李全利吳春文

(1.勝利油田測井公司 山東東營) (2.勝利油田西部新區(qū)研究中心 山東東營)

基山砂巖體與鹽家砂礫巖體儲(chǔ)層特征分析與測井評(píng)價(jià)

李全利1吳春文2

(1.勝利油田測井公司 山東東營) (2.勝利油田西部新區(qū)研究中心 山東東營)

通過對(duì)比低滲透基山砂巖體與鹽家砂礫巖體巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)特征,揭示兩地區(qū)儲(chǔ)層在孔、滲關(guān)系、產(chǎn)能、油干層界限等方面不同的原因。針對(duì)兩地區(qū)不同的儲(chǔ)層特征,優(yōu)選計(jì)算兩地區(qū)儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的測井項(xiàng)目,給出了計(jì)算模型;生產(chǎn)科研實(shí)踐顯示,核磁共振測井在計(jì)算兩地區(qū)的儲(chǔ)層參數(shù)時(shí)具有很好的適用性,但深層滲透率計(jì)算仍需進(jìn)一步研究。儲(chǔ)層有效性測井評(píng)價(jià)是低滲透油藏的重點(diǎn)和難點(diǎn),基山砂巖體利用常規(guī)測井資料結(jié)合核磁共振測井可以較好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性,鹽家砂礫巖體利用常規(guī)測井結(jié)合FMI成像、核磁共振測井資料可以更好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的有效性。

惠民凹陷基山砂巖體;鹽家砂礫巖體;孔隙結(jié)構(gòu);測井評(píng)價(jià);儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算

0 引 言

惠民凹陷基山砂巖體與東營凹陷北帶鹽家中深層砂礫巖體是勝利油田近年來勘探的重點(diǎn)區(qū)塊,兩區(qū)塊都是典型的低滲透或超低滲透油藏,但是這兩地區(qū)的油藏在巖性、物性、油干層界限以及儲(chǔ)層產(chǎn)能等諸多方面存在很大差異,這些差異的存在使測井評(píng)價(jià)這兩種不同類型的油藏時(shí)也存在著較多差異。本文通過對(duì)這兩種類型油藏的儲(chǔ)層巖性、物性和孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)比分析,揭示兩地區(qū)油藏特征差異的原因,并針對(duì)不同的油藏特征提出測井評(píng)價(jià)時(shí)選用的測井項(xiàng)目和適用的方法。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖性特征

基山砂巖體為較深水環(huán)境下沉積物,巖石顆粒普遍較細(xì),以細(xì)、粉砂巖為主,粒度主要分布在0.15mm～0.25mm之間,成分主要為石英和長石,具有較高結(jié)構(gòu)成熟度、低成份成熟度特征,泥質(zhì)和灰質(zhì)含量較高。

鹽家砂礫巖體多為陡坡帶高能環(huán)境下形成的沉積物,巖性非常復(fù)雜,主要有含礫砂巖、礫狀砂巖、砂巖和礫巖等,巖性變化大,巖石顆粒分選、磨圓度都較差,成分主要為石英、鉀長石、斜長石和變質(zhì)巖等,巖石成分比例變化較大,具有低成份熟度特征,泥質(zhì)膠結(jié)為主。

兩地區(qū)儲(chǔ)層巖性最大的差異首先是儲(chǔ)層粒徑大小,其次為分選性、巖石成分。

1.2 物性特征

低滲透基山砂巖體埋深主要為2800m～3500 m,由于巖性細(xì)、埋藏深、結(jié)構(gòu)成熟度高,物性普遍較差,巖心分析孔隙度主要分布8%～20%之間,見圖1,平均為14.8%;滲透率分布在0.16～18×10-3μm2,主要分布區(qū)間為0.2～3×10-3μm2。通過對(duì)巖心實(shí)驗(yàn)、試油、核磁共振、離心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,確定了物性的下限值:孔隙度下限為13.1%,滲透率下限為0.61×10-3μm2。

