王麗麗,劉嘯虎,苗金鵬,尹照普,朱 峰,汪鈺婷

(東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院 烏魯木齊分院,烏魯木齊 830016)

0 引言

在石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中,測(cè)井曲線一直都是油氣勘探的重要資料之一。作為鉆井和地震的紐帶,測(cè)井曲線的準(zhǔn)確與否直接影響地震合成記錄標(biāo)定、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)以及含油氣檢測(cè)的精度。而在常規(guī)測(cè)井過(guò)程中,由于井眼嚴(yán)重垮塌會(huì)直接導(dǎo)致密度、聲波時(shí)差等測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)失真,難以真實(shí)反映地層的實(shí)際情況,不能合理地進(jìn)行測(cè)井解釋、層位標(biāo)定、巖石物理建模、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及含油氣性檢測(cè)等相關(guān)工作。因此,針對(duì)井徑垮塌的環(huán)境校正成為測(cè)井校正過(guò)程必備的重要環(huán)節(jié)。目前較為常用的曲線校正方式主要包括兩種[1-2]:①基于經(jīng)驗(yàn)公式Gardner(加德納)方程進(jìn)行擬合;②采用常規(guī)測(cè)井曲線(自然伽馬、深電阻率、中子等曲線)進(jìn)行多元擬合。然而上述兩種校正方法通常只能針對(duì)井眼垮塌不嚴(yán)重或者一般嚴(yán)重的地區(qū)進(jìn)行校正;而對(duì)于井眼大范圍嚴(yán)重垮塌的地區(qū),由于沒(méi)有可靠的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行選擇,校正效果非常不理想,且只對(duì)泥巖進(jìn)行校正,忽略對(duì)儲(chǔ)層較敏感的砂巖曲線的校正,校正后的測(cè)井資料品質(zhì)不高,無(wú)法滿足精細(xì)的勘探生產(chǎn)需求。

筆者應(yīng)用的雙趨勢(shì)約束 “二分法”測(cè)井環(huán)境校正的方法,能夠較好地解決由于大范圍井徑垮塌引起曲線質(zhì)量差的問(wèn)題。其基本原理是依據(jù)測(cè)井曲線交會(huì)分析結(jié)果,尋找與砂泥巖以及垮塌情況存在相關(guān)性較高的測(cè)井曲線,計(jì)算砂泥巖垮塌量并進(jìn)行低頻濾波,得到砂泥巖低頻趨勢(shì)變化曲線,對(duì)砂泥巖背景趨勢(shì)進(jìn)行控制,同時(shí)疊合原本曲線存在的變化細(xì)節(jié),實(shí)現(xiàn)砂泥巖的整體校正。與常規(guī)技術(shù)相比,該方法在無(wú)需選擇標(biāo)志層以及標(biāo)準(zhǔn)曲線的情況下,對(duì)資料質(zhì)量差、大面積垮塌地區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)校正,實(shí)現(xiàn)砂泥巖準(zhǔn)確的回歸,是一套全新的測(cè)井環(huán)境校正技術(shù)。

1 地質(zhì)概況

阜東斜坡區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東部,處于北三臺(tái)凸起與阜康凹陷的結(jié)合部,成藏條件優(yōu)越,是多層系立體勘探的有利區(qū)帶。侏羅系石樹(shù)溝群作為主要的勘探層系,廣泛發(fā)育河道型砂體,具有斷裂通源、砂體控藏的特征,油藏類型為斷層-巖性油藏[3-4]。前期已發(fā)現(xiàn)阜東5、阜東8、阜東16等井區(qū)高效油藏(圖1),累計(jì)提交三級(jí)儲(chǔ)量八千余萬(wàn)噸。2018年依托新采集的阜東5井區(qū)“兩寬一高”三維地震資料,針對(duì)侏羅系河道型目標(biāo)整體部署三口井,均獲得高產(chǎn)或工業(yè)油流,其中阜32井日產(chǎn)超百噸,展現(xiàn)出河道砂巖廣闊的勘探前景[5]。

