陳 芳,李淑榮,袁衛(wèi)國(guó),許東暉,夏 寧

(1.中國(guó)石化勝利石油管理局測(cè)井公司,山東東營(yíng)257096;2.中國(guó)石化勘探南方分公司,四川成都610051)

利用FMI成像測(cè)井資料綜合評(píng)價(jià)川東北多相帶碳酸鹽巖儲(chǔ)層

陳 芳1,李淑榮1,袁衛(wèi)國(guó)2,許東暉1,夏 寧2

(1.中國(guó)石化勝利石油管理局測(cè)井公司,山東東營(yíng)257096;2.中國(guó)石化勘探南方分公司,四川成都610051)

川東北地區(qū)海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有強(qiáng)非均質(zhì)性、基質(zhì)孔隙度低、裂縫系統(tǒng)鉆井液侵入深等特點(diǎn),單純利用常規(guī)測(cè)井資料評(píng)價(jià)儲(chǔ)層具有較大局限性。通過(guò)建?？偨Y(jié)出了川東北地區(qū)海相沉積相帶與FMI圖像和常規(guī)測(cè)井曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用FMI測(cè)井在評(píng)價(jià)裂縫、孔洞方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),分析出川東北地區(qū)具有3種儲(chǔ)層類(lèi)型,即孔洞型、裂縫-孔洞型及裂縫型,其中以孔洞型和裂縫-孔洞型為主。以3口井為例,結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料和巖心分析資料以及成像測(cè)井資料對(duì)3種儲(chǔ)層類(lèi)型進(jìn)行了定量計(jì)算及對(duì)比分析。當(dāng)儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層具有相似的測(cè)井響應(yīng)特征時(shí)參考成像測(cè)井資料,可以對(duì)儲(chǔ)層有效性做出準(zhǔn)確判別。成像技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的解釋提供了評(píng)價(jià)依據(jù),同時(shí)提高了碳酸鹽巖的測(cè)井評(píng)價(jià)精度。

FMI成像測(cè)井;碳酸鹽巖;孔隙類(lèi)型;裂縫;溶蝕孔洞;巖心分析

0 引 言

川東北地區(qū)位于四川盆地的東部。由于沉積環(huán)境、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)的不同,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),使常規(guī)測(cè)井響應(yīng)與儲(chǔ)層物性的相關(guān)性變差,僅利用常規(guī)測(cè)井資料進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)頗具難度。主要表現(xiàn)在儲(chǔ)層孔隙空間類(lèi)型較難判斷、儲(chǔ)層流體性質(zhì)難以識(shí)別、孔隙度2%左右的界限儲(chǔ)層的有效性判別等方面。以常規(guī)測(cè)井資料為主的解釋評(píng)價(jià)技術(shù)已滿(mǎn)足不了生產(chǎn)、儲(chǔ)量計(jì)算的要求。綜合研究表明,電成像測(cè)井是評(píng)價(jià)裂縫、次生溶孔最為有效的手段之一,川東北地區(qū)利用FMI成像測(cè)井資料能夠較大地彌補(bǔ)常規(guī)測(cè)井的不足,尤其是在縫、洞評(píng)價(jià)方面[1]。

1 沉積相帶與儲(chǔ)集層關(guān)系

川東北地區(qū)長(zhǎng)興組主要發(fā)育有2種沉積類(lèi)型,即礁灘組合型和開(kāi)闊臺(tái)地型(碳酸鹽巖緩坡)。其中緩坡、開(kāi)闊臺(tái)地型主要巖性為灰?guī)r類(lèi),頂部發(fā)育砂屑灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r,白云巖化程度低,孔隙不發(fā)育。礁灘型巖性可大致分為下部灰?guī)r段和上部白云巖段2段,下部灰?guī)r段巖性主要為灰色、深灰色中厚層狀至塊狀泥微晶灰?guī)r、含砂屑泥晶灰?guī)r等,至頂部為淺灰色塊狀亮晶砂屑灰?guī)r夾硅質(zhì)白云巖條帶和生物灰?guī)r;上部巖性主要為蒸發(fā)坪相淺灰-灰色溶孔粉-細(xì)晶白云巖、殘鮞細(xì)-中晶白云巖、溶孔藻紋層白云巖,巖石重結(jié)晶作用較強(qiáng),溶孔發(fā)育,儲(chǔ)集性好[2]。

