致密油儲層測井有效性評價方法

安紀(jì)星，劉靜，羅安銀 (中國石油集團測井有限公司，河北 任丘 062552)

邢成婧玉 (長江大學(xué)計算機科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434100)

李陽，黃益，周強，沈萍，檀玉松 (中國石油集團測井有限公司，河北 任丘 062552)

致密油儲層測井有效性評價方法

安紀(jì)星，劉靜，羅安銀 (中國石油集團測井有限公司，河北 任丘 062552)

邢成婧玉 (長江大學(xué)計算機科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434100)

李陽，黃益，周強，沈萍，檀玉松 (中國石油集團測井有限公司，河北 任丘 062552)

華北油田束鹿凹陷泥灰?guī)r致密油是一類巖性復(fù)雜、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊致密油儲層，巖性根據(jù)來源、支撐方式、顆粒大小、礦物含量可以分為4大類十幾小類，復(fù)雜的巖性造成復(fù)雜的儲層孔隙結(jié)構(gòu)，既有基質(zhì)孔隙發(fā)育，也有裂縫、孔洞發(fā)育。常規(guī)測井解釋評價方法受巖性和孔隙結(jié)構(gòu)雙重影響，儲層類別難以劃分，儲層有效性難以評價。通過深入挖掘成像測井系列參數(shù)，依據(jù)陣列聲波滲透性指數(shù)，核磁孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，微電成像孔隙度譜主峰右側(cè)寬度、面積等參數(shù)創(chuàng)建了儲層分類圖版和標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了儲層的有效性評價。

泥灰?guī)r；致密油；成像測井；儲層有效分類

隨著油田進入勘探、開發(fā)的中后期，致密油儲層已經(jīng)成為能源接替的亮點。在華北油田束鹿凹陷沙河街組三段發(fā)育一類特殊的泥灰?guī)r致密油儲層，礦物組分主要為方解石和白云石，巖性分類達十幾種之多，常規(guī)測井曲線受巖性影響，難以對儲層物性進行評價。為此，筆者開展了束鹿凹陷泥灰?guī)r致密油儲層的測井解釋評價方法研究，通過成像測井系列精細刻畫，從中提取孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，陣列聲波滲透性指數(shù)，微電成像孔隙度譜主峰右側(cè)寬度、面積等參數(shù)，建立了解釋圖版，與實際油井產(chǎn)能結(jié)合，實現(xiàn)了對儲層的有效性評價，解決了制約泥灰?guī)r儲層勘探開發(fā)的 “瓶頸”，為油田勘探開發(fā)提供了技術(shù)保障。

1 儲層特征

1.1 巖性分類

束鹿凹陷泥灰?guī)r致密油儲層多為半深湖-深湖相的沉積產(chǎn)物，發(fā)育于沙河街組三段下亞段，巖性復(fù)雜。巖性根據(jù)成分、顆粒大小、沉積構(gòu)造等特征，可劃分為泥灰?guī)r、礫巖、泥巖、砂巖(粉砂巖)4大類；依據(jù)礦物成分，可以分為白云質(zhì)、灰質(zhì)等；依據(jù)結(jié)構(gòu)特征，又可以分為塊狀、紋層狀等；礫巖依據(jù)來源可以劃分陸源、混源、內(nèi)源3種類型，礫巖依據(jù)支撐方式，可分為顆粒支撐、雜基支撐2類[1](見表1)。

1.2 儲層特征

復(fù)雜的巖性，造成孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。從壓汞試驗分析可知，巖性影響物性，研究區(qū)物性最好的儲層巖性為紋層狀泥灰?guī)r和顆粒支撐礫巖，基質(zhì)孔隙度一般大于3%；壓汞資料顯示為雙峰特征，裂縫發(fā)育程度高(圖1(a))；其次為塊狀泥灰?guī)r、雜基支撐礫巖，基質(zhì)孔隙度1%～3%，壓汞資料顯示為單峰到雙峰特征，有裂縫發(fā)育(圖1(b))；而含灰(含云)泥巖、巖屑(粉)細砂巖、含礫含云(云質(zhì))泥灰?guī)r基質(zhì)孔隙度小于1%，壓汞資料顯示為單峰細喉，裂縫發(fā)育程度較低(圖1(c))。

