利用FMI成像測井資料綜合評價川東北多相帶碳酸鹽巖儲層

陳 芳,李淑榮,袁衛(wèi)國,許東暉,夏 寧

(1.中國石化勝利石油管理局測井公司,山東東營257096;2.中國石化勘探南方分公司,四川成都610051)

利用FMI成像測井資料綜合評價川東北多相帶碳酸鹽巖儲層

陳 芳1,李淑榮1,袁衛(wèi)國2,許東暉1,夏 寧2

(1.中國石化勝利石油管理局測井公司,山東東營257096;2.中國石化勘探南方分公司,四川成都610051)

川東北地區(qū)海相碳酸鹽巖儲層具有強非均質性、基質孔隙度低、裂縫系統(tǒng)鉆井液侵入深等特點,單純利用常規(guī)測井資料評價儲層具有較大局限性。通過建?？偨Y出了川東北地區(qū)海相沉積相帶與FMI圖像和常規(guī)測井曲線的對應關系。利用FMI測井在評價裂縫、孔洞方面的獨特優(yōu)勢,分析出川東北地區(qū)具有3種儲層類型,即孔洞型、裂縫-孔洞型及裂縫型,其中以孔洞型和裂縫-孔洞型為主。以3口井為例,結合常規(guī)測井資料和巖心分析資料以及成像測井資料對3種儲層類型進行了定量計算及對比分析。當儲層與非儲層具有相似的測井響應特征時參考成像測井資料,可以對儲層有效性做出準確判別。成像技術的明顯優(yōu)勢對碳酸鹽巖儲層的解釋提供了評價依據,同時提高了碳酸鹽巖的測井評價精度。

FMI成像測井;碳酸鹽巖;孔隙類型;裂縫;溶蝕孔洞;巖心分析

0 引 言

川東北地區(qū)位于四川盆地的東部。由于沉積環(huán)境、巖性、孔隙結構的不同,儲層非均質性強,使常規(guī)測井響應與儲層物性的相關性變差,僅利用常規(guī)測井資料進行儲層評價頗具難度。主要表現在儲層孔隙空間類型較難判斷、儲層流體性質難以識別、孔隙度2%左右的界限儲層的有效性判別等方面。以常規(guī)測井資料為主的解釋評價技術已滿足不了生產、儲量計算的要求。綜合研究表明,電成像測井是評價裂縫、次生溶孔最為有效的手段之一,川東北地區(qū)利用FMI成像測井資料能夠較大地彌補常規(guī)測井的不足,尤其是在縫、洞評價方面[1]。

1 沉積相帶與儲集層關系

川東北地區(qū)長興組主要發(fā)育有2種沉積類型,即礁灘組合型和開闊臺地型(碳酸鹽巖緩坡)。其中緩坡、開闊臺地型主要巖性為灰?guī)r類,頂部發(fā)育砂屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r,白云巖化程度低,孔隙不發(fā)育。礁灘型巖性可大致分為下部灰?guī)r段和上部白云巖段2段,下部灰?guī)r段巖性主要為灰色、深灰色中厚層狀至塊狀泥微晶灰?guī)r、含砂屑泥晶灰?guī)r等,至頂部為淺灰色塊狀亮晶砂屑灰?guī)r夾硅質白云巖條帶和生物灰?guī)r;上部巖性主要為蒸發(fā)坪相淺灰-灰色溶孔粉-細晶白云巖、殘鮞細-中晶白云巖、溶孔藻紋層白云巖,巖石重結晶作用較強,溶孔發(fā)育,儲集性好[2]。

圖1 川東北地區(qū)沉積相帶與FMI圖像對應模式

飛仙關組一～二段沉積時古地理格局與長興期相似,發(fā)育有陸棚、斜坡、臺地邊緣淺灘及局限臺地等沉積相單元。淺水陸棚以沉積泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r及泥質灰?guī)r為主;臺地邊緣暴露淺灘沉積物以淺灰色溶孔亮晶殘余鮞粒白云巖為主夾溶孔亮晶殘余砂屑白云巖及溶孔白云巖,儲集條件很好;局限臺地巖性為灰色灰?guī)r、白云質灰?guī)r與灰質白云巖及白云巖韻律互層。飛三段發(fā)育有開闊臺地及局限臺地等沉積相單元。開闊臺地巖性以灰色泥晶灰?guī)r為主;局限臺地面積小,僅分布于PG構造、DW構造一帶。飛四段為蒸發(fā)臺地沉積環(huán)境,巖性為紫紅色泥巖、白云巖夾石膏,PG-DW一帶由于位于低洼地區(qū)為局限臺地沉積。

