李曉輝, 吳慶巖, 龐?；?/p>

(大慶鉆探工程公司測井公司, 黑龍江 大慶 163412)

0 引 言

塔里木東南區(qū)塊下古生界為一北東傾的寬緩鼻狀隆起,以塔中I號斷裂為界,下古生界地層由西南向東北埋深逐漸加大,發(fā)育上寒武統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)臺地邊緣相帶[1]。研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖儲層主要發(fā)育在中、下奧陶統(tǒng)和上寒武統(tǒng),儲層類型以裂縫型、孔洞型、裂縫孔洞型為主[2],孔隙度主要分布1%～4%之間,為特低孔隙度滲透率儲層。儲層巖石骨架成分復(fù)雜,發(fā)育有石灰?guī)r、白云巖、硅化巖及三者共存的混合巖性,且呈非均勻狀態(tài)分布。通過巖心分析資料統(tǒng)計,上述3種巖石組分含量總和達(dá)97%以上,泥質(zhì)含量僅為2%左右。

對于碳酸鹽巖儲層巖性識別及巖石組分含量求取有2種方法,一種是直接方法,即采用地層化學(xué)元素測井,應(yīng)用適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行元素分析,確定巖石組分和含量,但由于測速慢,占用井場時間長,且費用較高,不能實現(xiàn)在每口井內(nèi)進(jìn)行采集;另一種是間接方法,即應(yīng)用常規(guī)測井資料,選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行巖性識別和組分計算。在碳酸鹽巖評價中,對于石灰?guī)r和白云巖含量的計算方法相對成熟,最為熟知的是阿特拉斯公司3600系列的CRA模塊中的四礦物處理方法和3700系列的NCRA處理方法。這2種方法均是以中子—密度交會圖為基礎(chǔ),以不同的解決思路提供了2種礦物組分和含量。當(dāng)骨架中含有硅化巖時,3種巖石組分含量的定量評價方法尚未形成。

本文以常規(guī)測井資料為基礎(chǔ),建立了以三角形圖解法為基礎(chǔ)的三礦物模型,解決了研究區(qū)塊的碳酸鹽巖儲層巖石組分識別和定量評價問題,可彌補(bǔ)在地層化學(xué)元素測井資料缺失的情況下對巖性進(jìn)行識別的不足。

1 巖石組分變化對孔隙度參數(shù)影響分析

不同巖石組分具有不同的測井響應(yīng)特征值,其含量的變化導(dǎo)致巖石的綜合骨架值隨之變化,進(jìn)而導(dǎo)致測井綜合響應(yīng)的變化。若保持巖石綜合骨架值不變,勢必影響儲層參數(shù)的計算精度。假設(shè)常規(guī)測井密度值為2.68 g/cm3,對于純石灰?guī)r地層,孔隙度為1.75%。在巖石不含硅化巖的情況下,白云巖含量每增加10%,孔隙度將增加約1%;而當(dāng)白云巖含量不變,硅化巖含量每增加10%,孔隙度將減小0.4%(見圖1)。由此可見,若均以固定的灰?guī)r骨架值進(jìn)行孔隙度計算,當(dāng)儲層含有白云巖時,將導(dǎo)致計算孔隙度偏低;而當(dāng)儲層含有硅化巖時,將導(dǎo)致計算的孔隙度偏高[3];而當(dāng)3種組分共存時,情況將變得更為復(fù)雜。對于研究區(qū)復(fù)雜巖石組分、特低孔隙度的碳酸鹽巖儲層,這樣的影響不可忽視。

圖1 礦物成分、含量變化對孔隙度的影響

2 三礦物巖石組分識別模型的建立

2.1 測井信息優(yōu)選

眾多測井項目均不同程度與巖石組分特性相關(guān),補(bǔ)償中子、巖性密度、聲波時差、自然伽馬、光電吸收截面指數(shù)為主要的巖性指示曲線(見表1)[4]。對于研究區(qū)純凈碳酸鹽巖,自然伽馬絕對值低,且變化幅度不明顯(通常在10～20 API),在識別巖性上不具有明顯的優(yōu)勢。由表1可見,光電吸收截面指數(shù)Pe對研究區(qū)3種巖石組分的骨架值具有明顯的差異性,且?guī)缀醪皇芸紫抖?、流體變化的影響,優(yōu)勢明顯;而補(bǔ)償中子、巖性密度、聲波時差雖然與巖性有關(guān),但受巖石孔隙度的影響,直接應(yīng)用未見效果。但是,應(yīng)用補(bǔ)償中子、巖性密度使用式(1)計算得到的參數(shù)N值,基本不受孔隙的影響,能更好反映巖性的變化[4](見圖2)。

N=(φNf-φN)/(ρb-ρf)

(1)

