于 豪,李勁松,晏信飛,徐光成,金 旭,徐 斌

(中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院,北京100083)

非均質(zhì)碳酸鹽巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)表征與氣藏檢測
——以阿姆河右岸灰?guī)r氣藏為例

于 豪,李勁松,晏信飛,徐光成,金 旭,徐 斌

(中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院,北京100083)

碳酸鹽巖儲集空間演化過程復(fù)雜、孔隙結(jié)構(gòu)多樣、非均質(zhì)性強(qiáng),孔隙結(jié)構(gòu)是影響碳酸鹽巖非均質(zhì)性的重要因素。以阿姆河右岸中上侏羅統(tǒng)卡洛夫-牛津階灰?guī)r氣藏為例,從孔隙結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究出發(fā),對非均質(zhì)碳酸鹽巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)表征,并對氣藏開展了精確預(yù)測：通過巖石鏡下薄片對巖石成分、類型、面孔率等信息進(jìn)行鑒定,證明該地區(qū)碳酸鹽巖儲層主要發(fā)育溶孔和裂縫兩種類型孔隙結(jié)構(gòu);通過CT掃描得到巖石內(nèi)部立體影像,統(tǒng)計(jì)孔隙分布與流體充填狀態(tài),證實(shí)了實(shí)際巖石中“水包氣”的斑塊狀飽和狀態(tài),為巖石物理建模提供了依據(jù);通過巖心實(shí)驗(yàn)測量得到巖石速度、密度、孔隙度等物理信息,根據(jù)多參數(shù)交會分析結(jié)果,優(yōu)選縱波阻抗與縱橫波速度比作為該地區(qū)流體檢測的敏感參數(shù);綜合以上信息,選擇基于雙孔等效介質(zhì)理論的巖石物理建模方法,結(jié)合地震數(shù)據(jù)制作巖石物理模板,預(yù)測了儲層孔隙度與含氣飽和度,預(yù)測結(jié)果與試氣結(jié)果吻合。

碳酸鹽巖;孔隙結(jié)構(gòu);薄片鑒定;CT掃描;巖心實(shí)驗(yàn)測量;巖石物理反演

碳酸鹽巖待探明油氣儲量豐富,勘探潛力巨大,但是其儲集空間演化過程復(fù)雜、孔隙結(jié)構(gòu)多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)?？紫督Y(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系[1],它直接影響著儲層的儲集滲流能力和油氣藏產(chǎn)能的差異分布[2-4]。因此,明確儲層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征是提高油氣產(chǎn)能的關(guān)鍵[5]。目前能夠直觀反映或表征巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)的手段是室內(nèi)實(shí)驗(yàn),包括巖石薄片鑒定、CT掃描成像和巖心實(shí)驗(yàn)測量等。

