非均質性。對長4+5進行了砂體劃分，進而認識砂體垂向疊置關系，明確了儲層邊界[22-23]。

根據標志層以及測井曲線特征將該區延長組長4+5油層組地層劃分為長4+52和長4+51兩個亞油層組[24]。長4+5中部出現的標志層即K5[24]，其典型特點為波動的尖峰或尖刀狀聲速、電阻曲線，且其厚度通常小于1 m(3～5個)。此外，標志層K5的明顯電性測井響應特征為三高一低(高自然伽馬、高自然電位、高聲波時差及低電阻率)，此外，通常還可觀察到尖刀狀的擴徑特征[25][圖1(b)]。

2 長4+5致密砂巖儲層特征

2.1 巖石學特征

鏡下顯微圖像觀察統計結果顯示，研究區長4+5主要發育的巖石類型為灰色深灰色長石砂巖(圖2)。其成分含量平均值為石英34.2%；長石57.2%；云母4.7%；巖屑1.5%；填隙物1.6%[圖3(a)]。該區云母主要發育黑云母，層狀分布，并常形成層理構造。長4+5巖石主要粒徑區間為0.089～0.206 mm，最大粒徑為0.380 mm；磨圓度主要為次棱狀，少量次圓-次棱狀，接觸類型為線接觸，少量點-線接觸，結構成熟度屬中等。填隙物含量較低：方解石2.2%，細碎巖1.9%，綠泥石1.9%，泥鐵質1.2%，伊蒙混層1.5%，鐵方解石0.83%，長石質0.83%，硅質0.78%，高嶺石0.5%[圖3(b)]。

Ⅰ為石英砂巖；Ⅱ為長石石英砂巖；Ⅲ為巖屑石英砂巖；Ⅳ為長石 砂石；Ⅴ為巖屑長石砂巖；Ⅵ為長石巖屑砂巖；Ⅶ為巖屑砂巖圖2 Z區長4+5巖石巖性分類圖Fig.2 Rock lithology classification of Chang 4+5 in Z area

圖3 Z區塊長4+5砂巖礦物組分及含量直方圖Fig.3 Mineral composition and content histogram of Chang 4+5 sandstone in Z area

2.2 物性及孔隙結構特征

鏡下薄片孔隙類型觀察結果顯示，該區塊長4+5中所發育的孔隙類型多樣，包括粒間孔、粒間溶孔、長石溶孔及巖屑溶孔。巖心物性實驗資料統計結果顯示，巖樣的孔隙度的分布范圍大，其主要分布在1.68%～14.99%，平均巖石孔隙度為11.16%；孔隙度區間集中分布在8%～14%范圍內，主要分布區間的樣品占全部樣品總數的92.86%[圖4(a)]。滲透率分布在0.039 ×10-3～7.980×10-3μm2，平均值是0.31×10-3μm2；巖樣的滲透率區間集中分布在0.04×10-3～1×10-3μm2，主要分布區間的樣品占總樣品的78.57%[圖4(b)]。Z區塊長4+5整體屬低孔、低滲儲層。

通過對Z區塊長4+5鑄體薄片以及掃描電鏡中孔隙類型及結構進行觀察及鑒定，結果顯示，該區可見粒間孔[圖5(a)、圖5(d)]、粒間溶孔[圖5(b)、圖5(e)]、長石溶孔[圖5(c)]及巖屑溶孔[圖5(f)]，微裂縫基本不發育。

圖4 Z區塊長4+5孔隙度與滲透率分布頻率及累積頻率直方圖Fig.4 Distribution histogram of porosity and permeability of Chang 4 +5 in Z area

