徐風, 司兆偉, 白松濤, 馬越姣, 程道解, 郭笑鍇, 曾靜波

(1.冀東油田公司勘探開發(fā)研究院, 河北 唐山 063004; 2.中國石油集團測井有限公司油氣評價中心, 陜西 西安 7100771)

0 引 言

測井解釋是在正確的解釋模型下,把測井信息加工成地質信息的過程,是根據預定的地質任務合理地選擇測井系列,從多種地球物理特征上綜合分析和認識地層的地質特性[1]?，F代儲集層研究中,按層給出準確的儲集層參數非常重要。在某一特定地區(qū)的橫剖面上,相同參數始終對應著相同的層也具有同等重要的意義[2-3]。因此,現代儲集層評價中對相的識別至關重要。

測井相是1組能反映儲層測井響應特征的曲線集。對于1個n維數據向量空間,可以用每個向量代表各深度采樣點上的幾種測井方法的測量值,如自然伽馬(GR)、自然電位(SP)、聲波時差(AC)、密度(DEN)、補償中子(CNL)、電阻率(Rt)等,這樣1個六維向量就是1組常用的測井系列。由1種地層特征可以測得1組測井相數據;反之,則可以用測井相進行巖相和儲集層流體的地質解釋。

雷達圖是一種數據表征技術,1條雷達圖曲線可以表征1組測井相數據集,適合于在二維平面上直觀、形象地反映多個指標的變動規(guī)律[4],利用多維參數圖版能夠較好地對儲層巖性及流體進行識別[5],但是多層位多深度的圖形顯示方面不夠直觀,在解釋應用中也存在不方便量化解釋的問題。本文通過改進雷達圖,利用常規(guī)測錄井資料構建測井地質“四性”關系譜的方法,實現了測錄井資料由一維單一曲線信息向二維綜合信息的轉變,通過多維度陣列數據直觀表征測井相。

1 “四性”關系譜的構建原理及方法

測錄井資料在常規(guī)及各類復雜油氣藏測井解釋評價中通常是利用CAL、GR、SP作為巖性判別曲線;利用AC、DEN、CNL、Pe作為物性判別曲線;利用Rt、Rs、RMSFL作為電性判別曲線,利用氣測全烴錄井C1、C2、C3等作為含油氣性判別標志。各類曲線間既獨立又有聯系,進一步在“四性”關系分析的基礎上得到儲層流體判別的主控因素,結合試油資料及地區(qū)經驗進行交會圖版選擇和繪制。在砂泥巖儲層的油氣水層解釋中,常用的圖版有電阻率—孔隙度交會圖、含油飽和度—束縛水飽和度交會圖、含油飽和度—孔隙度交會圖、深電阻率—自然伽馬相對值交會圖[6]。針對較復雜的儲層將不同屬性參數進行組合形成新參數,例如選用視地層水電阻率—自然伽馬相對值交會等。

測井地質“四性”關系譜是通過建立標準井的測井相識別曲線集,運用組合陣列曲線縱向定性差異對比或定量譜參數提取方法識別未知井段儲層巖性、含油氣性的解釋技術。該方法通過考慮儲層巖石物理及流體的多重測井特性,將測井相與地質相聯系,把抽象的數學概念轉換成地質人員直觀理解和使用的二維譜曲線,即測井地質“四性”關系譜。以測井地質“四性”關系譜對巖性及流體評價為例,先根據取心井的數據找出該地區(qū)的巖性種類,再按照不同種類巖性的測井相數據構建出相應測井地質“四性”關系譜曲線,并用其作為標準去判定未取心井的巖性;同理,如果建立該地區(qū)標準井中儲集層流體的測井地質“四性”關系譜曲線,就可用其去判定未知井段的儲集層含流體的性質。

由于各種測井方法的地質、物理響應機制不同,各種測井曲線的量綱、數量級以及測井儀測量狀態(tài)存在差異,測井地質屬性譜是通過對聲、電、核方法所得單一測井曲線進行歸一化后按照一定的方式組合形成的類似核磁共振譜的形態(tài),從而達到利用多主控成因的譜特性評價儲層特征,其構建原理具體分為5步(見圖1)。

圖1 測井地質“四性”關系譜構建步驟

按照《裸眼井單井測井數據處理流程SY/T5360—2004》標準規(guī)定的流程進行測井資料檢查,對錄井氣測曲線進行統(tǒng)一縱向分辨率處理,與測井資料分辨率相同,通常采用0.125 m/采樣點。

其次,利用實測常規(guī)測井曲線及錄井氣測曲線確定目的層段的曲線歸一化標準,即確定目的層段曲線的最大值和最小值(見表1)。

表1 測錄井曲線歸一化標準

結合目的層段曲線的最大值和最小值,按照式(1)進行單曲線歸一化計算

(1)