地質(zhì)薄片鑒定是指在顯微鏡下觀察巖石標(biāo)本的成分結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì),確定巖石類型及成因特征,實(shí)現(xiàn)微觀尺度上對巖石物理特性的研究。ANSELMETTI等[6]將碳酸鹽巖孔隙從毫米到亞微米分為多個(gè)數(shù)量級,并通過確定不同孔隙結(jié)構(gòu)的含量來反映巖石物性;XIE等[7]證明了孔隙結(jié)構(gòu)會影響孔隙度和滲透率;MANDA等[8]指出鑄膜孔的孔隙結(jié)構(gòu)比溶蝕孔更加復(fù)雜。CT掃描是將二維圖像重構(gòu)成三維圖像,以觀測巖石的孔隙結(jié)構(gòu)、礦物與流體的分布狀態(tài),構(gòu)建描述巖石真實(shí)孔隙空間的三維數(shù)字巖心。李玉彬等[9]和王家祿等[10]利用CT技術(shù)測算出巖心的密度、孔隙度和飽和度等;SIDDIQUI等[11]計(jì)算出碳酸鹽巖孔隙體積壓縮系數(shù);彭瑞東等[12]直接基于灰度CT圖像計(jì)算巖石孔隙結(jié)構(gòu)的分形維數(shù);TIWARI等[13]利用油頁巖熱解前后的孔隙結(jié)構(gòu)變化區(qū)分烴源巖和生成物;劉向君等[14]實(shí)現(xiàn)了孔隙尺度的滲流模擬并計(jì)算出絕對滲透率;YU等[15]利用含水巖石的流體分布影像證實(shí)了真實(shí)巖石中“水包氣”的斑塊狀飽和狀態(tài)。巖心實(shí)驗(yàn)測量是通過模擬地下真實(shí)地層環(huán)境,利用超聲波來測算巖石速度等基本物理特性,可以獲得更為準(zhǔn)確的巖石物理信息。ARCHIE[16]和BIGALKE[17]提出飽和巖石的電阻率主要受孔隙結(jié)構(gòu)控制;VERWER等[18]指出碳酸鹽巖孔隙結(jié)構(gòu)會影響滲透率;ANSELMETTI等[19]指出碳酸鹽巖孔隙對波速的影響比壓實(shí)作用的影響更大;EBERLI等[20]認(rèn)為碳酸鹽巖成巖作用、孔隙結(jié)構(gòu)與波速三者之間存在動態(tài)關(guān)系;SUN[21]與BAECHLE等[22]指

出,具有相同孔隙度不同孔隙結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖,其波速差異可以達(dá)到2000m/s,滲透率能夠相差6個(gè)數(shù)量級;WEGER等[23]指出,聲波在大孔隙和單一孔隙結(jié)構(gòu)碳酸鹽巖中傳播較快,在小孔隙和復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)碳酸鹽巖中傳播較慢。

土庫曼斯坦北部阿姆河右岸麥捷讓地區(qū)處于東西向背斜構(gòu)造上,目的層為中上侏羅統(tǒng)卡洛夫-牛津階礁灘相灰?guī)r儲層。儲集空間主要有孔隙、溶洞和裂縫3種類型,溶孔、溶洞成蜂窩狀發(fā)育,裂縫主要以構(gòu)造縫為主。儲層孔隙度主要在5.0%～12.5%,以中孔儲層為主。儲層縱向上厚度差異大,橫向上發(fā)育不均衡,非均質(zhì)性強(qiáng)。前人對該地區(qū)所做的研究工作[24-29]多是為了滿足快速高效勘探開發(fā)的需要,從基礎(chǔ)孔隙結(jié)構(gòu)描述到利用巖石物理建模進(jìn)而預(yù)測孔隙度與含氣飽和度的系統(tǒng)研究較少。本文以阿姆河右岸灰?guī)r氣藏為例,開展了基于室內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行氣藏檢測的研究:首先研究孔隙結(jié)構(gòu),利用巖石薄片鑒定證明該地區(qū)儲層主要發(fā)育溶孔和裂縫兩種類型孔隙結(jié)構(gòu),利用CT掃描證實(shí)實(shí)際巖石中的“水包氣”斑塊狀飽和狀態(tài),利用巖心實(shí)驗(yàn)測量得到該地區(qū)流體檢測的敏感參數(shù);然后根據(jù)掌握的實(shí)際地質(zhì)信息,選用基于雙孔等效介質(zhì)理論的Biot-Rayleigh方程進(jìn)行巖石物理建模,有效地預(yù)測出儲層孔隙度與含氣飽和度;最后給出了完整的氣藏檢測流程。

1 巖石薄片鑒定

選取麥捷讓地區(qū)兩口典型井——Met22井和Met21井巖心資料進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)研究。從巖心照片可以看出(圖1),Met22井儲層段巖石顆粒較粗,巖性主要為灰色顆?；?guī)r,溶蝕孔洞發(fā)育,生物體腔孔和骨架溶孔發(fā)育,局部含云質(zhì)。Met21井儲層段巖石顆粒較細(xì),巖性主要為亮晶砂屑灰?guī)r,巖性較致密,孔洞不發(fā)育,發(fā)育水平縫和斜交縫,多被泥質(zhì)和方解石斑晶充填。

