黃質(zhì)昌,黃新平,冷洪濤

(中國石化集團勝利石油管理局測井公司,山東東營257096)

東營凹陷DX176塊低電阻率油層評價技術(shù)

黃質(zhì)昌,黃新平,冷洪濤

(中國石化集團勝利石油管理局測井公司,山東東營257096)

針對東營凹陷DX176塊沙四段低電阻率油層的特點,提出了基于儲層巖性細分和含水飽和度泥質(zhì)校正的低電阻率油層測井評價方法。闡述了巖性細分的方法、巖性與低電阻率油層成因的關(guān)系。分析了泥質(zhì)的特性、泥質(zhì)在地層的分布形式以及地層電阻率與泥質(zhì)含量的關(guān)系。對簡化的西門杜模型、雙水模型和混合泥質(zhì)模型等3個具有泥質(zhì)校正功能的含水飽和度計算模型進行研究、分析和對比,并對混合泥質(zhì)含水飽和度計算模型進行改進?？偨Y(jié)出適用于該塊低電阻率油層的油、水綜合評價技術(shù)。該方法在DX176塊應(yīng)用效果良好,測井解釋符合率達到90%。

測井評價;低電阻率油層;巖性細分;含水飽和度;泥質(zhì)校正;東營凹陷

0 引 言

東營凹陷DX176塊沙四段含油砂體是勝利油田近幾年發(fā)現(xiàn)的低電阻率油藏之一。儲層為深湖亞相濁積砂體,巖性以細砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主,夾含礫砂巖和灰質(zhì)砂巖,具有極高地層水礦化度(>21×104mg/L),儲層電阻率0.5～10Ω·m。由于儲層巖性多變且具有極高地層水礦化度、電阻率變化范圍大,給測井評價工作造成了很大的困難。本文闡述了基于儲層巖性細分和含水飽和度泥質(zhì)校正低電阻率油層測井評價技術(shù)的研究方法、應(yīng)用過程和應(yīng)用效果。

1 儲層巖性細分與低電阻率油層成因分析

1.1 地層分類及評價難點

為了找出地層性質(zhì)與測井響應(yīng)相互關(guān)系的規(guī)律性,以×井為例,依據(jù)測井響應(yīng)的相似性和獨特性,結(jié)合巖屑錄井資料,把×井目的層段地層分為A、B、C、D、E、F共6類巖性地層(見圖1)。

A類為泥巖,用于泥質(zhì)分布和巖性研究。C類為細砂巖和粉砂巖,電阻率較高,其巖性和含油性易于識別,可為疑難層的巖性和含油性分析提供較為明確的參考尺度。D類為含礫砂巖和灰質(zhì)砂巖,高電阻率,含油性較易識別,不列入研究范圍。E類為灰質(zhì)泥巖,對研究工作無幫助,不進行研究。

×井測井評價難點,①電阻率極低(0.5～0.8 Ω·m)的F類地層識別;②電阻率次低(0.7～1.0 Ω·m)的B類地層識別;③這2類地層的巖性和低電阻率成因及提高其含水飽和度計算精度的方法。

圖1 ×井測井綜合成果圖

1.2 泥質(zhì)的測井響應(yīng)特性

地層中的泥質(zhì)是由水、黏土和細粉砂組成,細粉砂的測井響應(yīng)具有兩面性[1],①由于它的主要巖石成分為石英和長石,礦物成分與砂巖骨架成分相同,在中子、密度的測井響應(yīng)表現(xiàn)出砂巖的特征;②由于其顆粒極細(粒徑0.01～0.05 mm),造成地層微細孔隙發(fā)育、巖石顆粒表面滯水增多,導(dǎo)致地層束縛水升高和滲透性降低,使電阻率降低和自然電位異常幅度減小,同時由于極細的巖石顆粒對放射性物質(zhì)吸附作用的增強,自然伽馬有所升高,表現(xiàn)出黏土的特性。

