川渝油氣田碎屑巖儲層測井解釋及流體識別

摘 要

摘要：四川盆地侏羅系-上三疊統(tǒng)的蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組和須家河組等碎屑巖儲層具有低孔低滲、巖性復(fù)雜、儲集空間種類多、單砂體規(guī)模較小但累積厚度較大、橫向變化大、含水飽和
摘要：四川盆地侏羅系-上三疊統(tǒng)的蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組和須家河組等碎屑巖儲層具有低孔低滲、巖性復(fù)雜、儲集空間種類多、單砂體規(guī)模較小但累積厚度較大、橫向變化大、含水飽和度較高、儲層識別及儲層參數(shù)定量計(jì)算難度大，流體判別符合率低等特點(diǎn)。為此，開展了一系列分析研究工作：①在巖心分析基礎(chǔ)上進(jìn)行長石砂巖、巖屑砂巖、鈣質(zhì)砂巖等巖性識別；②利用聲電成像和常規(guī)測井資料進(jìn)行低孔低滲碎屑巖儲層識別；③利用多種能譜資料計(jì)算泥質(zhì)含量，以及多種測井資料計(jì)算束縛水飽和度等儲層參數(shù)；④使用電阻率-孔隙度法和飽和度法等進(jìn)行流體類型判別；⑤使用壓汞資料和試油資料進(jìn)行有效儲層確定。從而形成了一套適合四川盆地低孔低滲碎屑巖儲層的測井解釋和流體識別方法。利用該套技術(shù)能快速有效地確定射孔層位，較準(zhǔn)確地評價(jià)單井產(chǎn)能和油氣藏儲量，在川渝地區(qū)多個(gè)油氣田中取得了良好的地質(zhì)應(yīng)用效果，提高了川渝油氣田碎屑巖儲層的解釋評價(jià)精度和效率。
關(guān)鍵詞：川渝油氣田；侏羅紀(jì)-晚三疊世；碎屑巖；巖性識別；泥質(zhì)含量；飽和度；流體性質(zhì)；有效儲層
    四川盆地侏羅系-上三疊統(tǒng)的蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組和須家河組等碎屑巖儲層具有低孔低滲、巖性復(fù)雜、儲集空間種類多、單砂體規(guī)模較小但累積厚度較大、橫向變化大、含水飽和度較高、儲層識別及儲層參數(shù)定量計(jì)算難度大，流體判別符合率低等特點(diǎn)。為此，開展了一系列分析研究工作。
1 儲層解釋
1.1 巖性識別
    儲層巖性復(fù)雜，其碎屑成分有石英、長石、巖屑，礫石，巖屑成分多見粉砂巖、泥頁巖、碳酸鹽巖，偶含千枚巖、噴出巖、花崗巖等，礫石成分為泥巖、頁巖或碳酸鹽巖等；膠結(jié)類型較多，有孔隙接觸式、接觸-孔隙式，膠結(jié)物以碳酸鹽巖或硅質(zhì)為主，少見黏土膠結(jié)。因此分別構(gòu)成了石英類砂巖、長石類砂巖和巖屑類砂巖多種類型的儲層[1]。
    石英類砂巖包括石英砂巖、長石石英砂巖和巖屑石英砂巖，此類砂巖石英含量較高(30%～80%)，長石和巖屑含量較低，測井易于識別。
    長石砂巖長石含量高，一般大于30%、最高可達(dá)68%，且以正長石為主。因此儲層自然伽馬值高，一般大于80API，甚至高于鄰近的泥巖層，但無鈾自然伽馬、孔隙度曲線和電阻率曲線與鄰近砂巖段接近。
    巖屑砂巖與長石類和石英類砂巖相比，其自然伽馬值介于70～100 API，聲波時(shí)差一般低于60μs/ft(1ft=0.3048m)且變化不大，密度一般高于2.7g/cm3，中子一般低于5%，電阻率較高，須二段一般高于100Ω·m。但這些測井響應(yīng)隨巖屑成分和含量不同而略有差異：粉砂巖屑和碳酸鹽巖屑，聲波時(shí)差、密度表現(xiàn)為致密砂巖特征，中子略有增大，電阻率明顯增大；泥頁巖屑，聲波時(shí)差、中子略有增大，電阻率降低。
    鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖普遍存在于四川盆地碎屑巖中，常以薄夾層出現(xiàn)，其特征是低伽馬值、低時(shí)差、較低中子、較高密度、高電阻率。此外，當(dāng)儲層中含碳且達(dá)到一定量時(shí)，其測井特征為自然伽馬值、密度較低，聲波時(shí)差、中子、電阻率較高。
根據(jù)以上測井響應(yīng)特征并結(jié)合巖心分析資料，可正確識別儲層巖性(圖1)。
 
