低孔低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)對產(chǎn)能評價的影響

低孔低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)對產(chǎn)能評價的影響

0儲集層孔隙結(jié)構(gòu)影響因素分析在儲層的評估中，孔結(jié)構(gòu)是儲層性質(zhì)微觀物理研究的核心。砂巖和碳酸鹽巖的開口、喉嚨類型以及它們的合作關(guān)系與儲層的物理特性和儲層性能密切相關(guān)。儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石孔隙與喉道的幾何形狀、大小、分布及相互連通和配比關(guān)系。在低孔低滲儲集層中,孔隙結(jié)構(gòu)的分析和評價尤為重要,其孔隙、喉道的大小、分布以及幾何形狀不但是影響儲集層儲集能力和滲透特征的主要因素,而且也影響儲集層電性和測井解釋評價。近年來對低孔低滲儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的研究不斷深入,加深、豐富了關(guān)于孔隙結(jié)構(gòu)對儲集層儲集性能影響的認(rèn)識。1儲集層孔隙類型本文所討論的儲集層屬于典型的低孔低滲砂巖儲集層,由于盆地周邊的母巖區(qū)分布著大面積的火山巖(花崗巖)和變質(zhì)巖,因此,砂巖儲集層的碎屑組分主要由石英、長石和巖屑組成,而且?guī)r屑的含量一般較高。砂巖以粉砂和細(xì)砂為主,分選多為中等—好,磨圓度為差—中等,為次棱角—次圓狀。這些砂巖儲集巖具有河-湖過渡相的儲集特征,主要為三角洲相和河流相砂體。下部以河流相砂巖儲集層為主,上部以三角洲前緣分流河道和河口壩砂體為主。由于沉積和成巖的共同作用及膠結(jié)物和膠結(jié)程度的不同,儲集層中孔隙類型多樣,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,該地區(qū)儲集空間的孔隙類型主要包括:①縮小的原生孔;②晶間孔(常見于充填孔隙之中或沉積在顆粒表面的自形白云石、次生長石、黃鐵礦小晶體之間);③原生微孔;④粒內(nèi)溶孔;⑤粒間溶孔;⑥構(gòu)造溶蝕縫等。由于沉積環(huán)境、成巖作用的復(fù)雜性,低孔低滲儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)與常規(guī)儲集層明顯不同。對于高孔高滲砂泥巖儲集層,在同一沉積單元內(nèi),儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)相對均質(zhì);而低孔低滲儲集層不但層間孔隙結(jié)構(gòu)差異較大,層內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)也有明顯差異。巖心薄片觀察的結(jié)果反映了不同井層間孔隙結(jié)構(gòu)的差異(見圖1),雖然其面孔率相同,但孔隙間的連通性明顯不同。圖2為X7-1井Xn1段取心距離僅為0.26m的兩塊巖心的核磁共振T2譜圖,由兩個譜圖的變化可以看出,同一儲集層內(nèi)的巖心,孔隙結(jié)構(gòu)存在很大差異:一塊巖心連通性好,以可動流體為主,另一塊巖心連通性差,以束縛流體為主。這反映了低孔低滲儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。2儲集層孔隙結(jié)構(gòu)儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)研究旨在查明地層中孔隙和喉道的形狀、大小、分布和配置情況,早期主要是將巖心實驗分析結(jié)果應(yīng)用于地層流體運(yùn)移及成藏規(guī)律研究中,一般不被油、氣、水層測井評價所重視。近幾年的研究發(fā)現(xiàn),在低孔低滲儲集層中,孔隙結(jié)構(gòu)直接影響到儲集層產(chǎn)能評價和油、氣、水層測井評價的準(zhǔn)確性。儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)不但控制著油氣的運(yùn)移和油氣藏的分布規(guī)律,而且在油氣勘探開發(fā)中,其差異還會直接影響儲集層的產(chǎn)液性質(zhì)和產(chǎn)能(對于一個油藏而言)。圖3為X8-6井和X7-5井兩個層的測井解釋結(jié)果,從中可見儲集層孔隙結(jié)構(gòu)不同對產(chǎn)能的影響。圖中所示的兩個層從測井曲線的孔隙度響應(yīng)和自然伽馬值的大小看,兩者差異不大,且這兩個層屬于同一地層。巖心實驗得出,X8-6井的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)(儲集層品質(zhì)指數(shù))為0.0735,X7-5井的為0.583。試油結(jié)果是X8-6井儲集層的產(chǎn)油量為0.48m3/d,產(chǎn)水量為0.57m3/d,為油水同層;而X7-5井儲集層的產(chǎn)油量為17.2m3/d,為純油層。這表明,低孔低滲儲集層的產(chǎn)液性質(zhì)和產(chǎn)能與孔隙結(jié)構(gòu)的好與差(儲集層品質(zhì)的好與差)密切相關(guān)?？