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        三分量感應(yīng)測井在海外深水低電阻率砂泥巖薄互層中的應(yīng)用分析

        2022-01-04 07:03:54丁一王桂萍郭立新張莉莉魏海云侯秋元
        測井技術(shù) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:含氣泥巖飽和度

        丁一,王桂萍,郭立新,張莉莉,魏海云,侯秋元

        (1.中國石油集團測井有限公司國際公司,北京102206;2.中國石油集團測井有限公司大慶分公司,黑龍江大慶163412)

        0 引 言

        研究區(qū)位于印度板塊與歐亞板塊交匯處,所在盆地可以劃分為3個構(gòu)造帶:高陡褶皺帶、平緩褶皺帶及深海平原帶。高陡褶皺帶位于陸上及海岸地區(qū),主要表現(xiàn)為大型的、相互平行的、北西-南東向延伸的背斜,一些背斜的邊界為逆沖斷層及逆斷層。平緩褶皺帶主要位于現(xiàn)今的外陸架以及陸坡-盆底地區(qū),主要表現(xiàn)為平緩褶皺背斜以及相對未變形的沉積地層。形成演化受南北向陸陸碰撞和東西向俯沖碰撞控制,屬殘留洋盆或類前陸盆地,發(fā)育全球最大的深水扇;主要為新生代第三紀、第四紀地層,以深海相碎屑巖沉積為主,巖性粒徑較細,成巖性較差;主要成分為砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)砂巖等,上部儲層以砂泥巖薄互層為主,下部儲層以塊狀砂巖為主。

        研究區(qū)目標層為深海海域第四系Y層組,以深水濁積砂巖生物成因氣藏為主,上覆地層為近千米的海水,壓實程度低,成巖性較差,深水沉積砂體內(nèi)部儲層橫向變化快,非均質(zhì)強,巖石粒徑較細,呈低電阻率特征,密度、聲波時差、自然伽馬曲線整體分層能力較差,應(yīng)用常規(guī)測井資料很難準確劃分儲集層,氣水層識別困難,此類儲集層的綜合評價一直是困擾測井解釋的難題。本文針對研究區(qū)深水濁積砂巖細粒、薄互層、低電阻率的特征,應(yīng)用三分量感應(yīng)測井提供的水平電阻率、垂直電阻率等參數(shù)判別流體性質(zhì),并根據(jù)垂向和水平方向電阻率求取地層真實電阻率,實現(xiàn)含氣飽和度的精確求取[1-3]。

        1 區(qū)域儲層特征及難點

        研究區(qū)測井、錄井資料顯示,儲層為細粒薄砂泥及過渡巖性的交互沉積層,這類儲層束縛水含量高,且受深海海水高地層水礦化度(深海海水電阻率Rw約為0.05 Ω·m)影響,電阻率值普遍較低。自然伽馬幅度中等、深感應(yīng)電阻率在儲層與上下圍巖處差異不明顯,儲層處電阻率幅值低且平緩,儲層含泥重、以細粒組分為主。電成像動態(tài)圖顯示,儲層呈砂泥薄交互沉積特征、且極薄,地層相對較平穩(wěn),水體能量較弱。核磁共振測井資料顯示,可動流體占比相對較小,毛細管和黏土束縛水含量高,占比達60%以上。這類儲層厚度小,不同粒級組成的砂巖層交互層疊出現(xiàn),巖性精細識別困難;薄層使得油氣層的識別以及真實厚度的計算不準確,導(dǎo)致油氣層漏判嚴重;常規(guī)電阻率響應(yīng)很難有效地反映實際薄地層的情況,測得的砂巖層電阻率低于其真實值,導(dǎo)致計算的含油氣飽和度比實際地層小很多,影響儲量評價。針對以上難點,建立一套適合該區(qū)解釋評價方法[2-3]。

