FMI測井技術(shù)在川東北地區(qū)碳酸鹽巖溶孔溶洞型儲層評價中的應(yīng)用

李 昌，周 肖，壽建峰，徐美茹，張榮虎

（1中國石油杭州地質(zhì)研究院；2中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

FMI測井技術(shù)在川東北地區(qū)碳酸鹽巖溶孔溶洞型儲層評價中的應(yīng)用

李 昌1，周 肖2，壽建峰1，徐美茹1，張榮虎1

（1中國石油杭州地質(zhì)研究院；2中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

碳酸鹽巖儲層儲集空間復(fù)雜多樣，溶蝕孔洞發(fā)育且具有較強非均質(zhì)性。根據(jù)實際巖心表面溶孔發(fā)育空間位置、均勻程度和溶孔直徑，結(jié)合FMI特征，建立了FMI儲層類型精細(xì)解釋圖版，并應(yīng)用于非取心段儲層類型的解釋。川東北地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、上二疊統(tǒng)長興組的孔洞型儲層可細(xì)分為三類：較連通型儲層、局部連通型儲層和孤立型儲層。在儲層類型解釋基礎(chǔ)上，結(jié)合FMI特征半定量地計算溶孔面孔率。通過取心井的驗證，F(xiàn)MI測井技術(shù)可有效地應(yīng)用于評價溶孔溶洞型碳酸鹽巖儲層的非均質(zhì)性。

碳酸鹽巖儲層；溶洞型儲層；儲層定性識別；儲層評價；地層微電阻率掃描成像（FMI）測井；川東北地區(qū)

碳酸鹽巖儲層儲集空間復(fù)雜多樣，具有非均質(zhì)性強、各向異性等特點，常規(guī)測井方法往往在評價這類儲層時具有很大局限性。20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的電成像測井技術(shù)，例如地層微電阻率掃描成像（Formation MicroScanner Image,FMI）測井，可以直觀地評價碳酸鹽巖儲層縫洞特征［1-3］，還可以評價地層應(yīng)力方向［4］，定量化評價溶孔面積、裂縫寬度及條數(shù)等地球物理參數(shù)［5-7］，因而目前已成為碳酸鹽巖儲層評價的重要手段。

川東北地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、上二疊統(tǒng)長興組碳酸鹽巖儲層的類型主要為溶孔溶洞型和裂縫-溶孔型。本文主要針對溶孔溶洞型儲層進行非均質(zhì)性精細(xì)刻畫。通過對該區(qū)取心井的巖心觀察測量，分析溶孔溶洞的巖心表面發(fā)育均勻性、溶孔溶洞直徑及其空間發(fā)育位置，結(jié)合其FMI特征，制作了溶孔溶洞型儲層FMI精細(xì)解釋圖版。

本文根據(jù)儲層的FMI特征，細(xì)分出較連通型、局部連通型和孤立型三類儲層，進一步刻畫了儲層的縱向非均質(zhì)性。同時，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，計算出溶蝕孔洞的面孔率，通過定性儲層解釋和半定量面孔率的計算，有效地評價了儲層縱向非均質(zhì)性，經(jīng)與實際取心井對比驗證，評價效果較好，表明本文所采用的方法具有可推廣性。

1 利用F MI測井進行儲層類型評價

利用FMI測井技術(shù)進行碳酸鹽巖儲層定性評價，首先是要建立儲層成像特征圖版，即根據(jù)取心井所取巖心段與FMI資料建立關(guān)系圖版，然后將該圖版應(yīng)用到非取心段儲層類型的解釋。

以往一般情況下，儲層類型的解釋主要分為溶孔溶洞型、裂縫型和裂縫-溶孔型，而對每類儲層的精細(xì)分類涉及較少。本次研究主要針對溶孔溶洞型儲層，通過詳細(xì)的巖心觀察，研究溶孔溶洞在巖心表面的發(fā)育均勻性、溶孔溶洞的直徑以及空間發(fā)育位置等因素，結(jié)合溶孔溶洞的FMI特征，建立了儲層類型精細(xì)解釋圖版。

FMI測井儲層精細(xì)解釋圖版可分為三類：較連通型、局部連通型和不連通型（孤立型）；其中較連通型儲層又可進一步細(xì)分為均勻分布型、針狀溶孔型和垂直分布型三小類。不同類型儲層在成像特征上表現(xiàn)出各自的差異性。

1.1 較連通型儲層的FMI特征

該類儲層溶孔最發(fā)育，在電成像圖上溶孔分布范圍廣，溶孔之間連通性好，該類儲層巖心物性為：平均孔隙度大于 12%， 滲透率大于 10×10－3μm2，物性較好。溶孔溶洞型儲層是本研究區(qū)最常見的儲層類型。較連通型儲層在形態(tài)上具有多樣性，可以進一步細(xì)分出三小類：均勻分布型、針狀溶孔型和垂直分布型。