紫督Y(jié)構(gòu)不但影響低孔低滲儲集層的產(chǎn)液性質(zhì)和產(chǎn)能,而且可直接影響用于油、水層解釋的儲集層電性。圖4為X6井和X8井兩個層的測井曲線特征和巖心實驗得出的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)對比情況,反映了儲集層孔隙結(jié)構(gòu)不同對儲集層電性和測井解釋的影響。X6井和X8井相距約6.5km,圖中的兩個層屬于同一沉積相的Xn1段第3砂層組,試油結(jié)果都是水層。表1為X6、X8井兩個水層測井特征對比表?？梢?兩個水層的聲波時差、中子、密度測井的平均值幾乎一致,電阻率卻有較大差異。巖心實驗得出的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)表明:在其他條件基本一致的情況下,孔隙結(jié)構(gòu)好的儲集層電阻率低(X6井,儲集層結(jié)構(gòu)指數(shù)為0.373);孔隙結(jié)構(gòu)差的儲集層電阻率高(X8井,儲集層結(jié)構(gòu)指數(shù)為0.096),甚至比圖3中X7-5井的油層深感應(yīng)電阻率和深側(cè)向電阻率(25Ω·m和41Ω·m)還高出5～6Ω·m。這使得識別油、水層的測井解釋非常困難。上述實例只反映了幾個測試層孔隙結(jié)構(gòu)的不同對儲集層電性和測井解釋的影響,對于該地區(qū)51口井的單層試油層來說,無疑每個層孔隙結(jié)構(gòu)的不同對儲集層電性和測井解釋的影響均會給油、氣、水層的識別帶來困難。圖5是該地區(qū)單層測試層的聲波時差與深感應(yīng)電阻率交會圖,對于淡水鉆井液鉆進(jìn)的一般儲集層,這類交會圖可以較好的區(qū)分出油、氣、水層。但圖5顯示油、水層混在一起,不易區(qū)分,通過這些層的分析認(rèn)為,影響油、水層識別的最主要因素是儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的差異,因為除了孔隙結(jié)構(gòu)本身外,儲集層巖性、含油飽和度、泥漿侵入程度等差異對于儲集層電性的影響,都與儲集層孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。也就是說,油藏中含油飽和度的高低取決于油氣的運(yùn)移和聚集,而它又受孔隙結(jié)構(gòu)的控制;巖性因素中,泥質(zhì)和鈣質(zhì)含量的不同及巖石顆粒的粗細(xì)都可導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)的差異;而孔隙結(jié)構(gòu)的不同可控制鉆井液濾液侵入的程度,這種侵入的程度的不同又降低電阻率對于油、水層的區(qū)分度。實際資料表明,儲集層孔隙結(jié)構(gòu)直接影響油、水層測井得到的電性參數(shù),主要表現(xiàn)在孔隙結(jié)構(gòu)對導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的控制,即對于純水層而言,在地層水電阻率及其他因素相同的情況下,其孔隙喉道連通性越好電阻率則越低,相反孔隙結(jié)構(gòu)越差(孔隙喉道連通性不好)電阻率則越高,有的孔隙結(jié)構(gòu)差的水層電阻率甚至?xí)^油層的電阻率。這就造成了地層電阻率對油、水層分辨能力的降低和測井解釋的困難。3儲集層孔隙結(jié)構(gòu)與巖電參數(shù)及其關(guān)系的巖電分析眾所周知,經(jīng)典阿爾奇方程假設(shè)地層是均質(zhì)的純巖石,不含泥質(zhì)和其他導(dǎo)電礦物,巖石骨架不導(dǎo)電,巖石的導(dǎo)電性取決于孔隙中的地層水,適用于具有粒間孔隙結(jié)構(gòu)的砂巖。根據(jù)阿爾奇方程的原理,前人在實踐中針對不同的儲集層條件,研究和發(fā)展了一系列的變形公式,以解決實際中存在的難題。阿爾奇方程及其變形公式都遵循的一條原則就是:測井對于油、水層的解釋是在儲集層的巖性、膠結(jié)物、地層水和孔隙結(jié)構(gòu)基本一致情況下的電性、物性的對比和分析,反映這種對比和分析標(biāo)準(zhǔn)的是阿爾奇方程(及其變形公式)中的巖電參數(shù)。通常,對于非低孔低滲儲集層,認(rèn)為其巖性、巖石顆粒的大小、膠結(jié)物、膠結(jié)程度和孔喉的配比情況基本一致,巖電實驗可以得出一組建立對比標(biāo)準(zhǔn)的巖電參數(shù)a、m、b、n(a——膠結(jié)系數(shù);m——孔隙膠結(jié)指數(shù);b——飽和度系數(shù);n——飽和度指數(shù)),其中a、m(特別是m)是反映儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的巖電參數(shù)。但對于低孔低滲儲集層而言,其孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性使這一問題變得更為復(fù)雜。儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性常常導(dǎo)致同一儲集層段不同部位的巖電參數(shù)也存在很大變化,即對于孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)的復(fù)雜儲集層,阿爾奇方程及其變形公式的巖電參數(shù)并非像普通砂巖儲集層那樣的定值(對于一個地區(qū)的特定儲集層而言)。