式中,ΔAi為歸一化后的曲線值,無量綱;Ai為曲線原始值,Ai,min為曲線的最小值,Ai,max為曲線的最大值。

結合所計算的歸一化單條曲線,按照巖性、電性、物性、含油氣性順序進行曲線合并形成二維陣列數據,即測井地質“四性”關系譜。

以冀東油田南堡凹陷沙三段儲層作為實例闡述測井地質“四性”關系譜特征。該區(qū)受地質沉積及成巖作用的影響,儲層黏土含量高、巖石顆粒非均質性強、埋藏深且次生孔隙發(fā)育,形成典型的復雜砂礫巖巖性油氣藏[7],選取1口井的典型井段(見圖2)。其中第6列為構建的測井地質“四性”關系譜,能夠基于測井地質屬性譜快速、直觀觀測到儲層巖性、物性、電性及含油氣性的差異,定性評價儲層“四性”特征。

2 復雜砂巖巖性識別與評價

通常針對均質性好、巖性發(fā)育穩(wěn)定的儲層,利用自然伽馬(GR)、自然電位(SP)等能夠表征沉積環(huán)境的測井曲線定性特征以及定量計算出的各種測井參數值描述地層巖性特征[8-9]。對于非均質性強、儲層連續(xù)性差的地區(qū)常用的交會圖版分析方法識別巖性只能確定出兩兩變量的相關性,而忽略多個測井參數相互間潛在的規(guī)律,測井解釋存在著間接性、多解性和不確定性?；跍y井地質“四性”關系譜的方法,綜合考慮多種測錄井變量,建立典型層段的測井地質“四性”關系譜-巖性識別譜,有效解決單一曲線及交會圖分析中存在的不足。

圖2 高××井測井地質“四性”關系譜評價儲層效果*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

表2 冀東油田高××井區(qū)不同巖性的測井響應特征

冀東油田南堡凹陷沙三段地層屬于三角洲相沉積,儲層非均質性強,巖性多樣且復雜疊置。針對該區(qū)塊儲層特征,以圖2中高××關鍵井取心資料中己知巖性地層的測井數據為基礎,由于電阻率受地層流體特性的影響因素較大,因此,優(yōu)選5個對巖性較敏感參數(包括自然伽馬GR、聲波時差AC、補償中子CNL、補償密度DEN,光電吸收截面指數Pe)(見表2)。不同巖石物理特性反映地層不同巖性特點,進一步增加井徑CAL(井眼擴徑現象反映地層巖性)、自然電位SP(滲透特性反映地層巖性),對各測井參數指標作[0,1]范圍的歸一化處理,組合起來作為復雜巖性識別綜合評價的特征,結合鉆井取心,總結在標準井主要巖石類型的測井響應特征,以二維圖譜的方式,建立該區(qū)的測井地質“四性”關系譜(見圖3)。作為模式評價標準,編程處理其他層段定量評價地層各種巖相類型。

圖3 不同巖性相特征的測井地質“四性”關系譜

測井地質“四性”關系譜在直觀判別儲層巖性具有唯一性特征,對其進行定性特征分析評價。

砂礫巖:井徑未擴徑,相對幅度小;巖性純,自然伽馬相對幅度低,自然電位曲線幅度高表征滲透性好,聲波、密度、中子、Pe曲線基本平直。

粗砂巖:井徑未擴徑,相對幅度小;巖性受粒度及泥質充填影響,自然伽馬相對幅度變化大,自然電位曲線幅度高表征滲透性好,聲波、密度、中子、Pe曲線基本平直。

中砂巖:井徑未擴徑,相對幅度小;巖性受粒度及泥質充填影響,自然伽馬相對幅度較大,自然電位曲線幅度高,聲波、中子基本平直,密度、Pe曲線變化幅度較大。

細砂巖:井徑存在擴徑現象,相對幅度較小;巖性受粒度及泥質充填影響,自然伽馬相對幅度變化大,自然電位曲線幅度高表征滲透性好,聲波、密度曲線基本平直,受泥質影響,中子、Pe曲線幅度大。

粉砂巖:井徑存在擴徑現象,相對幅度較小;巖性受粒度及泥質充填影響,自然伽馬相對幅度變化大,自然電位曲線幅度高表征滲透性好,受泥質影響,聲波、密度、中子、Pe曲線幅度大。

泥巖:井徑存在擴徑現象,相對幅度大;巖性受粒度及泥質充填影響,自然伽馬相對幅度變化大,自然電位曲線幅度高表征滲透性好,受泥質影響,聲波、密度、中子、Pe曲線幅度大且不收斂。

