海拉爾地區(qū)凝灰質(zhì)儲(chǔ)層橫波速度估算方法研究

石寧寧

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

海塔盆地白堊系下統(tǒng)南屯組儲(chǔ)層為海拉爾地區(qū)主力油層之一，巖性主要為凝灰質(zhì)粉砂巖，局部含有凝灰質(zhì)砂礫巖。由于其砂巖厚度大，砂地比較高(在70%以上)，運(yùn)用縱波速度無法有效區(qū)分油層與干砂層，但利用疊前反演技術(shù)得到的彈性參數(shù)可以進(jìn)行區(qū)分[1-2]。運(yùn)用疊前反演技術(shù)時(shí)必須具備橫波速度數(shù)據(jù)，而海拉爾地區(qū)南屯組凝灰質(zhì)儲(chǔ)層橫波速度資料十分稀缺，因而探討橫波速度估算方法顯得十分重要。

1 橫波速度估算流程

圖1 橫波速度估算流程圖

針對海拉爾地區(qū)南屯組凝灰質(zhì)儲(chǔ)層，筆者采用巖石物理建模的方法估算井上缺失的橫波速度數(shù)據(jù)。巖石物理建模的目的是為疊前反演提供橫波速度，確定對儲(chǔ)層流體變化比較敏感的彈性參數(shù)。研究表明，Xu-White巖石物理模型適用于孔隙度不大(小于30%)的地層橫波速度計(jì)算[3-4]，由于海拉爾地區(qū)南屯組凝灰質(zhì)儲(chǔ)層為低孔、低滲儲(chǔ)層，滿足Xu-White巖石物理模型的適用條件，因而可以采用Xu-White巖石物理模型進(jìn)行橫波速度估算，其流程圖如圖1所示。

2 Xu-White巖石物理模型

2.1 巖石基質(zhì)彈性模量計(jì)算

Xu-White巖石物理模型中巖石基質(zhì)彈性模量是指砂巖、泥巖基質(zhì)的體積模量、剪切模量和密度。Xu-White巖石物理模型中巖石基質(zhì)只能是單種礦物，而海拉爾地區(qū)南屯組凝灰質(zhì)儲(chǔ)層砂巖存在多種礦物，針對上述問題，以試驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用礦物含量百分比加權(quán)的方法來計(jì)算，即以一種平均礦物代替多種礦物。砂巖的體積模量、剪切模量和密度均采用百分含量加權(quán)的方法計(jì)算。

根據(jù)純泥巖段密度測井?dāng)?shù)據(jù)可以計(jì)算泥巖密度。泥巖的體積模量、剪切模量計(jì)算是選取有縱、橫波測井?dāng)?shù)據(jù)的井的純泥巖段，根據(jù)純泥巖段縱、橫波速度和密度，采用如下公式計(jì)算[5]：

(1)

2.2 泥質(zhì)含量計(jì)算

圖2 中子-密度-自然伽馬交會(huì)圖

在Xu-White巖石物理模型中，泥質(zhì)含量曲線是劃分巖石巖性的重要參數(shù)，一般利用測井曲線通過計(jì)算得到[6]。通過測井曲線計(jì)算泥質(zhì)含量的方法較多，在常規(guī)測井解釋中一般采用自然伽馬曲線計(jì)算儲(chǔ)層泥質(zhì)含量。海拉爾南屯組儲(chǔ)層巖性主要為凝灰質(zhì)粉砂巖和凝灰質(zhì)砂礫巖，目前對凝灰質(zhì)放射性的大小以及對自然伽馬曲線計(jì)數(shù)的影響還沒有定論。由中子-密度-自然伽馬交會(huì)圖(見圖2)可知，自然伽馬數(shù)值分布沒有規(guī)律性，且自然伽馬曲線數(shù)值增大方向與中子-密度交會(huì)的泥巖增加方向沒有關(guān)聯(lián)性，這表明凝灰質(zhì)的存在對于自然伽馬曲線具有一定影響。

針對凝灰質(zhì)儲(chǔ)層存在放射性異常的問題，采用對地層的天然放射性不敏感的中子和密度來計(jì)算泥質(zhì)含量Vsh，計(jì)算公式如下[6]：

(2)

2.3 孔隙流體參數(shù)計(jì)算

孔隙流體參數(shù)是指空隙流體的彈性模量和密度。Xu-White模型中的孔隙流體為單相流體，為適應(yīng)模型要求，在計(jì)算彈性模量和密度時(shí)將混合水、油等多相流體視為單相流體，采用Wood方程計(jì)算彈性模量[7]：

(3)

式中，Ko、Kw和Kf分別為油體積模量、水體積模量和混合流體體積模量，GPa；So、Sw分別為含油飽和度和含水飽和度，%。

采用單位體積模型方法計(jì)算孔隙流體密度，計(jì)算公式如下[8]：

ρ=φρf+(1-φ)ρd

(4)

3 估算結(jié)果

針對海拉爾地區(qū)南屯組凝灰質(zhì)儲(chǔ)層有橫波速度資料的3口井，采用Xu-White巖石物理模型方法進(jìn)行橫波速度估算，并與實(shí)測縱橫波速度、密度曲線進(jìn)行對比分析(見圖3)。由圖3可見，估算的橫波速度曲線(實(shí)線)與實(shí)測的橫波速度曲線(虛線)吻合較好，兩者的變化趨勢一致；估算的縱波速度(實(shí)線)和橫波速度(虛線)與實(shí)測的縱波速度和橫波速度基本吻合，這表明各個(gè)層段巖石物理模型均比較合理。估算的密度曲線(實(shí)線)與實(shí)測密度(虛線)曲線吻合最好，這表明計(jì)算的泥質(zhì)含量和孔隙度曲線能夠反映地層真實(shí)特征。此外，對比分析估算橫波與實(shí)測縱波，可以看出估算橫波與實(shí)測縱波具有很好的相關(guān)性(見圖4)。

圖3 實(shí)測與估算曲線對比 圖4 估算橫波與縱波交會(huì)圖

4 結(jié)論與建議

1)針對凝灰質(zhì)儲(chǔ)層，為減少儲(chǔ)層放射性對巖石物理模型的泥質(zhì)含量參數(shù)的影響，應(yīng)采用中子-密度交會(huì)的方法來計(jì)算泥質(zhì)含量參數(shù)。

2)利用Xu-White巖石物理模型估算橫波速度的方法是切實(shí)可行的，可以為海拉爾地區(qū)南屯組凝灰質(zhì)儲(chǔ)層缺失橫波資料井段的橫波估算提供有效手段。

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