杨学峰 （中石油大庆油田有限责任公司石油勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712）

基于岩石物理相的酸性火山岩储层渗透率解释模型研究

杨学峰 （中石油大庆油田有限责任公司石油勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712）

渗透率是评价油气储层的主要参数之一，针对松辽盆地徐深气田酸性火山岩储层存在岩性复杂、孔隙类型多样、非均质性强的特点，应用单一的孔隙度－渗透率关系模型计算渗透率精度低，不能满足储层评价及开发需要。综合应用岩心资料、常规测井与成像测井资料，基于岩石物理相建立了火山岩储层渗透率解释模型，其精度明显高于常规方法建立的渗透率解释模型，经计算得到的渗透率与岩心分析数据符合较好。通过实际资料处理结果表明，基于岩石物理相建立的火山岩储层渗透率计算方法，有效提高了渗透率解释精度，为储层评价开发提供了比较准确的渗透率参数。

渗透率；火山岩；流动单元；岩石物理相；相似孔－渗关系

渗透率是影响储层流体能否产出及采收率的关键储层参数，同时也是钻井油层保护、完井射孔方案选择、最佳排液位置和生产速率以及三次采油措施制定的基础，渗透率解释模型的解释结果在多大程度上逼近实际地层渗透率将直接影响油藏工程师对油田开采方案的制定。因此，提高渗透率的解释精度就成为测井解释人员的一项长期和重要的工作。目前，求取渗透率的方法大多是根据岩心分析资料建立渗透率与孔隙度或者与其他参数的关系模型。

渗透率表征流体在储层中的流动特性，与岩石孔隙类型及结构密切相关［1～5］。徐深气田酸性火山岩储层孔隙类型复杂、非均质性强、渗透率变化大，孔隙度及含气性相近的储层单井日产量相差较大，研究表明产能大小与储层渗流能力关系密切，因此对于火山岩储层评价需要准确计算储层渗透率。渗透率计算方法较多，地球物理方法计算渗透率的模型有毛细管束模型和考虑泥质层的渗透率模型等；利用测井资料估算渗透率的方法有：自然电位测井资料、电阻率测井资料、放射性测井资料、声波测井资料和根据储层参数间统计关系等估算渗透率［6～9］。徐深气田火山岩储层泥质含量低、孔隙结构复杂、造岩矿物多样，应用上述方法难以准确计算储层渗透率。利用单一的孔－渗关系模型计算渗透率，相对误差超过一个数量级。岩石物理相反映储层的宏观特征和微观特性，笔者应用其表征参数中的层流指数（FZI）［10］对岩心样品分类并建立了相应的渗透率计算模型；对没有岩心分析资料的储层，通过对电阻率成像测井（FMI）得到的孔隙度频谱分布计算出对应层的缝洞指示参数（FI），实现对储层渗透率的分类；最后选取相应的计算模型对储层渗透率进行计算。应用该方法对研究区单井渗透率进行计算，取得了较好的效果。

1 单一渗透率解释模型

研究区酸性火山岩包括流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾凝灰岩和流纹质火山角砾岩，由取心观察、薄片分析和压汞资料可知：储层孔隙结构复杂，储集空间以气孔、杏仁孔、溶蚀孔洞及微裂缝为主，具有物性差、非均质性强，裂缝、微裂缝较发育的特点，属特低渗透储层。对酸性火山岩储层岩心样品孔隙度和渗透率关系进行分析，由孔隙度和渗透率关系图 （图1）可见：虽然数据总体具有渗透率随孔隙度增大而增大的特点，但其相关性较差，单一数学模型表示其关系的精度较低。因此，采用传统的由孔隙度资料计算得到渗透率的方法的精度很低，相对误差达到118.9%，无法满足火山岩储层开发方案编制与精细评价的需求。

常规酸性火山岩岩心恒速压汞资料表明，火山岩储层孔隙结构复杂，表现为喉道分布频带宽。与常规砂岩储层相比，酸性火山岩储层的孔喉半径比远大于相同物性的砂岩储层，孔隙与喉道匹配性较差，非均质性更严重 （表1）。相同岩心孔隙度条件下火山岩储层的孔喉半径比是砂岩储层的2～3倍［11］。实际资料研究表明，孔隙结构越复杂，相同孔隙度条件下的渗透率越低。因此，在没有研究孔隙结构的基础上建立的酸性火山岩储层的渗透率模型无法满足气田勘探开发的需求。

