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        溱潼凹陷西斜坡阜三段儲(chǔ)層測(cè)井解釋方法及應(yīng)用初探

        2020-07-06 01:30:30孫偉
        關(guān)鍵詞:本區(qū)泥質(zhì)聲波

        孫偉

        (中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,江蘇 南京210011)

        孔隙度和飽和度是儲(chǔ)量計(jì)算中的關(guān)鍵參數(shù),也是測(cè)井解釋的重要內(nèi)容。溱潼凹陷西斜坡阜三段儲(chǔ)層受相帶和埋深等影響,具有巖性細(xì)、膠結(jié)性差等特點(diǎn)??紫抖葘?shí)驗(yàn)和巖電實(shí)驗(yàn)等成功率普遍較低,采用以往分區(qū)塊建立孔隙度、飽和度模型的方法,存在幾個(gè)問(wèn)題:1)各區(qū)塊資料點(diǎn)往往較為集中,規(guī)律性不強(qiáng);2)各區(qū)塊間模型參數(shù)不一、推廣性差;3)無(wú)法對(duì)區(qū)帶總體變化規(guī)律進(jìn)行把控。為了提高測(cè)井解釋精度,提升解釋模型區(qū)帶適用性,開(kāi)展區(qū)帶孔隙度、巖電參數(shù)與測(cè)井信息相關(guān)性研究,建立區(qū)帶適用的孔隙度、飽和度評(píng)價(jià)模型尤為必要。

        針對(duì)復(fù)雜砂巖儲(chǔ)層的孔隙度和飽和度評(píng)價(jià)前人開(kāi)展過(guò)很多研究[1-14]。利用聲波時(shí)差計(jì)算孔隙度方面,1956年WYLLIE最先提出時(shí)間平均公式,該公式僅適用于壓實(shí)和膠結(jié)良好的純砂巖,對(duì)于未膠結(jié)、未壓實(shí)的地層,需要采用壓實(shí)校正系數(shù)進(jìn)行校正。1980年RAYMER 等人提出用非線性經(jīng)驗(yàn)公式表征孔隙度和聲波時(shí)差的關(guān)系。1986年MARTIN 等在RAYMER 工作基礎(chǔ)上提出了聲波地層因素公式,解決了純石英砂巖地層的孔隙度計(jì)算問(wèn)題。飽和度方面,1942年ARCHIE最先建立了純砂巖飽和度評(píng)價(jià)模型;后人在此基礎(chǔ)上逐步改進(jìn),到目前已提出泥質(zhì)砂巖飽和度評(píng)價(jià)模型幾十種,但Archie公式最具有綜合性質(zhì)。它的關(guān)鍵在如何準(zhǔn)確確定與巖性有關(guān)的常數(shù)a、b,膠結(jié)指數(shù)m,飽和度指數(shù)n等解釋參數(shù),許多學(xué)者通過(guò)巖電實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)或數(shù)值模擬等方法開(kāi)展了大量工作。

        針對(duì)溱潼凹陷西斜坡阜三段復(fù)雜儲(chǔ)層,理論模型和其它地區(qū)經(jīng)驗(yàn)解釋模型均無(wú)法準(zhǔn)確獲取孔隙度、飽和度參數(shù),在綜合實(shí)驗(yàn)和測(cè)井資料的基礎(chǔ)上,以聲波地層因素和Archie 公式為依據(jù),經(jīng)過(guò)分析統(tǒng)計(jì)和泥質(zhì)校正確定了溱潼凹陷西斜坡統(tǒng)一的孔隙度和飽和度模型,并首次進(jìn)行了應(yīng)用,有效解決了泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層孔隙度和飽和度解釋問(wèn)題。

        1 研究區(qū)概況

        溱潼凹陷是蘇北盆地的一個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元,整體為南斷北超、中間開(kāi)闊、東西收斂的箕狀斷陷,由南往北可劃分為斷階帶、深凹帶、斜坡帶3 個(gè)構(gòu)造單元,其中斜坡帶在帥垛以東為東斜坡帶,帥垛及其西部為西斜坡帶。阜寧組三段是溱潼凹陷主力含油層位之一,主要為大型湖泊三角洲沉積。溱潼西斜坡帶處于三角洲前緣亞相[15-21]。阜三段夾持于阜二段、阜四段兩套主力烴源巖之間,是油氣運(yùn)聚的主要層系。西斜坡帶緊鄰生油主凹,構(gòu)造位置有利,該區(qū)帶砂體上傾尖滅,高部位受物性或反向正斷層控制,易形成上傾尖滅型的構(gòu)造-巖性油藏和斷層控制的構(gòu)造油藏。近年來(lái)溱潼凹陷西斜坡阜三段逐漸成為主力的勘探和產(chǎn)建區(qū),已形成千萬(wàn)噸級(jí)的儲(chǔ)量規(guī)模。

