白松濤，郭笑鍇，曾靜波

(中國石油集團(tuán)測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

李泰武

(中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安 710021)

黃婭

(中國石油集團(tuán)測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

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基于電成像測井的視地層水電阻率譜方法在低對比度儲層評價中的應(yīng)用

白松濤，郭笑鍇，曾靜波

(中國石油集團(tuán)測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

李泰武

(中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安 710021)

黃婭

(中國石油集團(tuán)測井有限公司油氣評價中心，陜西 西安 710077)

從含不同流體的儲層地層水礦化度及地層水電阻率特征入手，基于電成像測井能夠反映儲層電性及含油性特征，結(jié)合阿爾奇公式推導(dǎo)出視地層水電阻率譜計(jì)算方法，定性描述含不同流體的儲層視地層水電阻率譜分布特征，并進(jìn)行特征變量的量化及優(yōu)選，通過地層水電阻率譜形態(tài)及特征參數(shù)交會圖分析，較為直觀地對研究區(qū)進(jìn)行儲層有效性及流體判別。該方法在F油田進(jìn)行了多口井的應(yīng)用，取得了良好效果，拓展了成像測井的處理方法及解釋評價思路。

成像測井；視地層水電阻率；低對比度儲層；流體判別

地層水電阻率是確定地層含水飽和度的重要參數(shù)，它的精度直接影響測井解釋結(jié)論的正確性。目前確定地層水電阻率的方法有很多：①根據(jù)地層水樣測定；②根據(jù)地層水化學(xué)分析結(jié)果確定[1]；③根據(jù)自然電位求取[2]；④根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水層確定[3]；⑤用電阻率-孔隙度交會圖求取[4]。上述方法基本上是通過水資料分析或常規(guī)測井曲線反推得到地層水電阻率，對于水體穩(wěn)定的均質(zhì)性地層較為適用，但是對于地層水礦化度差異大，層間、層內(nèi)非均質(zhì)性較強(qiáng)的地層適用性差。為此，筆者研究了基于電成像測井的視地層水電阻率譜方法在低對比度儲層評價中的應(yīng)用。

1　儲層地層水電阻率特征

研究表明，當(dāng)油氣層與水層所含地層水的礦化度基本一致時，且儲層巖性、物性基本一致的條件下，通常油氣層的深探測電阻率值高、水層的深探測電阻率值低[5]。但當(dāng)儲層的地層水礦化度不一致時，即油氣層的地層水礦化度高于水層的地層水礦化度，則會導(dǎo)致油氣層與水層的電阻率差異減小，并且隨礦化度差異的增大，電阻率差異越小，甚至?xí)霈F(xiàn)水層電阻率高于油氣層電阻率的情況。其主控成因主要為淡水環(huán)境下聚集的油氣是經(jīng)過多次運(yùn)移形成的，在初期具有統(tǒng)一油水界面的油氣水系統(tǒng)中，地層水成分較穩(wěn)定，礦化度較均一，而在后期成巖作用過程中受烴類侵位等因素影響，尤其以碳酸鹽溶蝕及長石淋濾為主的成巖作用增加地層水中的離子濃度，導(dǎo)致油氣藏中地層水礦化度的復(fù)雜化，進(jìn)而形成油氣層與水層電阻率差異小的現(xiàn)象。因此在飽和度計(jì)算中，首先要解決地層水礦化度及地層水電阻率的準(zhǔn)確求取，而利用常規(guī)測井較難直接準(zhǔn)確求取地層水礦化度及實(shí)際地層水電阻率，通常采用視地層水電阻率的方法輔助進(jìn)行儲層有效性及流體識別。

2　視地層水電阻率譜計(jì)算方法

2.1孔隙度譜求取

在沖洗帶，經(jīng)典的阿爾奇公式為：

(1)

通過變換得到：

(2)

式中：φ為地層孔隙度，%；a、b為巖性系數(shù)，1；m為膠結(jié)指數(shù)，1；n為飽和度指數(shù)，1；ρxo為沖洗帶電阻率，Ω·m；ρmf為泥漿濾液電阻率，Ω·m；Sw,xo為沖洗帶含水飽和度，%。