2 FMI成像測井應用

2.1 分析沉積環(huán)境與儲集巖、儲集層關系

在碳酸鹽巖海相沉積的研究過程中,成像測井資料具有獨特的優(yōu)勢,是其他資料所無法替代的[3]。經過長期總結、研究和分析,目前已初步建立了川東北地區(qū)海相沉積相帶與FMI圖像(見圖1)和常規(guī)測井曲線的多種對應模式[4]。

(1)臺地邊緣淺灘相。FMI圖像顯示儲層為條帶狀,溶孔、粒間、粒內孔隙發(fā)育;自然伽馬曲線低值,中子和聲波數值增大密度值減小,相比致密層雙側向電阻率明顯降低且在一定范圍內數值高低變換頻繁。

(2)臺地邊緣生物礁相。礁核、礁翼相白云巖均有良好的原始孔、滲性,儲集巖成層性較差,但由于裂縫、溶孔均比較發(fā)育,其水平和垂直滲透率都可能很高;自然伽馬與三孔隙度曲線響應同上,但氣層雙側向電阻率相比致密層數值明顯降低的同時更易具有正幅度差。

(3)臺地前緣斜坡。由于斜坡陡度和臺緣性質不同沉積物類型變化大,在不同條件下可形成斜坡塌積、灰砂、灰泥、泥丘壑塔礁沉積,斜坡上具有生物礁時可形成極好儲層;緩坡沉積物以泥質灰?guī)r為主,常具有變形層理,不具儲集性。以泥質灰?guī)r為主時,自然伽馬數值相比純灰?guī)r和純白云巖明顯升高,由于受泥質影響中子曲線更易大于灰?guī)r骨架值,聲波、密度變化不明顯,雙側向電阻率中低值。

(4)臺地蒸發(fā)巖相。在早期臺地邊緣礁灘相區(qū)構成生物礁的礁蓋,巖性以溶孔白云巖為主,溶孔裂縫發(fā)育,儲集性能好,自然伽馬、三孔隙度、電阻率曲線響應特征與臺地邊緣生物礁相類同。下三疊統(tǒng)飛四段,全區(qū)演變?yōu)檎舭l(fā)臺地沉積環(huán)境,沉積物為紫紅色泥巖、灰白色白云巖夾石膏,為區(qū)域性蓋層,常規(guī)測井響應中,自然伽馬曲線值小于10 API,深側向電阻率最高限值,密度為高值。

(5)開闊臺地相、陸棚相。以低電阻率泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、泥質灰?guī)r為主,不能成為儲層,但卻可以成為良好的生油巖。

2.2 儲層識別

(1)裂縫識別。FMI成像測井可以直觀識別出各種裂縫,進而劃分出裂縫發(fā)育段,是目前識別裂縫型儲層并評價儲層的、最有效手段(見圖2)。

圖2 地層圖像特征

高導縫屬于以構造作用為主要形成因素的天然裂縫,圖像上往往表現為黑褐色正弦曲線,呈較高連續(xù)性或半閉合狀,可平行或相交,可以交叉形成網狀或樹枝狀,由于常有溶蝕孔洞串在一起,使圖像上電導率異常寬窄變化較大,且裂縫面的邊界由于受到溶蝕和沉淀的雙重作用而不甚清晰,屬于有效縫。鉆井誘導縫對儲層原始儲滲空間沒有貢獻,但對于后期的壓裂等工程作業(yè)有一定意義,圖像上表現為2組羽狀排列的暗色線條,沿井壁的對稱方向出現。高電阻率縫也是天然裂縫,圖像上表現為顏色比圍巖更亮的白色-亮黃色正弦曲線條帶,反映沿裂縫有高電阻率礦物充填[5]。

(2)溶蝕孔洞識別。溶洞、溶孔顯示為低電阻率特征,呈暗黑色團塊狀、形狀不規(guī)則的高導異常體,多為分散的星點狀或串珠狀,從圖像上較易識別(見圖3)。溶蝕孔洞空間分布主要有3種形式:互相較為連通的孔洞,雖然單個孔洞的尺寸較小,但孔洞之間相互連通,在圖像上呈較為大塊的暗色斑點;呈零星分布,孔洞數量少,雖然孔洞尺寸可能較大,但分隔性強、連通性差;沿裂縫分布,為裂縫溶蝕擴大或充填殘留而成。