图1 研究区酸性火山岩储层孔隙度和渗透率关系

表1 酸性火山岩储层与砂岩储层的喉道特征对比表

2 基于岩石物理相的渗透率计算模型

2.1 岩石物理相及其表征参数

岩石物理相是一定规模的储层岩石物理特性的综合，是流体流动单元［12］的最基本岩石单位，是沉积作用、成岩作用、后期构造作用和流体改造作用的综合反映［13～15］。岩石物理相反映储层微观孔隙结构特征，是把结构和矿物地质特征结合起来判定不同孔隙几何相的一个重要指标。每一类岩石物理相具有特定的水动力特征，在其内部与影响流体流动的物性参数类似。储层非均质性则表现为不同岩石物理相之间岩性、物性的差异性。

储层岩石物理相研究以沉积岩石相和成岩作用为基础，并借助综合化的定量指标表征。对于砂岩储层，最主要的表征参数就是反映储层微观孔隙结构特征的层流指数FZI：

岩石物理相能反映储层宏观特征和微观孔隙结构的变化，其中表征参数FZI是储层孔隙度与渗透率的关系函数，能反映储层的孔隙结构特征，其研究方法克服了不同岩石物理相之间的非均质性。因此，可以采用岩石物理相的研究方法，结合酸性火山岩储层特征，对储层的岩石物理相进行研究，用岩石物理相的表征方法反映不同的孔隙结构，即在不同的岩石物理相之间存在非均质性，而在相同的岩石物理相之间具有较好的均质性。在此基础上，建立同一类岩石物理相的唯一的孔隙度 －渗透率关系。

2.2 渗透率解释方法

2.2.1 取心井基于层流指数分类

以实验室岩心分析得到的样品孔隙度和渗透率数据为基础，通过式（1）计算FZI，同时结合储层孔隙类型对储层孔渗关系进行分类，使同类孔渗关系具有均质性，孔隙度和渗透率具有较好对应关系。

研究区共取得有效样本205个，FZI取值范围0～8.7。结合测井资料、岩心分析及孔隙类型分析等相关资料，将孔渗关系分为3类（见图2）：Ⅰ 类（0＜FZI≤0.53）、Ⅱ 类（0.53＜FZI≤1.7）、Ⅲ 类（1.7＜FZI≤8.7）。由分类后的孔渗关系图（图3）可见，不同FZI分类下孔隙度与渗透率的相关性得到明显改善。岩心观察表明，研究区3类孔渗关系具有如下孔隙特征。Ⅰ类：孔隙发育，溶蚀作用较强，裂缝不发育；Ⅱ类：裂缝较少，孔洞较多，溶蚀作用较强；Ⅲ类：裂缝较发育，含少量的微小孔洞。随着溶蚀孔洞和裂缝发育程度的增加，储层渗透性变好。FZI分类标准适用于研究区酸性火山岩储层，对于其他地区酸性火山岩可采用类似办法重新确定。

图2 研究区酸性火山岩储层层流指数直方图

图3 研究区酸性火山岩储层层流指数分类后孔渗关系图

2.2.2 非取心井基于缝洞指示参数分类

有取心资料的井段可根据层流指数确定分类，而对非取心段则应用测井资料识别不同岩石物理相，采用 “岩心刻度测井”的方法确定渗透率解释模型。斯伦贝谢电阻率成像测井 （FMI）通过电阻率扫描得到井壁高清晰度图像，具有纵向分辨率高的特点。利用双孔介质储层孔隙分析软件（PoroDist）将标定的电阻率成像数据转换成井周视孔隙度数据并进行自动分析，经浅侧向刻度的电阻率成像图实际上是井壁的电导率图。利用Archie模型将电阻率图像转变为井周视孔隙度图像，对井周视孔隙度进行储层孔隙分布频率谱统计分析，确定基质孔隙与次生孔隙的分界点，进而确定基质孔隙与次生孔隙的比率，求取复杂岩性储层视基质孔隙、视次生孔隙、视总孔隙度和缝洞指示参数 （FI）。

图4 研究区酸性火山岩储层缝洞指示参数直方图

采用相同刻度标准对研究区火山岩储层进行孔隙度频谱分析，得到FI；应用FZI岩心分类结果对FI刻度后，通过FI对储层进行渗透率类型分类。对研究区15口取心井进行孔隙度频谱分析，应用195块岩心分析资料对FI进行刻度，得到各类孔渗关系的FI的范围（见图4）。Ⅰ类孔渗关系：0＜FI≤0.2；Ⅱ类孔渗关系：0.2＜FI≤0.4；Ⅲ类孔渗关系：0.4＜FI＜0.6。应用缝洞指示参数FI选取渗透率模型，与岩心资料分类进行对比，符合率达到92%。

