何 進, 湯 玉, 溫建平, 易寒婷

(中國石化勝利石油工程有限公司 測井公司,山東 東營 257096)

一電成像測井孔隙度頻譜分析技術(shù)及其在火成巖儲層中的應(yīng)用

何 進, 湯 玉, 溫建平, 易寒婷

(中國石化勝利石油工程有限公司 測井公司,山東 東營 257096)

利用Archie公式,將電成像測井微電阻率推導(dǎo)轉(zhuǎn)化為井壁周圍視地層孔隙度,從而生成視孔隙度圖像。然后取一定的計算窗口,進行視孔隙度頻率直方統(tǒng)計,形成類似T2譜的視孔隙度頻譜分布圖。引入核磁或交會孔隙度曲線,對孔隙度頻譜進行重新刻度,使頻譜既反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)變化,同時也反映孔隙度的大小,從而更加直觀地反映儲層的孔隙及孔隙結(jié)構(gòu)特征。通過大量的數(shù)據(jù)處理、篩選,統(tǒng)計出4種不同的頻譜解釋模式,在新疆某火成巖地層得以應(yīng)用,取得了較好的勘探應(yīng)用效果。

成像測井;視孔隙度;頻譜分析;孔隙結(jié)構(gòu);裂縫;溶蝕

火成巖儲層儲集空間的類型極其復(fù)雜,既有原生孔隙,又有次生溶蝕孔隙,后期的構(gòu)造應(yīng)力又使其產(chǎn)生不同類型的裂縫孔隙。所以,在儲層有效性評價及孔隙度定性計算方面存在著諸多困難,這就使得對火成巖孔隙結(jié)構(gòu)的研究顯得尤為重要。在酸性火成巖中,核磁共振測井T2譜能有效地表征儲層的孔隙結(jié)構(gòu),但在中-基性火成巖中,由于受鎂、鐵等順磁物質(zhì)含量高的影響,核磁共振信號吸收較大,無法得到有效的激發(fā),使核磁共振測井在中-基性火成巖中的應(yīng)用受到了限制[1]。巖心分析是研究儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征的一種重要方法,但巖心分析往往只代表某一個深度點的孔隙結(jié)構(gòu)特征,且火成巖儲層除發(fā)育基質(zhì)孔隙外,易發(fā)生次生孔隙,對溶蝕、裂縫性儲層巖心分析也存在著相當大的局限性。電成像測井具有較高的垂向、水平分辨率,已被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜巖性地層的裂縫和溶蝕識別與分析,利用電成像測井資料定量評價儲層的孔隙度分布特征是一種較好的方法,目前勝利油區(qū)針對該方面的探索和應(yīng)用仍然較少,有著較好的發(fā)展前景和應(yīng)用潛力。筆者利用微電阻率掃描成像測井測得的反映地層沖洗帶的陣列微電阻率曲線,結(jié)合Archie公式,分析火成巖儲層的孔隙分布,進而指導(dǎo)火成巖儲層的有效性評價。

1 視孔隙度確定

微電阻率成像測井采用的是陣列紐扣電極系測量方式,以哈里佰頓的XRMI為例,它有6個測量極板,每個極板上有25個電極,共有150個電極,極板和回路電極之間供一定的電流,將測量紐扣電極的電流刻度成電阻率,可以測得沿井周分布的150條微電阻率曲線[2]。

同時,微電阻率掃描成像測井采用側(cè)向測井的屏蔽測井原理,具有和淺側(cè)向測井基本一致的探測深度,測得的電阻率反映了地層沖洗帶的電阻率，而沖洗帶中的地層水又被鉆井液濾液所驅(qū)替。所以，可將Archie公式

轉(zhuǎn)化為

(1)

式中,Ro為地層沖洗帶電阻率,Ω·m;Rw為地層水電阻率,Ω·m;a為與巖性有關(guān)的巖性系數(shù);φ為孔隙度,%;Ri為成像測井微電阻率,Ω·m;Rmf為鉆井液濾液電阻率,Ω·m。

由式(1)可得第i條電阻率曲線計算的視孔隙度

(2)

最終,將測得的150條微電阻率曲線轉(zhuǎn)換為150條視孔隙度曲線。

2 孔隙度頻譜分析

2.1 孔隙度頻譜計算

微電阻率掃描成像測井縱向分辨率較高,取L個采樣點的范圍作為計算窗口(圖1(a)),可獲得150L個視孔隙度值,根據(jù)一定的步長對其進行直方頻率統(tǒng)計,將直方頻率圖的幅度連起來,形成類似的T2譜,即為視孔隙度頻譜分布圖(圖1(b))。

圖1 成像測井微電率曲線計算孔隙度分布示意圖

同時,可以計算孔隙度區(qū)間分布曲線,類似核磁共振測井的孔隙分布,表示不同孔隙度的百分率及各自區(qū)間孔隙(0～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%)隨深度的變化?？紫秴^(qū)間分布曲線也類似于核磁共振成像的孔隙分布曲線,反映了不同孔隙區(qū)間的分布情況。

2.2 基質(zhì)孔隙度與次生孔隙度的確定

通過對L窗長視孔隙度進行分析統(tǒng)計,便可確定基質(zhì)孔隙與次生孔隙的分界點,從而確定原生孔隙與次生孔隙的比率,原生孔隙加次生孔隙等于總孔隙。

平均總孔隙度為

(3)

式中,φi為統(tǒng)計窗長內(nèi)的各孔隙度值,%;n為統(tǒng)計窗長內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)。

次生孔隙度為

(4)

基質(zhì)孔隙度為

φmatrix=φave-φvug.