2.3 判斷儲層孔隙空間類型

川東地區(qū)海相碳酸鹽巖儲層類型有孔洞型、裂縫-孔洞型及裂縫型,以孔洞型和裂縫-孔洞型為主要儲集類型[6]。

(1)孔洞型儲層。溶蝕孔、洞是其主要的儲集空間,這類儲層一般是原生孔隙發(fā)育的層段經過溶蝕改造形成,裂縫欠發(fā)育。通常儲集性能較好,但滲流能力較差。溶孔又具有層狀和塊狀2種分布形式。

圖3 P-11井溶蝕孔洞特征

以塊狀溶孔為例,圖4即為塊狀溶孔型儲層,從常規(guī)測井曲線及數字處理成果看,溶孔發(fā)育段表現為自然伽馬低值,雙側向電阻率正差異,深側向電阻率1 000Ω·m左右,孔隙度1.5%～18.1%,溶蝕層段大部分屬于Ⅰ類、Ⅲ類儲層,主要為Ⅰ類儲層。從FMI圖像看,形狀不規(guī)則的暗黑色團塊狀高導異常體即溶孔,多呈分散的星點狀或串珠狀,零星分布的尺寸較大孔洞數量少,連通性差;反映到孔隙度滲透率關系圖上,由于孔隙連通性差,儲層滲透能力不高,呈現出隨著孔隙度增大,但滲透率沒有太大變化的特點(見圖5)。

(2)裂縫型儲層。一般巖石基質物性較差,原生孔隙和次生孔洞均不發(fā)育,是以裂縫為其主要儲集空間和連通渠道,通常儲集性能較差,滲流性能好。裂縫分為高角度、低角度及斜交縫。

以低角度及斜交縫為例(見圖6),P-6井飛二～一段底部地層,巖性為灰色白云巖,為發(fā)育低角度及斜交縫為主的地層,孔隙不甚發(fā)育,計算平均孔隙度為4.0%～6.2%;在FMI圖像上,低角度高導縫表現為連續(xù)性較高的黑褐色正弦曲線,有的呈半閉合狀,斜交縫則表現為角度雜亂的黑褐色曲線,多與上下溶孔或裂縫貫通,對改善儲層滲流能力具有較大的作用。在測井曲線上,自然伽馬值為 12～15 API,裂縫發(fā)育帶的雙側向電阻率正差異明顯,深側向電阻率在1 300～7 000Ω·m之間,相比溶孔及裂縫均不發(fā)育的層段,數值減小5～15倍。主要為Ⅲ類、局部為Ⅱ類儲層。

巖心分析孔隙度-滲透率關系圖(見圖7)顯示,孔隙度滲透率相關性較差,即孔隙度變化不大,而滲透率卻成倍增大,說明有一定的裂縫在起作用。

(3)裂縫-孔洞型儲層。是孔洞型儲層和裂縫型儲層的較好組合,孔洞是其主要的儲集空間,裂縫既作為儲集空間,又作為重要的連通渠道。相比單一孔洞型或單一裂縫型儲層,孔洞和裂縫共存大大提高了地層的儲集、滲流能力。

從常規(guī)測井曲線及數字處理成果(見圖8)看,白云巖儲層孔隙度在7.4%～14.0%之間,按孔隙度大小分為Ⅰ類、Ⅱ類氣層;從FMI圖像看,該層段發(fā)育互相較為連通的孔洞,單個孔洞的尺寸較小,但孔洞之間相互連通,在圖像上呈較為大塊的暗色斑點,且裂縫較發(fā)育;在巖心分析孔隙度-滲透率關系圖上(見圖9),由于孔隙連通性好,儲層滲透能力較強,呈現出滲透率隨孔隙度增大而增大的變化趨勢。