圖2為Met22井和Met21井巖石薄片。其中,圖2a被鑒定為亮晶砂礫屑灰?guī)r,礫屑大小2～11mm,砂屑以細(xì)到中砂為主,顆粒多泥晶化,見少量孔蟲,孔隙較發(fā)育,為粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔,部分半充填—全充填,面孔率9%左右,對應(yīng)取心段測井孔隙度平均為8%(圖3a),兩者基本吻合。圖2b被鑒定為亮晶砂屑灰?guī)r,砂屑以粉到中砂為主,見腕足類碎片,偶見自生石英,孔隙以粒間溶孔為主,面孔率7%左右,對應(yīng)取心段測井孔隙度平均為8%(圖3a),兩者基本吻合。圖2c被鑒定為泥晶砂屑灰?guī)r,砂屑大小0.03～2.00mm,以粉—極細(xì)砂為主,方解石充填了粒間孔、粒內(nèi)孔及拉張束狀縫,少量生屑分散分布,面孔率約2%,對應(yīng)取心段測井孔隙度平均為2.5%(圖3b上部),兩者基本吻合。圖2d 被鑒定為泥晶砂屑灰?guī)r,砂屑以細(xì)砂為主,見少量生屑,膠結(jié)物分布不均,局部見微交錯層理,面孔率約1%,對應(yīng)取心段測井孔隙度平均為1%(圖3b下部),兩者基本吻合。

圖1 Met22井(a,b)和Met21井(c,d)巖心照片

圖2 Met22井(a,b)和Met21井(c,d)巖石薄片

圖3 Met22井(a)和Met21井(b)測井孔隙度曲線(藍(lán)色框?yàn)楸∑谌⌒亩?

從鑒定結(jié)果看,Met22井儲層巖石顆粒較粗,溶蝕孔洞發(fā)育較好,儲集空間利于油氣聚集;Met21井儲層巖石顆粒較細(xì),孔隙發(fā)育較差,方解石充填了大部分的孔隙和裂縫,儲集空間不利于油氣聚集。

2 CT掃描成像

實(shí)驗(yàn)儀器的最大電壓為160kV,最大像素分辨率為500nm。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將巖石樣品加工成直徑10mm大小,使其滿足實(shí)驗(yàn)儀器和掃描精度的要求;②將樣品粘牢在工作臺上,使樣品與工作臺之間沒有相對運(yùn)動;③調(diào)整樣品與射線源之間的距離,使其達(dá)到最佳掃描位置;④設(shè)置掃描參數(shù)進(jìn)行掃描,包括制定掃描張數(shù)、掃描時(shí)間和校正量等;⑤利用圖像重建方法將采集到的數(shù)據(jù)重建巖心灰度圖像,建立數(shù)字巖心。

對Met22井干燥灰?guī)r樣品在電壓95kV,電流95mA,分辨率4.2μm的條件下進(jìn)行CT掃描,觀察巖石內(nèi)部的微觀孔隙結(jié)構(gòu);再將干燥灰?guī)r樣品浸入水中15h以上,在電壓85kV,電流85mA,分辨率5.4μm的條件下進(jìn)行CT掃描,觀察巖石內(nèi)部的流體分布特征(圖4～圖6)。圖4a是Met22井樣品截面掃描圖,其中灰色代表灰?guī)r基質(zhì),黑色代表孔隙,白色代表充填礦物方解石。圖5a為孔隙分布影像,其中藍(lán)色代表孔隙;圖5b為孔喉分布影像,其中紅色代表半徑較大,黃色次之,綠色較小;圖5c和圖5d分別為孔隙大小和孔喉半徑統(tǒng)計(jì)直方圖。綜合研究以上掃描結(jié)果可知,該樣品孔隙較發(fā)育,連通性較好,并且孔隙以中孔為主,有利于油氣的富集。圖4b是Met22井樣品含水非飽和狀態(tài)下的截面掃描圖,圖6是流體立體分布影像,其中黃色代表氣,暗綠色代表水,均分布于孔隙內(nèi),并且氣體多占據(jù)較大的孔隙,水則多位于較小的孔隙中,清晰地顯示了實(shí)際巖石中“水包氣”的斑塊狀飽和狀態(tài)。在非均質(zhì)天然氣藏中,這種細(xì)小的“斑塊狀飽和”狀態(tài)會引起顯著的地震波速度頻散和能量衰減,導(dǎo)致氣水區(qū)分困難。因此,在碳酸鹽巖巖石物理建模的過程中必須考慮這種因素的影響,以便正確建立地震響應(yīng)和流體類型之間的聯(lián)系,精確地開展氣藏預(yù)測。

