繆祥禧 吳見萌 葛 祥

（中國石化西南石油工程有限公司測井分公司）

元壩地區(qū)須家河組非常規(guī)致密儲(chǔ)層成像測井評價(jià)

繆祥禧 吳見萌 葛 祥

（中國石化西南石油工程有限公司測井分公司）

元壩地區(qū)須家河組巖性復(fù)雜、儲(chǔ)層類型多樣，須二段巖屑砂巖、須三段鈣屑砂巖和須四段砂礫巖測試都不同程度獲產(chǎn)，其中以須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層和須四段砂礫巖儲(chǔ)層產(chǎn)能較高。這兩類儲(chǔ)層具有巖性致密、低孔低滲、裂縫發(fā)育、儲(chǔ)層不明顯等特征，常規(guī)測井識(shí)別難度較大。緊扣“巖性是基礎(chǔ)，裂縫是關(guān)鍵”主線，利用常規(guī)測井結(jié)合電成像資料進(jìn)行巖性判別，利用電成像資料拾取裂縫信息，綜合偶極聲波和核磁共振測井來判別儲(chǔ)層的有效性。從巖性和裂縫的角度對儲(chǔ)層展開評價(jià)，建立了元壩地區(qū)須家河組致密儲(chǔ)層測井綜合評價(jià)技術(shù)。圖7參9

元壩須家河致密儲(chǔ)層成像測井

0 引言

元壩須家河組須三段鈣屑砂巖和須四段砂礫巖儲(chǔ)層都具有低伽馬、低聲波、低中子、高密度和高電阻率特征，儲(chǔ)集空間主要為殘余原生粒間孔、次生溶蝕孔和裂縫[1-2]。儲(chǔ)層表現(xiàn)為低孔、低滲特征，測井特征不明顯，為典型的非常規(guī)儲(chǔ)層，巖性和裂縫對儲(chǔ)層有效性具有較強(qiáng)的控制作用[3-4]，因此利用多種成像測井信息對巖性和裂縫展開評價(jià)是儲(chǔ)層識(shí)別的有效途徑。

1 巖性識(shí)別

元壩須家河組巖性復(fù)雜多樣，巖性對儲(chǔ)層有很強(qiáng)的控制作用，因此巖性甄別是尋找儲(chǔ)層的基礎(chǔ)。

取心資料顯示須三段巖性有礫巖、砂質(zhì)礫巖、鈣屑砂巖和巖屑砂巖等。其中中粗鈣屑砂巖物性相對較好，孔隙度高于粉細(xì)砂巖和礫巖。普遍發(fā)育晶間孔和微裂縫，少量還發(fā)育溶蝕孔[5]。須四段巖性有鈣屑砂巖、砂礫巖和巖屑砂巖等，儲(chǔ)層發(fā)育在砂礫巖中，礫石成分多為碳酸鹽巖[6]。由于不同層位不同區(qū)塊儲(chǔ)層巖性不盡相同，因此巖性識(shí)別是開展儲(chǔ)層評價(jià)的基礎(chǔ)。鈣屑砂巖和砂礫巖在常規(guī)測井曲線上都表現(xiàn)為高電阻低伽馬的特征，因此需要結(jié)合成像資料來開展巖性識(shí)別。

電成像測井可以直觀地區(qū)分礫巖和鈣質(zhì)砂巖。礫巖有低伽馬、低聲波、低中子、高電阻率和高密度特征，成像測井動(dòng)態(tài)資料背景為淺色，有形狀較好的亮色斑塊，斑塊的多少指示礫石的含量，斑塊的大小指示礫巖的粒度，圖1顯示兩口井礫巖的測井曲線特征，左圖礫巖含量較高，粒度較大。

圖1 礫巖測井響應(yīng)特征

鈣屑砂巖和巖屑砂巖都有較低自然伽馬，電成像動(dòng)態(tài)圖像上均顯示塊狀特征，圖2左圖所示巖屑砂巖密度和電阻率值較低，成像測井顯示交錯(cuò)層理發(fā)育。圖2右圖所示鈣屑砂巖電阻率較高，可達(dá)上萬歐姆米；密度值更接近碳酸鹽巖骨架值，在2.7g/cm3左右。