1.3 巖性細分方法與低電阻率成因分析

作出A、B、C、F等4類地層的中子-密度交會圖,在砂巖段確定最大孔隙度的純砂巖點(R)、在泥巖段確定濕黏土點(S)。連接砂巖骨架點(補償中子值-3%、補償密度值2.65 g/cm3)和水點(補償中子值100%、補償密度值1.0 g/cm3)形成含水純砂巖線,連接水點和濕黏土點為含水純黏土線,連接砂巖骨架點和濕黏土點形成泥巖線(見圖2)。依據(jù)不同泥質(zhì)分布形式對地層有效孔隙度的影響特點以及中子、密度的變化規(guī)律,按照不同泥質(zhì)分布線的制作方法[1],分別作出層狀泥質(zhì)線(R-H連線)、結(jié)構(gòu)泥質(zhì)線、分散泥質(zhì)線。

對圖2進行分析,在黏土點與純砂巖點之間大致可分為3個區(qū)域:靠近濕黏土點的泥巖區(qū)(Ⅰ區(qū))、靠近純砂巖點的砂巖區(qū)(Ⅲ區(qū))、處于兩者中間的黏土質(zhì)砂巖區(qū)(Ⅱ區(qū))。B類地層巖屑錄井為細砂巖,但其中子-密度數(shù)據(jù)點分布于Ⅱ區(qū),指示地層含黏土,且處于2個正韻律層的頂部,儲層巖性可細分為黏土質(zhì)細砂巖。泥質(zhì)(黏土)含量的增加會引起油層導(dǎo)電截面增大,導(dǎo)致電阻率降低[2]。B類儲層低電阻率成因是由于黏土的附加導(dǎo)電性為主、束縛水導(dǎo)電為副復(fù)合作用的結(jié)果。該類儲層由于黏土含量較高,物性相對差一些,但其平均孔隙度15.5%,達到區(qū)塊儲層要求,自然電位半幅度點也指示為儲層,綜合分析為產(chǎn)層。

圖2 中子-密度巖性識別圖

F類地層巖屑錄井為泥質(zhì)粉砂巖,中子-密度數(shù)據(jù)點分布于Ⅲ區(qū),與C類的細砂巖-粉砂巖同屬1個區(qū)域,指示與C類的巖性非常相似,說明泥質(zhì)成分以細粉砂為主,儲層實際的巖性可以進一步細分為細粉砂質(zhì)粉砂巖。極細的巖石顆粒伴隨著微細孔隙的發(fā)育,導(dǎo)致微細孔隙毛細管阻力增大,微細孔隙中飽含束縛水,形成發(fā)達的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),使油層電阻率降低[2]。F類儲層極低的電阻率是由于細粉砂質(zhì)含量增多導(dǎo)致束縛水含量升高、加之極高地層水礦化度引起的。地層平均孔隙度18.5%,自然電位半幅度點和八側(cè)向電阻率侵入特征也指示為儲層,綜合分析為產(chǎn)層。

地質(zhì)背景是低電阻率油氣層成因的主要控制因素,沉積相帶是地質(zhì)背景因素之一,沉積水動力的強弱變化,促成沉積微相與巖性的分布規(guī)律,控制了油氣層的微觀表現(xiàn)形式;從沉積相帶分析,低電阻率油氣層主要發(fā)育于弱水動力沉積區(qū)[3]。東營凹陷DX176塊儲層屬于深湖亞相濁積砂體,處于弱水動力沉積環(huán)境,具備低電阻率油層形成的沉積相帶條件。

2 地層電阻率與泥質(zhì)含量的關(guān)系

2.1 泥質(zhì)分布形式分析

通過對圖2這4種巖性數(shù)據(jù)點分布與3條泥質(zhì)線的相對位置關(guān)系分析,數(shù)據(jù)點的分布離結(jié)構(gòu)泥質(zhì)線較遠,說明儲層不含純結(jié)構(gòu)泥質(zhì)。泥巖數(shù)據(jù)點分布在層狀泥質(zhì)線的右下方,指示以層狀泥質(zhì)為主。黏土質(zhì)細砂巖分布在層狀泥質(zhì)線的兩旁,表明是以層狀泥質(zhì)為主導(dǎo)的層狀-分散、層狀-結(jié)構(gòu)混合泥質(zhì)分布形式。細砂巖、粉砂巖和細粉砂質(zhì)粉砂巖主要分布在分散泥質(zhì)線與層狀泥質(zhì)線之間,指示儲層中的泥質(zhì)為分散-層狀混合泥質(zhì)分布形式。