        阜三段巖性主要有細(xì)砂巖、粉砂巖,陸源碎屑成分主要為石英、長(zhǎng)石,膠結(jié)物以黏土礦物為主,砂巖以顆粒支撐為主,分選好-中等,次棱角-次圓狀。儲(chǔ)集類型主要為中-高孔、中-高滲型,油藏埋深為1 420 ~2 300 m。

        2 解釋模型的建立

        2.1 孔隙度模型

        溱潼西斜坡各區(qū)塊阜三段砂巖存在一定差異,表現(xiàn)在:埋深較淺的砂巖存在欠壓實(shí)、膠結(jié)較差的現(xiàn)象,隨著深度增加壓實(shí)和膠結(jié)趨于正常;孔隙度分布范圍較大,最低值為6.3%,最高值為37.7%。以往各區(qū)塊取不同的壓實(shí)校正系數(shù),采用Wyllie 公式計(jì)算孔隙度,各區(qū)塊間計(jì)算公式差異較大。為了建立溱潼西斜坡統(tǒng)一的孔隙度模型,本次采用J.P.Martin聲波地層因素模型,該模型適用于孔隙度小于50%的地層,它的主要特點(diǎn)是不需做聲波壓實(shí)校正,也不需要流體聲波時(shí)差,避免了這2 個(gè)參數(shù)引起的誤差。公式為:

        也可改寫(xiě)為:

        式中:φ為孔隙度,f;Δtma為巖石骨架聲波時(shí)差,μs/m;Δt為聲波時(shí)差,μs/m;x為骨架巖性系數(shù);Fs為聲波地層因素。

        圖1 為利用南華、倉(cāng)吉、顧莊、陳家舍等區(qū)塊11口取心井151 塊阜三段樣品繪制的巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差的關(guān)系,圖中綠色圓形數(shù)據(jù)點(diǎn)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn),灰色三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)是根據(jù)聲波地層因素公式計(jì)算的石英砂巖理論數(shù)據(jù)點(diǎn)。交會(huì)圖顯示該區(qū)聲波時(shí)差與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度在低-中孔隙度時(shí)符合石英砂巖地層因素非線性關(guān)系,在高-特高孔隙度時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布較為分散。以GR 值為第三坐標(biāo)分析了泥質(zhì)含量對(duì)聲波時(shí)差的影響,數(shù)據(jù)顯示離散點(diǎn)主要為泥質(zhì)含量較高的數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖2)。

        圖1 聲波時(shí)差與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度關(guān)系Fig.1 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity

        圖2 以GR為第三坐標(biāo)的聲波時(shí)差與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度關(guān)系Fig.2 Relation between interval transit time and experimental analysis porosity with GR as 3rd coordinate

        對(duì)聲波時(shí)差進(jìn)行泥質(zhì)校正后,實(shí)驗(yàn)分析孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系顯著改善(圖3),即隨著聲波時(shí)差的增大,孔隙度不再呈現(xiàn)線性增加,孔隙度增大趨勢(shì)逐漸變緩。通過(guò)擬合(圖4)得到本區(qū)孔隙度計(jì)算公式為:

        圖3 泥質(zhì)校正后聲波時(shí)差與孔隙度關(guān)系Fig.3 Relation between interval transit time and porosity after shale correction

        圖4 聲波地層因素Fig.4 Acoustic formation factors

        式中:Δtc為泥質(zhì)校正后的聲波時(shí)差,μs/m。

        實(shí)驗(yàn)分析資料擬合的本區(qū)巖石骨架聲波時(shí)差為189.39 μs/m,骨架巖性系數(shù)x為1.472。骨架的聲波時(shí)差大于石英,骨架巖性系數(shù)小于石英,符合長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖聲學(xué)特征。

        2.2 飽和度模型

        倉(cāng)吉、南華、顧莊等區(qū)塊共有7口井48個(gè)樣品進(jìn)行了巖電實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,本區(qū)電阻增大系數(shù)I與含水飽和度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下基本呈現(xiàn)直線關(guān)系,孔隙度與地層因素F在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下不再呈現(xiàn)直線關(guān)系,反映本區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜(圖5、圖6)。由此確定本區(qū)b值為1.035,n值為1.766,m值為非固定值。這與前人的研究成果一致,即b基本不受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響,n受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)較小,m受儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響較大[5-6]。