電成像測井信息能夠有效區(qū)分工區(qū)發(fā)育的巖屑砂巖、鈣屑砂巖和沙礫巖。

圖2 巖屑砂巖和鈣屑砂巖測井響應(yīng)特征

2 裂縫識(shí)別

巖心分析表明，元壩須三和須四非常規(guī)儲(chǔ)層巖心平均孔隙度1.72%，滲透率平均值0.069 mD，基質(zhì)為特低孔特低滲特征，高產(chǎn)井巖心資料可見明顯裂縫及溶蝕孔，儲(chǔ)層發(fā)育程度受裂縫控制。因此，裂縫是否發(fā)育是判斷儲(chǔ)層有效性的關(guān)鍵。工區(qū)裂縫類型除常見的高角度縫、低角度縫和網(wǎng)狀縫外，還發(fā)育有特征不顯著的微裂縫，由于裂縫規(guī)模小，常規(guī)測井資料很難識(shí)別，借助成像測井資料可對各類裂縫進(jìn)行拾取。

低角度裂縫在工區(qū)最為發(fā)育，也易于識(shí)別，常規(guī)測井聲波和中子呈“高尖峰”特征，密度和電阻率呈“低尖峰”特征（圖3左）成像測井為幅度較低的正弦波狀暗色條紋。高角度縫和網(wǎng)狀縫在常規(guī)曲線上沒有顯著特征，利用成像測井能夠準(zhǔn)確判別（圖3中），高角度縫為幅度較高的正弦波狀暗色條紋。網(wǎng)狀縫的裂縫規(guī)模相對較大，多條裂縫相互交織成網(wǎng)狀，裂縫間有相互切錯(cuò)現(xiàn)象，在圖像上呈褐暗色網(wǎng)狀條紋（圖3右）。

圖3 元壩地區(qū)須家河組低角度縫、高角度縫和網(wǎng)狀縫的測井相應(yīng)特征

除上述特征明顯的常規(guī)裂縫外，一些礫緣縫、穿礫縫、壓溶縫也普遍發(fā)育在礫巖、砂礫巖和鈣屑砂巖中（圖4左），由于這類微裂縫對巖石物理參數(shù)貢獻(xiàn)微弱，常規(guī)測井資料基本無法反映其存在[7]。而此類裂縫又往往是儲(chǔ)層是否有效的關(guān)鍵，成像測井的高分辨率特征在此類微裂縫的識(shí)別中就發(fā)揮了很好作用。圖4右所示為工區(qū)非常規(guī)裂縫在成像圖上的特征，有發(fā)育在礫巖周圍的不規(guī)則微裂縫和切割礫巖的穿礫縫。

圖4 元壩須家河組礫緣縫和穿礫縫成像測井特征

3 儲(chǔ)層有效性評價(jià)

元壩地區(qū)須三段和須四段儲(chǔ)層類型以裂縫型和孔隙-裂縫型為主，裂縫對儲(chǔ)層的貢獻(xiàn)較大，裂縫形成后在漫長的地史中必然伴隨充填與溶蝕的改造作用，充填對裂縫起破壞作用，降低裂縫有效性，而溶蝕則對裂縫起建設(shè)性作用，可提高裂縫的有效性，因此裂縫的有效性是決定儲(chǔ)層是否有效的關(guān)鍵。

（1）利用裂縫充填與溶蝕程度評價(jià)儲(chǔ)層有效性

當(dāng)天然裂縫發(fā)育時(shí)，由于地下水的侵蝕，容易在裂縫發(fā)育段附近形成次生溶蝕孔洞，縫洞在提高儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的同時(shí)，其良好的溝通性提高了裂縫對儲(chǔ)層產(chǎn)能的貢獻(xiàn)，裂縫被溶蝕是儲(chǔ)層有效性的特征之一。被溶蝕的裂縫在電成像圖上有縫寬較大、裂縫開口度不均、裂縫周圍伴隨溶蝕孔洞等特征，如圖3左YL10井成像測井顯示,須四段4071~4074 m低角度裂縫發(fā)育，并伴隨較大規(guī)模溶蝕，分析認(rèn)為溶蝕使得裂縫有效性大幅提高，儲(chǔ)層品質(zhì)變好。經(jīng)測試該段獲天然氣13.6×104m3/d，儲(chǔ)層有效性好。

（2）利用裂縫走向評價(jià)儲(chǔ)層有效性

當(dāng)裂縫走向與現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力方向一致或夾角很小時(shí)，裂縫大多為現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生，裂縫形成時(shí)間較短、未被充填，大多為開啟狀態(tài)，這種裂縫能最大程度地發(fā)揮其滲流通道的作用，此時(shí)認(rèn)為裂縫系統(tǒng)是有效的。反之，當(dāng)裂縫走向與現(xiàn)今最大水平主應(yīng)力垂直或斜交時(shí)，裂縫大多為古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生，經(jīng)過漫長的地質(zhì)時(shí)期其中部分裂縫已被礦物質(zhì)充填，沒有被充填的部分也可能在現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力作用下閉合，裂縫的滲透作用大大降低，從而削弱了裂縫的有效性。