(a)為Z8754井，1 297.43～1 297.57 m，孔隙發育較好，可見粒間孔；(b)為Z6752井，1 286.64～1 286.85 m，孔隙發育較差，斑狀分布，多為孤立狀孔隙，見少量粒間溶孔；(c)為Z1005井，1 300.07～1 300.24 m，孔隙發育一般，可見長石溶孔，顆粒粒徑在100～250 μm，分選性好；(d)為Z9785井，1 285.92～1 286.08 m，孔隙發育一般，可見粒間孔，顆粒粒徑主要在50～250 μm，多呈次棱角狀，線接觸為主，分選性中等；(e)為Z95512井，1 353.73～1 353.87 m，長石砂巖，孔隙發育一般，可見溶蝕孔，顆粒粒徑主要在100～250 μm，多呈次棱角狀，線接觸為主，分選性中等；(f)為Z6893井，1 302.38～1 302.48 m，孔隙 發育一般，可見巖屑溶孔圖5 Z區長4+5砂巖結構孔隙特征顯微照片Fig.5 Micrographs of sandstone structure pore characteristics of Chang 4+5 in Z area

2.3 儲層“四性”關系

細砂巖為研究區主要儲集層，其電性特征為負異常的自然電位曲線，自然伽馬值低(44～148 API，平均81 API)及微電位曲線波動幅度大，聲波時差值在192～280 μs/m，平均237 μs/m。含油儲層深感應電阻率較高，一般大于15 Ω·m。

自然電位曲線負異常，聲波時差值較高的儲層為研究區較好儲層。較好油層的測井聲波時差基本分布在226～250 μs/m內；特別是226～240 μs/m聲波時差區間，其是大部分油層段的集中分布區間。當儲層段對應較高聲波時差值時，代表其孔隙度也較好，因此孔隙度可由聲波時差來計算。根據四性關系圖(圖6)及測井曲線，研究區砂體測井曲線特征如下。

(1)自然伽馬線形態呈齒形分布，砂的顆粒越粗，自然伽馬值越小。泥的顆粒越細，自然伽馬值則越大。

(2)自然電位曲線用來判斷滲透層，一般隨泥質含量的增加，自然電位曲線異常幅度減小。

(3)微電位和微梯度用來反映滲透率的好壞，當微電位大于微梯度，呈正異常，且二者差值相對較小，則體現出儲層物性較好。

圖6 Z9512井長4+5儲層四性關系圖Fig.6 Four-character relationship diagram of Chang 4+ 5 reservoir in well Z9512

(4)2.5 m和4 m視電阻率值越高，其解釋結論中的含油量則也隨之變好。

3 有效儲層參數下限評價標準

3.1 孔隙度解釋模型

利用研究區4+5儲層共200多個樣品的孔隙度分析測試數據，按照同一取心筒次具有相同的歸位校正量原則，對巖心進行歸位，聲波時差與孔隙度二者的相關性較差，解釋孔隙度參數無法滿足需要。

主要原因有如下兩個方面，一是部分井段可能由于測井質量原因，導致該樣點出現聲波時差數值較低，而測試孔隙度較大的情況；二是部分樣點泥質含量較高，受其影響導致聲波時差值增大，而實測孔隙度較小。基于上述對孔隙度與聲波時差關系異常原因的分析，為了進一步提高孔隙度解釋模型精度，應對異常樣點進行去除。去除異常點后，將剩余樣點孔隙度數據按1 m深度計算各樣點平均值，并提取該深度段內聲波時差曲線的平均值，將兩者進行交會分析(圖7)。最終得到巖石聲波時差Δt與孔隙度φ的關系式為

φ=0.1894Δt-33.884

(1)

3.2 巖性、含油性、滲透率下限標準

(1)巖性標準。研究區主要發育長石砂巖。目的層儲層中大部分巖石的粒度較細，少量顆粒較粗。根據現有試油測井資料，得出Z區塊長4+5油流層巖性下限為細砂巖。

(2)含油性下限。觀察油層段可以得出，Z區塊長4+5巖心多為油斑級以上，因此，可以確定研究區長4+5含油性下限為油跡級。

圖7 Z區塊長4+5孔隙度與聲波時差關系圖Fig.7 The relationship between porosity and acoustic moveout in Z area with Chang 4+5