2.4 儲層有效性判別

圖4 D-2井測井曲線與FMI圖像對比圖

圖5 D-2井巖心分析孔隙度-滲透率關系圖

圖6 裂縫型儲層P-6井,低角度及斜交縫,飛二～一段

在溶孔發(fā)育的層段,常規(guī)測井上高孔隙度對應于成像測井上溶蝕孔洞發(fā)育的層段,與巖心錄井三者具有較好的對應關系。而在溶孔及裂縫均不甚發(fā)育的層段,有時儲層與非儲層具有相似的測井響應特征,例如暗色層狀泥質與亮色高阻灰?guī)r互層,在三孔隙度曲線上具有中子、聲波值略大、密度值略小的特點,雙側向電阻率局部可能具有正幅度差,自然伽馬曲線呈低值夾中高值薄互層,但FMI圖像上卻呈“千層餅”特征,為無效儲層;與以上測井響應特征近似,巖性卻存在差異,這種情況應參考成像測井資料,看是否發(fā)育裂縫或少量微小溶蝕孔,如果存在則為有效儲層。

圖8 M-4井測井曲線、成果及FMI圖像對比圖

圖9 M-4井巖心分析孔隙度-滲透率關系圖

3 認識與結論

(1)結合FMI測井總結了川東北地區(qū)海相沉積相帶與儲集巖、儲集層的對應規(guī)律,臺地邊緣的鮞粒灘、生物礁最有可能成為比較優(yōu)質的儲層。

(2)川東北地區(qū)具有3種儲層類型,即孔洞型、裂縫-孔洞型及裂縫型,以孔洞型和裂縫-孔洞型為主要儲集類型。

(3)長興組臺地邊緣礁灘相和飛仙關組臺地邊緣淺灘相的白云巖地層為溶孔、裂縫集中發(fā)育帶。裂縫型儲層在飛三段、層狀溶孔在飛二～一段上部地層較為常見。

(4)利用常規(guī)測井資料難以對溶孔及裂縫均不甚發(fā)育的層段的儲層有效性做出判別,而利用FMI成像測井可以進行判別。

[1] 楊麗兵,李 瑞,梁 濤,等.電成像測井在川北地區(qū)長興組儲層評價中的應用 [J].天然氣勘探與開發(fā), 2008,31(2):8-11.

[2] 黃紅濤.川東北地區(qū)上二疊系長興組生物礁特征及分布規(guī)律 [J].資源與環(huán)境,2008,(4):102.

[3] 張龍海,代大經,周明順,等.成像測井資料在湖盆沉積研究中的應用 [J].石油勘探與開發(fā),2006,33(1):67-71.

[4] 2009年斯侖貝謝年會,勘探南方分公司2006～2008年斯倫貝謝測井工作總結 [Z].2009.

[5] 司馬立強,疏壯志.碳酸鹽巖儲層測井評價方法及應用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

[6] 司馬立強.測井地質應用技術 [M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

Comprehensive Evaluation of Carbonate Reservoir with Multi-facies Using FMI Imaging Logging Data in Northeast Sichuan

CHEN Fang1,LI Shurong1,YUAN Weiguo2,XU Donghui1,XIA Ning2
(1.Well Logging Company,Shengli Petroleum Administration,SINOPEC,Dongying,Shandong 257096,China; 2.South Sub-company of Exploration Corp,SINOPEC,Chengdu,Sichuan 610051,China)

Marine carbonate reservoirs in northeast Sichuan are characterized by serious heterogeneity,low matrix porosity and deep invasion of well drilling fluids in fracture system.With conventional logging data,reservoir evaluation are limited.Summarized is the corresponding relationship among marine sedimentary facies and FMI imaging and conventional logging curves in northeast Sichuan.Using the unique advantage on fracture and aperture evaluation of FMI imaging logs,analyzed are reservoir types in northeast Sichuan.The result shows that it has three reservoir types,such as,vug type,fracture-vug type and fracture type.Among them,the vug and fracture-vug are main types.Combining conventional logging data,rock core and FMI,the three reservoir types are calculated quantitatively and analyzed comparatively with three wells data.When reservoir and non-reservoir have similar logging responses,the reservoir effectiveness can be judged accurately with FMI data as reference.The obvious advantage of FMI imaging logs provide the basis for carbonate reservoir interpretation,and improve the precision of carbonate reservoir evaluation at the same time.

FMI imaging logging,carbonate,porosity type,fracture,corrosion hole,core analysis

P631.84

A

2010-03-30 本文編輯 余 迎)

1004-1338(2010)04-0343-05

陳 芳,女,1975年生,工程師,從事測井資料解釋與應用研究工作。