圖1 阜東斜坡區(qū)阜東5井區(qū)侏羅系勘探成果圖

阜東斜坡區(qū)侏羅系石樹(shù)溝群以辮狀河三角洲前緣亞相沉積為主,受河道遷移影響其主要巖性組合為厚層泥巖夾薄層砂巖,砂體厚度在8 m～15 m之間,不連續(xù),并且儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高[6-8]。受構(gòu)造、砂體、鉆井工程等多因素影響,該區(qū)鉆井普遍存在大范圍的井徑垮塌現(xiàn)象,測(cè)井曲線嚴(yán)重失真,難以反映該區(qū)巖性特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)工區(qū)范圍內(nèi)71口鉆井統(tǒng)計(jì),僅11口輕微垮塌,其中在砂巖和泥巖段均有嚴(yán)重垮塌的井有55口,目的層曲線普遍失真,不能反映地層的真實(shí)情況,嚴(yán)重影響測(cè)井解釋、地震資料評(píng)價(jià)以及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作。

前期應(yīng)用常規(guī)測(cè)井環(huán)境校正方法對(duì)該區(qū)測(cè)井曲線進(jìn)行系統(tǒng)校正[9-10],由于研究區(qū)井徑垮塌非常嚴(yán)重,砂泥巖曲線全部失真,縱向、橫向沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)律,造成常規(guī)校正方法要求的標(biāo)準(zhǔn)層以及標(biāo)準(zhǔn)曲線選擇困難,從而導(dǎo)致校正后的測(cè)井曲線質(zhì)量整體不高,而在此基礎(chǔ)上所開(kāi)展的巖石物理建模、儲(chǔ)層反演等預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)地質(zhì)特征符合率低,導(dǎo)致后續(xù)部署的阜22井及多口評(píng)價(jià)井均告失利,無(wú)法滿足油田鉆探部署需求。因此,針對(duì)砂泥巖均受井眼嚴(yán)重垮塌影響而失真的問(wèn)題,急需一套行之有效的環(huán)境校正方法,解決研究區(qū)測(cè)井資料質(zhì)量問(wèn)題。

筆者通過(guò)對(duì)阜東地區(qū)地質(zhì)背景綜合分析,結(jié)合鉆井、地震的砂泥巖響應(yīng)特征,提出了一種基于雙趨勢(shì)約束二分法測(cè)井曲線校正方法。其思路是:首先在測(cè)井和地震分析的基礎(chǔ)上,確定砂泥巖關(guān)系;其次以計(jì)算井眼擴(kuò)徑率和孔隙度雙趨勢(shì)控制為背景,疊合密度相對(duì)變化細(xì)節(jié),實(shí)現(xiàn)砂、泥巖的整體校正。該方法有效解決該區(qū)測(cè)井資料質(zhì)量品質(zhì)不高的問(wèn)題。

2 砂泥巖測(cè)井地震響應(yīng)特征分析

根據(jù)前期的研究成果,以測(cè)井交會(huì)分析為突破口,尋找劃分砂泥巖的敏感曲線;結(jié)合該區(qū)地震的“亮點(diǎn)”和測(cè)井上整體規(guī)律,找準(zhǔn)砂泥巖的相對(duì)阻抗關(guān)系,以保證校正后測(cè)井曲線的準(zhǔn)確性以及砂泥巖識(shí)別敏感度。

2.1 測(cè)井敏感參數(shù)分析

一般來(lái)說(shuō),常規(guī)測(cè)井曲線中的自然伽馬(GR)、自然電位(SP)、電阻率(RT)等曲線可以較好地區(qū)分砂泥巖和含油氣性。但通過(guò)對(duì)工區(qū)范圍內(nèi)所有井的基礎(chǔ)曲線進(jìn)行交會(huì)分析,發(fā)現(xiàn)常規(guī)測(cè)井資料整體比較差。研究區(qū)除了受井徑垮塌幅度的影響外,由于特殊的地質(zhì)環(huán)境,儲(chǔ)層中普遍含有高放射性礦物,造成對(duì)砂泥區(qū)分較好的自然伽馬和對(duì)含油氣特征較為敏感的電阻率等常規(guī)曲線敏感性較差,難以進(jìn)行砂泥巖劃分,更不能體現(xiàn)油氣的敏感程度。工區(qū)內(nèi)單井自然電位(SP)曲線可較好劃分砂泥巖,但由于地層礦化度、鉆井液以及測(cè)井設(shè)備等諸多環(huán)境因素影響,阜東斜坡區(qū)的自然電位曲線普遍較亂,負(fù)異常、基線、幅值范圍差別較大,因此需要對(duì)原始自然電位曲線開(kāi)展歸一化處理,消除外界環(huán)境因素的影響(圖2)。修正后的自然電位曲線具有較好的一致性,可進(jìn)一步開(kāi)展砂、泥巖的劃分。