        將巖電實(shí)驗(yàn)得到的地層因素F和孔隙度繪制在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上,便能得到巖性指數(shù)a和膠結(jié)指數(shù)m,a與m相互制約,實(shí)際計(jì)算中常取a為1,由此計(jì)算巖石膠結(jié)指數(shù)m。統(tǒng)計(jì)規(guī)律表明,m值與孔隙度呈現(xiàn)較好的二次多項(xiàng)式關(guān)系(圖7):

        圖5 電阻增大系數(shù)與含水飽和度關(guān)系Fig.5 Relation between resistance increase coefficient and water saturation

        圖6 地層因素與孔隙度關(guān)系Fig.6 Relation between formation factors and porosity

        圖7 膠結(jié)指數(shù)與孔隙度關(guān)系Fig.7 Relation between cementation index and porosity

        對(duì)于中孔儲(chǔ)層,隨著孔隙度增加,m值較為穩(wěn)定;對(duì)于高-特高孔儲(chǔ)層,隨著孔隙度增加,m值有增大趨勢(shì)。分析認(rèn)為,本區(qū)中孔儲(chǔ)層主要為三角洲前緣沉積,巖性較純,m值較為穩(wěn)定;高-特高孔儲(chǔ)層為更淺層的淺湖灘相,巖性較細(xì),泥質(zhì)含量平均為16%,主要以分散形式存在于孔隙及喉道中,使孔隙喉道迂回曲折,從而使巖石的m值增大。這種現(xiàn)象在其他地區(qū)也較為普遍[3-6]。

        明確了本區(qū)膠結(jié)指數(shù)與孔隙度的相關(guān)性后,可根據(jù)孔隙度計(jì)算可變膠結(jié)指數(shù),進(jìn)而根據(jù)Archie 公式進(jìn)行飽和度的計(jì)算。需要強(qiáng)調(diào)的是,本區(qū)巖電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)泥質(zhì)含量一般低于20%,在實(shí)際應(yīng)用中,有必要對(duì)泥質(zhì)含量大于20%的儲(chǔ)層先進(jìn)行電阻率的泥質(zhì)校正,以提高解釋精度。

        3 應(yīng)用實(shí)例

        利用建立的孔隙度和飽和度模型對(duì)研究區(qū)6 口老井和1口新井進(jìn)行了處理解釋。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,孔隙度相對(duì)誤差在6 %以內(nèi),飽和度絕對(duì)誤差在±5%以內(nèi),證實(shí)該模型在本區(qū)具有較好的適用性。

        圖8是勘探新區(qū)CX區(qū)塊應(yīng)用實(shí)例。解釋CX3井2 號(hào)層平均孔隙度為26.5 %,平均含油飽和度為40.6%;4 號(hào)層平均孔隙度為24.5%,平均含油飽和度為48.8%。后期物性分析顯示,2號(hào)層平均孔隙度為27.2%,4 號(hào)層平均孔隙度為25.1%,測(cè)井解釋孔隙度平均相對(duì)誤差為2.5%;根據(jù)壓汞資料利用油柱高度法計(jì)算2號(hào)層平均含油飽和度為41.4%,4號(hào)層平均含油飽和度為49.4%,測(cè)井解釋飽和度平均絕對(duì)誤差為-0.7%。

        圖8 CX3井阜三段測(cè)井解釋成果Fig.8 Log interpretation results of the third member of Funing Formation of well-CX3

        4 結(jié)論

        1)本區(qū)經(jīng)泥質(zhì)校正后的聲波時(shí)差值與實(shí)驗(yàn)分析孔隙度符合非線性聲波地層因素關(guān)系,即隨著聲波時(shí)差的增大,孔隙度不再呈現(xiàn)線性增加,孔隙度增大趨勢(shì)逐漸變緩。

        2)通過(guò)實(shí)際資料擬合,確定了本區(qū)巖石骨架聲波時(shí)差為189.39 μs/m,骨架巖性系數(shù)x為1.472,符合長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖特征。

        3)本區(qū)電阻增大系數(shù)與含水飽和度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下基本呈現(xiàn)直線關(guān)系;地層因素F與孔隙度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下不再呈現(xiàn)直線關(guān)系。對(duì)于中孔儲(chǔ)層,隨著孔隙度增大,m值較為穩(wěn)定;對(duì)于高-特高孔儲(chǔ)層,隨著孔隙度增大,m值有增大趨勢(shì)。

        4)建立的孔隙度模型解釋成果與實(shí)驗(yàn)分析吻合度高,對(duì)于提高復(fù)雜砂巖孔隙度和含油飽和度的計(jì)算精度有一定意義。

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