一電成像測(cè)井孔隙度頻譜分析技術(shù)及其在火成巖儲(chǔ)層中的應(yīng)用

何 進(jìn), 湯 玉, 溫建平, 易寒婷

(中國(guó)石化勝利石油工程有限公司 測(cè)井公司,山東 東營(yíng) 257096)

一電成像測(cè)井孔隙度頻譜分析技術(shù)及其在火成巖儲(chǔ)層中的應(yīng)用

何 進(jìn), 湯 玉, 溫建平, 易寒婷

(中國(guó)石化勝利石油工程有限公司 測(cè)井公司,山東 東營(yíng) 257096)

利用Archie公式,將電成像測(cè)井微電阻率推導(dǎo)轉(zhuǎn)化為井壁周?chē)暤貙涌紫抖?從而生成視孔隙度圖像。然后取一定的計(jì)算窗口,進(jìn)行視孔隙度頻率直方統(tǒng)計(jì),形成類(lèi)似T2譜的視孔隙度頻譜分布圖。引入核磁或交會(huì)孔隙度曲線,對(duì)孔隙度頻譜進(jìn)行重新刻度,使頻譜既反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變化,同時(shí)也反映孔隙度的大小,從而更加直觀地反映儲(chǔ)層的孔隙及孔隙結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)大量的數(shù)據(jù)處理、篩選,統(tǒng)計(jì)出4種不同的頻譜解釋模式,在新疆某火成巖地層得以應(yīng)用,取得了較好的勘探應(yīng)用效果。

成像測(cè)井;視孔隙度;頻譜分析;孔隙結(jié)構(gòu);裂縫;溶蝕

火成巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的類(lèi)型極其復(fù)雜,既有原生孔隙,又有次生溶蝕孔隙,后期的構(gòu)造應(yīng)力又使其產(chǎn)生不同類(lèi)型的裂縫孔隙。所以,在儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)及孔隙度定性計(jì)算方面存在著諸多困難,這就使得對(duì)火成巖孔隙結(jié)構(gòu)的研究顯得尤為重要。在酸性火成巖中,核磁共振測(cè)井T2譜能有效地表征儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu),但在中-基性火成巖中,由于受鎂、鐵等順磁物質(zhì)含量高的影響,核磁共振信號(hào)吸收較大,無(wú)法得到有效的激發(fā),使核磁共振測(cè)井在中-基性火成巖中的應(yīng)用受到了限制[1]。巖心分析是研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的一種重要方法,但巖心分析往往只代表某一個(gè)深度點(diǎn)的孔隙結(jié)構(gòu)特征,且火成巖儲(chǔ)層除發(fā)育基質(zhì)孔隙外,易發(fā)生次生孔隙,對(duì)溶蝕、裂縫性?xún)?chǔ)層巖心分析也存在著相當(dāng)大的局限性。電成像測(cè)井具有較高的垂向、水平分辨率,已被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜巖性地層的裂縫和溶蝕識(shí)別與分析,利用電成像測(cè)井資料定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的孔隙度分布特征是一種較好的方法,目前勝利油區(qū)針對(duì)該方面的探索和應(yīng)用仍然較少,有著較好的發(fā)展前景和應(yīng)用潛力。筆者利用微電阻率掃描成像測(cè)井測(cè)得的反映地層沖洗帶的陣列微電阻率曲線,結(jié)合Archie公式,分析火成巖儲(chǔ)層的孔隙分布,進(jìn)而指導(dǎo)火成巖儲(chǔ)層的有效性評(píng)價(jià)。

1 視孔隙度確定

微電阻率成像測(cè)井采用的是陣列紐扣電極系測(cè)量方式,以哈里佰頓的XRMI為例,它有6個(gè)測(cè)量極板,每個(gè)極板上有25個(gè)電極,共有150個(gè)電極,極板和回路電極之間供一定的電流,將測(cè)量紐扣電極的電流刻度成電阻率,可以測(cè)得沿井周分布的150條微電阻率曲線[2]。

同時(shí),微電阻率掃描成像測(cè)井采用側(cè)向測(cè)井的屏蔽測(cè)井原理,具有和淺側(cè)向測(cè)井基本一致的探測(cè)深度,測(cè)得的電阻率反映了地層沖洗帶的電阻率，而沖洗帶中的地層水又被鉆井液濾液所驅(qū)替。所以，可將Archie公式

轉(zhuǎn)化為

(1)