        2 深水低電阻率砂泥巖薄互層生物氣藏評價方法

        2.1 三分量感應(yīng)測井資料解析

        研究區(qū)儲層以砂泥巖薄互層為主,此類儲層即使含油氣,往往也表現(xiàn)為低電阻率測量值,因為此類地層電阻率各向異性,即垂直方向和水平方向測量結(jié)果不同,水平方向測得的電阻率為低值,垂直方向往往為高值。而常規(guī)電測井儀器測量的電阻率只是水平分量,根據(jù)其測量結(jié)果進行解釋,計算地層的含油氣飽和度,會出現(xiàn)低估現(xiàn)象,很容易漏判產(chǎn)層。三分量感應(yīng)測井儀能夠探測到傳統(tǒng)方法難以探測到的薄儲層,減小圍巖對砂泥巖薄互層的影響,它能夠提供多種探測深度的三維測井信息。三分量感應(yīng)測井儀通過平行于井軸方向的發(fā)射-接收線圈,得到地層水平電阻率(Rh),通過垂直于井軸方向的發(fā)射-接收線圈得到垂直電阻率(Rv)(見圖1);另外測量2個交叉分量,用于獲取各向異性指數(shù)、地層傾角和方位角等參數(shù)。對各向異性地層進行垂直方向評價,能提高對砂泥巖薄互層的認識,通過水平電阻率、垂直電阻率、泥質(zhì)含量等信息可以求取真實砂巖電阻率,有效消除泥巖影響。因此,三分量感應(yīng)測井儀在低電阻率薄互層解釋中具有獨到的優(yōu)勢,尤其在砂泥巖薄互儲層的劃分、流體性質(zhì)判別、地層真電阻率及含油氣飽和度精確計算等方面效果更好[4-5]。

        圖1 三分量感應(yīng)測井儀水平電阻率、垂直電阻率模擬圖

        2.2 深水低電阻率砂泥巖薄互層氣水層判別方法

        三分量感應(yīng)測井獲得的垂向電阻率對砂泥巖薄互層中高電阻砂巖敏感,能更好地反映低電阻率薄互層中高電阻部分,更接近地層真實值,測量的水平電阻率與深感應(yīng)電阻率相近。在氣測異常層段垂向電阻率明顯高于水平電阻率、高于深感應(yīng)電阻率、并呈倍數(shù)增加,在圍巖或水層變化不明顯。因此,應(yīng)用(Rv/Rh)的值,可以作為氣水層識別的有效指數(shù)。研究區(qū)域為生物氣藏,流體性質(zhì)以氣為主。氣層含氫指數(shù)低并具有“挖掘效應(yīng)”,聲波、密度孔隙度變大,中子孔隙度變小。因此,根據(jù)三孔隙度測井曲線在氣層上的不同響應(yīng)機理,采用三孔隙度比值法重構(gòu)含氣指示參數(shù)。通過多種方法對比,優(yōu)選含氣指示參數(shù)與(Rv/Rh)的比值建立解釋圖版,進行氣水層識別(見圖2)。選取研究區(qū)試油井11層,應(yīng)用建立的圖版進行解釋,解釋結(jié)果7層落在油層區(qū)域,4層落在水層區(qū)域,與試油結(jié)果進行對比,其中10層與試油結(jié)果相符,1層落在油層與水層邊界處,與試油結(jié)果略有偏差,圖版解釋符合率為90%。目前研究區(qū)試油井三分量感應(yīng)測井資料較少,氣水層邊界劃分不夠精確,需要隨著試油資料的增多,進一步完善圖版。

        圖2 (Rv/Rh)與三孔隙度含氣指示圖版

        2.3 深水低電阻率砂泥巖薄互層含氣飽和度定量計算方法

        2.3.1純砂巖電阻率計算

        三分量感應(yīng)測井能夠提供各向異性地層的水平電阻率、垂直電阻率等參數(shù),根據(jù)這2個參數(shù)可以求取真實砂巖電阻率。目前電阻率各向異性評價模型很多,本文選取Klein模型,該模型按照毛細管壓力在縱向的變化將層狀地層分成大小孔隙地層[7]。