圖2 阜東地區(qū)SP曲線一致性處理前后對(duì)比

2.2 井震結(jié)合確定砂泥巖響應(yīng)特征

地震資料表明,該區(qū)河道砂體表現(xiàn)為“亮點(diǎn)”強(qiáng)振幅反射特征,說(shuō)明河道砂體與圍巖(泥巖)存在阻抗變化關(guān)系(圖3)。為驗(yàn)證這一觀點(diǎn),首先選取輕微垮塌、泥巖垮塌、砂泥巖全部垮塌的三類測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,其中輕微垮塌和砂泥巖全部垮塌的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)存在明顯的泥巖高阻抗、砂巖低阻抗特征,并且合成記錄與地震標(biāo)定相關(guān)性較好,其他標(biāo)定結(jié)果均較差。同時(shí)選取井徑條件較好且不同埋深的純砂巖和純泥巖交會(huì),也具有砂巖低阻抗、泥巖高阻抗的特征[11-12]?；谝陨系刭|(zhì)認(rèn)識(shí),研究區(qū)整體表現(xiàn)為砂巖低阻泥巖高阻的特征,結(jié)合目的層段砂泥巖速度基本相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn),推斷研究區(qū)的密度特征為泥巖高密砂巖低密特征,以此來(lái)指導(dǎo)密度曲線的校正方向,保證砂泥巖校正的準(zhǔn)確合理。

圖3 河道砂體“亮點(diǎn)”特征

3 曲線校正方法

在明確砂泥巖關(guān)系的基礎(chǔ)上,分兩步完成對(duì)密度曲線校正的關(guān)鍵步驟。首先應(yīng)用井徑曲線計(jì)算的擴(kuò)徑率對(duì)密度曲線進(jìn)行整體校正,保證曲線背景趨勢(shì)關(guān)系合理;其次依據(jù)先前的地質(zhì)認(rèn)識(shí),采取具有明顯砂巖關(guān)系的核磁總孔對(duì)砂巖進(jìn)行針對(duì)性地校正,在此基礎(chǔ)上疊合原始密度曲線振幅細(xì)節(jié)變化特征,實(shí)現(xiàn)砂泥巖的整體校正(圖4)。

圖4 測(cè)井曲線校正步驟

3.1 泥巖段密度校正

研究區(qū)密度測(cè)井曲線受井徑垮塌影響嚴(yán)重,為量化表征密度測(cè)井受擴(kuò)徑的影響,引入擴(kuò)徑率和一次密度變化量這兩個(gè)概念。

1)基于垮塌段井徑曲線計(jì)算目的層段的擴(kuò)徑率。

α=(CAL-BITS)/BITS

(1)

其中:α為擴(kuò)徑率;CAL為井眼直徑;BITS為鉆頭直徑。

2)計(jì)算井徑垮塌段一次密度變化量。通過(guò)實(shí)測(cè)密度曲線以及泥巖取芯實(shí)測(cè)密度值計(jì)算垮塌段的密度相對(duì)變化量。

Δρ=(DEN取芯-DEN實(shí)測(cè))

(2)

其中:Δρ為相對(duì)密度變化量(g/cm3);DEN取芯為泥巖取芯密度值(g/cm3);DEN實(shí)測(cè)為實(shí)測(cè)密度值(g/cm3)。

3)采用大尺度中值濾波的方法對(duì)擴(kuò)徑率α、相對(duì)密度變化量Δρ進(jìn)行濾波,得到α1、Δρ1。中值濾波的目的是消除尖峰脈沖、階躍、斜坡、隨機(jī)噪音以及非地層因素等高頻噪音的影響,去除曲線內(nèi)部細(xì)微變化特征,保留大的地層趨勢(shì)背景,為曲線擬合奠定基礎(chǔ)。