式中,Ro為地層沖洗帶電阻率,Ω·m;Rw為地層水電阻率,Ω·m;a為與巖性有關(guān)的巖性系數(shù);φ為孔隙度,%;Ri為成像測(cè)井微電阻率,Ω·m;Rmf為鉆井液濾液電阻率,Ω·m。

由式(1)可得第i條電阻率曲線計(jì)算的視孔隙度

(2)

最終,將測(cè)得的150條微電阻率曲線轉(zhuǎn)換為150條視孔隙度曲線。

2 孔隙度頻譜分析

2.1 孔隙度頻譜計(jì)算

微電阻率掃描成像測(cè)井縱向分辨率較高,取L個(gè)采樣點(diǎn)的范圍作為計(jì)算窗口(圖1(a)),可獲得150L個(gè)視孔隙度值,根據(jù)一定的步長(zhǎng)對(duì)其進(jìn)行直方頻率統(tǒng)計(jì),將直方頻率圖的幅度連起來(lái),形成類(lèi)似的T2譜,即為視孔隙度頻譜分布圖(圖1(b))。

圖1 成像測(cè)井微電率曲線計(jì)算孔隙度分布示意圖

同時(shí),可以計(jì)算孔隙度區(qū)間分布曲線,類(lèi)似核磁共振測(cè)井的孔隙分布,表示不同孔隙度的百分率及各自區(qū)間孔隙(0～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%)隨深度的變化。孔隙區(qū)間分布曲線也類(lèi)似于核磁共振成像的孔隙分布曲線,反映了不同孔隙區(qū)間的分布情況。

2.2 基質(zhì)孔隙度與次生孔隙度的確定

通過(guò)對(duì)L窗長(zhǎng)視孔隙度進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),便可確定基質(zhì)孔隙與次生孔隙的分界點(diǎn),從而確定原生孔隙與次生孔隙的比率,原生孔隙加次生孔隙等于總孔隙。

平均總孔隙度為

(3)

式中,φi為統(tǒng)計(jì)窗長(zhǎng)內(nèi)的各孔隙度值,%;n為統(tǒng)計(jì)窗長(zhǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

次生孔隙度為

(4)

基質(zhì)孔隙度為

φmatrix=φave-φvug.

(5)

2.3 視孔隙度刻度

為了在反映孔隙結(jié)構(gòu)變化的同時(shí),也能夠反映孔隙度大小,可進(jìn)一步對(duì)上述孔隙度頻譜進(jìn)行刻度,引入常規(guī)交會(huì)孔隙度或核磁有效孔隙度。設(shè)記錄點(diǎn)的有效孔隙度為φe,平均總孔隙度為φave,可令有效孔隙度為平均孔隙度的數(shù)學(xué)期望值,則每個(gè)孔隙度計(jì)算值φ″可刻度為

(7)

3 孔隙度頻譜評(píng)價(jià)模式

孔隙度頻率分布圖由單個(gè)孔隙度峰、兩個(gè)孔隙度峰或兩個(gè)以上的孔隙度峰組成,不同孔隙度峰值的高低主要取決于不同的孔隙在計(jì)算窗口地層中所占比例的大小,比例越大,峰值越高,反之則越低。峰的寬窄表示不同孔隙在地層中分布是否均勻,若均勻,峰分布較窄,反之則較寬。單峰說(shuō)明主要發(fā)育基質(zhì)孔隙,雙峰或多峰則主要是由次生孔隙或裂縫發(fā)育造成的。所以,孔隙度頻譜分布基本上可以反映巖石孔隙大小的分布特征,從而有效且直觀地反映地層的孔隙結(jié)構(gòu)。

通過(guò)處理、篩選,統(tǒng)計(jì)出以下4種主要常見(jiàn)模式,見(jiàn)表1。

表1 視孔隙度頻譜特征

4 應(yīng)用實(shí)例

從處理的新疆某區(qū)塊P61井855～949 m井段火成巖的XRMI孔隙頻率分布圖(圖3)看,該段可認(rèn)為是火山活動(dòng)同一期的不同階段,早期結(jié)束后,地層受風(fēng)化、淋濾影響,產(chǎn)生溶蝕孔洞,孔隙度頻譜后移,頻譜多為單峰,譜峰較寬,為溶蝕型儲(chǔ)層;后期下部氣孔或裂縫發(fā)育,孔隙度頻譜靠后,以雙峰或多峰為主,為氣孔、裂縫性?xún)?chǔ)層,頂部熔巖致密,孔隙度頻譜顯示較為集中,譜峰窄而陡,溶蝕孔隙不發(fā)育。從常規(guī)曲線上亦可看出上部為低伽馬、高密度、小聲波時(shí)差數(shù)值特征的玄武巖,下部為中等伽馬、高密度、小聲波時(shí)差數(shù)值特征的凝灰?guī)r,亦說(shuō)明了孔隙度頻譜具有較高的可信性。