表1 束鹿地區(qū)泥灰?guī)r巖性識別表

圖1 巖性與物性分析圖

根據(jù)薄片和物性資料統(tǒng)計，巖心實測孔隙度主要在0.01%～4.1%，滲透率主要在0.01～3.78mD；有裂縫存在的樣品，孔隙度相差不大，滲透率明顯偏高，最高可達38.3mD。從巖心實物觀察可見，裂縫、溶蝕孔均含油，基質(zhì)孔隙度高的巖心含油性指示好(見圖2)。

圖2 巖心含油顯示圖

2 測井評價參數(shù)

束鹿凹陷泥灰?guī)r致密油儲層巖性復(fù)雜，各種不同的巖性交互沉積，而常規(guī)測井曲線受巖性影響較大，如電阻率在1～5000Ω·m范圍變化。泥灰?guī)r總體表現(xiàn)為低電阻率、高補償中子孔隙度、高聲波時差、低密度的特征；其中紋層狀泥灰?guī)r與塊狀泥灰?guī)r結(jié)構(gòu)相差較大，測井曲線的響應(yīng)特征也有較大差別。礫巖總體表現(xiàn)為高電阻率、低補償中子孔隙度、低聲波時差、高密度的特征，由于礫巖來源(陸源、混源)不同、支撐方式(顆粒和雜基)不同、礫石含量(礫巖、含礫、礫狀)不同，測井曲線測量值也不盡相同。

通常電阻率大于3000Ω·m的儲層，物性差，含油性也差；而電阻率小于10Ω·m的儲層，一般泥質(zhì)含量多，物性、含油性也差，電阻率與儲層含油性相關(guān)性差，孔隙度也不能表征儲層物性。因此，需要探尋新的敏感參數(shù)，用以準(zhǔn)確評價儲層物性，才能實現(xiàn)儲層的有效性評價。

2.1 斯通利波滲透性指數(shù)

根據(jù)斯通利波傳播理論，斯通利波是一種管波，它沿井壁傳播，其衰減受儲層孔隙連通性以及裂縫有效性影響。Hornby[2]提出利用斯通利波求地層滲透率的方法，伍先運等[3]提出在斯通利波反演滲透率時的井徑與泥質(zhì)含量校正，利用斯通利波衰減曲線反演滲透率的方法。結(jié)合前人研究成果，通過校正井眼和泥質(zhì)的影響，使得斯通利波的衰減與裂縫的有效性、孔隙的連通性有關(guān)，從而指示儲層的滲透性(斯通利波滲透性指數(shù)越大，滲透性越好)。其擬合公式為：

(1)

式中：IRSTB為斯通利波滲透性指數(shù)，1；RST,a、RST,max、RST,min分別為斯通利波幅度平均值、斯通利波幅度最大值、斯通利波幅度最小值，無量綱；φ(sh)為泥質(zhì)體積分數(shù)，%；dh,s為微差井徑(井徑與鉆頭直徑的差)，cm；100為擬合系數(shù)，cm。

2.2 核磁孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)

研究表明，核磁共振橫向弛豫時間(τ2)分布不僅與孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[4]，還與部分孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)有很好的相關(guān)性，因此可以利用孔隙結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)來定量評價孔隙結(jié)構(gòu)[5]。利用核磁共振10個bin的區(qū)間孔隙度和核磁有效孔隙度，建立核磁孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)(核磁孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)越大，儲層孔隙結(jié)構(gòu)越好)。其擬合公式為：

(2)

式中：IMRZ為核磁孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)，1；aj為不同區(qū)間孔隙度的權(quán)重系數(shù)，1；bin,j為區(qū)間孔隙度(代表不同孔徑大小)，%；φe,n為核磁有效孔隙度，%。

2.3 孔隙度譜主峰右側(cè)寬度和面積

微電阻率成像測井，可以測量至少144條井壁附近的地層電阻率曲線，電扣測量值反映鄰近域的電阻率變化，與電扣鄰域內(nèi)的孔隙、孔徑變化有關(guān)。將眾多微電阻率曲線以阿爾奇公式經(jīng)淺側(cè)向電阻率標(biāo)定轉(zhuǎn)換成孔隙度譜：孔隙度低時，為很窄的單峰；孔隙分布較均勻且孔徑較大時，為后移單峰；當(dāng)次生孔隙不均勻分布并具有高導(dǎo)縫時，為較寬的雙峰，但孔隙度不一定很大；當(dāng)分布多個尺度的孔洞時，為較寬的多峰。為了實現(xiàn)物理內(nèi)涵的量化分析，從中提取反映儲層裂縫、孔洞特征的2個參數(shù)——孔隙度譜主峰右側(cè)寬度(φw)和面積(φa)，上述2個參數(shù)值越大，表明儲層裂縫、孔洞越發(fā)育(見圖3)。