圖1 川東北地區(qū)沉積相帶與FMI圖像對(duì)應(yīng)模式

飛仙關(guān)組一～二段沉積時(shí)古地理格局與長(zhǎng)興期相似,發(fā)育有陸棚、斜坡、臺(tái)地邊緣淺灘及局限臺(tái)地等沉積相單元。淺水陸棚以沉積泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r為主;臺(tái)地邊緣暴露淺灘沉積物以淺灰色溶孔亮晶殘余鮞粒白云巖為主夾溶孔亮晶殘余砂屑白云巖及溶孔白云巖,儲(chǔ)集條件很好;局限臺(tái)地巖性為灰色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r與灰質(zhì)白云巖及白云巖韻律互層。飛三段發(fā)育有開(kāi)闊臺(tái)地及局限臺(tái)地等沉積相單元。開(kāi)闊臺(tái)地巖性以灰色泥晶灰?guī)r為主;局限臺(tái)地面積小,僅分布于PG構(gòu)造、DW構(gòu)造一帶。飛四段為蒸發(fā)臺(tái)地沉積環(huán)境,巖性為紫紅色泥巖、白云巖夾石膏,PG-DW一帶由于位于低洼地區(qū)為局限臺(tái)地沉積。

2 FMI成像測(cè)井應(yīng)用

2.1 分析沉積環(huán)境與儲(chǔ)集巖、儲(chǔ)集層關(guān)系

在碳酸鹽巖海相沉積的研究過(guò)程中,成像測(cè)井資料具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),是其他資料所無(wú)法替代的[3]。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期總結(jié)、研究和分析,目前已初步建立了川東北地區(qū)海相沉積相帶與FMI圖像(見(jiàn)圖1)和常規(guī)測(cè)井曲線的多種對(duì)應(yīng)模式[4]。

(1)臺(tái)地邊緣淺灘相。FMI圖像顯示儲(chǔ)層為條帶狀,溶孔、粒間、粒內(nèi)孔隙發(fā)育;自然伽馬曲線低值,中子和聲波數(shù)值增大密度值減小,相比致密層雙側(cè)向電阻率明顯降低且在一定范圍內(nèi)數(shù)值高低變換頻繁。

(2)臺(tái)地邊緣生物礁相。礁核、礁翼相白云巖均有良好的原始孔、滲性,儲(chǔ)集巖成層性較差,但由于裂縫、溶孔均比較發(fā)育,其水平和垂直滲透率都可能很高;自然伽馬與三孔隙度曲線響應(yīng)同上,但氣層雙側(cè)向電阻率相比致密層數(shù)值明顯降低的同時(shí)更易具有正幅度差。

(3)臺(tái)地前緣斜坡。由于斜坡陡度和臺(tái)緣性質(zhì)不同沉積物類(lèi)型變化大,在不同條件下可形成斜坡塌積、灰砂、灰泥、泥丘壑塔礁沉積,斜坡上具有生物礁時(shí)可形成極好儲(chǔ)層;緩坡沉積物以泥質(zhì)灰?guī)r為主,常具有變形層理,不具儲(chǔ)集性。以泥質(zhì)灰?guī)r為主時(shí),自然伽馬數(shù)值相比純灰?guī)r和純白云巖明顯升高,由于受泥質(zhì)影響中子曲線更易大于灰?guī)r骨架值,聲波、密度變化不明顯,雙側(cè)向電阻率中低值。

(4)臺(tái)地蒸發(fā)巖相。在早期臺(tái)地邊緣礁灘相區(qū)構(gòu)成生物礁的礁蓋,巖性以溶孔白云巖為主,溶孔裂縫發(fā)育,儲(chǔ)集性能好,自然伽馬、三孔隙度、電阻率曲線響應(yīng)特征與臺(tái)地邊緣生物礁相類(lèi)同。下三疊統(tǒng)飛四段,全區(qū)演變?yōu)檎舭l(fā)臺(tái)地沉積環(huán)境,沉積物為紫紅色泥巖、灰白色白云巖夾石膏,為區(qū)域性蓋層,常規(guī)測(cè)井響應(yīng)中,自然伽馬曲線值小于10 API,深側(cè)向電阻率最高限值,密度為高值。