圖1 基山砂巖與鹽家砂礫巖孔、滲關(guān)系

鹽家砂礫巖體巖心分析孔隙度主要為2%～16%之間,見圖1,平均值為8.9%;滲透率分布在 0.1～100×10-3μm2,主要分布區(qū)間為 0.2～12×10-3μm2,儲(chǔ)層埋度大于3000m時(shí),孔隙度一般小于12%,滲透率小于10×10-3μm2?？紫抖认孪逓?%,滲透率下限為 0.5×10-3μm2。

從圖1可以看出,基山砂巖體儲(chǔ)層孔隙度總體上比鹽家砂礫巖體儲(chǔ)層的大,但滲透率比鹽家砂礫巖體儲(chǔ)層略小;物性孔隙度下限基山砂巖體明顯的大,滲透率下限非常相近。

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

兩地區(qū)的不同沉積環(huán)境決定了兩地區(qū)儲(chǔ)層巖性的差別,巖性的差異又影響著孔隙結(jié)構(gòu)。圖1顯示,兩地區(qū)儲(chǔ)層孔隙度相同時(shí)滲透率卻相差很大,相差超過一個(gè)數(shù)量級(jí)。根據(jù)勘探開發(fā)實(shí)踐,兩地區(qū)產(chǎn)層孔隙度下限值相差較大,滲透率卻非常相近;基山砂巖地區(qū)儲(chǔ)層孔隙度大于13%時(shí),儲(chǔ)層壓裂改造才可能獲得工業(yè)產(chǎn)能,鹽家砂礫巖孔隙度為12%時(shí),可以獲得較高的自然產(chǎn)能。兩地區(qū)儲(chǔ)層壓裂改造效果也不同,相同滲透率的儲(chǔ)層,砂礫巖儲(chǔ)層改造效果更好。引起這些差異的根本原因是什么呢?圖2是兩地區(qū)代表性的孔喉半徑分布圖,從圖中可以看出,基山砂巖體孔喉半徑分布相對(duì)集中,且以較小的孔喉半徑為主,鹽家砂礫巖體孔喉半徑相對(duì)分散,較大孔喉半徑部分多于基山砂巖體?？紫督Y(jié)構(gòu)的差異是兩地區(qū)儲(chǔ)層孔、滲關(guān)系差異的根本原因[1],也影響著儲(chǔ)層改造效果。

圖2 基山砂巖體與鹽家砂礫巖體典型孔喉半徑分布

2 測井評(píng)價(jià)

2.1 儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算

基山砂巖體與鹽家砂礫巖體在巖性、物性和孔隙結(jié)構(gòu)方面存在著較大的差異,但都是低滲透儲(chǔ)層,在測井評(píng)價(jià)方面存在較多不同點(diǎn)和相同點(diǎn)。

2.1.1 孔隙度計(jì)算

基山砂巖體巖性和巖石礦物成分變化小,巖石骨架接近為定值,孔隙度與聲波時(shí)差具有很好的相關(guān)性,因此利用聲波測井可以比較準(zhǔn)確地計(jì)算孔隙度。

鹽家砂礫巖體巖性變化大,縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng),巖石礦物成分變化也較大,巖石骨架是一個(gè)變化的值,孔隙度與聲波時(shí)差的相關(guān)性比較差。同樣,儲(chǔ)層孔隙度與密度、中子測井的相關(guān)性也較差。因此,鹽家砂礫巖體利用單一孔隙度測井計(jì)算孔隙度精度不高。核磁共振測井基本不受巖石骨架的影響,可以提供比較準(zhǔn)確的孔隙度,在該區(qū)采集核磁共振測井資料可以提高孔隙度計(jì)算精度。

2.1.2 滲透率計(jì)算

滲透率是流體在儲(chǔ)層中流動(dòng)的能力量度,直接影響著油層產(chǎn)能和油干界限。影響滲透率的因素較多,諸如巖石的孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)、粒度、泥質(zhì)含量及膠結(jié)物等。對(duì)碎屑巖來講,滲透率一般與孔隙度相關(guān)性最強(qiáng),但不同的巖性滲透率差別較大,這主要是孔隙結(jié)構(gòu)差異比較大。

