李冰,令狐松,包鑫,侯秋元,張莉莉,黃亮

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司國(guó)際事業(yè)部,北京102206)

0 引 言

全球油砂資源極其豐富,廣布于89個(gè)含油砂盆地中,油砂總資源量達(dá)55 050×108桶。其資源分布非常不均勻,全球油砂可采儲(chǔ)量的85%集中在加拿大,其他主要國(guó)家包括俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)、墨西哥、挪威、印度尼西亞等[2]。加拿大油砂資源主要分布在阿爾伯塔盆地東北部的Athabasca、Cold Lake和Peace River這3個(gè)礦區(qū),油砂總面積達(dá)1.41×104km2[4]。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)油砂礦的研究多注重于開采方面,通過(guò)測(cè)井方法對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)的則較少[5-6]。

油砂儲(chǔ)層具有高密度、高孔隙度滲透率、高黏度、分布廣、厚度大的特點(diǎn),采用常規(guī)儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)方法得到的結(jié)果誤差較大,且相對(duì)常規(guī)儲(chǔ)層而言,其內(nèi)部薄的非滲透泥質(zhì)夾層的識(shí)別也是測(cè)井評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司的EILog-06成套裝備[11]從2012年開始在加拿大Athabasca礦區(qū)進(jìn)行測(cè)井服務(wù),目前已有上百口井的油砂測(cè)井經(jīng)驗(yàn)。本文針對(duì)加拿大Athabasca油砂礦區(qū)的上McMurray組油砂儲(chǔ)層,使用EILog設(shè)備的測(cè)井曲線及巖心分析結(jié)果,從儲(chǔ)層四性關(guān)系入手,進(jìn)行油砂含油性的主控因素及測(cè)井解釋模型的建立和方法研究,使用多礦物模型優(yōu)化獲得更為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果,進(jìn)而建立儲(chǔ)層的分類標(biāo)準(zhǔn),為儲(chǔ)層復(fù)算提供精確參數(shù)。使用更高分辨率的電成像資料進(jìn)行巖相解釋,建立巖相分類圖版,識(shí)別薄(>3 cm)的非滲透泥質(zhì)夾層,進(jìn)而劃分有利SAGD區(qū),為后期蒸汽注采[7]水平井井位設(shè)計(jì)提供測(cè)井依據(jù)。

1 油砂四性關(guān)系

Athabasca油砂是阿爾伯塔盆地內(nèi)最大的油砂區(qū),McMurray組是Athabasca的產(chǎn)層,整個(gè)組幾乎全部含油,該組平均厚度在40～60 m之間,巖性主要為未膠結(jié)的細(xì)粒至中粒石英砂,并有頁(yè)巖夾層,富油砂體的瀝青飽和度能達(dá)到90%,Clearwater組海相頁(yè)巖是全區(qū)的蓋層[4]。

研究區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)層為McMurray組上部,為曲流河河道點(diǎn)沙壩復(fù)合沉積[8],與下部的河流相席狀砂相比,滲透性和連續(xù)性稍低,泥巖在河道和點(diǎn)沙壩處以角礫巖填隙物的形式出現(xiàn),在廢棄河道處以不連續(xù)的厚層形式出現(xiàn)[9]。

對(duì)該區(qū)2口特征油砂井M1及M13井目標(biāo)層段進(jìn)行全段取心,進(jìn)行了巖心描述及相分析,按照不同深度均勻取樣的原則,對(duì)117件樣品進(jìn)行了Dean-Stark蒸餾萃取實(shí)驗(yàn)分析及常規(guī)巖石物理分析(氦孔隙度及空氣滲透率),選取M13井0.7 m內(nèi)的14個(gè)樣品進(jìn)行了粒度分析。

1.1 巖性特征

通過(guò)粒度分析資料(見圖1)認(rèn)為,該區(qū)上McMurray儲(chǔ)層粒徑分布呈明顯三峰分布,分布范圍從0.375～100 μm,三峰標(biāo)志值分別在1.4、6.2 μm和38 μm,根據(jù)自然粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn),分別代表泥(<0.005 mm),粉砂(0.05～0.005 mm),部分粒級(jí)達(dá)到細(xì)砂級(jí)別(0.25～0.05 mm)。

圖1 M13井目標(biāo)層段粒度分析結(jié)果

1.2 物性特征

圖2 M13井目標(biāo)層段巖心孔隙度直方圖(左)和巖心滲透率直方圖(右)

