薄砂體油層常規(guī)測井精細(xì)識別技術(shù)及其應(yīng)用

陳同飛,蔣阿明,張菲

李秋政,鄧辭 (中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇揚州225009)

薄砂體油層常規(guī)測井精細(xì)識別技術(shù)及其應(yīng)用

陳同飛,蔣阿明,張菲

李秋政,鄧辭 (中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇揚州225009)

由于常規(guī)小數(shù)控聲波-感應(yīng)測井系列縱向分辨率低,對薄砂體的油層識別存在誤判和漏判。應(yīng)用3種不同的研究方法綜合識別薄砂體油層:首先,從沉積微相精細(xì)研究入手,分析在不同沉積微相下儲層物性與電性響應(yīng)特征之間的關(guān)系,建立基于沉積微相精細(xì)研究基礎(chǔ)上的圖形交會識別;其次,在油藏特征分析的基礎(chǔ)上,明確非統(tǒng)一油水界面層狀構(gòu)造油藏界面之上只有滲透層 (油層)和非滲透層 (干層)的區(qū)別,建立微電極幅度差薄層識別;最后,采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價技術(shù),提取8種反映油層特征的測井曲線及計算參數(shù),通過學(xué)習(xí)分析,輸出結(jié)果與測井精細(xì)解釋相互驗證。該技術(shù)在高集油田的應(yīng)用,大大提高了對薄砂體油層的解釋精度。

薄砂體油層;測井精細(xì)解釋;沉積微相;微電極;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

近年來,隨著儲層壓裂改造、水平井開發(fā)等技術(shù)的進(jìn)步,薄砂體油層在增儲上產(chǎn)上所起到的作用愈加重要。針對薄砂體油層,目前常用的是以提高縱向分辨率為目的的薄層電阻率、陣列感應(yīng)以及聲電成像等測井新技術(shù)和解釋評價新方法,取得了較好的應(yīng)用效果[1～4]。油田老區(qū)受條件所限,多采用小數(shù)控測井系列,其聲波-感應(yīng)組合測井縱向分辨率低,往往對薄砂體油層造成誤判和漏判。但是油田老區(qū)地質(zhì)研究基礎(chǔ)較好,試油試采、取心、錄井等資料豐富,這為將常規(guī)測井資料與地質(zhì)資料結(jié)合來綜合判斷油水層打下了堅實的基礎(chǔ)。筆者以高集油田古近系阜寧組二段 (E1f2)砂巖為研究對象,探索利用常規(guī)測井資料解釋薄砂體油層的新方法。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

高集油田構(gòu)造位置位于蘇北盆地金湖凹陷西部斜坡帶,主要含油層系為E1f2,發(fā)育一套濱湖亞相砂壩、砂灘砂體[5]。砂壩砂體呈不規(guī)則的團(tuán)塊狀或條形狀與湖岸線平行,砂灘砂體呈席狀廣布圍繞在砂壩周圍。砂體厚度較薄,砂灘砂體的厚度在1～3m之間,表現(xiàn)出典型的薄砂體儲層特征。E1f2砂巖主要為細(xì)砂巖和粉砂巖,平均孔隙度為16.7%,平均滲透率為39.8m D,屬于中孔-低滲儲層。

2 測井精細(xì)識別技術(shù)

高集油田多采用小數(shù)控測井系列,由于縱向分辨率低以及圍巖因素影響,常規(guī)用于判斷油、水層的聲波、感應(yīng)測井往往不能準(zhǔn)確識別出薄砂體油層。而高集油田E1f2為勘探開發(fā)程度較高的主力含油層系,地質(zhì)研究基礎(chǔ)好,試油試采、取心、錄井等第一性資料豐富,這為從地質(zhì)研究入手,充分結(jié)合測井與地質(zhì)資料綜合判斷油水層打下了堅實的基礎(chǔ)。

2.1 基于沉積微相精細(xì)研究基礎(chǔ)上的交會法

高集油田E1f2發(fā)育一套濱湖亞相砂壩、砂灘砂體,受沉積微相影響,砂灘砂體明顯比砂壩砂體薄。常規(guī)用于判斷油水層的深感應(yīng)電阻率 (ρild)由于縱向分辨率低以及圍巖影響,不能較好地反映砂灘薄砂體油層的真實電阻率,造成砂灘薄油層與砂壩水層在ρild-聲波時差(Δt)交會圖上難以區(qū)分 (見圖1)。