        Rv=VuRu+VLRL

        (1)

        (2)

        式中,Rv為垂直方向電阻率,Ω·m;Rh為水平方向電阻率,Ω·m;VL和Vu分別為大孔隙地層和小孔隙地層的體積,VL+Vu=1,小數(shù);RL和Ru分別為宏孔隙和微孔隙地層的電阻率,Ω·m。

        根據(jù)這一模型,在泥巖各向異性的條件下,水平電阻率和垂直電阻率滿足方程

        Rv=(1-Vsh)Rsd+VshRsh,v

        (3)

        Rh=(RsdRsh,h)/[(1-Vsh)Rsh,h+VshRsd]

        (4)

        式中,Rsd為砂巖電阻率,Ω·m;Rsh,h為泥巖水平方向電阻率,Ω·m;Rsh,v為泥巖垂直方向電阻率,Ω·m;Vsh為泥質(zhì)含量,小數(shù)。

        根據(jù)以上方程,應(yīng)用三分量感應(yīng)測井資料結(jié)合電成像、自然伽馬、補償中子、密度等測井信息進行反演計算,最終求得砂巖電阻率Rsd。

        2.3.2飽和度模型選擇

        由于研究區(qū)目標地層泥質(zhì)含量較重、地層水礦化度高,因此,飽和度模型選擇西門度公式,經(jīng)對比優(yōu)于其他模型。

        (5)

        式中,Rt為根據(jù)三分量感應(yīng)測井計算的砂巖電阻率,Ω·m;Por為中子、密度幾何平均值,小數(shù)。

        3 應(yīng)用效果

        應(yīng)用該解釋方法對研究區(qū)XX-1井進行解釋,在該井Y層組首次發(fā)現(xiàn)天然氣藏。應(yīng)用傳統(tǒng)電阻率測井值計算該井含油氣飽和度為10%~45%,均解釋為水層,應(yīng)用三分量感應(yīng)反演出真實砂巖電阻率計算含氣飽和度,在該井段其值明顯提高,有效識別氣層9層,分層厚度32.0 m,有效厚度30.4 m(見圖3)。圖3中第5道綠色填充飽和度,為應(yīng)用常規(guī)深感應(yīng)電阻率計算的含氣飽和度;紅色填充飽和度,為應(yīng)用Rsd電阻率計算的含氣飽和度,比常規(guī)曲線計算的含氣飽和度高20%~40%,更接近地層真實值,更真實地反映地層特性。

        該井進行MDT(Modular Formation Dynamics Tester)地層測試測壓、取樣,并進行氣體組分分析。應(yīng)用深度與地層壓力繪制交會圖,確定流體密度低于0.4 g/cm3,為氣層,氣體組分分析主要為C1,組分含量大于95%,樣品分析為純甲烷氣。應(yīng)用三分量感應(yīng)測井資料對該井重新解釋,其結(jié)果與基于常規(guī)資料的解釋結(jié)果相比,有效厚度增加了19.2 m,含氣飽和度平均增加25%,預(yù)測的天然氣地質(zhì)儲量增加150%,為該區(qū)深海海域天然氣地質(zhì)儲量準確評估提供重要支持。

        圖3 XX-1井Y層組測井處理解釋成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m; 1 b/eV=6.241 46×10-10 m2/J

        4 結(jié) 論

        (1)應(yīng)用三分量感應(yīng)測井資料,建立低電阻率砂泥巖薄互層測井綜合解釋評價技術(shù)。和基于常規(guī)測井資料的解釋方法相比在有效儲層劃分、流體性質(zhì)識別、含氣飽和度計算方面,更加準確,計算地質(zhì)儲量的依據(jù)更加充分、更可信。

        (2)三分量感應(yīng)測井在低電阻率薄互層解釋評價中,能更真實地反映地層特性,在油氣層識別、有效儲層劃分方面,具有很大優(yōu)勢。

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