李曉輝,緱艷紅,吳燕輝,姜寶彥

(1.中國石油集團測井有限公司大慶分公司,黑龍江 大慶 163412;2.中國石油集團大慶油田勘探事業(yè)部,黑龍江 大慶 163453)

0 引 言

由于經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動和構(gòu)造熱事件,塔里木盆地研究區(qū)塊碳酸鹽巖儲層次生孔隙發(fā)育,但基質(zhì)孔隙偏低[1]?；|(zhì)孔與次生溶蝕孔洞作為油氣儲集的空間,其越發(fā)育,油氣資源越充足,是儲層獲得高產(chǎn)的必要條件;裂縫作為油氣運移的通道[2],其越發(fā)育,孔隙空間的連通性越好,越有利于油氣的流動,是油氣高產(chǎn)的充分條件,二者缺一不可。然而二者各自的發(fā)育程度及存在方式,使儲層微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,儲層孔隙分布非均質(zhì)性進一步增強,直接影響著油氣的賦存和滲流能力。因此,對于目標區(qū)特低孔隙度滲透率碳酸鹽巖儲層,研究孔隙分布的特征及非均質(zhì)性,評價儲層的儲集空間及其滲流能力,是建立儲層產(chǎn)能分類標準的基礎(chǔ)。

本文通過大量的壓汞資料分析,明確了儲層孔隙非均質(zhì)性對滲透性的影響關(guān)系,應(yīng)用電成像測井資料處理獲得孔隙度分布頻譜,提取表征孔隙分布非均質(zhì)程度的特征參數(shù),并結(jié)合常規(guī)測井資料提供的儲層有效孔隙度和有效厚度等信息,建立一種新的儲層產(chǎn)能分類標準,實現(xiàn)了對碳酸鹽巖儲層產(chǎn)量級別的有效預(yù)測。

1 儲層基本特征

研究區(qū)處于碳酸鹽巖儲層發(fā)育有利相帶,發(fā)育溶蝕型灰?guī)r礁灘儲層、溶蝕型白云石化儲層、臺緣丘灘白云巖儲層[1]。儲層巖性以白云巖、石灰?guī)r為主,孔隙類型多樣,儲集空間主要有粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、溶蝕縫洞、晶間(溶)孔、裂縫、構(gòu)造縫(膠結(jié)殘余)、溶塌角礫間空洞等。由巖心分析孔隙度滲透率資料統(tǒng)計,孔隙度主要分布在0.01%～5%之間,滲透率主要分布范圍在0.001～1.0 mD*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同之間。結(jié)合核磁共振T2分布譜、鑄體薄片、CT掃描等巖心實驗資料(見圖1),目標碳酸鹽巖儲層為典型的雙孔隙介質(zhì)儲層,孔隙空間在形態(tài)、大小、分布等特征上均表現(xiàn)出較強的非均質(zhì)性,且孔隙度滲透率關(guān)系復(fù)雜,導(dǎo)致了滲流能力的巨大差異。

2 孔隙分布非均質(zhì)性與滲透率關(guān)系

儲層的非均質(zhì)性是影響儲層產(chǎn)量、最終采收率及經(jīng)濟效益的重要參數(shù),全面、有效、科學(xué)、定量地表征儲層非均質(zhì)性是地質(zhì)學(xué)家、石油工程師探索的一個重要問題[3]。常規(guī)壓汞實驗是進行巖心孔隙結(jié)構(gòu)評價的重要手段之一,是以毛細管束模型為基礎(chǔ),反映儲層孔喉的大小與分布,是研究巖石孔喉分布特征、滲流能力的重要資料,也是儲層有效性分類評價的重要基礎(chǔ)資料[4],有助于進一步開展儲層滲流能力評價分析,提高對儲層的認知水平。

通過常規(guī)壓汞實驗數(shù)據(jù)分析可以獲得豐富的孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù),包括均值、歪度、分選系數(shù)、變異系數(shù)、平均孔隙半徑、排驅(qū)壓力、最大孔喉半徑、孔隙分布峰位、最大進汞飽和度、孔喉比等,每一個參數(shù)均在不同的側(cè)面反映著儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征和滲流能力,只是在相關(guān)關(guān)系和相關(guān)程度上有所不同[5]。本文優(yōu)選其中最直接反映孔隙分布的分選系數(shù)、平均孔隙半徑、最大孔喉半徑、孔隙分布峰位等4個參數(shù),對各參數(shù)與滲透率之間的相關(guān)性和相關(guān)程度進行了對比分析。