圖2顯示兩區(qū)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)方面存在較大差異,因此,滲透率與孔隙度的關(guān)系也存在明顯不同。圖1為兩區(qū)孔隙度與滲透率的關(guān)系,圖中顯示基山砂巖體滲透率與孔隙度具有較好的關(guān)系,砂礫巖體孔、滲關(guān)系略差,這是不同巖性孔、滲關(guān)系不同的結(jié)果,故準(zhǔn)確區(qū)分巖性,分巖性建立孔、滲關(guān)系可以提高砂礫巖體儲(chǔ)層滲透率計(jì)算精度。

砂礫巖體在相同孔隙度時(shí)滲透率比基山砂巖體的滲透率約大1.2個(gè)數(shù)量級(jí),因此,應(yīng)分別建立滲透率計(jì)算模型。研究發(fā)現(xiàn),基山砂巖體滲透率與孔隙度、泥質(zhì)含量、碳酸鹽含量關(guān)系密切,建立了根據(jù)以上因素計(jì)算滲透率的模型:

相關(guān)系數(shù):R=0.746614

式中,K為滲透率,10-3μm2;Vsh為泥質(zhì)含量,小數(shù);Φ為計(jì)算的孔隙度,小數(shù);Ca為碳酸鹽巖含量,小數(shù)。

鹽家砂礫巖體滲透率與孔隙度關(guān)系最為密切,與粒度、泥質(zhì)含量碳酸鹽含量關(guān)系不太密切,因此,可以建立利用孔隙度計(jì)算滲透率的模型,但由于不同巖性的孔、滲關(guān)系不同,應(yīng)分巖性分別建立滲透率計(jì)算模型。

式(2)是鹽家砂礫巖體未分巖性滲透率計(jì)算模型:

核磁共振以獨(dú)特測井原理,通過計(jì)算總孔隙度、可動(dòng)孔隙度和束縛流體孔隙度可以提供更準(zhǔn)確的滲透率,在這兩地區(qū)都有較好的應(yīng)用,但深層由于次生微裂縫較發(fā)育,核磁共振計(jì)算滲透率可能需要進(jìn)一步研究。

2.2 流體識(shí)別

基山砂巖體與鹽家砂礫巖體埋藏深,巖性致密、較高束縛水和低含油飽和度是兩地區(qū)油層的共同特點(diǎn),油氣對(duì)測井響應(yīng)貢獻(xiàn)較小,巖性貢獻(xiàn)較大,油水層測井差異小,流體識(shí)別都存在較大困難。

基山砂巖體建立的電阻率與孔隙度關(guān)系圖,油水層、差油層重合區(qū)較多,給流體識(shí)別、油層質(zhì)量評(píng)價(jià)帶來很大困難。針對(duì)這個(gè)難題,采取了電阻率與孔隙度、滲透率之間建立關(guān)系,較好地區(qū)分油水層、差油層,見圖3。核磁共振測井直接探測地層流體中氫核的含量,對(duì)于流體的判別有著常規(guī)測井不可比擬的優(yōu)勢,尤其基山砂巖體儲(chǔ)層油質(zhì)輕、孔隙度略大,核磁共振測井識(shí)別流體性質(zhì)的方法適用效果明顯。

圖3 電阻率與孔隙度·滲透率交會(huì)圖

鹽家砂礫巖體除受巖性致密、較高束縛水和低含油飽和度影響外,還存在巖性復(fù)雜,沉積旋回變化快、泥質(zhì)夾層多等因素,使流體識(shí)別更加困難,只利用常規(guī)測井資料識(shí)別流體性質(zhì)困難很大。研究表明,含礫砂巖、礫狀砂巖、砂巖油層、水層在電阻率—孔隙度圖板上可以分開,礫巖油水層混雜在一起。針對(duì)巖性復(fù)雜采用在巖性識(shí)別基礎(chǔ)上,首先識(shí)別儲(chǔ)層物性較好的含礫砂巖、礫狀砂巖等流體性質(zhì),再識(shí)別礫巖以及復(fù)雜巖性組合的流體性質(zhì)。采集FMI測井可以準(zhǔn)確識(shí)別巖性,為流體識(shí)別提供很好的資料。核磁共振測井識(shí)別流體的方法同樣適用于該地區(qū),但在巖性致密,含油飽和度較低的儲(chǔ)層,油氣顯示特征不明顯。