2.2.3 基于层流指数储层分类的渗透率模型

应用层流指数对岩心样品进行分类后，每类储层具有相同的岩石物理相及相近孔隙类型。因此，对每类储层分别建立渗透率与孔隙度关系模型，应用孔隙度直接计算对应的渗透率：

表2 基于层流指数储层分类的渗透率模型参数表

3 应用效果

应用上述方法建立渗透率解释模型再应用到研究区的单井解释中，经14口井模型计算渗透率与岩心分析渗透率对比，相对误差均值为38.1%，满足了酸性火山岩储层评价的需要 （表3）。

表3 模型计算渗透率与岩心分析渗透率对比表

4 结 论

1）直接应用孔隙度计算储层的渗透率方法适用于均质性较好的储层，不适合非均质储层。

2）在酸性火山岩储层中，应用相似孔渗分类的方法计算储层渗透率具有较好的应用效果。

3）应用笔者提出的渗透率解释模型计算得到的渗透率能够满足酸性火山岩储层测井评价及开发部署的需要。

4）随着应用范围的扩大，该渗透率解释模型将纳入更多地区的样本，以增强其适用性。

［1］王瑞飞，宋子齐.流动单元划分及在地质中的应用 ［J］.测井技术，2003，27（6）：481～485.

［2］廖明光，李士伦，谈德辉.砂岩储层渗透率与压汞曲线特征参数间的关系 ［J］.西南石油学院学报，2001，32（4）：5～8.

［3］文慧俭，闫林，姜福聪，等.低孔低渗储层孔隙结构分形特征 ［J］.大庆石油学院学报，2007，31（1）：16～18.

［4］胡志明，把智波，熊伟.低渗透油藏微观孔隙结构分析 ［J］.大庆石油学院学报，2006，30（3）：51～53.

［5］李建民，吴锡令.根据压汞曲线建立砂岩储层渗透率估算模型 ［J］.勘探技术，2007，（1）：72～75.

［6］陈兴隆，李治平，秦吉舜.非均值模型渗透率的求解方法研究 ［J］.天然气工业，2006，26（6）：89～91.

［7］赵军，惠延安，王平，等.非均质油藏的岩石渗透率合成方法研究 ［J］.石油学报，2007，28（2）：102～104.

［8］罗万静，王晓东，李义娟.渗透率的常用确定方法及其相互关系 ［J］.西部勘探工程，2006，（1）：63～66.

［9］张师迪，王文光，杨宇.常规测井估算渗透率新方法 ［J］.石油天然气学报，2010，32（2）：260～262.

［10］袁新涛，彭仕宓，李洋.流动单元约束下求取储层渗透率的方法及实用性分析 ［J］.石油天然气学报，2005，27（2）：304～309.

［11］庞彦明，章凤齐，邱红枫，等.酸性火山岩储层微观孔隙结构及物性参数特征 ［J］.石油学报，2007，28（6）：72～77.

［12］Amaefule J O，Altunabay M D，Kersey D，et al.Enhanced reservoir description：using core and log data to identify hydraulic（flow）units and predict permeability in uncored intervals/wells ［J］.SPE 26436，1993.

［13］隋军，吕晓光，赵翰卿，等.大庆油田河流三角洲相储层研究 ［M］.北京：石油工业出版社，2000.177～184.

［14］王志章，何刚.储层流动单元划分方法与应用 ［J］.天然气地球科学，2010，31（3）：362～366.

［15］袁彩萍，姚光庆.油气储层流动单元研究综述 ［J］.地质科技情报，2006，25（4）：21～26.

Permeability Interpretation Model of Acid Volcanic Reservoirs Based on Petrophysical Facies

YANG Xue－feng（Author's Address：Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Daqing Oilfield Company，Daqing163712，Heilongjiang，China）

Permeability was one of the major parameters for evaluating reservoirs.Because thelithology and pore types were complex，heterogeneity was very strong in Xushen Gas Field of Songliao Basin，the permeability accuracy obtained by using the single porosity－permeabilitymodel was lower，it could not satisfy the needs of reservoir evaluation and development.Based on thesimilar reservoir classification，the permeability interpretation model of volcanic reservoirs wasestablished by comprehensively using core data，conventional and image logging data.Accuracy of themodel was higher than that of common permeability interpretation model，the permeabilitycalculated by using the model was consistent with that of core analysis.The application result showsthat the permeability interpretation model based on similar reservoir classification improves theaccuracy and provides the accurate permeability parameters for reservoir evaluation and development.

permeability；volcanic rock；flow unit；petrophysical facies；similar porosity－permeability relationship

P631.84

A

1000－9752 （2012）02－0088－05

2011－11－19

国家 “973”规划项目 （2009CB219307）。

杨学峰 （1982－），男，2004年中国石油大学 （华东）毕业，工程师，现主要从事测井解释方面的研究工作。

［编辑］ 龙 舟