圖1 孔隙非均質(zhì)性分布特征圖

本文收集碳酸鹽巖、砂泥巖、火成巖以及火山碎屑巖共計2 000余塊巖心的壓汞分析實驗數(shù)據(jù),樣品孔隙度分布范圍在0.5%～35%之間。按照孔隙度大小進行區(qū)間分類,分別應(yīng)用分選系數(shù)、平均孔隙半徑、最大孔隙半徑、孔隙分布峰位與巖心滲透率建立相關(guān)性,繪制相關(guān)性直方圖(見圖2)。由圖2可見,平均孔隙半徑、最大孔隙半徑、孔隙分布峰位這3個特征參數(shù),在全部孔隙度范圍內(nèi)與滲透率參數(shù)均表現(xiàn)為正相關(guān),且相關(guān)性隨著孔隙度增加逐漸增強,當(dāng)孔隙度大于20%之后,相關(guān)性基本保持不變;分選系數(shù)則在孔隙度5%、20%、25%處明顯存在轉(zhuǎn)折點,當(dāng)巖樣孔隙度小于5.0%時,分選系數(shù)與滲透率之間為明顯的正相關(guān),且與另外3個參數(shù)相比較相關(guān)系數(shù)最高,相關(guān)性最好;而當(dāng)孔隙度在5%～20%之間時,分選系數(shù)與滲透率之間雖仍保持明顯的正相關(guān),但與其他3個參數(shù)相比較,相關(guān)性有所降低;當(dāng)孔隙度在20%～25%之間時,分選系數(shù)與滲透率之間保持正相關(guān),但相關(guān)性很低;當(dāng)孔隙度大于25%,分選系數(shù)與滲透率之間的相關(guān)性則轉(zhuǎn)變?yōu)槊黠@的負相關(guān)。

圖2 壓汞特征參數(shù)與滲透率相關(guān)性

通過上述壓汞資料的分析可以明確,分選系數(shù),即儲層孔隙分布的非均質(zhì)性,是反映特低孔隙度滲透率儲層連通性與滲濾效果的重要參數(shù),儲層非均質(zhì)性越強,儲層連通性越好,滲透性越好。而研究區(qū)碳酸鹽巖儲層的孔隙度主要分布在5%以下,由此可以通過評價孔隙分布的非均質(zhì)性來實現(xiàn)對滲流能力的評價及產(chǎn)能級別的預(yù)測。

3 碳酸鹽巖儲層孔隙非均質(zhì)性定量評價

3.1 成像測井孔隙度頻譜特征參數(shù)法

在實際應(yīng)用中,對于某一給定深度附近的孔隙度頻譜,可以采用數(shù)學(xué)手段提取其特征參數(shù),用以定量表征不同孔隙發(fā)育程度及其非均質(zhì)性[6](見圖3)。以孔隙度譜標準方差(φVR)為例進行說明。

圖3 孔隙度分布部分特征參數(shù)示意圖

孔隙度譜標準方差(φVR):成像計算孔隙度譜的均方差,指示孔隙度譜的離散程度,孔隙度譜的均方差越大,即數(shù)據(jù)越離散,說明孔隙度分布范圍越大,同時孔隙度的非均質(zhì)性也越強。因而該參數(shù)可以很好地衡量儲層的非均質(zhì)性。通過公式(1)實現(xiàn)

(1)

式中,φi為成像測井轉(zhuǎn)換為孔隙度譜后的孔隙度值;φavg為統(tǒng)計窗長內(nèi)的孔隙度平均值;n為統(tǒng)計窗內(nèi)數(shù)據(jù)的計數(shù)。統(tǒng)計窗長、步長一般取0.1 m與0.05 m左右。