圖4 Met22井樣品截面掃描結(jié)果a 干燥狀態(tài); b 含水非飽和狀態(tài)

圖5 Met22井孔隙、孔喉分布影像及其統(tǒng)計(jì)a 孔隙分布影像; b 孔喉分布影像; c 孔隙大小直方圖; d 孔吼半徑直方圖

圖6 流體立體分布影像a 只有流體、不含骨架的顯示狀態(tài); b 包含骨架及流體的顯示狀態(tài)

3 巖心實(shí)驗(yàn)測量

本次巖心實(shí)驗(yàn)測量的目的,一是進(jìn)一步證明孔隙結(jié)構(gòu)的差異性,二是為巖石物理建模優(yōu)選敏感參數(shù)。實(shí)驗(yàn)測量灰?guī)r樣品15塊,其中Met22井13塊,Met21井2塊。利用氦氣法測量兩口井灰?guī)r樣品,得出孔隙度范圍為1.15%～13.40%,密度范圍為2.338～2.676g/cm3,滲透率范圍為0.01～177.02×10-3μm2。圖7a是孔隙度與密度關(guān)系圖,可見Met21井樣品孔隙度均小于2%,密度均大于2.6g/cm3,比較致密;而Met22井樣品孔隙度較高,均大于2%。所有樣品密度都隨著孔隙度的增加而減小,并且有著較好的線性關(guān)系。圖7b是孔隙度與滲透率關(guān)系圖,可見Met21井樣品滲透率較差,Met22井除了兩塊樣品滲透率較差外,其余樣品滲透率均較好。測量結(jié)果與地質(zhì)薄片分析結(jié)果一致。

在溫度20℃,孔壓22MPa,圍壓52MPa的條件下,利用超聲波測量樣品在干燥狀態(tài)與水飽和狀態(tài)下的縱橫波速度并分別進(jìn)行線性擬合,以分析其變化規(guī)律(圖8)。在干燥狀態(tài)下,縱波速度從6.199km/s變化到5.145km/s(圖8a),橫波速度從3.266km/s變化到2.872km/s(圖8b),波速受溶蝕孔洞的影響下降緩(Met22井),受裂縫的影響下降較快(Met21井)。根據(jù)DEM理論,孔隙形態(tài)對介質(zhì)的速度有影響,相同基巖條件下微裂縫對速度的影響高于相同孔隙度的圓孔,說明裂縫對速度的影響比溶蝕孔洞的影響更為敏感。在水飽和狀態(tài)下,縱波速度從6.323km/s變化到5.458km/s,橫波速度從3.264km/s變化到2.833km/s。兩種狀態(tài)下的縱波速度變化較大(圖8c),差值主要在0.1～0.5km/s;橫波速度變化較小(圖8d),差值在0.06km/s以內(nèi)。從干燥狀態(tài)變化到水飽和狀態(tài)后,低孔樣品比高孔樣品的縱波速度增加量略大,說明低孔巖石內(nèi)部可能含有較多的連通性差的裂隙軟孔,使縱波速度對水飽和狀態(tài)更加敏感。同時(shí),低孔樣品橫波速度增加,這是因?yàn)樵诘刃Ы橘|(zhì)模型(例如Kuster-Toks?z模型、Mori-Tanaka模型等)介質(zhì)中含有大量裂隙狀軟孔時(shí),剪切模量會隨著流體壓縮性降低(例如干燥到水飽和)而增加,從而導(dǎo)致橫波速度上升。而傳統(tǒng)Gassmann理論認(rèn)為,巖石從干燥狀態(tài)變化到水飽和狀態(tài)時(shí),剪切模量保持不變,橫波速度下降。與實(shí)際測試結(jié)果的這種差異表明,傳統(tǒng)Gassmann理論并不完全適用于本地區(qū)的碳酸鹽巖巖石物理建模。

