利用測井曲線評價碎屑巖巖石物理參數(shù)——以埃及尼羅河三角洲El-Wastani氣田上中新統(tǒng)為例

（1. 利比亞蘇爾特大學工程學院石油工程系；2. 埃及蘇伊士運河大學石油與礦物工程學院地質(zhì)系；3. 埃及石油研究院（EPRI）勘探部；4. 埃及蘇伊士運河大學科學學院地質(zhì)系；5. 加拿大西安大略大學科學學院地球科學系）

1 研究區(qū)概況

尼羅河三角洲是巨型天然氣產(chǎn)區(qū)。自1966年Abu Madi-1井證實上中新統(tǒng)Abu Madi砂巖[1]的油氣資源潛力以來，漸新統(tǒng)/下中新統(tǒng)—更新統(tǒng)碎屑巖儲集層一直是尼羅河三角洲的重點勘探層位。El-Wastani氣田是尼羅河三角洲最重要的陸上氣田之一（見圖 1），上中新統(tǒng)Qawasim組和Abu Madi組[2-5]碎屑巖儲集層是該氣田主要產(chǎn)層，本文利用該氣田10口氣井的測井數(shù)據(jù)，基于測井參數(shù)交會圖對Qawasim組和Abu Madi組進行巖性分析，并評估泥質(zhì)含量、孔隙度、含水飽和度、含油氣孔隙體積等巖石物理參數(shù)。

圖1 研究區(qū)位置圖

2 數(shù)據(jù)和方法

本文評價了El-Wastani氣田10口井（EW-4、EW-5、EW-6、EW-7、EW-8、EW-9、EW-10、EW-12、EW-13和EW-15）上中新統(tǒng)Abu Madi組下部和Qawasim組碎屑巖儲集層的油氣資源潛力。儲集層油氣資源潛力評估的基礎(chǔ)是各油井鉆遇目的層的巖石物理分析，包括巖石物理參數(shù)的縱向分布分析、測井交會圖巖性解釋及各參數(shù)等值線圖繪制。

收集了各井的裸眼測井數(shù)據(jù)，包括深淺側(cè)向電阻率測井（陣列側(cè)向RLA5、RLA3測井系列和沖洗帶電阻率）、中子孔隙度、地層密度、聲波時差以及無鈾伽馬測井曲線。利用斯倫貝謝交互式測井分析軟件IP3.5進行井眼環(huán)境校正和解釋，包括根據(jù)測井圖頭識別鉆井液和井眼性能，從而消除沖蝕對頁巖層段及粗糙井壁的影響[6]。對比原始測井數(shù)據(jù)和校正后測井數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩者間的差異可以忽略不計。

利用測井交會圖（包括中子孔隙度-密度交會圖和中子孔隙度-無鈾伽馬交會圖等）研究各井 Abu Madi組和Qawasim組巖性組成及各組分含量，由不同交會圖得到的結(jié)果略有差異。泥質(zhì)含量增加會使圖中的交會點從凈砂層基準線向右方或右下方偏移[7]。

泥質(zhì)含量為單位體積儲集巖石中濕黏土的體積。黏土用“濕”來描述是因為水被束縛在黏土（即顆粒環(huán)邊型、孔隙襯邊型及孔隙填充型黏土）表面，形成水化層。對于泥質(zhì)砂巖儲集層，泥質(zhì)含量增加將導致儲集層有效儲集空間的減少，且導電黏土會使地層電阻率降低，因而需要用巖石物理方法考慮束縛水層的影響。對泥質(zhì)含量進行校正時，考慮無效束縛水組分的影響，校正孔隙度和含水飽和度測井解釋結(jié)果[8]，從而對油氣儲量計算產(chǎn)生很大影響?？梢圆捎觅ゑR、中子孔隙度、電阻率以及中子孔隙度/密度（雙黏土體積指標）等不同指標來計算泥質(zhì)含量，取各種方法（單一指標或雙重指標）求得的泥質(zhì)含量的算術(shù)平均數(shù)，將其視為與實際值相近的泥質(zhì)含量。

本文結(jié)合密度和中子測井數(shù)據(jù)，采用中子/密度/孔隙度模型[9]校正孔隙度，采用泥質(zhì)地層雙水模型[10]計算有效含水飽和度。

3 交會圖巖性解釋

3.1 中子孔隙度-密度交會圖

分析各井的中子孔隙度-密度交會圖（圖2為EW-4井的中子孔隙度-密度交會圖）發(fā)現(xiàn)，Abu Madi組下部主要為砂巖，夾頁巖：在 EW-4井、EW-5井、EW-6井、EW-9井、EW-12井、EW-13井及EW-15井中，Abu Madi組下部主要巖性為砂巖，偶夾頁巖，EW-7井、EW-8井及EW-10井Abu Madi組下部頁巖增多。Qawasim組主要巖性為頁巖，偶夾砂巖，EW-7井、EW-8井及EW-13井Qawasim組中部砂巖增多。