利用上述方法在該地區(qū)高××井未取心井段處理如圖4所示,第6道為測井地質“四性”關系譜—巖性識別譜,通過相似度分析歸類對巖性進行判別,所得巖性分類結論如第7道所示。

圖4 測井地質“四性”關系譜—巖性識別譜評價效果圖

3 多主控成因儲層流體判別

針對研究區(qū)復雜的儲層油氣水分布、油水系統(tǒng)不唯一,且?guī)r石骨架對測井響應的貢獻往往掩蓋了巖石中所含流體在電性上的差異,油、干、水電性特征不明顯,造成了流體性質識別存在不確定性等問題。在儲層巖性分析的基礎上,針對砂礫巖儲層特殊性,考慮多主控成因影響因素,通過常規(guī)測錄井歸一化構建出已知標準井的測井地質“四性”關系譜。以圖2中處理得到的測井地質“四性”關系譜為例,通過二維譜反映各類儲層的測井相(見圖5)。

測井地質“四性”關系譜在直觀判別儲層流體具有唯一性特征,定性特征分析。

圖5 不同儲層流體類型的“四性”關系譜

典型油層:巖性譜幅度低,電性譜幅度高,且存在正差異,物性譜平直且較高,氣測譜有明顯幅度。

油水同層:巖性譜幅度低,電性譜縱向不均一,物性譜幅度較高,氣測有明顯幅度。

典型水層:整體幅度較為均一,巖性譜幅度低,電性譜較低,物性譜幅度較高,氣測無幅度。

干層:主要有2種,①泥質增重型干層,泥質抑制了儲層的發(fā)育,導致巖性譜幅度高,電性譜幅度低,物性譜幅度變化大,氣測無幅度;②物性致密型干層,受壓實及后期其他成巖作用導致儲層儲集空間變小、孔隙結構復雜,其特征表現在巖性譜幅度低,電性譜幅度高,物性譜幅度低接近0,氣測無幅度。

非儲層(泥巖層):巖性譜幅度高,電性譜幅度低,氣測無幅度。

為進一步達到量化直觀效果,采用數學方法對圖形進行參數提取和分解,優(yōu)化提取測井地質屬性譜的流體敏感因子:同相幅值Lc、幾何均值Lgm,進行流體圖版綜合判別。幾何均值Lgm是求1組數值的平均數的方法中的一種。適用于對比率數據的平均,主要用于計算數據平均增長率。

(2)

式中,Lgm為“四性”關系譜的幾何均值,無量綱;Fi為第i個歸一化測井曲線對應的統(tǒng)計頻數幅度,無量綱;Ai為“四性”關系譜的第i個陣列數據,無量綱;F為統(tǒng)計頻數幅度累計值。

同相幅值Lc是對“四性”關系譜各項測井曲線的幅度進行累加,其作用為不同流體各項巖石物理信息疊加放大后差異化更為明顯。

通過對冀東油田××區(qū)塊17口井目的層試油段處理得到“四性”關系譜,進一步提取同相幅值Lc與其幾何均值Lgm交互,建立較為直觀的二維流體識別圖版。可以看出不同流體具有較明顯的界限和聚類特征(見圖6),其中,Lc>2.5,Lgm>0.23;油水同層的Lc為1.5～2.5,Lam<0.23;水層的Lc<1.5,Lgm<0.23;干層的Lc<1,Lgm>0.23。

圖6 測井地質四性關系譜Lc—Lgm流體判別圖版

運用測井地質四性關系譜Lc—Lgm流體判別圖版對冀東油田××井沙三段的148、151、157、161號儲層段處理得到測井地質四性關系譜(見圖2)分析,實際資料處理充分說明該種方法在低孔隙度低滲透率儲層多主控成因的流體判別中能夠得出更符合實際情況的解釋結論。該井在4 095～4 113 m之間有1個射孔井段,該井段的試油4 mm油嘴條件下產能為日產油14.05 t,該層段特征值在流體識別圖版中位于油層位置,符合較好。

4 結論與認識

(1) 以常規(guī)測錄井曲線為基礎,建立測井地質“四性”關系譜,改變了以往常規(guī)測井曲線單一分析的評價局限性,利用二維譜的形式直觀反映測井相,進而快速分辨儲層巖性及流體特性,其優(yōu)點是直觀、形象、易于操作,是對雷達圖等多維度評價方法的改進,該評價方法具有廣泛的工程應用價值。

(2) 測井和錄井整合建立的測井地質“四性”關系譜在冀東油田復雜儲層巖性評價與油氣識別有較好的效果,同時相關衍生巖石物理及流體特性也可以通過一定規(guī)律組合成譜,可對油氣田地質勘探評價提供新的評價思路。

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