(5)開(kāi)闊臺(tái)地相、陸棚相。以低電阻率泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主,不能成為儲(chǔ)層,但卻可以成為良好的生油巖。

2.2 儲(chǔ)層識(shí)別

(1)裂縫識(shí)別。FMI成像測(cè)井可以直觀識(shí)別出各種裂縫,進(jìn)而劃分出裂縫發(fā)育段,是目前識(shí)別裂縫型儲(chǔ)層并評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的、最有效手段(見(jiàn)圖2)。

圖2 地層圖像特征

高導(dǎo)縫屬于以構(gòu)造作用為主要形成因素的天然裂縫,圖像上往往表現(xiàn)為黑褐色正弦曲線,呈較高連續(xù)性或半閉合狀,可平行或相交,可以交叉形成網(wǎng)狀或樹(shù)枝狀,由于常有溶蝕孔洞串在一起,使圖像上電導(dǎo)率異常寬窄變化較大,且裂縫面的邊界由于受到溶蝕和沉淀的雙重作用而不甚清晰,屬于有效縫。鉆井誘導(dǎo)縫對(duì)儲(chǔ)層原始儲(chǔ)滲空間沒(méi)有貢獻(xiàn),但對(duì)于后期的壓裂等工程作業(yè)有一定意義,圖像上表現(xiàn)為2組羽狀排列的暗色線條,沿井壁的對(duì)稱(chēng)方向出現(xiàn)。高電阻率縫也是天然裂縫,圖像上表現(xiàn)為顏色比圍巖更亮的白色-亮黃色正弦曲線條帶,反映沿裂縫有高電阻率礦物充填[5]。

(2)溶蝕孔洞識(shí)別。溶洞、溶孔顯示為低電阻率特征,呈暗黑色團(tuán)塊狀、形狀不規(guī)則的高導(dǎo)異常體,多為分散的星點(diǎn)狀或串珠狀,從圖像上較易識(shí)別(見(jiàn)圖3)。溶蝕孔洞空間分布主要有3種形式:互相較為連通的孔洞,雖然單個(gè)孔洞的尺寸較小,但孔洞之間相互連通,在圖像上呈較為大塊的暗色斑點(diǎn);呈零星分布,孔洞數(shù)量少,雖然孔洞尺寸可能較大,但分隔性強(qiáng)、連通性差;沿裂縫分布,為裂縫溶蝕擴(kuò)大或充填殘留而成。

2.3 判斷儲(chǔ)層孔隙空間類(lèi)型

川東地區(qū)海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層類(lèi)型有孔洞型、裂縫-孔洞型及裂縫型,以孔洞型和裂縫-孔洞型為主要儲(chǔ)集類(lèi)型[6]。

(1)孔洞型儲(chǔ)層。溶蝕孔、洞是其主要的儲(chǔ)集空間,這類(lèi)儲(chǔ)層一般是原生孔隙發(fā)育的層段經(jīng)過(guò)溶蝕改造形成,裂縫欠發(fā)育。通常儲(chǔ)集性能較好,但滲流能力較差。溶孔又具有層狀和塊狀2種分布形式。

圖3 P-11井溶蝕孔洞特征

以塊狀溶孔為例,圖4即為塊狀溶孔型儲(chǔ)層,從常規(guī)測(cè)井曲線及數(shù)字處理成果看,溶孔發(fā)育段表現(xiàn)為自然伽馬低值,雙側(cè)向電阻率正差異,深側(cè)向電阻率1 000Ω·m左右,孔隙度1.5%～18.1%,溶蝕層段大部分屬于Ⅰ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層,主要為Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層。從FMI圖像看,形狀不規(guī)則的暗黑色團(tuán)塊狀高導(dǎo)異常體即溶孔,多呈分散的星點(diǎn)狀或串珠狀,零星分布的尺寸較大孔洞數(shù)量少,連通性差;反映到孔隙度滲透率關(guān)系圖上,由于孔隙連通性差,儲(chǔ)層滲透能力不高,呈現(xiàn)出隨著孔隙度增大,但滲透率沒(méi)有太大變化的特點(diǎn)(見(jiàn)圖5)。