因為不同的孔隙結(jié)構(gòu)有不同的巖電參數(shù)值,含水飽和度的精度主要取決于合適的巖電參數(shù),對于低孔低滲儲集層,若巖電參數(shù)取值不當(dāng),會導(dǎo)致對流體類型的分辨能力降低,進(jìn)而造成含油飽和度求取的誤差。因此,必須對儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)與巖電參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行研究,使得出的巖電參數(shù)值能準(zhǔn)確反映孔隙結(jié)構(gòu)的差異變化,以提高低孔低滲儲集層的測井解釋精度。根據(jù)研究地區(qū)11口井的巖心物性和巖電實驗數(shù)據(jù),分析了儲集層孔隙結(jié)構(gòu)與巖電參數(shù)之間的關(guān)系。根據(jù)研究區(qū)巖心物性和巖電實驗的結(jié)果,對b、m、n、Qv(陽離子附加導(dǎo)電能力)等作了統(tǒng)計,結(jié)果發(fā)現(xiàn),其中b和Qv基本不受儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的影響,儲集層結(jié)構(gòu)指數(shù)在變化時,b和Qv基本不變;n受儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的影響較小,當(dāng)儲集層品質(zhì)指數(shù)由0增大到接近5時,n的變化小于0.05;但m值受儲集層孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)的影響較大,并且和孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)有較好的相關(guān)性(見圖6)。儲集層孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)與m相關(guān)性較好,有其內(nèi)在的物理意義。因為地層因素中的m值反映的是巖石導(dǎo)電路徑(Lw)和巖石長度(L)之比(見圖7),這個比值與孔隙之間的連通情況有關(guān);而儲集層孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)反映的就是孔隙結(jié)構(gòu)的配置和孔隙之間的連通情況,兩者反映的物理意義基本相近,因此m值和孔隙結(jié)構(gòu)必有一定的相關(guān)性。巖心實驗資料也證明了這一點(diǎn)。由上述分析可以得出,在低孔低滲儲集層測井油氣水層解釋和評價中,含油飽和度計算精度差的根本原因,就在于m值選擇的正確性。一般情況下,通過巖電實驗確定一個地區(qū)或地層段的m值,但在低孔低滲儲集層中,孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性改變了巖石的導(dǎo)電性質(zhì),不同孔隙結(jié)構(gòu)的儲集層有不同的m值。這種情況下,如果在水層選擇的m值小于實際的m值,則使計算的含油飽和度增大;相反在油層如果選擇的m值大于實際的m值,則使計算的含油飽和度減小。這樣就造成了油水層測井解釋的混亂,而沒有一個解釋的標(biāo)準(zhǔn)。因此,在低孔低滲儲集層測井評價中,為改善阿爾奇方程及其變形公式的使用效果,需要選擇適應(yīng)低滲透儲集層孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的巖電參數(shù),即根據(jù)孔隙結(jié)構(gòu)不同,確定與之相匹配的m值,可提高測井求含油飽和度的精度?？紫督Y(jié)構(gòu)與巖電參數(shù)關(guān)系的研究為解決根據(jù)低孔低滲儲集層孔隙結(jié)構(gòu)特征來解釋和評價油、氣、水層的問題提供了依據(jù)。本文在該地區(qū)的油水層評價工作中,首先通過測井新技術(shù)或常規(guī)測井資料來計算儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù),進(jìn)一步結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)與巖電參數(shù)中m的關(guān)系,采用可變的m值計算儲集層的含油飽和度,取得了較好的效果。實踐表明,應(yīng)用上述研究結(jié)果后,該地區(qū)低孔低滲儲集層的測井解釋符合率由原來的64%提高到85%以上。4低孔低滲儲集層孔隙結(jié)構(gòu)影響地震解釋的準(zhǔn)確性在低孔低滲儲集層中,孔隙空間由大小不等的孔隙和喉道組成,由于沉積和成巖的共同作用及膠結(jié)物和膠結(jié)程度的不同,造成儲集層中孔隙類型多樣,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)強(qiáng),不但層間孔隙結(jié)構(gòu)差異較大,層內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)也有明顯的不同。低孔低滲儲集層孔隙結(jié)構(gòu)不但決定了微觀孔喉內(nèi)流體的流動和油氣的運(yùn)聚條件