將常規(guī)淺側(cè)向測井電阻率(ρlls)作為ρxo，常規(guī)處理的有效孔隙度(φe)作為φ；刻度后的成像電扣電阻率 (ρb)作為ρxo，其對應(yīng)的φ為φb，則有：

(3)

(4)

圖1　孔隙度分布頻譜圖

由此可直接將成像測井?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為孔隙度，再使用一定窗長和步長對孔隙度圖像進(jìn)行頻率直方圖統(tǒng)計(jì)，可形成孔隙度頻率直方圖。以孔隙度區(qū)間為橫坐標(biāo)，頻率為縱坐標(biāo)，即可在剖面上繪制孔隙度譜，從而直觀地觀察不同大小孔隙度的頻率分布(見圖1)。

2.2視地層水電阻率譜求取

根據(jù)孔隙度譜的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合阿爾奇公式，即可得到視地層水電阻率譜的計(jì)算公式：

ρwa=ρxo×φm

(5)

式中：ρwa為視地層水電阻率，Ω·m。

因此，對于電成像測井的每個電極則有：

(6)

式中：i為電極序號；ρwa,i為第i個電極的視地層水電阻率值，Ω·m；ρxo,i為第i個電極的沖洗帶電阻率，Ω·m；φi為第i個電極的地層孔隙度，%。

類似于孔隙度分布的計(jì)算，對于給定的圖像框，可以計(jì)算出ρwa的分布，根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算方法，可以把圖像電阻率轉(zhuǎn)換為ρwa，在給定長度的窗口內(nèi)，所有的像素點(diǎn)均可計(jì)算出一個ρwa，即可進(jìn)行直方圖頻率統(tǒng)計(jì)。ρwa頻率分布曲線與核磁共振測井橫向弛豫時間(τ2)譜類似，反映了儲層ρwa大小的分布，可以用來識別流體性質(zhì)。對于水層，其電阻率相對于油層而言較低，所以在成像測井資料上的顏色較油層暗一些，在ρwa分布頻譜圖上其主峰向左偏移；對于油氣層，由于其ρwa較大，其主峰向右邊偏移(見圖2)。研究表明，油氣層的ρwa較大且分布范圍廣，多為較寬的單峰或多峰；水層ρwa較小，且分布范圍較小，為很窄的單峰；干層由于儲層所含流體少，所以其ρwa較大。

2.3視地層水電阻率譜參數(shù)量化

視地層水電阻率譜能夠在一定程度上對儲層與非儲層、油氣層與水層進(jìn)行定性評價，為進(jìn)一步達(dá)到量化直觀效果，采用數(shù)學(xué)方法對圖形進(jìn)行參數(shù)提取和分解。通過優(yōu)化提取2類參數(shù)：一類基于圖形特征，如最大值、最小值、峰值等；另一類基于數(shù)理特征，如平均值、幾何平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、峰度、中值等。

圖2　水層和油氣層ρwa分布頻譜圖

平均值是位置特征參數(shù)之一，能夠描述數(shù)據(jù)的平均位置。平均值可以用視地層水電阻率譜縱坐標(biāo)頻數(shù)與橫坐標(biāo)地層水電阻率值的加權(quán)平均得到，即：

(7)

幾何平均值是求一組數(shù)值的平均數(shù)，適用于對比率數(shù)據(jù)的平均，主要用于計(jì)算數(shù)據(jù)的平均增大率。根據(jù)數(shù)據(jù)條件的不同，幾何平均值分為加權(quán)和不加權(quán)2類。

(8)

式中：ρwa,gm為視地層水電阻率譜的幾何平均值，Ω·m。

標(biāo)準(zhǔn)差屬于散布特征參數(shù)，是描述以平均值為中心的散布程度。標(biāo)準(zhǔn)差描述了ρwa的分選程度，也可定義為視地層水電阻率譜的分選系數(shù)，一般分選性越好，其分選系數(shù)越小。計(jì)算公式為：

(9)