圖7 孔隙度與密度(a)、滲透率(b)的關(guān)系

圖8 孔隙度與縱波速度、橫波速度、縱波速度差、橫波速度差的關(guān)系a 孔隙度與縱波速度; b 孔隙度與橫波速度; c 孔隙度與縱波速度差; d 孔隙度與橫波速度差

圖9顯示了縱波阻抗與縱橫波速度比(vP/vS)的關(guān)系,可見樣品的vP/vS在干燥狀態(tài)下基本處于1.8～1.9之間,在水飽和狀態(tài)下基本處于1.9～2.0之間,兩種狀態(tài)區(qū)別明顯,說明vP/vS能夠有效區(qū)分巖石中的流體飽和狀態(tài),可以作為麥捷讓地區(qū)流體檢測的敏感參數(shù)。圖10顯示了縱波速度與橫波速度的關(guān)系,可見波速在兩種狀態(tài)下都呈現(xiàn)出較強(qiáng)的規(guī)律性。與CASTAGNA等[30]、PICCKETT[31]、MILHOLLAND等[32]給出的水飽和狀態(tài)下灰?guī)r縱波速度與橫波速度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系相比,兩者變化趨勢相當(dāng),只有較少的實(shí)測點(diǎn)落在經(jīng)驗(yàn)關(guān)系上。將實(shí)測數(shù)據(jù)擬合線與經(jīng)驗(yàn)關(guān)系聯(lián)立二元一次方程組,通過計(jì)算得到兩者交點(diǎn),即縱波速度2.899km/s,橫波速度1.526km/s。

圖9 縱波阻抗與縱橫波速度比的關(guān)系

該速度較低說明經(jīng)驗(yàn)關(guān)系適用于高孔灰?guī)r,比麥捷讓地區(qū)灰?guī)r的孔隙度大。經(jīng)驗(yàn)公式是通過統(tǒng)計(jì)得到的規(guī)律認(rèn)識,嚴(yán)格上講只適用于其本身研究的巖石,對巖心樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測量才是較為可靠的巖石物理方法。然而不同的儀器、人員和環(huán)境條件會有不同的測量精度,并且,對于碳酸鹽巖來說,由于非均質(zhì)性較強(qiáng),不同地區(qū)巖心樣品的測量結(jié)果會出現(xiàn)一定的差異，這是正常現(xiàn)象。

圖10 縱波速度與橫波速度的關(guān)系

4 氣藏檢測

本文基于巖石物理建模的氣藏檢測(即孔隙度與含氣飽和度預(yù)測)過程如下:

1) 巖石骨架建模。利用Voigt-Reuss-Hill平均方程計(jì)算混合礦物的彈性模量,本文設(shè)定礦物組分為95%的方解石和5%的泥質(zhì),方解石體積模量為76.8GPa,剪切模量為32GPa,密度為2.71g/cm3,泥質(zhì)體積模量為25GPa,剪切模量為9GPa,密度為2.55g/cm3(MAVKO等[33])。

2) 流體替換。利用基于雙孔等效介質(zhì)理論的Biot-Rayleigh方程進(jìn)行流體替換,計(jì)算巖石物理模板。

(13a)

(13b)

(13c)

(13d)