(5)

2.3 視孔隙度刻度

為了在反映孔隙結(jié)構(gòu)變化的同時,也能夠反映孔隙度大小,可進一步對上述孔隙度頻譜進行刻度,引入常規(guī)交會孔隙度或核磁有效孔隙度。設(shè)記錄點的有效孔隙度為φe,平均總孔隙度為φave,可令有效孔隙度為平均孔隙度的數(shù)學(xué)期望值,則每個孔隙度計算值φ″可刻度為

(7)

3 孔隙度頻譜評價模式

孔隙度頻率分布圖由單個孔隙度峰、兩個孔隙度峰或兩個以上的孔隙度峰組成,不同孔隙度峰值的高低主要取決于不同的孔隙在計算窗口地層中所占比例的大小,比例越大,峰值越高,反之則越低。峰的寬窄表示不同孔隙在地層中分布是否均勻,若均勻,峰分布較窄,反之則較寬。單峰說明主要發(fā)育基質(zhì)孔隙,雙峰或多峰則主要是由次生孔隙或裂縫發(fā)育造成的。所以,孔隙度頻譜分布基本上可以反映巖石孔隙大小的分布特征,從而有效且直觀地反映地層的孔隙結(jié)構(gòu)。

通過處理、篩選,統(tǒng)計出以下4種主要常見模式,見表1。

表1 視孔隙度頻譜特征

4 應(yīng)用實例

從處理的新疆某區(qū)塊P61井855～949 m井段火成巖的XRMI孔隙頻率分布圖(圖3)看,該段可認為是火山活動同一期的不同階段,早期結(jié)束后,地層受風化、淋濾影響,產(chǎn)生溶蝕孔洞,孔隙度頻譜后移,頻譜多為單峰,譜峰較寬,為溶蝕型儲層;后期下部氣孔或裂縫發(fā)育,孔隙度頻譜靠后,以雙峰或多峰為主,為氣孔、裂縫性儲層,頂部熔巖致密,孔隙度頻譜顯示較為集中,譜峰窄而陡,溶蝕孔隙不發(fā)育。從常規(guī)曲線上亦可看出上部為低伽馬、高密度、小聲波時差數(shù)值特征的玄武巖,下部為中等伽馬、高密度、小聲波時差數(shù)值特征的凝灰?guī)r,亦說明了孔隙度頻譜具有較高的可信性。

圖3 P61井石炭系XRMI孔隙度頻率分布圖

同時,在進行視孔隙度頻譜分布處理的時候引入了中子-密度交會孔隙度作為有效孔隙度,所以孔隙度分布曲線在反映該井段孔隙結(jié)構(gòu)特征的同時也能夠較精確地反映儲層的真實孔隙度。

測井綜合解釋一類層11.4 m,二類層38.5 m,三類層40.7 m。對855～949 m井段進行射孔,日產(chǎn)油4.28 t,乳化水0.1 m3,產(chǎn)量穩(wěn)定。測井評價成果與試油結(jié)果相吻合,取得良好的地質(zhì)應(yīng)用效果。

圖4為新疆某區(qū)塊P66井1 130～1 230 m凝灰?guī)r井段XRMI處理孔隙度頻率分布圖。由圖可以看出,次生孔隙總體較發(fā)育,其對應(yīng)的孔隙度頻譜分布呈寬平、雙峰甚至多峰特征,且譜后移明顯,孔隙度圖像呈相對暗色。在視孔隙度曲線道,可以看出在儲層的發(fā)育段,其計算的視孔隙度與常規(guī)交會孔隙度具有較好的對應(yīng)性。另外,將孔隙度譜與核磁標準T2譜作對比,在孔隙度頻譜靠后的井段T2譜也表現(xiàn)出相似的特征,說明儲層存在次生的溶蝕或裂縫孔隙,較好地反映了儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征。同時也印證了孔隙度頻譜分析具有較好的可靠性。對比孔隙頻譜特征靠后井段電成像圖,顯示發(fā)育中高角度裂縫和半充填縫,且圖像顯示有暗色或模糊特征,說明伴隨有溶蝕發(fā)育。測井解釋以一類層和二類層為主,綜合評價為裂縫-溶蝕型儲層。對1 109.60～1 230.00 m井段進行射孔測試,日產(chǎn)油14.2 t,含氣20%,為中產(chǎn)重質(zhì)油層。測井評價成果與試油結(jié)果相吻合,驗證了研究成果的可行性。

圖4 P66井凝灰?guī)r井段XRMI孔隙度頻率分布圖

5 結(jié) 論

(1) 電成像測井微電阻率孔隙度頻譜分析較好地反映了火成巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征,同時結(jié)合常規(guī)有效孔隙度進行刻度計算,又較真實地反映儲層的孔隙度大小,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

(2)通過數(shù)據(jù)處理、篩選,統(tǒng)計出4種不同的頻譜解釋模式,并在新疆某火成巖地層進行了應(yīng)用,取得了較好的效果。因此,電成像測井微電阻率孔隙度頻譜分析技術(shù)可較好地指導(dǎo)火成巖儲層的有效性評價，具有較高的可靠性和可信度。

[1] 周吉平.火山巖油氣藏測井評價技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009:87- 90.

[2] 肖立志,張元中,吳文圣,等.成像測井學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2010:6- 8.

[責任編輯] 王艷麗

2014-11-04

何 進(1982—), 男,河南南陽人,中國石化勝利石油工程有限公司測井公司工程師,主要從事測井資料解釋研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.01.005

P631.84

A

1673-5935(2015)01- 0014- 04