主峰孔隙度(φPHP):用以表征出現(xiàn)頻率最大的孔隙數(shù)值,孔隙度譜主峰所在位置,與孔隙度均值接近;主峰右側(cè)寬度(φw)與右側(cè)方差(φV):表征次生孔隙的發(fā)育程度。主峰右側(cè)的譜寬越大、方差越大,則說明次生孔隙在各個層級上均有發(fā)育,孔隙分布非均質(zhì)性越強。

3.2 成像孔隙度頻譜特征參數(shù)與儲層孔隙非均質(zhì)性及滲透性的關(guān)系驗證

通過2組孔隙度基本相同的2個樣品的巖心分析滲透率與成像資料提取的孔隙度譜特征參數(shù)對比,對應(yīng)于滲透率較大的樣品點,其孔隙度頻譜的主峰右側(cè)寬度和方差及標準方差都較大,即孔隙度分布非均質(zhì)性較強(見表1、圖4)。由此證明對于特低孔隙度滲透率碳酸鹽巖儲層,孔隙分布非均質(zhì)性強,儲層的滲透能力相對較好。

表1 巖心分析滲透率與孔隙非均質(zhì)性特征參數(shù)對應(yīng)表

圖4 不同滲透率的孔隙度譜分布特征圖

4 建立碳酸鹽巖儲層產(chǎn)能分類標準

針對氣藏,根據(jù)塔里木油田油(氣)層工業(yè)油氣流標準,應(yīng)用千米井深的穩(wěn)定天然氣日產(chǎn)量進行表征,縫洞型碳酸鹽巖氣藏按照產(chǎn)能分為3類(見表2)。

表2 縫洞型碳酸鹽巖氣藏產(chǎn)能分類表

根據(jù)研究區(qū)9口井的試氣資料(見表3),選擇單井試氣壓裂層段射開小層的常規(guī)有效孔隙度、成像孔隙度譜標準偏差參數(shù),以工程試氣層段為單位,將大于1.8%的有效孔隙度進行累加求和(∑φe)并除以有效厚度(He),作為縱坐標,代表儲層單位有效厚度內(nèi)的有效存儲空間大小。將孔隙度譜標準偏差進行累加求和作為橫坐標(∑σ),代表儲層孔隙分布的非均質(zhì)性,采用對數(shù)刻度,建立了產(chǎn)能分類標準(見圖5)。圖5中可以看出壓后中高產(chǎn)、壓后低產(chǎn)以及干層界限明顯,目前產(chǎn)能級別符合率達到了90%(該區(qū)塊試油層段深度一般在5～7 km之間)。

表3 塔東古城地區(qū)碳酸鹽巖儲層壓裂試氣層段統(tǒng)計表

圖5 塔里木研究區(qū)產(chǎn)能分類圖版

5 應(yīng)用實例與效果分析

將建立的產(chǎn)能分類圖版應(yīng)用于新鉆井GC-X測井解釋中。GC-X井試氣層段巖性為含灰云巖,通過綜合解釋成果圖(見圖6),可見試氣層段(a、b號層)處理的孔隙度譜分布相對較寬,但2層有效孔隙度大于1.8%的儲層厚度相對較小,在新建產(chǎn)能分類圖版中落在壓后低產(chǎn)區(qū)(見圖5),最終GC-X井酸化壓裂試氣,日產(chǎn)氣926 m3,為低產(chǎn)氣層,產(chǎn)能分類結(jié)果與試氣結(jié)果一致。

圖6 GC-X井綜合解釋成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

6 結(jié) 論

(1) 對于特低孔隙度滲透率儲層,儲層孔隙分布的非均質(zhì)程度與其滲透能力關(guān)系明顯,即非均質(zhì)性越強,滲透性越好。

(2) 以工程試氣層段為單位,優(yōu)選累加孔隙度及孔隙度譜標準偏差建立了塔東碳酸鹽巖儲層產(chǎn)能分類標準,在新井應(yīng)用中見到了很好的效果,為塔東碳酸鹽巖勘探評價、射孔選層提供了必要的技術(shù)支持。

(3) 目前研究區(qū)處于勘探初期,隨著后期試氣資料的增加,文中所建立的產(chǎn)能分類標準可得到進一步檢驗和完善。