通過對取心資料的歸位分析,結(jié)合單井相研究成果,得出砂壩砂體和砂灘砂體在儲層物性上有明顯的區(qū)別:砂壩孔隙度平均為17.1%,滲透率平均為53.7mD;而砂灘孔隙度平均為15.7%,滲透率平均為22.1mD;砂壩儲層物性好于砂灘。該區(qū)E1f2砂巖儲層四性關(guān)系較好,砂壩電性也比砂灘好(表1)。

儲層沉積微相類型對儲層物性及電性有較大影響,在研究區(qū)E1f2砂巖精細(xì)沉積微相研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)砂壩、砂灘在測井響應(yīng)上的差異性,分別建立不同沉積微相的測井電性解釋圖版,較好地區(qū)分了該區(qū)的油水層,特別是在8～11Ω·m油水關(guān)系復(fù)雜區(qū)提高了解釋精度(圖2、3)。

2.2 基于油藏認(rèn)識基礎(chǔ)上的薄層識別法

高集油田E1f2砂巖為典型的非統(tǒng)一油水界面層狀構(gòu)造油藏特征,主力斷塊高7斷塊阜寧組二段3亞段 ()除了下部⑦號油砂體見水層外,上部①～⑥號油砂體均未見水層。對于油水界面以上的儲集層,只存在有效層 (滲透性油層)和非有效層 (非滲透性干層)的區(qū)別①蔣阿明,童益珍,陳同飛,等.金湖凹陷非主力層油氣層識別技術(shù)及增儲潛力研究.中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院研究報告.。常規(guī)聲感測井由于縱向分辨率低,不能較好地區(qū)分滲透層,而短電極或其他能指示滲透性的電性參數(shù),由于其縱向分辨率高,可以有效地劃分出滲透性儲集層,達(dá)到劃分有效厚度的目的。

圖1 高集油田E1 f2砂壩、砂灘砂體ρild-Δt交會圖

表1 高集油田E1 f2砂壩與砂灘物性分析表

圖2 高集油田E1 f2砂壩微相ρild-Δt關(guān)系圖

圖3 高集油田E1 f2砂灘微相ρild-Δt關(guān)系圖

微電極系電極間的距離為2.5cm,縱向分辨能力較高;微梯度探測深度4cm左右,主要反映泥餅的電阻率;微電位探測深度10cm左右,主要反映沖洗帶的電阻率。滲透性砂巖處一般泥餅厚度為0.13～3cm,沖洗帶深度超過10cm,泥餅電阻率為泥漿電阻率的1～3倍,沖洗帶電阻率約為泥餅電阻率的5倍以上。所以滲透性地層探測深度不同的2種微電極系所測的視電阻率必然存在幅度差,且一般為正幅度差;而非滲透性地層微電極系曲線無幅度差或有正、負(fù)不定的較小幅度差[6～8]。

在淡水泥漿的砂泥巖地層中,自然電位 (Usp)測井曲線以大段泥巖層部分的Usp曲線為基線,此時出現(xiàn)負(fù)異常的井段都可認(rèn)為是滲透性巖性,其中純砂巖井段出現(xiàn)最大的幅度差。薄滲透層一般是以微電極系或短電極距的視電阻率曲線為主,配合Usp劃分滲透層界面較為可靠[6]。

根據(jù)高集油田E1f2砂巖地質(zhì)條件和測井資料,優(yōu)選取心井以及典型試油井的微電極電阻率 (ρme)、Usp以及Δt加以綜合判斷,并且為了規(guī)避系統(tǒng)誤差,對微電極幅度差 (Δρme)、自然電位幅度差 (ΔUsp)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化研究,建立多參數(shù)解釋圖版,解釋精度較高(圖4、5,表2)。

圖4 高集油田E1 f2薄砂體ΔU sp/U ssp-Δt交會圖及Δρme/ρme-Δt交會圖

2.3 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價技術(shù)

BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量的神經(jīng)元相互連接而成的自適應(yīng)非線性動態(tài)系統(tǒng),具有較強(qiáng)的智能功能[9]。該方法識別油水層,就是利用確定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)規(guī)則,把鉆井取心分析、試油資料與相關(guān)測井信息的對應(yīng)關(guān)系作為已知樣本,使網(wǎng)絡(luò)可以對所已知樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)、訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)各神經(jīng)元之間的連接強(qiáng)度,獲得有關(guān)問題領(lǐng)域的知識,并對輸入的待判模式計算各神經(jīng)元的輸出狀態(tài)變化,最終在輸出層的神經(jīng)元上得出精確的輸出模式。BP網(wǎng)絡(luò)分為3層:輸入層、隱含層和輸出層。