2.2 地層電阻率與泥質(zhì)含量的關(guān)系

圖3為深感應(yīng)電阻率與計算泥質(zhì)含量關(guān)系圖,總體上電阻率隨泥質(zhì)含量的增加而減小。通過對圖3不同巖性地層所含泥質(zhì)的進一步分析,可發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象,①泥質(zhì)含量小于6%的細砂巖和粉砂巖,其電阻率隨泥質(zhì)含量的增加而急劇減小,指示以分散泥質(zhì)為主導(dǎo)的泥質(zhì)導(dǎo)電效率極高。②對于細粉砂質(zhì)粉砂巖,細粉砂質(zhì)含量在6%～18%區(qū)域,電阻率隨細粉砂質(zhì)的增加而減小;在18%～30%區(qū)域,電阻率基本不變,指示細粉砂質(zhì)的減阻作用與增阻作用處于一種平衡狀態(tài)。③對于黏土質(zhì)細砂巖,黏土含量在4%～12%區(qū)域,電阻率隨黏土含量的增加而降低;在12%～35%范圍內(nèi),隨著黏土含量的增加電阻率略有升高,黏土的增阻機理略有顯現(xiàn)。④細粉砂質(zhì)、黏土對電阻率的影響具有不同的軌跡,說明其在地層中的導(dǎo)電機理有所不同,以束縛水為主要導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電性略高于黏土附加導(dǎo)電加束縛水混合導(dǎo)電模式。

圖3 地層電阻率-泥質(zhì)含量關(guān)系圖

3 含水飽和度泥質(zhì)校正方法

3.1 泥質(zhì)校正模型

泥質(zhì)含量高的低電阻率油層,對含水飽和度(Sw)進行泥質(zhì)校正是十分必要的。由于含有泥質(zhì),儲層束縛水含量升高,加上黏土的附加導(dǎo)電性,地層形成發(fā)育的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)致電阻率降低。如果計算儲層含水飽和度時不進行泥質(zhì)校正,即使是好油層,計算的Sw將很大或接近于100%,圖1中B類儲層最大70%、F類儲層最大88%,這與地層的實際情況不相符合。為提高泥質(zhì)砂巖低電阻率油層含水飽和度的計算精度,運用以下3個計算模型進行含水飽和度泥質(zhì)校正并進行對比分析。

(1)簡化的Simandoux模型[4]

(2)雙水模型[4]

用泥質(zhì)指示曲線計算得到相對泥質(zhì)含量(Ish),再由 Ish-Swb經(jīng)驗關(guān)系求取Swb,含水飽和度計算公式為

(3)混合泥質(zhì)模型[1]

式中,Rt為地層電阻率,Ω·m;Rsh為泥質(zhì)電阻率, Ω·m;Rw為地層水電阻率,Ω·m;Rwf為地層自由水電阻率,Ω·m;Rwb為泥質(zhì)束縛水電阻率,Ω·m; φt為總孔隙度,%;φe為有效孔隙度,%;Vsh為泥質(zhì)含量,%;Swt為總含水飽和度,%;Sw為含水飽和度,%;Swb為黏土束縛水飽和度,%;m為孔隙度指數(shù),無量綱;a為巖性系數(shù),無量綱。

