李曉峰,王黎,李劍平,黃亮,楊原軍,侯秋元

(1.中國石油集團測井有限公司測井技術(shù)研究院,北京102206;2.中國石油勘探開發(fā)研究院非洲研究所,北京100089;3.中國石油集團測井有限公司國際公司,北京102200)

0 引 言

滲透率是儲層精細評價、產(chǎn)能預(yù)測、油藏描述的關(guān)鍵參數(shù),是決定油氣層產(chǎn)量大小的主控因素之一。巖石的滲透率主要從巖心分析、測井和試井等資料獲得。目前,還沒有一種直接、經(jīng)濟的測試方法進行滲透率測量,大多數(shù)滲透率數(shù)據(jù)是基于巖心實驗資料建立計算模型進行估算得到[1-2]。多數(shù)情況下,鉆井巖心和實驗分析成本較高,巖心分析的滲透率通常只限于少量的重點層段。測井數(shù)據(jù)具有連續(xù)均勻、且能反映儲層巖石的多類物理性質(zhì)的特點,因此,以巖心實驗為基礎(chǔ),結(jié)合利用測井數(shù)據(jù)計算獲得的儲層參數(shù)、建立滲透率計算模型具有重要意義。通過巖心實驗分析可知,不同的巖性,巖石顆粒的粗細、分選的好壞決定了儲層孔隙、孔喉的大小,這是影響儲層滲透率的重要因素[3]。

乍得Bongor盆地儲層巖性復(fù)雜,非均質(zhì)性強,受孔隙結(jié)構(gòu)影響,不同巖性之間孔隙度、滲透率差異較大,如果不分巖性,直接應(yīng)用巖心分析孔隙度、滲透率資料建立滲透率計算模型,將導致儲層滲透率的計算精度較低。為有效提高乍得Bongor盆地碎屑巖油氣層滲透率測井評價精度,本文通過構(gòu)建巖性指示、孔隙度指示曲線,形成砂巖、砂礫巖測井巖性識別方法。在此基礎(chǔ)上,分別建立砂巖、砂礫巖滲透率計算模型,取得了較好的應(yīng)用效果,滿足了Bongor盆地勘探需求。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

Bongor盆地位于乍得西南部,是受中、西非北西—南東向剪切帶影響而發(fā)育的中—新生代陸內(nèi)裂谷盆地,其形成、演化與非洲板塊特別是中、西非剪切帶的演化密切相關(guān)。盆地內(nèi)斷裂褶皺非常發(fā)育,構(gòu)造演化較為復(fù)雜,具有較明顯的走滑和反轉(zhuǎn)變形構(gòu)造特征,盆地整體呈現(xiàn)近東西方向的狹長展布,長約280 km,寬40～80 km,面積1.8×104km2。盆地的一級構(gòu)造單元自北向南可劃分為北部斜坡、中央坳陷、南部隆起和南部坳陷[4-5]。

Bongor盆地自下而上發(fā)育3個構(gòu)造層:變質(zhì)基底、下白堊統(tǒng)及新生界,缺失整個中、上白堊統(tǒng),3個構(gòu)造層之間為不整合接觸關(guān)系。其中,早白堊世斷陷作用非常強烈,下白堊統(tǒng)地層厚度超過6 000 m,自下而上又可劃分為P、M、K、R和B組。以M組為界,盆地可劃分為上、下2套成藏組合。上部組合由K-R-B組組成,下部M組和P組為烴源巖,R組和K組砂巖為儲層,R組頂部泥巖段為蓋層。但由于盆地在晚白堊世發(fā)生反轉(zhuǎn),造成上成藏組合蓋層的剝蝕和破壞,致使上部部分油藏的改造與喪失。下部組合由P-M組組成,是自生自儲型成藏組合,形成于盆地強裂陷期的M組既是良好的烴源巖也是區(qū)域性的蓋層,與下伏的P組砂巖形成良好的組合,烴源巖生成的油氣排出后可優(yōu)先聚集形成油氣藏,因此,P組儲層聚集了盆地大部分的儲量,是盆地勘探的主力層位[6-7]。

2 巖性特征

通過對下白堊統(tǒng)碎屑巖的全巖、薄片分析可知,Bongor盆地儲層碎屑組分主要為石英、長石、巖屑,其中長石含量較高。長石類型多樣,鉀長石與斜長石均有發(fā)育,多呈板狀、長條狀,鏡下觀察到斜長石含量高于鉀長石,并常見長石顆粒被溶蝕、高嶺石化及絹云母化;石英以單晶石英顆粒為主,也見少量巖漿巖成因的多晶石英;巖屑以巖漿巖(花崗巖)及變質(zhì)巖(石英巖)為主。膠結(jié)物類型較多,可見硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和少量黏土礦物膠結(jié)。其中碳酸鹽膠結(jié)物以鐵白云石、方解石、白云石為主,石英次生加大普遍發(fā)育但含量偏低;黏土礦物膠結(jié)物主要以綠泥石、高嶺石和混層黏土膠結(jié)為主。巖石的類型主要以長石砂巖為主,結(jié)構(gòu)成熟度較低,顆粒以中粗粒、含礫不等粒為主。主要粒徑分布范圍為0.05～6.50 mm,粒徑跨度大,粒度總體較粗,以粗砂巖、砂礫巖為主,粉細砂巖占少數(shù)。儲層顆粒呈點-線接觸關(guān)系,膠結(jié)類型為孔隙性膠結(jié)。顆粒主要為次棱角-次圓狀,少量呈現(xiàn)棱角狀,分選以中、差為主,表明沉積物未接受長距離的搬運,呈原地快速堆積的沉積特征。