(2)裂縫型儲(chǔ)層。一般巖石基質(zhì)物性較差,原生孔隙和次生孔洞均不發(fā)育,是以裂縫為其主要儲(chǔ)集空間和連通渠道,通常儲(chǔ)集性能較差,滲流性能好。裂縫分為高角度、低角度及斜交縫。

以低角度及斜交縫為例(見(jiàn)圖6),P-6井飛二～一段底部地層,巖性為灰色白云巖,為發(fā)育低角度及斜交縫為主的地層,孔隙不甚發(fā)育,計(jì)算平均孔隙度為4.0%～6.2%;在FMI圖像上,低角度高導(dǎo)縫表現(xiàn)為連續(xù)性較高的黑褐色正弦曲線,有的呈半閉合狀,斜交縫則表現(xiàn)為角度雜亂的黑褐色曲線,多與上下溶孔或裂縫貫通,對(duì)改善儲(chǔ)層滲流能力具有較大的作用。在測(cè)井曲線上,自然伽馬值為 12～15 API,裂縫發(fā)育帶的雙側(cè)向電阻率正差異明顯,深側(cè)向電阻率在1 300～7 000Ω·m之間,相比溶孔及裂縫均不發(fā)育的層段,數(shù)值減小5～15倍。主要為Ⅲ類(lèi)、局部為Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層。

巖心分析孔隙度-滲透率關(guān)系圖(見(jiàn)圖7)顯示,孔隙度滲透率相關(guān)性較差,即孔隙度變化不大,而滲透率卻成倍增大,說(shuō)明有一定的裂縫在起作用。

(3)裂縫-孔洞型儲(chǔ)層。是孔洞型儲(chǔ)層和裂縫型儲(chǔ)層的較好組合,孔洞是其主要的儲(chǔ)集空間,裂縫既作為儲(chǔ)集空間,又作為重要的連通渠道。相比單一孔洞型或單一裂縫型儲(chǔ)層,孔洞和裂縫共存大大提高了地層的儲(chǔ)集、滲流能力。

從常規(guī)測(cè)井曲線及數(shù)字處理成果(見(jiàn)圖8)看,白云巖儲(chǔ)層孔隙度在7.4%～14.0%之間,按孔隙度大小分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)氣層;從FMI圖像看,該層段發(fā)育互相較為連通的孔洞,單個(gè)孔洞的尺寸較小,但孔洞之間相互連通,在圖像上呈較為大塊的暗色斑點(diǎn),且裂縫較發(fā)育;在巖心分析孔隙度-滲透率關(guān)系圖上(見(jiàn)圖9),由于孔隙連通性好,儲(chǔ)層滲透能力較強(qiáng),呈現(xiàn)出滲透率隨孔隙度增大而增大的變化趨勢(shì)。

2.4 儲(chǔ)層有效性判別

圖4 D-2井測(cè)井曲線與FMI圖像對(duì)比圖

圖5 D-2井巖心分析孔隙度-滲透率關(guān)系圖

圖6 裂縫型儲(chǔ)層P-6井,低角度及斜交縫,飛二～一段

在溶孔發(fā)育的層段,常規(guī)測(cè)井上高孔隙度對(duì)應(yīng)于成像測(cè)井上溶蝕孔洞發(fā)育的層段,與巖心錄井三者具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而在溶孔及裂縫均不甚發(fā)育的層段,有時(shí)儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層具有相似的測(cè)井響應(yīng)特征,例如暗色層狀泥質(zhì)與亮色高阻灰?guī)r互層,在三孔隙度曲線上具有中子、聲波值略大、密度值略小的特點(diǎn),雙側(cè)向電阻率局部可能具有正幅度差,自然伽馬曲線呈低值夾中高值薄互層,但FMI圖像上卻呈“千層餅”特征,為無(wú)效儲(chǔ)層;與以上測(cè)井響應(yīng)特征近似,巖性卻存在差異,這種情況應(yīng)參考成像測(cè)井資料,看是否發(fā)育裂縫或少量微小溶蝕孔,如果存在則為有效儲(chǔ)層。