1.1.1 均勻分布型

溶孔均勻分布型儲層是物性最好的儲層，其溶孔溶蝕程度較高，溶孔溶洞在面上分布相對均勻，溶孔的直徑較大（＞1.5 mm），F(xiàn)MI特征明顯。如圖1a靜態(tài)圖像整體為暗色，說明泥漿侵入溶孔溶洞造成地層電阻率降低；動態(tài)圖像中暗色為溶孔溶洞，亮色為相對致密背景，與其對應(yīng)的巖心可見溶孔溶洞發(fā)育。

1.1.2 針狀溶孔型

該類儲層特點是溶孔直徑小,大多為0.1～1.0mm，已經(jīng)遠(yuǎn)低于FMI測井的分辨率。理論研究表明，此類溶孔在FMI上分辨率的誤差達到56%以上時往往不能反映溶孔特征。從圖1b上可以看出，動態(tài)圖像中的溶孔特征不清晰，但靜態(tài)圖像為暗色，說明電阻率較低，有泥漿侵入特征，存在孔隙，同時常規(guī)測井中表現(xiàn)為低伽馬、高中子、低密度和高聲波時差值等特征，表現(xiàn)出儲層特征。而對應(yīng)的巖心則表現(xiàn)為溶孔呈針孔大小且密集分布的特征。該類儲層亦具有較好物性。

1.1.3 垂直分布型

該類儲層FMI圖像特點是：靜態(tài)圖像暗色為低電阻率的特征；動態(tài)圖像中溶孔垂直分布，類似垂直溶蝕縫發(fā)育（圖1c）。該類儲層在研究區(qū)分布較少。該儲層的FMI圖像未獲對應(yīng)巖心段，推測溶孔在巖心表面垂直帶狀分布，或者有高角度裂縫存在，早期充填膠結(jié)，后期溶蝕形成。根據(jù)常規(guī)測井計算孔隙度，該類儲層孔滲性較好。

1.2 局部連通型儲層的FMI特征

局部連通型儲層也是常見的儲層類型，其儲層物性較好，孔隙度在 6%～12%之間，滲透率在（0.1～10）×10－3μm2之間，其 FMI特征為：靜態(tài)圖像為暗色；動態(tài)圖像上溶蝕孔洞分布相對不均勻，往往集中發(fā)育在局部（圖2）；對應(yīng)的巖心上可見溶孔集中在局部發(fā)育。

1.3 孤立型儲層的FMI特征

此類儲層物性差，主要特點是低孔隙度、極低滲透率。其FMI特征為：靜態(tài)圖像中亮色為高電阻率特征，反映地層致密；動態(tài)圖像中溶孔零星分布，孤立且不連通，該類儲層大多是溶孔溶洞型儲層中的內(nèi)部夾層,酸化壓裂后裂縫溝通了孤立孔,也可有一定產(chǎn)能。

1.4 儲層類型圖版的應(yīng)用

對研究區(qū)內(nèi)X1井6062～6072m段，利用解釋圖版進行了儲層類型的精細(xì)解釋。儲層在縱向上主要由三種類型組成，即孤立型、均勻分布型、局部連通型（圖4）。從圖4可以看出FMI特征可以近似地代表實際巖心描述，因此通過對FMI特征的分類也就能近似地代表對巖心溶孔類型的分類，從而實現(xiàn)利用FMI測井的圖像對儲層溶孔類型的分類和對儲層非均質(zhì)性的評價。

通過對比巖心物性資料（圖4），均勻分布型和局部連通型的儲層物性遠(yuǎn)好于孤立型的儲層物性，說明根據(jù)FMI特征劃分的儲層類型符合實際地質(zhì)情況。

對X1井的研究表明，溶孔溶洞型儲層并非處處都發(fā)育溶孔，溶孔溶洞在縱向上的發(fā)育多有變化，這與成巖作用和溶蝕作用有關(guān)。

2 利用FMI測井半定量計算溶孔面孔率

利用FMI測井技術(shù)對溶孔溶洞型儲層的定量化評價，主要是計算成像孔隙度，其原理是依據(jù)淺側(cè)向測井、FMI測井和阿爾奇公式聯(lián)合推導(dǎo)計算公式。本次研究未計算FMI孔隙度，而是計算了FMI圖像的溶孔面孔率。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，通過識別圖像上溶蝕孔洞面積大小，計算其面孔率大小。該面孔率可以近似地反映實際巖心的溶孔面孔率。

本計算流程（圖5）所用的數(shù)字圖像技術(shù)包括圖像對比度增強、灰度變換、目標(biāo)與背景分離（提取溶孔面積）等。將提取得到的溶孔面積除以總表面積即得到溶孔面孔率。

圖1 較連通型儲層FMI成像特征以及對應(yīng)的巖心特征

圖2 局部連通型儲層（川東北X3井）FMI成像特征以及對應(yīng)的巖心特征

圖3 孤立型儲層（川東北X1井）FMI成像特征以及對應(yīng)的巖心特征

利用此法計算面孔率與實際巖心描述面孔率有較好的相似性，以川東北X1井為例，對6070.72～6 070.87 m段FMI圖像（圖6b）和巖心圖像（圖 6d）分別計算出面孔率（圖6a和6c），然后進行對比驗證。從圖中對比來看，F(xiàn)MI計算面孔率與巖心面孔率的縱向變化極為相似。