2.3 儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)

對(duì)于低滲透性油藏,準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層質(zhì)量、識(shí)別有效層對(duì)油藏投產(chǎn)方式、儲(chǔ)層改造與否及儲(chǔ)層改造方式的確定具有重要意義,也是測井評(píng)價(jià)的難點(diǎn)。

儲(chǔ)層能否獲得工業(yè)油流與油層物性、厚度、油質(zhì)以及求產(chǎn)方式都有關(guān)系,其中,油層物性與儲(chǔ)層有效厚度是測井評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)能影響最大的是儲(chǔ)層的物性,尤其是滲透性,所以,針對(duì)油層的有效性評(píng)價(jià)也主要是圍繞著儲(chǔ)層物性。

基山砂巖體巖性相對(duì)均質(zhì),儲(chǔ)層物性受灰質(zhì)、泥質(zhì)影響嚴(yán)重,常規(guī)測井資料對(duì)灰質(zhì)、泥質(zhì)含量指示較為準(zhǔn)確,因此,利用常規(guī)測井資料可以較好地評(píng)價(jià)基山砂巖體儲(chǔ)層物性。當(dāng)儲(chǔ)層埋藏深增大時(shí),儲(chǔ)層次生孔隙較發(fā)育,改善了儲(chǔ)層物性,常規(guī)測井資料評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性準(zhǔn)確性下降,應(yīng)結(jié)合核磁共振測井增加對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的分析[2]。

鹽家砂礫巖體巖性復(fù)雜,沉積旋回變化快,沉積厚度薄,較大比例的單層沉積厚度小于常規(guī)測井資料的垂向分辨率,這使常規(guī)測井資料識(shí)別該類儲(chǔ)層能力顯得不足。同時(shí),該區(qū)礫巖母巖為片麻巖,礫巖成分與石英砂巖骨架值差異小,使常規(guī)測井資料識(shí)別巖性難度加大,使儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算精確度下降,影響對(duì)儲(chǔ)層有效性的識(shí)別。電成像測井(FMI)具有高分辨率特點(diǎn),可以很好地識(shí)別巖性,結(jié)合常規(guī)測井和核磁共振測井資料可以很好地識(shí)別有效儲(chǔ)層,具有不可替代的作用。如圖4所示,3497m～3500m井段從常規(guī)測井資料分析為較均質(zhì)的巖性,但FMI顯示為含礫砂巖、礫巖交互,礫巖厚度小于30cm,由于常規(guī)測井垂向分辨率較低,顯示的特征為含礫砂巖,實(shí)際上含礫砂巖的孔隙度、滲透率都較礫巖大,僅依據(jù)常規(guī)測井資料難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的物性。

圖4 砂礫交互層測井圖

3 結(jié) 論

1)基山砂巖體與鹽家砂礫巖體儲(chǔ)層孔、滲關(guān)系差異的根本原因是孔隙結(jié)構(gòu)的差異,孔隙結(jié)構(gòu)差異的原因是巖性的差異。

2)兩地區(qū)孔、滲關(guān)系差異大,計(jì)算滲透率應(yīng)分別建立模型。核磁共振測井可以較準(zhǔn)確地計(jì)算兩地區(qū)的滲透率,但深層滲透率的計(jì)算還需要進(jìn)一步研究。

3)電成像測井評(píng)價(jià)高頻旋回的鹽家砂礫巖體儲(chǔ)層物性具有獨(dú)特優(yōu)勢,結(jié)合常規(guī)測井、核磁共振測井資料可以更好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性,對(duì)流體識(shí)別也有重要作用。

[1] 曾文沖.油氣藏儲(chǔ)集層測井評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1991

[2] 運(yùn)華云,趙文杰.利用T2分布進(jìn)行巖石孔隙結(jié)構(gòu)研究[J].測井技術(shù),2002,26(1)

P631.8+1

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1004-9134(2010)02-0055-03

2009-12-14 編輯:姜 婷)

李全利,男,1998年畢業(yè)于成都理工大學(xué)核技術(shù)專業(yè),目前在勝利測井四分公司從事測井野外作業(yè)。郵編:257096