圖8 M-4井測(cè)井曲線、成果及FMI圖像對(duì)比圖

圖9 M-4井巖心分析孔隙度-滲透率關(guān)系圖

3 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

(1)結(jié)合FMI測(cè)井總結(jié)了川東北地區(qū)海相沉積相帶與儲(chǔ)集巖、儲(chǔ)集層的對(duì)應(yīng)規(guī)律,臺(tái)地邊緣的鮞粒灘、生物礁最有可能成為比較優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。

(2)川東北地區(qū)具有3種儲(chǔ)層類(lèi)型,即孔洞型、裂縫-孔洞型及裂縫型,以孔洞型和裂縫-孔洞型為主要儲(chǔ)集類(lèi)型。

(3)長(zhǎng)興組臺(tái)地邊緣礁灘相和飛仙關(guān)組臺(tái)地邊緣淺灘相的白云巖地層為溶孔、裂縫集中發(fā)育帶。裂縫型儲(chǔ)層在飛三段、層狀溶孔在飛二～一段上部地層較為常見(jiàn)。

(4)利用常規(guī)測(cè)井資料難以對(duì)溶孔及裂縫均不甚發(fā)育的層段的儲(chǔ)層有效性做出判別,而利用FMI成像測(cè)井可以進(jìn)行判別。

[1] 楊麗兵,李 瑞,梁 濤,等.電成像測(cè)井在川北地區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 [J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā), 2008,31(2):8-11.

[2] 黃紅濤.川東北地區(qū)上二疊系長(zhǎng)興組生物礁特征及分布規(guī)律 [J].資源與環(huán)境,2008,(4):102.

[3] 張龍海,代大經(jīng),周明順,等.成像測(cè)井資料在湖盆沉積研究中的應(yīng)用 [J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2006,33(1):67-71.

[4] 2009年斯侖貝謝年會(huì),勘探南方分公司2006～2008年斯倫貝謝測(cè)井工作總結(jié) [Z].2009.

[5] 司馬立強(qiáng),疏壯志.碳酸鹽巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

[6] 司馬立強(qiáng).測(cè)井地質(zhì)應(yīng)用技術(shù) [M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

Comprehensive Evaluation of Carbonate Reservoir with Multi-facies Using FMI Imaging Logging Data in Northeast Sichuan

CHEN Fang1,LI Shurong1,YUAN Weiguo2,XU Donghui1,XIA Ning2
(1.Well Logging Company,Shengli Petroleum Administration,SINOPEC,Dongying,Shandong 257096,China; 2.South Sub-company of Exploration Corp,SINOPEC,Chengdu,Sichuan 610051,China)

Marine carbonate reservoirs in northeast Sichuan are characterized by serious heterogeneity,low matrix porosity and deep invasion of well drilling fluids in fracture system.With conventional logging data,reservoir evaluation are limited.Summarized is the corresponding relationship among marine sedimentary facies and FMI imaging and conventional logging curves in northeast Sichuan.Using the unique advantage on fracture and aperture evaluation of FMI imaging logs,analyzed are reservoir types in northeast Sichuan.The result shows that it has three reservoir types,such as,vug type,fracture-vug type and fracture type.Among them,the vug and fracture-vug are main types.Combining conventional logging data,rock core and FMI,the three reservoir types are calculated quantitatively and analyzed comparatively with three wells data.When reservoir and non-reservoir have similar logging responses,the reservoir effectiveness can be judged accurately with FMI data as reference.The obvious advantage of FMI imaging logs provide the basis for carbonate reservoir interpretation,and improve the precision of carbonate reservoir evaluation at the same time.

FMI imaging logging,carbonate,porosity type,fracture,corrosion hole,core analysis

P631.84

A

2010-03-30 本文編輯 余 迎)

1004-1338(2010)04-0343-05

陳 芳,女,1975年生,工程師,從事測(cè)井資料解釋與應(yīng)用研究工作。