YL702井須三段4398~4400 m常規(guī)曲線顯示低角度裂縫發(fā)育（圖5），成像測井拾取高導(dǎo)縫5條，統(tǒng)計(jì)裂縫走向主要為北北西向，與須三段最大水平主應(yīng)力方向夾角較小（小于30°），完井后，該層測試獲天然氣產(chǎn)量6.74×104m3/d，儲(chǔ)層有效性好。

圖5 裂縫走向與裂縫的有效性對比圖

（3）利用斯通利波能量衰減與反射評價(jià)儲(chǔ)層有效性

低頻斯通利波對裂縫較為敏感，其能量衰減可定性判斷儲(chǔ)層的滲透性。另外，當(dāng)斯通利波遇到與井眼相交的張開裂縫時(shí)，將引起較大聲阻抗差異，從而使斯通利波發(fā)生反射，出現(xiàn)斯通利波“人字型”干涉條紋，同時(shí)反射系數(shù)增大指示有效裂縫存在。因此可利用斯通利波反射特征進(jìn)一步識(shí)別裂縫發(fā)育程度和裂縫有效性。

如圖6所示，YL20井4614~4619 m巖性為巖屑砂巖，巖性致密，常規(guī)曲線顯示孔隙低，成像測井顯示裂縫發(fā)育。借助偶極聲波測井資料對儲(chǔ)層有效性進(jìn)行判別，斯通利波衰減明顯，有“人字型”干涉條紋，反映裂縫有效性好。

圖6 斯通利波能量衰減及反射與裂縫有效性對比圖

（4）核磁共振測井可動(dòng)烴信息指示儲(chǔ)層有效性

核磁共振測井不受巖石骨架成分的影響，直接對巖石孔隙中的流體信息進(jìn)行探測。一般來說，核磁共振測井弛豫過程有3種弛豫作用：表面弛豫、體積弛豫、擴(kuò)散弛豫[8]。對元壩須家河縫洞性儲(chǔ)層，表面弛豫作用較小，體積弛豫起主要作用。溶蝕孔洞越發(fā)育，體積弛豫作用越強(qiáng)，橫向弛豫時(shí)間越短，對于天然氣，其擴(kuò)散比油或水快得多，氣體的擴(kuò)散系數(shù)和氣體的密度及分子運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，而氣體的密度及分子運(yùn)動(dòng)速度與溫度、壓力有關(guān)，隨著壓力增大，氣體密度增大，隨著溫度的升高，分子運(yùn)動(dòng)速度加快，分子間碰撞幾率增加，擴(kuò)散系數(shù)增大，橫向弛豫時(shí)間越短；對于地層水，當(dāng)附著于溶蝕孔洞中時(shí)，體積弛豫起主要作用[9]。通過上述分析，以測試資料為依據(jù)，并結(jié)合縫洞性儲(chǔ)層T2分布譜特征，分析認(rèn)為縫洞性儲(chǔ)層氣水分布主要表現(xiàn)為：氣層的T2分布譜右峰靠前，水層的T2分布譜右峰靠后。

縫洞性儲(chǔ)層含氣還表現(xiàn)在長短等待時(shí)間的差異上，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間較長時(shí)，油氣水都完全被極化，測量信號(hào)包含三種流體的信息；當(dāng)?shù)却龝r(shí)間較短時(shí)，水層完全被極化，而油氣層由于極化時(shí)間較長，還沒有被完全極化，此時(shí)只有水層信號(hào)，將長等待時(shí)間的T2分布減去短等待時(shí)間的T2分布，便只有油氣層的信號(hào)了，利用該法能較為可靠地識(shí)別出縫洞性儲(chǔ)層的可動(dòng)烴信息，從而對裂縫性儲(chǔ)層有效性進(jìn)行判別。

圖7電成像測井資料處理成果顯示YL10井須三4143.5~4151 m井段裂縫、溶蝕發(fā)育，核磁共振測井處理成果第二道為孔隙譜分布，顯示4150 m附近特征孔徑較大，孔隙以中孔為主。圖7第六道核磁共振差譜信息較強(qiáng)，具有明顯的可動(dòng)烴指示，分析認(rèn)為該層段以4150 m附近裂縫發(fā)育，物性、含氣性較好。完井后對4144~4155 m進(jìn)行試氣求產(chǎn)，獲得天然氣無阻流量12.51×104m3/d，證實(shí)儲(chǔ)層有效性好。

圖7 核磁共振與裂縫有效性對比圖

繆祥禧，男，1982年出生，工程師；2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，一直從事測井資料解釋與綜合研究工作。地址：（610100）四川省成都市龍泉驛區(qū)鯨龍路66號(hào)。電話：13438467461。E-mail：592039652@qq.com