圖3 P61井石炭系XRMI孔隙度頻率分布圖

同時(shí),在進(jìn)行視孔隙度頻譜分布處理的時(shí)候引入了中子-密度交會(huì)孔隙度作為有效孔隙度,所以孔隙度分布曲線在反映該井段孔隙結(jié)構(gòu)特征的同時(shí)也能夠較精確地反映儲(chǔ)層的真實(shí)孔隙度。

測(cè)井綜合解釋一類(lèi)層11.4 m,二類(lèi)層38.5 m,三類(lèi)層40.7 m。對(duì)855～949 m井段進(jìn)行射孔,日產(chǎn)油4.28 t,乳化水0.1 m3,產(chǎn)量穩(wěn)定。測(cè)井評(píng)價(jià)成果與試油結(jié)果相吻合,取得良好的地質(zhì)應(yīng)用效果。

圖4為新疆某區(qū)塊P66井1 130～1 230 m凝灰?guī)r井段XRMI處理孔隙度頻率分布圖。由圖可以看出,次生孔隙總體較發(fā)育,其對(duì)應(yīng)的孔隙度頻譜分布呈寬平、雙峰甚至多峰特征,且譜后移明顯,孔隙度圖像呈相對(duì)暗色。在視孔隙度曲線道,可以看出在儲(chǔ)層的發(fā)育段,其計(jì)算的視孔隙度與常規(guī)交會(huì)孔隙度具有較好的對(duì)應(yīng)性。另外,將孔隙度譜與核磁標(biāo)準(zhǔn)T2譜作對(duì)比,在孔隙度頻譜靠后的井段T2譜也表現(xiàn)出相似的特征,說(shuō)明儲(chǔ)層存在次生的溶蝕或裂縫孔隙,較好地反映了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征。同時(shí)也印證了孔隙度頻譜分析具有較好的可靠性。對(duì)比孔隙頻譜特征靠后井段電成像圖,顯示發(fā)育中高角度裂縫和半充填縫,且圖像顯示有暗色或模糊特征,說(shuō)明伴隨有溶蝕發(fā)育。測(cè)井解釋以一類(lèi)層和二類(lèi)層為主,綜合評(píng)價(jià)為裂縫-溶蝕型儲(chǔ)層。對(duì)1 109.60～1 230.00 m井段進(jìn)行射孔測(cè)試,日產(chǎn)油14.2 t,含氣20%,為中產(chǎn)重質(zhì)油層。測(cè)井評(píng)價(jià)成果與試油結(jié)果相吻合,驗(yàn)證了研究成果的可行性。

圖4 P66井凝灰?guī)r井段XRMI孔隙度頻率分布圖

5 結(jié) 論

(1) 電成像測(cè)井微電阻率孔隙度頻譜分析較好地反映了火成巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征,同時(shí)結(jié)合常規(guī)有效孔隙度進(jìn)行刻度計(jì)算,又較真實(shí)地反映儲(chǔ)層的孔隙度大小,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

(2)通過(guò)數(shù)據(jù)處理、篩選,統(tǒng)計(jì)出4種不同的頻譜解釋模式,并在新疆某火成巖地層進(jìn)行了應(yīng)用,取得了較好的效果。因此,電成像測(cè)井微電阻率孔隙度頻譜分析技術(shù)可較好地指導(dǎo)火成巖儲(chǔ)層的有效性評(píng)價(jià)，具有較高的可靠性和可信度。

[1] 周吉平.火山巖油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009:87- 90.

[2] 肖立志,張?jiān)?吳文圣,等.成像測(cè)井學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2010:6- 8.

[責(zé)任編輯] 王艷麗

2014-11-04

何 進(jìn)(1982—), 男,河南南陽(yáng)人,中國(guó)石化勝利石油工程有限公司測(cè)井公司工程師,主要從事測(cè)井資料解釋研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.01.005

P631.84

A

1673-5935(2015)01- 0014- 04