圖2 EW-4井中子孔隙度-密度交會圖

3.2 中子孔隙度-無鈾伽馬交會圖

中子孔隙度-無鈾伽馬交會圖中，中等無鈾伽馬（40～55 API）、中等中子孔隙度代表泥質(zhì)砂巖，而高無鈾伽馬（大于55 API）、高中子孔隙度代表頁巖發(fā)育程度高[11]，且各井均呈現(xiàn)中子孔隙度和無鈾伽馬值隨頁巖含量增加而增加的特征。分析各井中子孔隙度-無鈾伽馬交會圖（圖3為EW-8井的中子孔隙度-無鈾伽馬交會圖）發(fā)現(xiàn)：在EW-4井、EW-5井、EW-6井、EW-7井、EW-9井、EW-12井、EW-13井及EW-15井中，Abu Madi組下部主要巖性為砂巖，偶夾頁巖，而在EW-8井及EW-10井中，Abu Madi組下部頁巖含量增加；除了 EW-8井和 EW-9井、EW-12井、EW-13井的部分層段，其他各井Qawasim組頁巖含量均較高。這與中子孔隙度-密度交會圖解釋結(jié)果基本一致。

圖3 EW-8井中子孔隙度-無鈾伽馬交會圖

3.3 巖性-飽和度交會圖

巖性-飽和度交會圖顯示了巖性、含水飽和度以及油氣含量在縱向上的不規(guī)則變化，利用無鈾伽馬、密度、聲波時差、中子孔隙度、電阻率及光電吸收系數(shù)測井評價各儲集層段。分析各井巖性-飽和度交會圖（圖4為 EW-13井巖性-飽和度交會圖）發(fā)現(xiàn)：Abu Madi組下部頂、底均為發(fā)育砂巖夾層的頁巖，中部大部分為砂巖，各井（除EW-7井、EW-8井、EW-9井頁巖夾層稍有增加、EW-10井發(fā)育大量頁巖夾層外）明顯具此特征，這一規(guī)律從伽馬曲線上清晰可見。Qawasim組主要為頁巖，含少量砂巖，EW-8井中該組砂巖含量上升。

由連井巖性剖面圖（見圖5）可見：EW-9井和EW-10井Abu Madi組下部厚度最小，分別約為106 m和105 m；EW-15井Abu Madi組下部厚度最大，約為195 m。

圖4 EW-13井巖性-飽和度交會圖

4 參數(shù)臨界值確定

4.1 泥質(zhì)含量臨界值

泥質(zhì)含量臨界值用于區(qū)分砂巖和頁巖層以及識別整個砂層段。泥質(zhì)含量臨界值可根據(jù)多井泥質(zhì)含量-有效孔隙度關(guān)系圖，結(jié)合伽馬測井來確定。圖 6為用于確定泥質(zhì)含量臨界值的泥質(zhì)含量-孔隙度交會圖及伽馬測井結(jié)果，可以看出：儲集巖與非儲集巖的泥質(zhì)含量臨界值為50%。

4.2 孔隙度臨界值

孔隙度臨界值用于區(qū)分整個砂層段中具孔滲性的砂層段和致密砂層段，相當于允許油氣流動的最小滲透率對應的孔隙度?？紫抖扰R界值可根據(jù)多井常規(guī)巖心孔隙度-滲透率交會圖，結(jié)合伽馬測井來確定。圖 7為用于確定孔隙度臨界值的孔隙度-滲透率交會圖及伽馬測井結(jié)果，可以看出：孔隙度 10%（對應滲透率約為1×10-3μm2）可作為儲集層與非儲集層的臨界值。

4.3 含水飽和度臨界值

含水飽和度臨界值用于區(qū)分具孔滲性層段中的產(chǎn)層和非產(chǎn)層。含水飽和度臨界值可根據(jù)多井有效含水飽和度-有效孔隙度交會圖及伽馬測井來確定。圖8為用于確定含水飽和度臨界值的含水飽和度-孔隙度交會圖及伽馬測井結(jié)果，認為含水飽和度小于等于 70%的層段為產(chǎn)層，含水飽和度大于70%的層段為非產(chǎn)層。

圖5 El-Wastani氣田連井巖性剖面

圖6 泥質(zhì)含量-孔隙度交會圖及伽馬測井結(jié)果

圖7 巖心孔隙度-滲透率交會圖及伽馬測井結(jié)果

綜上，含水飽和度下降、有效孔隙度上升以及泥質(zhì)含量較低是出現(xiàn)油氣產(chǎn)層的標志。

圖8 含水飽和度-孔隙度交會圖及伽馬測井結(jié)果

5 地層評價

從測井結(jié)果中提取Abu Madi組下部與Qawasim組儲集層參數(shù)數(shù)據(jù)并計算平均值（見表1），用Surfer v.8繪制各參數(shù)等值線圖。