根據(jù)研究區(qū)7口井的巖心觀察,結(jié)合測井、錄井、薄片、粒度分析等資料,認為Bongor盆地P組沉積物具有近源、深水、粗屑、重力流的特征,油藏的沉積環(huán)境以扇三角洲、湖泊相為主[6-7]。根據(jù)巖性巖石學與沉積環(huán)境特征,P組的巖石類型為碎屑巖,包括粉砂巖、砂巖、礫巖和泥巖等,儲層巖性以較粗的中粗砂巖、含礫粗砂巖、砂礫巖、中礫巖和細礫巖為主,粉砂巖、細砂巖較少。

3 巖性識別

由于鉆井取心長度有限,不能獲得全井連續(xù)的巖性剖面,因此,對于非取心段的巖性主要依據(jù)巖屑錄井確定。受取樣密度、人為因素的影響,在錄井非目的層段巖性識別的可靠性較低。而測井資料能夠反映連續(xù)的地層特征,因此,利用測井資料識別巖性具有較好的效果。

應(yīng)用測井資料識別巖性的方法主要分為4大類:交會圖法[8]、成像測井法[9]、構(gòu)建敏感指示曲線法[10]和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[11]。研究區(qū)的測井資料以常規(guī)測井資料為主,通過交會圖、測井曲線巖性敏感性分析發(fā)現(xiàn),受礦物組分、沉積特征等因素影響,僅依據(jù)2條曲線進行交會圖分析確定巖性的符合率相對較低。為提高巖性識別的符合率,研究區(qū)的巖性識別采用構(gòu)建巖性敏感指示曲線法。

3.1 巖性識別參數(shù)的選取

選擇了具有代表性的自然伽馬(GR)、自然電位(SP)、深側(cè)向電阻率(Rt)、淺側(cè)向電阻率(Rs)、微球聚焦電阻率(MSFL)、中子(NPHI)、密度(DEN)、聲波時差(AC)等參數(shù)進行巖性敏感性分析。通過分析證實,泥巖、砂巖(泥質(zhì)砂巖、細砂巖、含礫細砂巖、中砂巖、含礫中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖、含礫砂巖)、砂礫巖(細礫巖、砂礫巖、礫巖)區(qū)分較為明顯,且?guī)r性敏感曲線主要為GR、Rt、NPHI、AC、DEN。考慮DEN曲線受井眼條件的影響較大,因此,選擇GR、Rt、NPHI、AC等4條曲線進行巖性敏感指示曲線構(gòu)建。

3.2 數(shù)據(jù)的歸一化處理

由于不同測井曲線的單位和數(shù)量級不一樣,直接使用測井數(shù)據(jù)進行曲線構(gòu)建就會突出那些絕對值大的變量而壓低絕對值小的變量。所以在進行敏感指示曲線構(gòu)建之前,先將測井數(shù)據(jù)進行歸一化處理,各參數(shù)分別歸一化[0,1],消除刻度的影響。歸一化公式為

(1)

式中,X為某個輸入?yún)?shù)值;Xmax、Xmin分別為該輸入?yún)?shù)的最大、最小值;ΔX為該輸入?yún)?shù)的歸一化值,電阻率曲線采用對數(shù)歸一化值,無量綱。

3.3 敏感曲線的構(gòu)建

根據(jù)4口井鉆井取心層段及不同巖性儲層段的測井資料,應(yīng)用深側(cè)向電阻率與自然伽馬測井曲線構(gòu)建巖性特征參數(shù)曲線Ilith、聲波時差與中子測井曲線構(gòu)建孔隙度特征參數(shù)曲線Ipor。通過構(gòu)建的特征曲線增強了巖性特征的測井響應(yīng),更加有利于泥巖、砂巖、砂礫巖的判別。

Ilith=ΔRt/ΔGR

(2)

Ipor=ΔAC×ΔNPHI

(3)

式中,ΔRt、ΔGR、ΔAC、ΔNPHI分別為深側(cè)向電阻率、自然伽馬、聲波時差和中子測井值的歸一化值,無量綱。

3.4 巖性識別圖版的建立

應(yīng)用構(gòu)建的Ilith、Ipor建立巖性識別交會圖版(見圖1)。從圖1看出,泥巖、砂巖、砂礫巖3種巖性在圖版中區(qū)分的界限較為清晰,效果較好。根據(jù)圖版可確定巖性識別標準(見表1)。

