低孔低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)能評(píng)價(jià)的影響

低孔低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)能評(píng)價(jià)的影響

0儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)影響因素分析在儲(chǔ)層的評(píng)估中，孔結(jié)構(gòu)是儲(chǔ)層性質(zhì)微觀物理研究的核心。砂巖和碳酸鹽巖的開(kāi)口、喉嚨類型以及它們的合作關(guān)系與儲(chǔ)層的物理特性和儲(chǔ)層性能密切相關(guān)。儲(chǔ)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(chǔ)集層中,孔隙結(jié)構(gòu)的分析和評(píng)價(jià)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(chǔ)集層儲(chǔ)集能力和滲透特征的主要因素,而且也影響儲(chǔ)集層電性和測(cè)井解釋評(píng)價(jià)。近年來(lái)對(duì)低孔低滲儲(chǔ)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(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能影響的認(rèn)識(shí)。1儲(chǔ)集層孔隙類型本文所討論的儲(chǔ)集層屬于典型的低孔低滲砂巖儲(chǔ)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(chǔ)集層的碎屑組分主要由石英、長(zhǎng)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(chǔ)集巖具有河-湖過(guò)渡相的儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)集層中孔隙類型多樣,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,該地區(qū)儲(chǔ)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(jiàn)于充填孔隙之中或沉積在顆粒表面的自形白云石、次生長(zhǎng)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(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)與常規(guī)儲(chǔ)集層明顯不同。對(duì)于高孔高滲砂泥巖儲(chǔ)集層,在同一沉積單元內(nèi),儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)均質(zhì);而低孔低滲儲(chǔ)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(jiàn)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(gè)譜圖的變化可以看出,同一儲(chǔ)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(dòng)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(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。2儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)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(cè)井評(píng)價(jià)所重視。近幾年的研究發(fā)現(xiàn),在低孔低滲儲(chǔ)集層中,孔隙結(jié)構(gòu)直接影響到儲(chǔ)集層產(chǎn)能評(píng)價(jià)和油、氣、水層測(cè)井評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。儲(chǔ)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(kāi)發(fā)中,其差異還會(huì)直接影響儲(chǔ)集層的產(chǎn)液性質(zhì)和產(chǎn)能(對(duì)于一個(gè)油藏而言)。圖3為X8-6井和X7-5井兩個(gè)層的測(cè)井解釋結(jié)果,從中可見(jiàn)儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)不同對(duì)產(chǎn)能的影響。圖中所示的兩個(gè)層從測(cè)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(gè)層屬于同一地層。巖心實(shí)驗(yàn)得出,X8-6井的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)(儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)集層的產(chǎn)油量為17.2m3/d,為純油層。這表明,低孔低滲儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)集層電性。圖4為X6井和X8井兩個(gè)層的測(cè)井曲線特征和巖心實(shí)驗(yàn)得出的孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)對(duì)比情況,反映了儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)不同對(duì)儲(chǔ)集層電性和測(cè)井解釋的影響。X6井和X8井相距約6.5km,圖中的兩個(gè)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(gè)水層測(cè)井特征對(duì)比表?？梢?jiàn),兩個(gè)水層的聲波時(shí)差、中子、密度測(cè)井的平均值幾乎一致,電阻率卻有較大差異。巖心實(shí)驗(yàn)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(chǔ)集層電阻率低(X6井,儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)指數(shù)為0.373);孔隙結(jié)構(gòu)差的儲(chǔ)集層電阻率高(X8井,儲(chǔ)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(shí)別油、水層的測(cè)井解釋非常困難。上述實(shí)例只反映了幾個(gè)測(cè)試層孔隙結(jié)構(gòu)的不同對(duì)儲(chǔ)集層電性和測(cè)井解釋的影響,對(duì)于該地區(qū)51口井的單層試油層來(lái)說(shuō),無(wú)疑每個(gè)層孔隙結(jié)構(gòu)的不同對(duì)儲(chǔ)集層電性和測(cè)井解釋的影響均會(huì)給油、氣、水層的識(shí)別帶來(lái)困難。