式中：σ為視地層水電阻率譜的標(biāo)準(zhǔn)差，1。

峰度是衡量視地層水電阻率譜頻率曲線尖銳程度的量度，是視地層水電阻率譜分布中尾部直徑展幅與中央部分直徑展幅的比值，表示分布曲線峰的陡峭程度和集中程度，對于評價視地層水電阻率譜結(jié)構(gòu)參數(shù)有很好的表征作用。計(jì)算公式如下：

(10)

式中：KG為峰度，1。

3　應(yīng)用實(shí)例效果分析

以F油田H1井、Z12井微電阻率成像MCI(micro-conductivity imaging)測井為例進(jìn)行分析。

圖3中，對于水層(146、147號層)，在成像資料上其顏色較氣層要暗一些，在視地層水電阻率譜上其主峰向數(shù)值小的方向偏移，且分布范圍較窄，無尾部拖拽。

圖4中，對于油層(164B號層)，ρwa頻譜分布范圍寬，峰值不明顯，主峰值向數(shù)值大的方向偏移；對于油氣同層(162B號層)，ρwa主峰值向數(shù)值大的方向偏移，且頻譜分布范圍較寬；對于油水同層(165B號層)，ρwa主峰值向數(shù)值大的方向偏移，其頻譜分布范圍較寬；對于差油層(163A、168B、169B號層)和干層(167號層)，ρwa主峰值向數(shù)值小的方向偏移，其頻譜分布范圍較寬，均有尾部拖拽現(xiàn)象，其中差油層尾部拖拽較長，干層較短。

圖3　H1井水層的視地層水電阻率譜特征圖

通過研究區(qū)儲層的視地層水電阻率譜特征，選取特征參數(shù)進(jìn)行量化表征，如表1所示。由表1可以看出，基于電成像測井的視地層水電阻率譜在復(fù)雜儲層尤其是低對比度油氣層綜合評價中有較好的應(yīng)用效果，可利用敏感性較強(qiáng)的特征參數(shù)進(jìn)行交會作圖確定流體分布界限，從而達(dá)到定性、半定量解釋儲層流體及儲層有效性的目的。

表1　不同流體類型儲層的視地層水電阻率譜參數(shù)對比

圖4　Z12井油層、油氣同層、油水同層、差油層及干層視地層水電阻率譜特征圖

選取研究區(qū)敏感性較強(qiáng)的特征參數(shù)ρwa峰值與峰度交會(圖5)，可以看出，不同流體具有較明顯的界限和聚類特征。

圖5　研究區(qū)ρwa峰值與峰度交會圖

4　結(jié)論與認(rèn)識

1)針對地層水礦化度影響大的低對比度儲層，常規(guī)測井解釋難度較大，難以準(zhǔn)確識別流體和計(jì)算儲層含油氣飽和度，而視地層水電阻率法較為靈活地運(yùn)用了阿爾奇公式，消除了地層孔隙結(jié)構(gòu)和地層水礦化度的影響，能夠?yàn)轱柡投扔?jì)算提供儲層流體量化參數(shù)，為測井定量解釋和試油層位優(yōu)選提供依據(jù)。

2)基于電成像測井的孔隙度譜及視地層水電阻率譜計(jì)算方法，在譜定性分析的基礎(chǔ)上提出量化參數(shù)指標(biāo)，拓展了電成像測井評價儲層流體性質(zhì)的應(yīng)用范圍，滿足了低對比度油藏識別有效儲層與干層、油層與水層等難題。

3)通過視地層水電阻率譜特征參數(shù)的優(yōu)化選取、交會，可準(zhǔn)確、直觀地顯示儲層中不同流體的界限，形成適用于研究區(qū)的流體判別圖版，達(dá)到提高儲層流體解釋符合率的目的。

[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，2007：203～213.

[2]孫德明，褚人杰. 利用自然電位測井資料求水淹層地層水電阻率[J]. 測井技術(shù)，1992，16(2)：142～146.

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[編輯]龔丹

2015-10-15

白松濤(1988-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事巖石物理分析及測井資料解釋工作，baisongtao-123@163.com。

P631.84

A

1673-1409(2016)26-0018-06

[引著格式]白松濤，郭笑鍇，曾靜波，等.基于電成像測井的視地層水電阻率譜方法在低對比度儲層評價中的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版),2016,13(26):18～23.