物性分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明,上McMurray儲(chǔ)層孔隙度主要為34%～38%,平均為34.64%(見圖2左),滲透率分布在2～13 D(2)非法定計(jì)量單位,1 D=0.987 μm2下同,橫向滲透率平均為4.36 D,縱向滲透率平均為3.95 D,橫向滲透率大于縱向滲透率(見圖2右),存在一定的非均質(zhì)性(泥質(zhì)夾層的存在為主要影響因素),屬于高孔隙度、高滲透率儲(chǔ)層[9],儲(chǔ)層埋藏較淺,均分布在埋藏深度小于200 m的地層中,因此固結(jié)較弱,膠結(jié)疏松,是其物性較好的主要原因。

輿論能反映出公眾的意愿，從而提供目標(biāo)?！爱?dāng)對(duì)某一具體的物質(zhì)生存條件抑或精神發(fā)展?fàn)顟B(tài)達(dá)成某種程度的共識(shí)，某種意見成為一個(gè)社會(huì)人群具有代表性的顯性意見時(shí)，可以說(shuō)，民意或者說(shuō)輿論就該問(wèn)題設(shè)置了社會(huì)目標(biāo)，也就是，其所代表的社會(huì)群體的主體共同希望達(dá)到的理想狀態(tài)”[3]48。隨著生活的提高，公眾在滿足了物質(zhì)需求之后進(jìn)而提出了精神需求。根據(jù)自己的意愿，找到理想的生活伴侶，已經(jīng)成為高于物質(zhì)需求的精神需求。江蘇衛(wèi)視《非誠(chéng)勿擾》為適齡男女青年提供了這樣一個(gè)追求更高精神生活水平的舞臺(tái)。

1.3 電性特征

研究區(qū)域內(nèi)油砂儲(chǔ)層電性特征較明顯,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層電阻率測(cè)值大于100 Ω·m,油砂在儲(chǔ)層溫度下黏度較大,無(wú)流動(dòng)滲透性,因此,各探測(cè)深度電阻率測(cè)值無(wú)較大區(qū)別,由于側(cè)向展布泥質(zhì)夾層的存在[10],儲(chǔ)層垂向非均質(zhì)性較強(qiáng),反映垂向電阻率的側(cè)向曲線較感應(yīng)曲線變化大。

1.4 含油性特征

對(duì)樣品的含油性分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明,上McMurray凈產(chǎn)層含油飽和度為74.6%～91.6%,平均為85.9%。含油飽和度與巖心孔隙度呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,即孔隙度越高,油砂含油飽和度越高,孔隙度和含油飽和度受泥質(zhì)含量影響明顯。推斷為該處泥質(zhì)束縛水含量較高所致,即該區(qū)油砂具有巖性控制物性、物性控制含油性的規(guī)律。含油飽和度同孔隙度有明顯正相關(guān)關(guān)系,孔隙度和含油飽和度較低處受泥質(zhì)含量影響明顯。

2 測(cè)井解釋模型研究

2.1 巖石物理體積模型

采用中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司的EILog-06成套裝備[12]對(duì)研究區(qū)內(nèi)的油砂井均作了常規(guī)9條及電阻率成像測(cè)井。由于儀器系列相同,測(cè)井時(shí)間相近,故各井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)穩(wěn)定,無(wú)需再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理或采用伽馬相對(duì)值等方法進(jìn)行均一化處理。

該區(qū)油砂儲(chǔ)層主要巖性為砂巖,儲(chǔ)層中的部分組分來(lái)自下覆泥盆系碳酸鹽巖母巖的剝蝕及再沉積[11],從礦物角度應(yīng)歸類為鈣質(zhì)。根據(jù)模型骨架選擇主要性和重要性的原則,巖石骨架為砂巖,將來(lái)自碳酸鹽巖的組分(鈣質(zhì))作為膠結(jié)物引入物理體積模型。砂巖密度骨架值采用理論值,鈣質(zhì)骨架密度參數(shù)參照下覆泥盆系白云巖,密度值2.85 g/cm3;中子骨架值根據(jù)儀器類型,具體使用交會(huì)圖技術(shù)確定(使用中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司的EILog-06的補(bǔ)償中子儀[12]),本文中子骨架值為0.06,泥巖骨架值設(shè)定密度2.3 g/cm3,中子0.45。儲(chǔ)集空間中的流體為瀝青質(zhì),而非輕質(zhì)油,因此將流體設(shè)定為重密度油(1 g/cm3)和常規(guī)水。