圖5是該地區(qū)單層測(cè)試層的聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖,對(duì)于淡水鉆井液鉆進(jìn)的一般儲(chǔ)集層,這類交會(huì)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(guò)這些層的分析認(rèn)為,影響油、水層識(shí)別的最主要因素是儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的差異,因?yàn)槌丝紫督Y(jié)構(gòu)本身外,儲(chǔ)集層巖性、含油飽和度、泥漿侵入程度等差異對(duì)于儲(chǔ)集層電性的影響,都與儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。也就是說(shuō),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(duì)于油、水層的區(qū)分度。實(shí)際資料表明,儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)直接影響油、水層測(cè)井得到的電性參數(shù),主要表現(xiàn)在孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的控制,即對(duì)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)^(guò)油層的電阻率。這就造成了地層電阻率對(duì)油、水層分辨能力的降低和測(cè)井解釋的困難。3儲(chǔ)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(shí)踐中針對(duì)不同的儲(chǔ)集層條件,研究和發(fā)展了一系列的變形公式,以解決實(shí)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(cè)井對(duì)于油、水層的解釋是在儲(chǔ)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(duì)比和分析,反映這種對(duì)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(duì)于非低孔低滲儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)可以得出一組建立對(duì)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(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的巖電參數(shù)。但對(duì)于低孔低滲儲(chǔ)集層而言,其孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性使這一問(wèn)題變得更為復(fù)雜。儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性常常導(dǎo)致同一儲(chǔ)集層段不同部位的巖電參數(shù)也存在很大變化,即對(duì)于孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)的復(fù)雜儲(chǔ)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(chǔ)集層那樣的定值(對(duì)于一個(gè)地區(qū)的特定儲(chǔ)集層而言)。因?yàn)椴煌目紫督Y(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(duì)于低孔低滲儲(chǔ)集層,若巖電參數(shù)取值不當(dāng),會(huì)導(dǎo)致對(duì)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(duì)儲(chǔ)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(chǔ)集層的測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析了儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)b、m、n、Qv(陽(yáng)離子附加導(dǎo)電能力)等作了統(tǒng)計(jì),結(jié)果發(fā)現(xiàn),其中b和Qv基本不受儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的影響,儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)指數(shù)在變化時(shí),b和Qv基本不變;n受儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)的影響較小,當(dāng)儲(chǔ)集層品質(zhì)指數(shù)由0增大到接近5時(shí),n的變化小于0.05;但m值受儲(chǔ)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(jiàn)圖6)。儲(chǔ)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?yàn)榈貙右蛩刂械膍值反映的是巖石導(dǎo)電路徑(Lw)和巖石長(zhǎng)度(L)之比(見(jiàn)圖7),這個(gè)比值與孔隙之間的連通情況有關(guān);而儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)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(chǔ)集層測(cè)井油氣水層解釋和評(píng)價(jià)中,含油飽和度計(jì)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(guò)巖電實(shí)驗(yàn)確定一個(gè)地區(qū)或地層段的m值,但在低孔低滲儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)際的m值,則使計(jì)算的含油飽和度增大;相反在油層如果選擇的m值大于實(shí)際的m值,則使計(jì)算的含油飽和度減小。這樣就造成了油水層測(cè)井解釋的混亂,而沒(méi)有一個(gè)解釋的標(biāo)準(zhǔn)。因此,在低孔低滲儲(chǔ)集層測(cè)井評(píng)價(jià)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(chǔ)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(cè)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(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)特征來(lái)解釋和評(píng)價(jià)油、氣、水層的問(wèn)題提供了依據(jù)。本文在該地區(qū)的油水層評(píng)價(jià)工作中,首先通過(guò)測(cè)井新技術(shù)或常規(guī)測(cè)井資料來(lái)計(jì)算儲(chǔ)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(jì)算儲(chǔ)集層的含油飽和度,取得了較好的效果。實(shí)踐表明,應(yīng)用上述研究結(jié)果后,該地區(qū)低孔低滲儲(chǔ)集層的測(cè)井解釋符合率由原來(lái)的64%提高到85%以上。4低孔低滲儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)不但決定了微觀孔喉內(nèi)流體的流動(dòng)和油氣的運(yùn)聚條件