4)基于擴(kuò)徑率趨勢(shì)α1與密度相對(duì)變化趨勢(shì)Δρ1擬合得到密度變化量關(guān)系式的參數(shù)A、B,并求取需要校正的變化量,進(jìn)行全井段垮塌量校正。

Δρ全=A*α1+B+DEN實(shí)測(cè)

(3)

3.2 砂巖段密度校正

在全井段垮塌背景校正基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)砂巖趨勢(shì)進(jìn)行控制。引入與砂巖密度相關(guān)較大的砂巖孔隙度量和二次相對(duì)密度變化量這兩個(gè)概念。

1)基于孔隙度曲線、核磁總孔隙度和有效孔隙度曲線計(jì)算砂巖孔隙度。

β=PorN-Pore

(4)

其中:β為砂巖孔隙度(%);PorN為核磁總孔隙度;Pore為核磁有效孔隙。

2)基于全井段密度曲線校正結(jié)果以及砂巖取芯結(jié)果計(jì)算砂巖段的二次密度校正量Δρ2。

Δρ2=Δρ全-DEN取芯

(5)

3)同樣采用大尺度濾波方法對(duì)砂巖孔隙度曲線進(jìn)行濾波,得到砂巖孔隙趨勢(shì)β1。應(yīng)用砂巖孔隙趨勢(shì)β1與二次密度變化量Δρ2建立關(guān)系式,得到參數(shù)C、D,并求取砂巖精細(xì)校正的變化量,進(jìn)行砂巖校正。

Δρ砂=Δρ全-C*β1+D

(6)

4)應(yīng)用條件語(yǔ)句,實(shí)現(xiàn)砂泥巖的整體校正,獲得最終校正后的數(shù)據(jù)體。

If lithology=1 DEN校正=Δρ全

Else lithology=2 DEN校正=Δρ砂

3.3 合理性分析

從校正后的密度曲線可以看出,該方法在改變密度曲線背景趨勢(shì)的同時(shí),更多的保留密度曲線幅度的相對(duì)細(xì)節(jié)。

1)首先在泥巖段校正前、后進(jìn)行對(duì)比分析,校正前垮塌段的密度曲線與井眼擴(kuò)徑率呈負(fù)相關(guān),與真實(shí)地質(zhì)情況不符;校正后垮塌幅度與校正后的密度線性關(guān)系,消除垮塌井徑對(duì)泥巖密度的影響。其次在砂巖段也進(jìn)行校正前后對(duì)比分析,校正前砂巖密度與孔隙度關(guān)系混亂,與巖石物理基礎(chǔ)相違背;校正后砂巖密度曲線與有效孔隙度呈負(fù)相關(guān),符合地質(zhì)規(guī)律(圖5)。

圖5 泥巖、砂巖密度校正前后交會(huì)對(duì)比圖

2)從地震資料標(biāo)定效果看,校正后標(biāo)定效果大幅度提升,與地震相關(guān)度更高。以工區(qū)重點(diǎn)井密度曲線校正前、后的合成記錄對(duì)比制作精度看,井眼垮塌校正前、多元擬合校正與基于雙趨勢(shì)約束的二分法校正后的合成記錄與地震資料的相關(guān)系數(shù)分別為0.48、0.51、0.80,明顯基于雙趨勢(shì)約束的二分法曲線校正效果更好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)60口井的統(tǒng)計(jì)分析表明,運(yùn)用校正后曲線進(jìn)行合成記錄標(biāo)定,相關(guān)系數(shù)均得到提高,從原來(lái)的吻合率50%普遍提升到80%。為后續(xù)的地震資料巖性識(shí)別、精細(xì)標(biāo)定、儲(chǔ)層提供可靠數(shù)據(jù)(圖6)。