2.2 飽和度模型

根據(jù)生產(chǎn)需要,分別使用阿爾奇公式及西門杜公式進(jìn)行含水飽和度的計(jì)算,使用通用經(jīng)驗(yàn)參數(shù),并不能滿足該區(qū)內(nèi)生產(chǎn)井的解釋需要,通過(guò)巖心數(shù)據(jù)對(duì)巖電參數(shù)進(jìn)行刻度,使用Pickett Plot方法優(yōu)化了該區(qū)的飽和度計(jì)算參數(shù)。為了驗(yàn)證該套參數(shù)在該區(qū)的適用性,使用M13井的巖心數(shù)據(jù)進(jìn)行巖電參數(shù)的刻度,而在相距較遠(yuǎn)的M1井目的層段進(jìn)行試算,可以看到參數(shù)刻度后,其同巖心符合率更高,平均相對(duì)誤差低于1%。

2.3 滲透率模型

巖心分析結(jié)果顯示,盡管滲透率同孔隙度存在明顯的正相關(guān)關(guān)系[見圖3(a)],但對(duì)應(yīng)性并不好,直接使用孔隙度計(jì)算滲透率可能會(huì)造成比較大的誤差。研究發(fā)現(xiàn),滲透率同粒度中值D50[見圖3(b),圖例中MGS為粒度中值]存在良好對(duì)應(yīng)關(guān)系,為此引入粒度中值模型,用歸一化后的伽馬GRI[見式(1)]計(jì)算粒度中值[見圖3(c)]。滲透率同GRI存在良好對(duì)應(yīng)關(guān)系,建立滲透率同GRI以及孔隙度的模型[見式(2)],計(jì)算結(jié)果同巖心分析數(shù)據(jù)吻合。

圖3 巖心滲透率和孔隙度及粒度中值交會(huì)圖

GRI=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)

(1)

(2)

式中,K為模型計(jì)算滲透率;GRI為歸一化后的GR;φe為測(cè)井計(jì)算儲(chǔ)層有效孔隙度。

為驗(yàn)證模型及模型參數(shù)的適用性,對(duì)該井使用巖心多元線性擬合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及本征滲透率公式[13]、LAMBDA公式[14]等方法計(jì)算滲透率,該模型計(jì)算結(jié)果能滿足實(shí)際生產(chǎn)精度需要,同巖心分析相對(duì)誤差低于25%,明顯優(yōu)于其他滲透率預(yù)測(cè)方法。

2.4 多礦物優(yōu)化模型

以巖石物理體積模型為基礎(chǔ),將各物性參數(shù)模型加入非線性聯(lián)立方程組,并將地區(qū)經(jīng)驗(yàn)作為限制條件引入模型,通過(guò)最優(yōu)化算法,得到各組分的體積含量,從而求得孔隙度、滲透率、飽和度等物性參數(shù),通過(guò)與巖心數(shù)據(jù)比對(duì),效果良好。

2.5 分類標(biāo)準(zhǔn)研究

由于含水飽和度與孔隙度均是油砂儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù),通過(guò)將二者交會(huì)后發(fā)現(xiàn)對(duì)油砂儲(chǔ)層具有較好的識(shí)別分類效果(見圖4),能夠?qū)舢a(chǎn)層從油砂儲(chǔ)層中區(qū)分開來(lái)[15]。

圖4 孔隙度—含水飽和度解釋圖版

非凈產(chǎn)層:孔隙度小于35%,含水飽和度大于50%,這些層在進(jìn)行蒸汽注采的過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致熱量的散失,在進(jìn)行水平井井位設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)水平井的著地深度時(shí),應(yīng)盡量避開這些層。

3 電阻率成像測(cè)井資料巖相解釋

常規(guī)測(cè)井資料縱向分辨率較低,在識(shí)別對(duì)SAGD有影響的非滲透夾層(>3 cm)方面效果較差,電阻率成像高分辨率的優(yōu)點(diǎn)可以有效彌補(bǔ)這一缺陷。研究發(fā)現(xiàn),油砂的巖相對(duì)于SAGD分級(jí)具有良好的指示效果,因此,有必要進(jìn)行利用電阻率成像測(cè)井資料進(jìn)行油砂巖相的研究,建立常規(guī)測(cè)井解釋成果及巖相同SAGD分級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,進(jìn)而對(duì)區(qū)域內(nèi)開發(fā)井進(jìn)行SAGD快速分級(jí),指導(dǎo)后期水平井布井。