1.2 儲層識別
    孔隙型儲層：根據(jù)三孔隙度曲線指示孔隙發(fā)育，自然電位指示滲透性好，電阻率有所降低特征加以識別。
   高伽馬值長石類砂巖儲層：可根據(jù)自然伽馬能譜的低無鈾伽馬值與高總伽馬值的明顯差異，再結(jié)合孔隙度曲線、電阻率曲線變化與自然伽馬值變化不一致等特征予以識別。
低孔裂縫型儲層：利用常規(guī)測井資料難以識別，需根據(jù)成像測井圖上的裂縫響應(yīng)，陣列聲波變密度干擾圖形、波形幅度降低及陣列聲波縱波、橫波和斯通利波能量衰減，斯通利波計(jì)算的滲透率大等特征識別。如川東地區(qū)G井須家河組1948.8～1953.2m井段，用常規(guī)測井資料識別難度較大，但陣列聲波變密度干擾明顯、波形幅度降低及陣列聲波縱波、橫波和斯通利波能量有明顯衰減，電成像圖上有明顯裂縫顯示，可清楚說明該段裂縫較發(fā)育，為低孔一裂縫型儲層，中途測試產(chǎn)天然氣1.42×104m3/d。其測井特征詳見圖2。
 
1.3 儲層參數(shù)計(jì)算
1.3.1泥質(zhì)含量計(jì)算
    對于石英砂巖儲層的泥質(zhì)含量，可利用自然伽馬曲線按常規(guī)方法計(jì)算。但對長石砂巖儲層的泥質(zhì)含量計(jì)算，由于含有非泥質(zhì)的高放射性礦物，一般自然伽馬法不能應(yīng)用，為此研究出3種比較有效的方法：①根據(jù)研究區(qū)的長石含量對自然伽馬進(jìn)行校正，再利用常規(guī)方法計(jì)算泥質(zhì)含量；②用伽馬能譜測井資料，找出地層中與泥質(zhì)放射性能譜不同的非泥質(zhì)放射性礦物，以選定計(jì)算泥質(zhì)含量的放射性能譜成分[2]；③用中子-密度交會計(jì)算泥質(zhì)含量。如果所取GRmin和GRmax層段的非泥質(zhì)放射性成分與儲層段不一致，又無伽馬能譜測井資料，則可根據(jù)中子和密度測井資料的響應(yīng)方程解出Vsh和φt即
 
1.3.2飽和度計(jì)算
1.3.2.1 含水飽和度計(jì)算
    川渝油氣田碎屑巖地層多為分散泥質(zhì)，且地層水礦化度較低，用西門度方程效果較好，其公式為：
 
另外，也可用校正后的阿爾奇公式求含水飽和度，效果也較好，其公式為：
 
1.3.2.2 束縛水飽和度計(jì)算
    碎屑儲層通常用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式求解束縛水飽和度。因自然伽馬反映了泥質(zhì)含量和巖石粒度這兩個(gè)與儲層的束縛水飽和度密切相關(guān)的因素，故自然伽馬可反映束縛水飽和度的大小[3]，因此通過實(shí)驗(yàn)建立束縛水飽和度與自然伽馬的關(guān)系，便可求得束縛水飽和度。即
Swir=77.5216-3.22471φ+46.21329△GR (5)
其中△GR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)
2 儲層流體類型判別
2.1 電阻率-孔隙度識別法
    根據(jù)工區(qū)地層水電阻率、含氣飽和度、膠結(jié)指數(shù)、飽和度指數(shù)等參數(shù)，建立孔隙度與氣層電阻率下限值關(guān)系，并計(jì)算氣層電阻率下限值關(guān)系曲線[4～5]，比較該曲線與深側(cè)向電阻率值大小來判別儲層。即：電阻率值大于氣層下限值，為氣層；否則為氣水同產(chǎn)或產(chǎn)水。表1為某區(qū)塊孔隙度與電阻率下限值，由此獲得了氣層下限電阻率計(jì)算公式為：
 