圖1 Bongor盆地巖性識別圖版

表1 巖性識別標準

3.5 巖性識別模塊的編制

根據(jù)3種巖性的Ilith、Ipor的特征值,應(yīng)用SinoLog Pro軟件,編制Bongor盆地測井巖性自動識別模塊。BN-X1井在P組進行了鉆井取心,鉆井取心井段為1 457.8～1 674.8 m,依據(jù)巖心觀察,取心段巖性主要為砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、粗砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖等,整體上顯示巖性較為復(fù)雜。應(yīng)用巖性識別模塊,首先以中子、聲波時差、自然伽馬、電阻率曲線為基礎(chǔ),先進行歸一化處理,在此基礎(chǔ)上,計算巖性特征參數(shù)曲線Ilith、孔隙度特征參數(shù)曲線Ipor。然后根據(jù)巖性識別標準,進行巖性自動識別。圖2為采用測井資料識別的巖性與鉆井取心的巖性對比圖,其中鉆井取心的巖性與測井資料識別的巖性一致性較好。

圖2 BN-X1井基于測井資料識別的巖性與鉆井巖性對比圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

應(yīng)用巖性識別模塊,完成了5口井的巖性識別。經(jīng)2口井取心井段49個數(shù)據(jù)點驗證,測井資料識別的巖性與鉆井取心的巖性有38個點符合,巖性識別符合率達到77.5%,取得較好的應(yīng)用效果。

4 滲透率計算模型

通過對研究區(qū)5口取心井孔隙度、滲透率資料進行分析發(fā)現(xiàn),細砂巖、中砂巖和粗砂巖等小粒徑的砂巖為一類,其孔隙度、滲透率關(guān)系趨勢較為一致;而砂礫巖、細礫巖和礫巖等大粒徑的砂礫巖則為另一類,其孔隙度、滲透率關(guān)系趨勢也較為一致。因此,依據(jù)巖心孔隙度、滲透率分析資料將巖性分為砂巖、砂礫巖2大類,分別確定其孔隙度與滲透率的計算模型(見圖3)。

圖3 砂巖、砂礫巖孔隙度與滲透率交會圖

砂巖滲透率計算模型為式(4),砂礫巖滲透率計算模型為式(5)

K=aφb

(4)

K=cφd

(5)

式中,K為滲透率,mD(1)非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同;φ為孔隙度,%;a、b、c、d為應(yīng)用巖心確定的常數(shù)。

5 滲透率計算效果

Bongor盆地Baobab區(qū)塊位于盆地的北部,BN-X2井是Baobab區(qū)塊的一口重點探井,該井目的層為P組地層,鉆井取心資料顯示儲層巖性復(fù)雜多樣、非均質(zhì)性強,巖性主要包括細砂巖、中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖及砂礫巖等,測井項目以常規(guī)測井為主。為驗證滲透率計算模型的有效性,應(yīng)用基于不同巖性建立的滲透率計算模型對該井進行了處理解釋,圖4是BN-X2井的綜合處理解釋成果圖,可以看出巖心分析滲透率與模型計算的滲透率吻合較好。

圖4 BN-X2井巖心分析與測井計算滲透率對比圖

由于研究區(qū)塊巖性多樣、孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、非均質(zhì)性強,單獨一塊巖心分析滲透率不能夠完全代表儲層的滲透性。因此,對巖心分析層段的滲透率以米為單位進行平均值統(tǒng)計,然后按照每米統(tǒng)計滲透率數(shù)量級符合率,進行誤差分析。按照上述統(tǒng)計方法,對3口取心井的計算滲透率與巖心分析滲透率進行誤差分析,共統(tǒng)計37層,符合33層,滲透率數(shù)量級符合率為89%。

6 結(jié) 論

(1)Bongor盆地P組儲層巖性復(fù)雜,非均質(zhì)性強,相同的孔隙度數(shù)值下滲透率數(shù)值差異較大,應(yīng)用傳統(tǒng)方法建立的滲透率計算模型不能夠滿足勘探評價精度的需要。通過將巖心分析孔隙度、滲透率與儲層巖性進行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)不同的巖性具有不同的相關(guān)趨勢,因此,有必要按不同的巖性建立滲透率計算模型。

(2)應(yīng)用構(gòu)建的巖性指示、孔隙度指示曲線,建立了泥巖、砂巖、砂礫巖巖性識別圖版,并在SinoLog Pro軟件上編制了測井巖性自動識別模塊。通過將儲集層巖性劃分為砂巖、砂礫巖2類后,分類建立的滲透率計算模型能夠滿足解釋評價需求。

(3)基于巖性識別的滲透率計算模型,較好地反映了非均質(zhì)條件下不同孔隙結(jié)構(gòu)的滲透率特征,降低了儲層非均質(zhì)性對滲透率的影響,提高了滲透率預(yù)測的精度。