(3)滲透率下限標準。根據研究區2口井，23塊長4+5層位樣品的壓汞資料處理得出，滲透率小于0.05×10-3μm2時，中值壓力值迅速增加[圖8(a)]；與此同時，排驅壓力值同樣增加[圖8(b)]。由此，確定滲透率下限為0.2×10-3μm2。

3.3 有效厚度下限標準

有效厚度下限是根據巖心及測井等一系列資料綜合確定本區有效儲層下限參數標準。對研究區一百多口井測井、取心及試油試采資料進行處理。繪制了研究區長4+5有效厚度電性標準圖(圖9)。得出本區儲層物性下限參數：滲透率為0.2×10-3μm2、孔隙度Φ為9%、含水飽和度Sw為60%、電阻率Rt為15 Ω·m、聲波時差為226.4 μs/m。

圖8 Z區長4+5壓汞參數與滲透率之間的關系Fig.8 Relationship between mercury injection parameters and permeability in Chang 4+5 of Z area

圖9 Z區長4+5有效厚度電性標準圖Fig.9 Electrical standard for the effective thickness of the Chang 4+5 of Z area

3.4 討論

根據資料，繪制出砂巖厚度與有效厚度關系圖[圖10(a)]和有效厚度與孔隙度的關系圖[圖10(b)]。可以看出，當砂巖厚度為6.6 m時，有效厚度為0.2 m，隨著砂巖厚度增加，當砂巖厚度增加到32.3 m時，有效厚度為22.1 m。得出在Z區長4+5中砂巖厚度越大，有效厚度也隨之增厚。由圖10(b)得出，孔隙度與有效厚度也有正相關趨勢，當孔隙度為8.2%，有效厚度為0.2 m；隨著孔隙度增大，當孔隙度增大到12.3%時，有效厚度為22 m。因而可知，Z區長4+5中隨著孔隙度增加，有效厚度也隨之增厚。因此，Z區長4+5有效儲層受砂巖厚度和孔隙度的雙重影響，當儲層物性較好以及砂層厚度較大，才能分布較好油層，反之，當儲層物性較差以及砂層厚度較小，則油層也較差。

根據有效厚度下限的判別和油層識別的基礎上，繪制了長4+52油藏剖面圖(圖11)，油層主要分布在長4+52小層的下部，橫向連通性較差。縱向上，油藏的連續性較差，油藏總體上為多層復合分布的油藏。研究區長4+5油藏屬于典型的巖性油藏，其中油藏聚集的主控因素為物性和成巖圈閉，同時局部發育的緩鼻狀構造對油藏也有較小的控制作用。油藏多為帶狀和透鏡狀，集中分布于物性較好的分流河道中。通過研究有效儲層參數下限，可以實現油藏精細刻畫，進而可以為油田現場生產開發可以提供相關實施方案。

圖10 Z區長4+5有效厚度與砂巖厚度及孔隙度的關系圖Fig.10 The relationship between the effective thickness of Chang 4+5 in Z area and the thickness and porosity of sandstone

4 結論

(1)運用鄂爾多斯盆地中部Z區塊長4+5大量巖性、物性資料、測井資料、壓汞等資料，建立了致密油儲層有效孔隙度解釋方法，確定了適用于Z區塊長4+5油層評價的巖性、物性、電性、含油性下限標準。

(2)研究區主要發育長石砂巖。孔隙發育粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔及長石溶孔。

(3)巖心觀察、實驗分析及測井參數綜合解釋結果顯示，研究區致密砂巖儲層的巖性下限為細砂巖，對應油跡級含油級別下限；物性及電性參數下限分別為：孔隙度9%、滲透率0.2×10-3μm2、含油飽和度40%、電阻率15 Ω·m、聲波時差226.4 μs/m。

(4)Z區長4+5砂巖有效厚度與孔隙度有一定正相關關系；砂巖厚度與有效厚度也呈一定正相關關系。當儲層物性較好以及砂層厚度較大，才能分布較好油層；反之，當儲層物性較差以及砂層厚度較小，則油層也較差；同理，當砂巖厚度較大時，有效厚度也同樣增加。