3.1 巖相圖版建立

建立油砂儲(chǔ)層電阻率成像資料巖相解釋標(biāo)準(zhǔn),從電阻率成像解釋成果圖中提取盡量多的地質(zhì)信息,分別從生物擾動(dòng)程度、巖相及沉積構(gòu)造等3個(gè)方面入手,首次系統(tǒng)地建立了巖相識(shí)別[見圖5(a)]及構(gòu)造解釋圖版庫(kù)[見圖5(b)],并成功地應(yīng)用到該區(qū)成像井的解釋評(píng)價(jià)過(guò)程中,取得了良好的效果。圖6為采用該圖版解釋的成果圖。

3.2 有利SAGD帶劃分

根據(jù)電阻率成像的巖相解釋結(jié)果,將油砂儲(chǔ)層劃分為3類,分別為有利SAGD開發(fā)帶,普通SAGD開發(fā)帶和不利SAGD開發(fā)帶[16]。建立SAGD分區(qū)同巖相及常規(guī)解釋結(jié)果的對(duì)應(yīng)關(guān)系(見表1),并對(duì)實(shí)際井進(jìn)行SAGD劃分,為后期開發(fā)方案的制定提供了測(cè)井依據(jù),在水平井井位設(shè)計(jì)確定著落點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡量避開不利SAGD開發(fā)帶[16]。

從表1可見,影響該區(qū)凈產(chǎn)層SAGD分級(jí)的因素主要為泥質(zhì)含量,滲透率各向異性以及巖相模式。圖7為SAGD的劃分實(shí)例,綠色陰影代表有利SAGD區(qū),橙色陰影代表普通SAGD區(qū),紅色陰影代表不利SAGD區(qū)。表2為儲(chǔ)層SAGD劃分統(tǒng)計(jì)成果表,表中N/G代表某分級(jí)厚度對(duì)凈產(chǎn)層的貢獻(xiàn),是后期SAGD開發(fā)方案制定的重要數(shù)據(jù)。使用單井SAGD統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)蒸汽注采擬布井區(qū)成圖,可有效指導(dǎo)后期水平井布井。

圖5 油砂儲(chǔ)層巖相識(shí)別和構(gòu)造解釋圖版庫(kù)(部分)

圖6 油砂儲(chǔ)層的巖相識(shí)別及構(gòu)造解釋成果圖

表1 有利SAGD區(qū)同巖相對(duì)應(yīng)關(guān)系表

*參數(shù)A為巖心分析縱向滲透率同橫向滲透率的差值絕對(duì)值同縱向滲透率的比值,用以表征滲透率各向異性。

表2 M13井SAGD分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 應(yīng)用效果分析

應(yīng)用所建立的模型對(duì)上McMurray油砂儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)解釋,計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果更為吻合。目前該評(píng)價(jià)方法已經(jīng)在研究區(qū)內(nèi)應(yīng)用井上百口,為儲(chǔ)量復(fù)算提供了精確的儲(chǔ)層參數(shù),為下步的勘探開發(fā)方案決策提供數(shù)據(jù)支撐。

由于電阻率成像具有高分辨率的特點(diǎn),可以區(qū)分常規(guī)測(cè)井解釋無(wú)法區(qū)分的低滲透率或者泥質(zhì)夾層,通過(guò)建立油砂儲(chǔ)層不同巖相的識(shí)別圖版,對(duì)礦區(qū)內(nèi)主產(chǎn)層進(jìn)行巖相帶的劃分,進(jìn)而劃分有利SAGD帶(見圖7),并對(duì)其劃分結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見表2),對(duì)蒸汽注采水平井井位設(shè)計(jì)有較好的指導(dǎo)作用。

中國(guó)油砂資源也非常豐富,據(jù)文獻(xiàn)[17]對(duì)中國(guó)24個(gè)含油砂盆地的評(píng)價(jià)結(jié)果,全國(guó)油砂地質(zhì)資源量59.7×108t,可采資源量22.58×108t,下一步將積極探索該評(píng)價(jià)方法在中國(guó)各沉積盆地的適應(yīng)性。

5 結(jié) 論

(1)研究區(qū)油砂儲(chǔ)層具有巖性控制物性,物性控制含油性的特點(diǎn)?？紫抖群秃惋柡投容^差段受泥質(zhì)含量影響明顯。

(2)研究區(qū)油砂儲(chǔ)層品質(zhì)除受儲(chǔ)集物性控制外,還受內(nèi)部結(jié)構(gòu)(使用滲透率各向異性表征)以及構(gòu)造(巖相)影響。

(3)利用電阻率成像高分辨率的特點(diǎn),建立巖相及常規(guī)解釋參數(shù)同SAGD分級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可用于區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)井的SAGD快速分級(jí)。