圖6 阜東斜坡區(qū)阜東5井井眼垮塌校正前、多元擬合校正、基于擴(kuò)徑率校正后的合成記錄對(duì)比圖

4 應(yīng)用效果

在基礎(chǔ)測(cè)井資料密度和聲波時(shí)差曲線質(zhì)量得以保證的情況下,建立的巖石物理模型更加合理,重新計(jì)算的預(yù)測(cè)橫波與實(shí)測(cè)橫波一致性較高。以此為基礎(chǔ)建立的敏感參數(shù)曲線縱橫波速度比與物性相關(guān)度高,能夠有效地區(qū)分油氣砂、非油氣砂、泥巖。其中,含油氣砂的縱橫波速度比較低,小于1.78;而非油氣砂在1.78和1.85之間;泥巖縱橫波速度比較高,大于1.85(圖7)。

圖7 校正前后的巖石物理建模交會(huì)

以校正前、后的敏感曲線縱橫波速度比建立反演模型,開(kāi)展基于疊前反演的含油氣方法預(yù)測(cè),并對(duì)得到的流體因子進(jìn)行綜合分析。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),后驗(yàn)的阜28井在校正前表現(xiàn)兩套高亮特征與實(shí)鉆結(jié)果不吻合,而校正后的流體因子預(yù)測(cè)剖面上表現(xiàn)為一套高亮特征,油氣預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果一致;而出水的阜東022井在校正前的流體因子預(yù)測(cè)剖面上表現(xiàn)為高亮的含油特征與實(shí)鉆結(jié)果差異較大,而采用校正后曲線的計(jì)算的流體因子僅有微弱顯示與實(shí)鉆井吻合程度高(圖8)。這一結(jié)果表明,校正前流體因子預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆井吻合關(guān)系較差,難以反映該地區(qū)的含油氣性;校正后的流體因子能夠?qū)蜌庑赃M(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè),可以滿足該區(qū)對(duì)油氣識(shí)別的需求。

圖8 過(guò)FU28-FD022井疊前流體因子屬性對(duì)比

為驗(yàn)證該結(jié)論的可靠性,同時(shí)采用校正后曲線計(jì)算的流體因子對(duì)含油氣特征差異較大的阜東15、阜32、阜東051井精細(xì)解剖。發(fā)現(xiàn)日產(chǎn)百方的阜32表現(xiàn)為高亮的含油氣特征,含水的阜東051井表現(xiàn)為淡黃色,而不含油氣的阜東15井在剖面上無(wú)明顯的響應(yīng)特征(圖9),預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆測(cè)井吻合度高,含油氣邊界清楚,進(jìn)一步驗(yàn)證采用新方法校正的曲線計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)工區(qū)范圍內(nèi)的42口驗(yàn)證井統(tǒng)計(jì)分析,主力出油氣層段頭屯河組二段二砂組油氣檢測(cè)吻合率由原來(lái)的78%提高到92%。依據(jù)該油氣檢測(cè)結(jié)果支撐研究區(qū)阜28井的井位部署工作,該井鉆后獲得日產(chǎn)31.26 t的重大油氣突破。

圖9 過(guò)FD15-FU32-FD051井疊前流體因子屬性剖面

目前已經(jīng)形成基于雙趨勢(shì)約束的二分法測(cè)井環(huán)境校正方法,有效提高準(zhǔn)噶爾盆地阜東地區(qū)測(cè)井資料質(zhì)量,準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)該區(qū)河道砂體優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布范圍,為阜東地區(qū)侏羅系頭屯河組的增儲(chǔ)上產(chǎn)、井位部署提供可靠依據(jù)。

5 結(jié)論

通過(guò)以上技術(shù)方法在準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)河道型油藏的應(yīng)用及效果,取得以下認(rèn)識(shí):

1)基于雙趨勢(shì)約束的二分法測(cè)井環(huán)境校正在阜東地區(qū)的應(yīng)用,有效改進(jìn)該地區(qū)測(cè)井資料質(zhì)量,為該地區(qū)的地震資料評(píng)價(jià)、巖石物理建模以及油氣檢測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù),降低研究目標(biāo)和鉆探風(fēng)險(xiǎn)。

2)該方法有效解決由于大面積井徑垮塌導(dǎo)致的常規(guī)曲線難以反映砂泥巖關(guān)系的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)砂泥巖的準(zhǔn)確回歸,提供一種更具普適性、合理性的環(huán)境校正方法,具有較強(qiáng)的推廣性。