5.1 產(chǎn)層有效厚度等值線圖

Abu Madi組下部砂巖總厚度由研究區(qū)東南方向（EW-10井為29 m）向西北方向（EW-4井為147 m）增加。根據(jù)各參數(shù)臨界值（有效孔隙度大于等于10%、泥質(zhì)含量小于等于 50%以及含水飽和度小于等于70%）計算產(chǎn)層有效厚度。從Abu Madi組下部有效厚度等值線圖（見圖 9a）可以看出：有效產(chǎn)層厚度為 3（研究區(qū)東部EW-10井）～33 m（研究區(qū)中部EW-6井和東南部EW-9井），研究區(qū)被一北西向延伸的狹窄產(chǎn)層帶平分，該條帶是鉆探新生產(chǎn)井的最佳區(qū)域。從Qawasim組的有效厚度等值線圖（見圖9b）可以看出：研究區(qū)西北部EW-15井處有效厚度最小，為0.25 m，中部EW-8井處有效厚度高達69 m，為最大值。

表1 Abu Madi組下部與Qawasim組儲集層參數(shù)

圖9 Abu Madi組下部及Qawasim組有效厚度等值線圖

5.2 平均孔隙度等值線圖

從 Abu Madi組下部平均孔隙度等值線圖（見圖10a）可以看出：研究區(qū)中南部EW-12井處平均孔隙度達到最大值 17%，東南部 EW-9井處平均孔隙度為最小值12%。從Qawasim組的平均孔隙度等值線圖（見圖10b）可以看出：研究區(qū)中部EW-6井處平均孔隙度達到最大值18%，西北部EW-15井處平均孔隙度達到最小值11%。平均孔隙度較大的區(qū)域為研究區(qū)的中部、南部和中東部。

5.3 泥質(zhì)含量等值線圖

從 Abu Madi組下部平均泥質(zhì)含量等值線圖（見圖11a）可以看出：研究區(qū)中部EW-7井處平均泥質(zhì)含量達到最大值 42%，西北部 EW-4井處平均泥質(zhì)含量達到最小值14%。從Qawasim組平均泥質(zhì)含量等值線圖（見圖11b）可以看出：研究區(qū)西南部EW-12井處泥質(zhì)含量最大，超過 40%，中部 EW-6井處泥質(zhì)含量最小，為 20%。泥質(zhì)含量沿有效孔隙度和產(chǎn)層有效厚度增加的方向降低。

圖10 Abu Madi組下部及Qawasim組平均孔隙度等值線圖

圖11 Abu Madi組下部及Qawasim組平均泥質(zhì)含量等值線圖

5.4 含水飽和度等值線圖

從 Abu Madi組下部含水飽和度等值線圖（見圖12a）可以看出：研究區(qū)東部EW-10井和中東部EW-8井處含水飽和度最大，超過 60%，中部 EW-6井處含水飽和度最低，為38%。從Qawasim組含水飽和度等值線圖（見圖12b）可以看出：東南部和中部含水飽和度低（EW-9井和EW-7井分別為42%、44%），向東、西方向含水飽和度升高，東部EW-10井處達64%，西部EW-12井處達63%，低含水飽和度區(qū)域呈北西—南東向展布。

圖12 Abu Madi組下部及Qawasim組平均含水飽和度等值線圖

5.5 φeSoh等值線圖

從Abu Madi組下部和Qawasim組φeSoh等值線圖（見圖13）可以看出：Abu Madi組下部φeSoh值在EW-6井處最大，在EW-10井處最?。籕awasim組φeSoh值在EW-8井最大，在EW-15井與EW-10井處最小。

圖13 Abu Madi組下部及Qawasim組φeSoh等值線圖

6 結(jié)論

采用埃及尼羅河三角洲El-Wastani氣田10口氣井測井數(shù)據(jù)，研究上中新統(tǒng)巖石地球物理參數(shù)及油氣資源潛力。測井曲線交會圖分析表明：Abu Madi組下部主要巖性為砂巖，偶夾頁巖；Qawasim組主要巖性為頁巖，偶夾砂巖。有效產(chǎn)層臨界值分別為：泥質(zhì)含量50%、孔隙度 10%、含水飽和度70%。有效產(chǎn)層厚度、平均孔隙度、泥質(zhì)含量、含水飽和度等參數(shù)的等值線圖表明，研究區(qū)Abu Madi組下部和Qawasim組（尤其下Abu Madi組）碎屑巖物性好，北西—南東向優(yōu)質(zhì)儲集層展布區(qū)是天然氣聚集的有利地區(qū)，研究區(qū)中部尤為有利。

致謝：感謝埃及石油總公司（EGPC）以及埃及El-Wastani公司為本研究提供測井數(shù)據(jù)，也感謝在樣品準備和數(shù)據(jù)解釋過程中提供協(xié)助的所有工作人員。

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