圖5 高集油田E1 f2薄砂體Δρme/ρme-ΔU sp/U ssp交會圖

建立能夠判別儲層含油性的學(xué)習(xí)模型是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法識別油水干層的關(guān)鍵所在,所以應(yīng)選擇對儲層含油性反映起主導(dǎo)作用又相對獨立的測井參數(shù)組合或由測井參數(shù)計算的有效參數(shù)組合作為判別標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)研究區(qū)特點,選擇自然伽馬(qAPI)、Δt、ΔUsp、ρild以及Δρme等測井曲線和根據(jù)測井參數(shù)計算的有效參數(shù)Δρme與標(biāo)準(zhǔn)微電極幅度差 (Δρme,s)的比值(Δρme/Δρme,s)、ΔUsp與標(biāo)準(zhǔn)自然電位幅度差(ΔUsp,s)的比值(ΔUsp/ΔUsp,s)以及qAPI與標(biāo)準(zhǔn)自然伽馬(qAPI,s)的比值(qAPI/qAPI,s)等作為學(xué)習(xí)樣本(見表3)。

對樣本進(jìn)行訓(xùn)練,經(jīng)過不斷試算和反復(fù)調(diào)節(jié)隱含層節(jié)點個數(shù)、步長及加速因子,經(jīng)過迭代以后,訓(xùn)練誤差小于0.0001,精度達(dá)到了要求。這表明所建模型達(dá)到預(yù)測要求,電性與含油性之間的關(guān)系已隱于神經(jīng)元之間的連接權(quán)之中,可以進(jìn)行油水層的精細(xì)識別。

表2 高集油田E1 f2砂巖滲透層下限參數(shù)表

表3 高集油田E1 f2有關(guān)參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本

3 應(yīng)用效果分析

利用常規(guī)測井資料建立的基于沉積微相精細(xì)研究基礎(chǔ)上的交會法以及基于油藏認(rèn)識基礎(chǔ)上的薄層識別法對油、水層進(jìn)行了精細(xì)解釋,并利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價技術(shù)進(jìn)行了解釋驗證,提高了解釋精度,取得了良好的效果。

高7斷塊構(gòu)造中部高20-10井、高20-11井、高20-12井等井處于砂灘微相沉積區(qū),發(fā)育典型的薄砂體儲層,測井一次解釋為干層或非儲集層。通過該次研究建立的精細(xì)解釋方法,3口井分別解釋油層5.1m/5層、7.5m/5層、5.8m/6層,壓裂投產(chǎn)后日產(chǎn)油分別達(dá)到10.3、8.6、11.8m3,證實了解釋圖版的準(zhǔn)確性(見表4)。

表4 高集油田E1 f2測井精細(xì)解釋成果表

應(yīng)用該次研究建立的精細(xì)解釋方法對高7斷塊66口井的E1f2砂巖進(jìn)行了測井精細(xì)解釋,共劃分有效厚度579.1m/267層,其中有44口井111層測井一次解釋為非油層的儲集層,重新劃分為油層,增加有效厚度160.3m,其中80%為薄儲層砂體。在此基礎(chǔ)上對高7斷塊E1f2砂巖進(jìn)行儲量重算,增加石油探明儲量124×104t,取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

1)基于沉積微相精細(xì)研究基礎(chǔ)上的交會法以及基于油藏認(rèn)識基礎(chǔ)上的薄層識別法,將常規(guī)測井資料與沉積相、油藏特征分析等地質(zhì)研究結(jié)合,達(dá)到了薄砂體油層精細(xì)解釋的目的。

2)基于油藏認(rèn)識基礎(chǔ)上的薄層識別法適用于油水界面以上無水層的層狀構(gòu)造油藏,對于油水關(guān)系復(fù)雜地區(qū)適用性較差。

3)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價技術(shù)等技術(shù)與常規(guī)測井資料精細(xì)解釋相互驗證,可以提高薄砂體油層的解釋精度。

本文為中石化江蘇油田分公司項目 “金湖凹陷非主力層油氣層識別技術(shù)及增儲潛力研究”(JS11001)產(chǎn)出論文。

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[編輯] 龔丹

P631.84

A

1000-9752(2014)12-0117-05

2014-05-13

陳同飛(1983-),男,2006年大學(xué)畢業(yè),工程師,碩士生,現(xiàn)主要從事儲量研究與儲層綜合評價工作。