式中,φNf為流體的補(bǔ)償中子值;φN為補(bǔ)償中子測量值;ρb為巖性密度測量值;ρf為流體的巖性密度值。

選擇研究區(qū)內(nèi)地層化學(xué)元素測井提供的礦物組分分析數(shù)據(jù),投影到不同坐標(biāo)參數(shù)的三角形圖解中,可以看到,只有在光電吸收截面指數(shù)與N值相結(jié)合的圖2(d)中,隨著任意一種礦物的增加,樣品點均具有向該礦物理論骨架端元方向移動的趨勢,并且移動的距離與礦物含量變化直接相關(guān)。由此說明光電吸收截面指數(shù)和N值用來識別碳酸鹽巖中的石灰?guī)r、白云巖和硅化巖成分是最優(yōu)的測井信息選擇。

表1 3種礦物測井物理響應(yīng)特征值

*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8,下同

圖2 不同坐標(biāo)情況下的巖石組分識別效果對比

2.2 模型的建立

將光電吸收截面指數(shù)與N值相結(jié)合,將3個端元設(shè)定為石灰?guī)r、白云巖和硅化巖,參考白云石、方解石、石英的理論骨架值和研究區(qū)自身的儲層特征為端元賦值,采用三角形圖解法,建立三礦物巖石組分識別模型(見圖3)。

圖3 三礦物巖石組分識別模型

圖4 圖版計算礦物含量方法示例

3 巖石組分含量計算方法

在三礦物巖石組分識別模型中(見圖3),分別將石灰?guī)r、白云巖和硅化巖的骨架端元兩兩相連,計算出每條端元連線的線性方程式

yCD=35.0x-15.4

yCQ=-98.1x+62.4

yDQ=-15.0x+11.1

(2)

式中,yCD為石灰?guī)r與白云巖端元的連線方程;yCQ為石灰?guī)r與硅化巖端元的連線方程;yDQ為白云巖與硅化巖端元的連線方程;x為三礦物巖石組分識別模型中橫坐標(biāo)N值的變化量。

計算圖解內(nèi)任意一點與任一連線之間的距離,并與該連線與另一端元之間的距離相比,即可認(rèn)為是該點對應(yīng)端元組分的巖石組份含量。以圖4為例,三角形內(nèi)任意一點P,它的石灰?guī)r含量近似為

(3)

4 效果檢驗

4.1 與地層化學(xué)元素測井的處理結(jié)果對比

以×1井為例,由錄井資料可知,在6 700.0～6 760.0 m層段,巖性為硅化巖、含硅灰質(zhì)白云巖及含硅含灰白云巖,不含泥質(zhì),井況良好,泥漿中沒有加入重晶石等礦物,且該井進(jìn)行了哈里伯頓公司的GEM測井。提取該井段環(huán)境校正和曲線標(biāo)準(zhǔn)化后常規(guī)測井?dāng)?shù)據(jù),采用三礦物組分識別模型計算得到硅化巖、石灰?guī)r和白云巖含量,形成巖性變化剖面,與GEM處理結(jié)果進(jìn)行對比,巖性剖面變化趨勢具有很好的一致性(見圖5)。圖5中第5道為GEM處理剖面,第6道為新建模型計算的巖性剖面。

4.2 與巖心分析數(shù)據(jù)對比

應(yīng)用×2、×3、×4和E共4口井的37塊巖心全巖分析數(shù)據(jù),通過成像資料將巖心深度進(jìn)行準(zhǔn)確歸位,提取相應(yīng)深度的常規(guī)測井曲線數(shù)據(jù)點,應(yīng)用圖版計算得到每塊巖心的3種礦物組分含量,并與全巖分析的礦物含量作交會圖進(jìn)行分析。硅化巖含量平均絕對誤差為5.54%,石灰?guī)r含量平均絕對誤差為4.91%,白云巖含量平均絕對誤差為6.85%(見圖6)。通過與巖心全巖分析的礦物含量對比,模型計算的礦物含量具有較高的精度,可以用來快速直觀地判斷儲層巖性并計算巖石組分含量。

圖5 ×1井模型計算與GEM結(jié)果對比效果圖

圖6 全巖分析與模型計算的3種礦物含量對比

5 結(jié) 論

(1) 針對塔里木東南區(qū)塊復(fù)雜礦物組分的碳酸鹽巖儲層,以三角形圖解為基礎(chǔ),經(jīng)過優(yōu)選測井信息和確定端元特征值,建立了三礦物巖石組分識別模型,并實現(xiàn)了礦物組分定量計算。

(2) 通過對比,計算結(jié)果與地層化學(xué)元素測井提供的巖性剖面具有很好的一致性,與巖心分析數(shù)據(jù)對比,各組分含量平均絕對誤差均小于7%,具有較高的精度。

(3) 三礦物巖石組分識別模型可快速、直觀、有效地進(jìn)行碳酸鹽巖巖石組分識別及含量定量計算,其精度能夠滿足生產(chǎn)應(yīng)用需求,并彌補(bǔ)了地層化學(xué)元素測井資料缺失時對儲層巖性和組分含量認(rèn)識的不足。

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