使用湍流因子作为有效工具评估BM-85井（苏伊士湾，埃及）储层非均质性并进行水力流动单元分类

为何红海下方的岩层至关重要

在埃及苏伊士湾的海域下，薄薄的砂层和泥岩层决定着一个油田是持续产油还是很快枯竭。即便在书面资料上看起来有前景的井中，有些岩层允许油自由流动，而有些岩层则顽固地阻挡油流。本文探讨了一种在单井BM‑85中对这些隐伏岩层进行分类的新方法，不仅考察岩石的孔隙度，还关注流体在微小通道中流动时的混乱程度。

一个具有挑战性的地下拼贴

该研究聚焦下塞诺尼阶地层，这是一套位于苏伊士湾下方深处的岩石。地质学家对该区很熟悉，因为其断裂破碎的构造和快速变化的岩性。与简单均匀的层状结构不同，该储层更像由砂、泥灰岩和薄页岩拼接而成的拼布被。这些变化——称为储层非均质性——显著影响油、气和水在地下的迁移，并可能决定高效开采或资源受限之间的差别。

通过岩心和测井洞察岩石

为了解开这种复杂性，作者结合了两类证据。首先，他们检查了103个小圆柱形岩心样本，取自大约3.4到3.5公里深度的区间。实验室测试测量了这些样本的空隙率（孔隙度）和流体通过它们的难易程度（渗透率）。其次，他们分析了下入井中的工具所记录的连续测量——伽马、密度、中子、声波和电阻率测井——以沿全井深绘制岩性和含流体变化。通过将岩心结果与测井响应对照，他们得以把详细的岩石信息从少数岩心点扩展到更大深度。

寻找有利产能的优质带

利用这一综合数据集，研究团队识别出两个主要的产层带，具备产出碳氢化合物的能力。上段（Pay 1）显示中等孔隙度约21%且油饱和度相对较高约63%，但流动能力仅属中等。下段（Pay 2）则表现为优秀的储层：实验室测得的平均渗透率非常高，达到数百毫达西，且有效孔隙度在18%到21%之间。总体来看，这些数值表明岩石不仅能存储油，而且能让油较容易地朝井流动。然而，测得的渗透率范围——从几近封闭到极为通透——证实即便在这些产层内部，储层也远非均一。

流动何时不再平滑

传统评估主要把孔隙度和渗透率联系起来，但本研究进一步考虑了在较高流速或复杂孔系中流动变得不规则的现象，即非达西流。作者使用一个称为湍流因子、用β表示的量，当流体路径在狭窄或曲折的孔隙中扭曲时，β会增大。通过从每个岩心的渗透率计算β，并将其与称为储层质量指数（RQI）的孔隙度—渗透率复合量进行作图，他们把岩石分为两个水力流动单元。一组具有高RQI和低β，表明孔道连通良好、“流动平滑”。另一组则表现为低RQI和高β，指示更紧密、孔隙结构混乱，会限制流动，即使孔隙度在纸面上看起来可以接受。

将孔喉尺寸与流动行为联系起来

为解释这些差异产生的原因，研究团队利用实验室技术和既定方程估算了孔喉尺寸——即较大孔隙之间的狭窄颈部。以大孔喉（宏孔和巨孔）为主的岩石往往具有高渗透率和低湍流因子，因而是理想的产层目标。相反，以非常小的孔喉为主的岩石则表现为紧密储层：它们能储存流体但释放缓慢，并表现出高β值，表明对流动有强烈阻力。对随深度变化的储存能力与流动能力的额外分析显示，少数高渗透的层带承担了大部分流量，而较厚但更紧的层主要起存储作用。

这对提高采油率的意义

从非专业角度看，研究表明并非所有“看起来良好”的岩石都相同。两个孔隙度相近的层如果一个孔洞开敞连通、另一个被胶结物或黏土堵塞，其行为可能大相径庭。通过在标准测量中加入湍流因子，作者提供了一个更现实的图景，指出储层中哪些部分实际上能高效产油。在BM‑85中，产层2对应最佳的水力流动单元，而产层1对应较为温和但仍有产能的单元。这种方法——结合岩心试验、测井、孔径估算和基于β的流动单元——为苏伊士湾及类似油田的运营者提供了一个更精准的工具，以定位最有利的产位、规划注水以及最终从复杂地下体中回收更多的碳氢化合物。

引用: Al-Alfy, I.M., El-Sawy, M.Z., Salama, N.S. et al. Assessing reservoir heterogeneity using the turbulence factor as an effective tool for hydraulic flow unit classification for BM-85 Well, Gulf of Suez, Egypt. Sci Rep 16, 7185 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37379-0

关键词: 储层非均质性, 苏伊士湾, 水力流动单元, 湍流因子 β, 孔喉尺寸