3.2 含水飽和度泥質(zhì)校正結(jié)果分析

利用勝利油田束縛水飽和度經(jīng)驗公式[5]計算儲層的束縛水飽和度(Swir),并與3種泥質(zhì)校正模型計算的Sw進行對比分析。①簡化的Simandoux模型對泥質(zhì)校正取得了一定的效果,Sw有一定的減小,但Sw仍然大于Swir,在低電阻率的儲層段形成可動水;通過研究發(fā)現(xiàn),該模型存在高電阻率地層對 Sw校正過度、低電阻率地層校正不夠的問題,且模型過于簡單對不同地層的適應(yīng)性較差。②雙水模型是基于黏土束縛水與自由水并聯(lián)導(dǎo)電的概念建立起來的,但其對泥質(zhì)校正效果最差,Sw沒有減小反而增大,這與該模型中要求的黏土束縛水飽和度與黏土束縛水電阻率計算不準確有關(guān),實際工作中這2個參數(shù)極難準確求取。③混合泥質(zhì)模型對Sw的校正效果最佳,儲層Sw非常接近Swir,Sw最高從88%下降到68%,校正量達到20%,效果非常明顯?；旌夏噘|(zhì)模型是根據(jù)許多電阻率增大系數(shù)不高(I≈1.5～2)、泥質(zhì)含量重、巖性很細的儲層可以生產(chǎn)油氣的事實提出來的,它不考慮泥質(zhì)的具體分布形式,把泥質(zhì)看成由黏土和細粉砂組成,細粉砂可以含油氣,地層中含油氣純砂巖部分和含油氣泥質(zhì)并聯(lián)導(dǎo)電。東營凹陷DX176塊B類地層是以黏土含量增加為主因的低電阻率油層,F類地層是以細粉砂質(zhì)含量增加為主因的低電阻率油層,這2類低電阻率油層實際的地層狀況與混合泥質(zhì)模型提出的地層條件非常吻合,所以混合泥質(zhì)模型非常適用于該塊低電阻率油層含水飽和度的計算。該模型簡潔明了、輸入?yún)?shù)求取方便,Vsh可用泥質(zhì)指示曲線計算得到,Rsh可以近似用儲層周圍泥巖的電阻率替代,方程求解也非常簡單,按一元二次方程求其正解即為Sw值,因此該模型可以應(yīng)用于巖性細、泥質(zhì)含量多為主因的低電阻率油層評價及研究工作。通過在勝利油區(qū)的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn),模型中 Sw一次項的系數(shù)Vsh/Rsh調(diào)整為V dsh/Rsh使用效果更好,指數(shù) d與泥質(zhì)的導(dǎo)電性有關(guān),取值范圍一般在1～1.5。

4 油、水層綜合評價技術(shù)

4.1 目的層段純水層電阻率反演

DX176塊沙四段地層水總礦化度 216 502 mg/L、水型CaCl2,地層溫度123℃,通過計算得到地層水電阻率為0.015Ω·m。以A 6井為例,低電阻率儲層孔隙度為21%,其100%含水時利用阿爾奇方程反演的地層電阻率為0.26Ω·m,為儲層油水識別提供了一個地層電阻率參考尺度。

4.2 可動水分析

儲層含水飽和度由束縛水飽和度(Swir)與可動水飽和度構(gòu)成(Swmv),水層 Sw?Swir、Swmv>0,存在可動水飽和度;油層 Sw≈Swir、Swmv≈0,無可動水或存在少量可動水。Swir主要與地層孔隙度、粒度中值有關(guān),可由巖心實驗分析數(shù)據(jù)回歸的地區(qū)經(jīng)驗公式計算得到,也可用核磁共振測井資料計算得到。Swmv是區(qū)別油、水層的重要參數(shù),也是評價低電阻率油層有效的技術(shù)方法。圖4為A 6井Sw-Swir交會圖,數(shù)據(jù)點基本分布在對角線上,指示儲層不含可動水或可動水含量極少。

4.3 電阻率增大率與錄井資料綜合應(yīng)用

常規(guī)油層的電阻率增大率 I≥3,但低電阻率油層的電阻率增大率I<3,正常的電阻率增大率標準已不適用于低電阻率油層的評價。低電阻率油層通常在錄井、巖石取心、鉆井液槽面觀察等資料可見到油氣顯示,這為測井評價提供了良好的參考資料。電阻率增大率與錄井資料的綜合應(yīng)用可有效地識別低電阻率油層。例如A 6井1號層巖屑錄井見到油浸、油斑,2號層見到油跡,3號層有熒光顯示;利用反演的純水層電阻率計算F類儲層電阻率增大率為1.92,測井和錄井資料結(jié)合綜合判斷儲層具有良好的含油性。在具備形成低電阻率油層的區(qū)域,低電阻率油層一般3>I>1,且錄井等資料有較好的油氣顯示。