式中:φ是孔隙度;ρ是密度;η是黏度;A,N,Q,R是彈性參數(shù);b是耗散參數(shù);u和U分別是骨架和流體的空間矢量位移;e和ξ分別是骨架和流體的位移場散度;ζ是局域流體變形增量(有關(guān)Biot-Rayleigh方程的推導(dǎo)論證過程以及各參數(shù)的具體含義詳見文獻(xiàn)[34-37])。

本文設(shè)定儲層巖石為一種骨架、兩種流體(水和氣)的狀態(tài),水的體積模量為2.51GPa,黏度為0.001Pa·s,密度為1.04g/cm3;氣的體積模量為0.0081GPa,黏度為0.00015Pa·s,密度為0.17g/cm3;氣泡半徑為5mm。

3) 建立巖石物理模板,并將疊前地震反演數(shù)據(jù)與巖石物理模板交會,采用映射法從模板中反演儲層的孔隙度與含氣飽和度。

基于Met22井和Met21井儲層發(fā)育的不同孔隙結(jié)構(gòu),分別制作相應(yīng)的巖石物理模板。模板中的緯線自下而上代表含氣飽和度從100%到0,經(jīng)線自左向右代表孔隙度從17%到3%?；趦煽诰康膶佣蔚臏y井解釋結(jié)果,利用疊后反演得到的縱波阻抗數(shù)據(jù)和疊前彈性參數(shù)反演得到的縱橫波速度比數(shù)據(jù),將井旁地震數(shù)據(jù)投影到模板上,其中黃色樣點(diǎn)代表氣層,藍(lán)色樣點(diǎn)代表水層,紫色樣點(diǎn)代表非儲層(圖11)。從圖11可以看出,非儲層點(diǎn)基本位于孔隙度5%以下,產(chǎn)氣潛力不大。儲層點(diǎn)基本位于孔隙度5%～13%之間,其中,氣層點(diǎn)多位于模板下方,即含氣飽和度較高的位置;水層點(diǎn)多位于模板上方,即含水飽和度較高的位置。實(shí)際地質(zhì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,麥捷讓地區(qū)有55%的儲層孔隙度在5.0%～12.5%,構(gòu)成該地區(qū)的主力產(chǎn)層。從交會結(jié)果看,優(yōu)質(zhì)氣藏孔隙度范圍為8%～13%,是預(yù)測的重點(diǎn)。

通過模板與樣點(diǎn)的交會映射進(jìn)行優(yōu)質(zhì)儲層的巖石物理反演,預(yù)測過Met22井和Met21井地震資料的孔隙度與含氣飽和度(圖12)。從圖12a,圖12b可以看出,Met22井在儲層段孔隙度達(dá)11%,含氣飽和度較高。對應(yīng)該井的試氣結(jié)果為67.5×104m3/d,測井曲線儲層段平均孔隙度為12%(圖13a),測井解釋結(jié)果為氣層。因此,Met22井預(yù)測孔隙度與測井孔隙度相吻合,預(yù)測含氣飽和度與試氣結(jié)果相吻合。從圖12c,圖12d可以看出,Met21井在儲層段孔隙度為6%,未見含氣顯示。雖然該井巖石物理模板上包含氣層和水層樣點(diǎn),但樣點(diǎn)數(shù)較少(圖11b),即只有少量巖石含氣,不足以支撐鉆井以后的產(chǎn)能。對應(yīng)Met21井的試氣結(jié)果為干層,測井曲線儲層段平均孔隙度為5%(圖13b),測井解釋結(jié)果為差氣層。因此,該井預(yù)測孔隙度與測井孔隙度相吻合,預(yù)測含氣飽和度與試氣結(jié)果相吻合。

圖11 巖石物理模板與地震反演數(shù)據(jù)交會分析a Met22井; b Met21井

圖12 Met22井和Met21井巖石物理反演結(jié)果a Met22井預(yù)測孔隙度; b Met22井預(yù)測含氣飽和度; c Met21井預(yù)測孔隙度; d Met21井預(yù)測含氣飽和度

圖13 Met22井(a)和Met21井(b)測井孔隙度曲線(藍(lán)色框?yàn)樵嚉鈱佣?