圖3 微電成像孔隙度譜主峰右側(cè)寬度、面積示意圖

3 儲層類別有效劃分

核磁共振測井、陣列聲波測井、微電阻率掃描成像測井的深化處理研究，為泥灰?guī)r儲層有效性評價提供了豐富的技術(shù)手段。利用IRSTB、IMRZ、φw、φa等參數(shù)，建立了相應(yīng)的交會圖版，劃分了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類共3類儲層(圖4、5)，并建立了多參數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。

圖4 IRSTB-IMRZ交會圖 圖5 φw-φa交會圖

巖性儲層類別電阻率/(Ω·m)?/%IRSTB/1IMRZ/1?w/%?a/%礫巖Ⅰ類20～50≥6≥2≥25≥10≥3Ⅱ類150～5002～61.5～210～255～10≥2Ⅲ類900～1800<2<1.5<102～50.5～6泥灰?guī)rⅠ類40～70≥5≥3≥15≥5≥2Ⅱ類40～3002～51～35～15≥3≥2Ⅲ類50～1000<2<1<52～30.5～6

4 應(yīng)用效果

物性評價是泥灰?guī)r致密油儲層有效性評價的關(guān)鍵，在上述參數(shù)進行儲層分類的基礎(chǔ)上，增加了脆性、烴源巖特性、巖石機械特性等3方面的評價，建立了泥灰?guī)r致密油儲層“七性”關(guān)系評價柱狀圖，實現(xiàn)了對儲層類別的有效劃分。

圖6為研究區(qū)A井泥灰?guī)r致密油儲層類別綜合評價圖，可以看出：

8號層，巖性為陸源顆粒支撐礫巖，電阻率平均20Ω·m，IMRZ平均6，IRSTB平均1.5，φw平均13%、φa平均5%，儲層脆性好，破裂壓力低，有機碳質(zhì)量分數(shù)(w(TOC))較高，綜合評價為Ⅰ類儲層。

9號層，上部巖性為陸源顆粒支撐礫巖，中下部為塊狀泥灰?guī)r和混源雜基支撐礫巖交互，電阻率800～1000Ω·m，IMRZ平均3，IRSTB0.5～1，φw平均6%、φa平均3.5%，儲層脆性較好，破裂壓力較高，w(TOC)較高，綜合評價為Ⅱ類儲層。

10號層，巖性為塊狀泥灰?guī)r和混源雜基支撐礫巖交互，電阻率50～100Ω·m，IMRZ平均0.3，IRSTB0.1～0.7，φw平均4%、φa平均3%，儲層脆性差，破裂壓力較高，w(TOC)較低，綜合評價為Ⅲ類儲層。

圖6 研究區(qū)A井泥灰?guī)r致密油儲層類別綜合評價圖

5 結(jié)語

泥灰?guī)r致密油儲層巖性復(fù)雜，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同巖性在常規(guī)測井曲線上的響應(yīng)特征不同，難以表征儲層的物性和含油性。核磁共振測井能反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)，構(gòu)建的斯通利波滲透性指數(shù)對儲層滲透性有很好的指示作用，微電阻率成像測井處理得到的孔隙度譜主峰右側(cè)寬度、面積參數(shù)能對儲層縫洞特征進行定量評價。依據(jù)上述參數(shù)建立了解釋圖版和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合脆性、烴源巖特性、巖石機械特性等參數(shù)，對研究區(qū)泥灰?guī)r致密油儲層進行了精細的儲層類別劃分，實現(xiàn)了儲層的有效性評價。

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2016-07-25

中國石油天然氣集團公司科技研究與技術(shù)開發(fā)項目(2014E-35-03)。

安紀(jì)星(1971-)， 女，高級工程師，現(xiàn)主要從事測井解釋評價及致密油儲層評價研究工作，905349571@qq.com。。

[引著格式]安紀(jì)星，劉靜，羅安銀，等.致密油儲層測井有效性評價方法[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2017,14(23):33～38.

P631.84

A

1673-1409(2017)23-0033-06

[編輯] 龔丹