圖4 含水飽和度-束縛水飽和度交會圖

如果測井信息和其他地質(zhì)資料豐富,可進行核磁共振測井差譜移譜分析、高頻感應(yīng)測井低電阻率環(huán)帶特征分析、成像測井沉積相帶和構(gòu)造位置分析以及區(qū)塊多井對比分析等,多種技術(shù)方法綜合應(yīng)用可以極大提高低電阻率油層測井評價的準確性。

5 應(yīng)用效果

基于儲層巖性細分和含水飽和度泥質(zhì)校正的低電阻率油層測井綜合評價技術(shù)應(yīng)用于東營凹陷DX176塊,取得了良好的效果。該塊完井25口,測井解釋符合率達到90%。其中A 6井解釋油層3層27.7 m,投產(chǎn)1、2、3號層,4 mm油嘴自噴,日產(chǎn)原油145 t、天然氣5 163 m3,原油密度(20℃)0.876 4 g/cm3、黏度(50℃)18.7 m Pa·s。研究成果的應(yīng)用,為該塊油氣勘探開發(fā)提供了準確的儲層解釋結(jié)論、儲層地質(zhì)參數(shù)和強有力的測井評價技術(shù)支持。

6 結(jié) 論

(1)儲層巖性細分,可以對低電阻率油層的巖性、物性及其成因作出正確的認識和判斷,為儲層測井評價提供正確的技術(shù)解決方案。

(2)含水飽和度的計算方法是低電阻率油層評價的關(guān)鍵技術(shù)之一,混合泥質(zhì)含水飽和度計算模型適用于泥質(zhì)含量多、巖性細為主要成因的低電阻率油層的含水飽和度計算;其改進形式應(yīng)用效果更好。

(3)低電阻率油層屬于隱蔽性油藏,測井評價難度大,測井信息的豐富程度直接影響到對其評價的精度;同時需要利用測井、錄井、地質(zhì)、測試等方面的資料進行綜合分析,才能對低電阻率油層作出正確的評價。

[1] 雍世和,張超謨.測井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,2006:152,154-160,174-176.

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Low Resistivity Payzone Evaluation Methodology for DX176 Block in Dongying Depression

HUANG Zhichang,HUANG Xinping,LENG Hongtao
(Well Logging Company,Shengli Petroleum Administration,SINOPEC,Dongying,Shandong 257096,China)

A fter analysing the characteristicsof the low resistivity payzones in S4section at DX176 block in Dongying dep ression,p roposed is the low resistivity payzone well logging evaluation methodo logy based on subdivision of reservoir litho logy and w ater-saturated shale co rrection. Stated are themethod of lithology subdivision and the relationship between lithology and the genesis of the low resistivity payzone.Analyzed are the shale p roperty,shale distribution form s in formation and relationship between the formation resistivity and shale content.Researches,analyses and contrast are p roceeded on the 3 w ater saturation computation models w ith function of shale correction,such as the simp lified Simandoux model,the double-water model and the mixture shale model.And the mixed w ater-saturated shale computation model has been imp roved. Summarized is the oil/water layer comp rehensive evaluation methodology w hich is fit for the low resistivity pay zones in this block.Its p ractical app lication in DX176 block is better,and the logging interp retation coincidence rate reaches 90%.

w ell logging evaluation,low resistivity payzone,lithology subdivision,w ater saturation,shale correction,Dongying dep ression

1004-1338(2010)05-0457-05

P631.84

A

黃質(zhì)昌,男,1961年生,高級工程師,從事測井資料綜合解釋及解釋方法研究工作。

2010-06-03 本文編輯 王小寧)