圖14為基于孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的氣藏檢測流程。通過巖石薄片觀察得到巖石成分、類型、面孔率等信息;通過CT掃描得到巖石內(nèi)部立體影像,統(tǒng)計(jì)孔隙分布與流體充填狀態(tài);通過巖心實(shí)驗(yàn)測量得到巖石速度、密度、孔隙度等物理信息,通過多參數(shù)交會分析優(yōu)選出流體檢測的敏感參數(shù),最后有效地預(yù)測儲層孔隙度與含氣飽和度。

圖14 基于孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的氣藏檢測流程

5 結(jié)束語

本文針對阿姆河右岸中上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖儲層開展了從微觀孔隙結(jié)構(gòu)表征到氣藏檢測的研究。利用薄片鏡下鑒定、CT掃描、巖心實(shí)驗(yàn)測量等技術(shù)對巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)表征,并估算了儲層孔隙度與含氣飽和度,結(jié)果表明,該地區(qū)儲層主要發(fā)育溶孔和裂縫兩種類型,孔隙結(jié)構(gòu)差異較大。通過儲層巖石物理多參數(shù)交會分析,優(yōu)選縱波阻抗與縱橫波速度比為流體檢測的敏感參數(shù)。根據(jù)天然氣在實(shí)際巖石中呈“水包氣”的斑塊狀飽和狀態(tài),選擇基于雙重孔隙介質(zhì)理論的巖石物理建模方法,結(jié)合地震數(shù)據(jù)制作相應(yīng)的巖石物理模板,進(jìn)行儲層孔隙度與含氣飽和度預(yù)測,預(yù)測結(jié)果與試氣結(jié)果吻合。

致謝:感謝巴晶博士、唐剛博士在研究過程中給予的指導(dǎo)和幫助。

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(編輯：戴春秋)

Microscopic pore structure characterization of heterogeneous carbonate reservoirs and gas detection:a case study from limestone gas reservoirs on the right bank block of Amu Darya River

YU Hao,LI Jinsong,YAN Xinfei,XU Guangcheng,JIN Xu,XU Bin

(ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Beijing100083,China)

The carbonate reservoir is characterized by complex evolution process,various pore structure and strong heterogeneity.Among these features,pore structure is an important factor affecting the heterogeneity of carbonate.It focused on a Jurassie Callovian-Oxfordian limestone gas reservoirs on the right bank block of Amu Darya River.Based on the study of pore structure,a number of techniques were used to characterize the micro pore structure of heterogeneous carbonate reservoirs,and the accurate prediction of gas reservoir was carried out.Rock composition and plane porosity was studied by rock thin section analysis,which proved that two types of pore structure,dissolution pore and structural fracture mainly developed in carbonate reservoir of this area.Rock internal stereo images including pore distributions and fluid filling states were obtained by CT scanning,which confirmed that a “gas-in-water” distribution exists in rocks with patchy saturation.It provided a basis for the rock physics modeling.The physics information such as velocity,density and porosity was got by core physics experiment.The P-wave impedance andvP/vSwere chosen to be the sensitive parameters of fluid detection by multi-parameter crossplot analysis in this area.The rock physics template was built to predict reservoir porosity and gas saturation based on the equivalent medium theory.The predicted results matched with log data and gas testing data.

carbonate rock,pore structure,rock thin section analysis,CT scanning,core experiment,rock physics inversion

2016-07-05;改回日期：2016-09-25。

于豪(1984—),男,博士,工程師,主要從事地震資料綜合解釋工作。

國家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05004003)、中國石油科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2014D-5006-0104)聯(lián)合資助。

P631

A

1000-1441(2017)04-0472-11

10.3969/j.issn.1000-1441.2017.04.002

This research is financially supported by the National Science and Technology Major Project of China (Grant No.2016ZX05004003) and PetroChina Innovation Foundation Project(Grant No.2014D-5006-0104).