2.2 飽和度法
    一般認(rèn)為，氣層不含束縛水或束縛水飽和度很小，水層或氣水層含一定量的可動水。因此利用阿爾奇公式求得Sw，由中子測井資料求得Swn，由伽馬經(jīng)驗(yàn)公式求得Swir，比較Sw與Swir，就可判別儲層流體類型。進(jìn)而還可用以下公式分別計(jì)算出可動水及可動氣飽和度，以判斷有無出水的可能性。
 可動水飽和度：Swf=Swr-Swir
 可動氣飽和度：Sgf=Swn-Swr
 綜合分析表明：當(dāng)Swf≥Swir時(shí)，地層為原狀地層時(shí)，測試可見水；當(dāng)Swir≥Swf≥0.75Swir時(shí)，地層測試時(shí)不見水，但加砂壓裂施工后，測試見少量水，地層處于含水臨界狀態(tài)。
3 有效儲層確定
有效孔隙度下限確定有兩種方法：①根據(jù)壓汞資料，分析中值壓力與孔隙度的關(guān)系，當(dāng)孔隙度小于某一值時(shí)，中值壓力迅速增大，說明當(dāng)孔隙度小于該值時(shí)，汞基本壓不進(jìn)，即這部分孔隙基本為無效孔隙[6～7](圖3)，利用該法確定的研究區(qū)有效孔隙度下限為7%；②統(tǒng)計(jì)試油產(chǎn)層段與干層段孔隙度的分布特征來確定(圖4)。由圖3可知，干層和氣層孔隙度的分界線在7%左右，可見該區(qū)儲層有效孔隙度取7%比較合適。
 
   
在確定了有效孔隙度下限、含水飽和度上限和泥質(zhì)含量上限后所得到的儲層的厚度即為儲層有效厚度。對儲層分類厚度的統(tǒng)計(jì)，則是根據(jù)前述的分類標(biāo)準(zhǔn)，對儲層發(fā)育段同一類別的對應(yīng)厚度進(jìn)行累加，即為該類儲層的累計(jì)厚度。
4 實(shí)例分析
白淺25井蓬萊鎮(zhèn)組井段746～754m，綜合分析該段為較純的細(xì)-中粒砂巖儲層，長石含量較高，粒度較細(xì)，導(dǎo)致自然伽馬值極高(圖5)，巖心分析孔隙度高達(dá)19.97%，平均值為16.72%。測井綜合分析處理后解釋了Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類氣層各2個(gè)(圖5)。738.4～756.5m井段測試產(chǎn)1.659×104m3/d工業(yè)氣流。
 
5 結(jié)束語
    該套測井資料處理解釋評價(jià)系統(tǒng)主要針對川渝地區(qū)低孔低滲復(fù)雜碎屑?xì)鈱樱梢越鉀Q此類復(fù)雜地層的儲層劃分、流體類型判別、儲層參數(shù)計(jì)算及儲層有效性評價(jià)等問題。通過實(shí)際應(yīng)用，表明效果較好。
符號說明
    φN、φt、φsh、φma分別為補(bǔ)償中子測井值、流體孔隙度、泥質(zhì)孔隙度和礦物骨架視中子孔隙度；ρb、ρt、ρsh、ρma分別為補(bǔ)償密度測井值、流體密度、泥質(zhì)密度和礦物骨架密度，g/cm3；Vsh為含氫泥質(zhì)含量；Sw為含水飽和度；φ為孔隙度；Rw、Rsh、Rt、Rc分別為地層水電阻率、泥質(zhì)電阻率、深側(cè)向電阻率、經(jīng)泥質(zhì)校正后的電阻率值，Ω·m；a、b分別為巖性系數(shù)；m、n分別為孔隙度指數(shù)、飽和度指數(shù)；Swir為束縛水飽和度；△GR為泥質(zhì)指數(shù)；GR。Gmax、Gmin分別為自然伽馬測井值、純泥巖地層自然伽馬值和純石灰?guī)r(白云巖)地層自然伽馬值，API；RTmin為氣層下限電阻率值，Ω·m。
參考文獻(xiàn)
[1] 何自新，南瑁祥.鄂爾多斯盆地上古生界儲層圖冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004：18-85.
[2] 趙良孝，邢會民.四川盆地淺氣層測井泥質(zhì)參數(shù)校正模型[J].天然氣工業(yè)，2007，27(11)：43-45.
[3] 歐陽建.石油測井解釋與儲層描述[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994：54-61.
[4] 趙良孝，鄭淑芬，高俊華.低孔低滲碎屑巖儲層測井評價(jià)方法[J].天然氣工業(yè)，2007，27(增刊2)：54-60.
[5] 趙輝，戴詩華，司馬立強(qiáng)，等.磨溪地區(qū)嘉二段儲層有效性評價(jià)方法[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，31(5)：13-16.
[6] 譚廷棟.天然氣勘探中的測井技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994：29-30.
[7] 宋汐瑾，李利品，黨瑞榮.一種感應(yīng)測井趨膚效應(yīng)校正的新方法[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，31(5)：9-12.
 
(本文作者：高俊華1 鄭淑芬1 于晏1 周順浩2 1.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；2.中國石化華北油田公司第二采油廠)