結(jié)果表明，在碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性評價中，可以利用FMI溶孔面孔率變化曲線反映溶蝕孔洞的發(fā)育情況。

3 FMI測井定性和半定量綜合評價的地質(zhì)應(yīng)用

以川東北X3井6144～6159m儲層段的應(yīng)用為例。由儲層類型的精細(xì)解釋反映出儲層內(nèi)部發(fā)育有四種溶蝕孔洞類型，即均勻分布型、孤立型、針狀溶孔型和垂直分布型（圖7），顯示了較強的非均質(zhì)性。FMI面孔率與巖心分析孔隙度也具有很好的相關(guān)性。

進一步綜合分析該段的儲層，從上往下溶蝕作用減弱，溶孔發(fā)育程度變差，但溶蝕作用也有間斷，孤立型儲層發(fā)育。

4 結(jié) 論

（1）FMI測井是評價碳酸鹽巖儲層的有力手段，特別是對評價碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性具有獨特優(yōu)勢。對于溶孔溶洞型碳酸鹽儲層，利用巖心描述結(jié)合FMI測井，建立精細(xì)解釋圖版，可較好地描述儲層類型的縱向非均質(zhì)性變化。

（2）由FMI圖像計算的面孔率，與由巖心計算的面孔率有較好的相似性，可以用于半定量地評價溶孔發(fā)育程度。

圖4 川東北X1井6062～6072m儲層段FMI測井儲層類型解釋柱狀圖

圖5 川東北X1井FMI圖像面孔率計算流程圖

圖6 川東北X1井6070.72～6070.87m儲層段FMI測井與巖心的面孔率對比

圖7 川東北X3井6144～6159m段FMI測井儲層綜合評價圖

（3）利用FM測井進行定性和半定量的綜合評價能夠較好地評價碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性，該方法有推廣前景。

［1］楊麗兵，李瑞，梁濤.電成像測井在川北地區(qū)長興組儲層評價中的應(yīng)用［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2008，2(3)：8-17.

［2］司馬立強.測井地質(zhì)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［3］趙良孝.碳酸鹽巖儲層測井評價技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［4］黃繼新，彭仕宓，王小軍，等.成像測井資料在裂縫和地應(yīng)力研究中的應(yīng)用［J］.石油學(xué)報，2006，27(6)：66-69.

［5］Serra O.Formation microscanner image interpretation［M］.Houston：Schlumberger Educational Service，1989.

［6］周云才，李風(fēng)珍.邊緣提取算法研究及其在FMI圖像處理中的應(yīng)用［J］.計算機與數(shù)字工程，2007，7(3)：133-134.

［7］Delhome J P.A quantitative characterization of formation heterogeneities based on borehole image analysis［G］.Transactions of the SPWLA 33rd Annual Logging Symposium， Oklahoma，1992.

The application of FMI Logging Method in Evaluation of Dissolution Pored/Caved Carbonate Reservoirs

Li Chang,Zhou Xiao,Shou Jianfeng,Xu Meiru,Zhang Ronghu

The reservoir space of fractured carbonate rock is various and complicated for the heavy nonhomogeneity caused by developing dissolution pores and caves.Conventional logging techniques have some limitation to evaluation of carbonate reservoirs，whereas FMI logging method has a unique advantage.On the base of core description such as space position，uniformity extent,and dissolution pore sizes on the core surface，and combining with FMI features,a fine FMI interpretation plate of reservoir type is set up,which can be applied to interpret non-core reservoirs.The research ones are from the pored/caved Triassic Feixianguan and Permian Changxing carbonate reservoirs in northeastern Sichuan Basin.These reservoirs can be divided into three types,i.e.the connective,the locally connective and the isolated ones.Using digital image processing technology,the area size of the dissolution pores and caves in the image can be calculated and surface porosity can be obtained.The application of the FMI interpretation plate in cored wells validates that the FMI logging method is effective to evaluate nonhomogeneity of pored/caved carbonate reservoirs.

FMI logging;Carbonate reservoir;Solution pored and caved reservoir;Qualitative recognition of reservoir;Reservoir evaluation;Northeastern Sichuan Basin

TE112.23;P31.829

A

李昌

李 昌1978年生，碩士，主要從事測井地質(zhì)解釋工作。通訊地址：310023杭州市西溪路920號；電話：(0571)85221097

1672-9854(2010)-03-0059-06

2010-03-16；改回日期2010-06-21

本文為中石油股份公司科研開發(fā)項目分課題“海相碳酸鹽巖氣藏開發(fā)精細(xì)地質(zhì)定量描述技術(shù)研究與應(yīng)用”的部分成果

趙國憲

Li Chang：male,Master.Add：Hangzhou Institute of Petroleum Geology,PetroChina,920 Xixi Rd.,Hangzhou,Zhejiang,310023 China