南梁油田長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算方法

劉之的,楊雙定,劉有霞,韓燕華，王現(xiàn)良，王 劍

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司 長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安 710021； 3.中國(guó)石油測(cè)井有限公司 吐哈事業(yè)部，新疆 鄯善 838202)

南梁油田長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算方法

劉之的1,楊雙定2,劉有霞2,韓燕華2，王現(xiàn)良3，王 劍1

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司 長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安 710021； 3.中國(guó)石油測(cè)井有限公司 吐哈事業(yè)部，新疆 鄯善 838202)

基于現(xiàn)有的自然伽馬、自然電位、電阻率、密度-中子測(cè)井泥質(zhì)含量計(jì)算方法，給出不僅適用于高伽馬儲(chǔ)層，而且對(duì)常規(guī)低伽馬儲(chǔ)層亦有較好適用性的泥質(zhì)含量最小值融合法。利用該法對(duì)南梁油田長(zhǎng)4+5高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)井處理與解釋，結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)的泥質(zhì)含量較為吻合。該法能夠較準(zhǔn)確地對(duì)研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)，降低了高伽馬儲(chǔ)層識(shí)別的難度，而且對(duì)相鄰區(qū)塊高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算具有較好的普適性。

南梁油田；高伽馬儲(chǔ)層；泥質(zhì)含量；測(cè)井處理解釋

鄂爾多斯盆地南梁油田是我國(guó)重要的石油天然氣有利開(kāi)發(fā)區(qū)[1-2]，但該區(qū)存在高、低伽馬交互儲(chǔ)層。該油田絕大部分井都沒(méi)開(kāi)展過(guò)自然伽馬能譜測(cè)井，因此，利用常規(guī)測(cè)井資料計(jì)算研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量存在一定的難度，直接影響到高伽馬儲(chǔ)層的有效識(shí)別和儲(chǔ)層參數(shù)的計(jì)算精度。

目前，國(guó)內(nèi)外通常采用自然伽馬、自然電位、電阻率、補(bǔ)償中子及補(bǔ)償密度等測(cè)井曲線計(jì)算儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量[3-9]。自然伽馬測(cè)井只能計(jì)算常規(guī)低伽馬儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，在某些含泥質(zhì)較少的砂巖段出現(xiàn)高自然伽馬值，如果采用常規(guī)自然伽馬曲線計(jì)算泥質(zhì)含量，就會(huì)得到錯(cuò)誤的高泥質(zhì)含量值；有些泥質(zhì)含量較少的致密砂巖、灰質(zhì)含量較高的砂巖物性較差，自然電位曲線不偏移或偏移幅度很小，基本位于基線附近，這些地層若用自然電位曲線計(jì)算泥質(zhì)含量，便會(huì)得到錯(cuò)誤的泥質(zhì)含量高值。泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的電阻率受泥質(zhì)含量、孔隙度、含油飽和度、地層水礦化度等諸多因素的影響，利用電阻率測(cè)井難以準(zhǔn)確地計(jì)算泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，尤其是高礦化度水層與泥巖層的電阻率較為接近，難以利用電阻率測(cè)井計(jì)算的泥質(zhì)含量進(jìn)行劃分；由于中子、密度測(cè)井對(duì)泥質(zhì)反應(yīng)比較靈敏，對(duì)于自然伽馬不能很好反映地層泥質(zhì)含量的高伽馬儲(chǔ)層，中子、密度匹配關(guān)系好，因此，可利用中子-密度交會(huì)法求取泥質(zhì)含量[1,10]，但計(jì)算高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的精度難以保證。

從現(xiàn)有泥質(zhì)含量計(jì)算方法來(lái)看，主要集中在常規(guī)(低伽馬)儲(chǔ)層和高伽馬儲(chǔ)層單一地層，尚沒(méi)有針對(duì)高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量計(jì)算方法，這給高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理帶來(lái)不便。鑒于此，本文以鄂爾多斯盆地南梁油田長(zhǎng)4+5地層為研究對(duì)象，采用自然伽馬、自然電位、電阻率及中子-密度法優(yōu)化組合來(lái)計(jì)算泥質(zhì)含量，以期提高研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的計(jì)算精度。

1 自然伽馬測(cè)井響應(yīng)特征

所謂高伽馬儲(chǔ)層是與常規(guī)的砂巖儲(chǔ)層相比，自然伽馬呈高值，且與泥巖段接近的砂巖層[11-12]。

受復(fù)雜放射性礦物的影響，南梁油田儲(chǔ)層相繼出現(xiàn)放射性異?，F(xiàn)象。利用自然伽馬測(cè)井解釋的巖性剖面適應(yīng)性較差，與取心結(jié)果不符合，出現(xiàn)高伽馬砂巖或大段砂泥不分的剖面。因此，搞清研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)特征和精細(xì)差異性，對(duì)提高泥質(zhì)含量的計(jì)算精度十分必要。

圖1為南梁油田午X1井長(zhǎng)4+5段高、低伽馬交互儲(chǔ)層測(cè)井曲線圖，可以看出32、33、34、35、36、37、38號(hào)儲(chǔ)層電性基本一致，說(shuō)明泥質(zhì)含量對(duì)電性影響不大，但32、36、37、38號(hào)儲(chǔ)層的自然伽馬值明顯偏高，造成32、36、37、38號(hào)儲(chǔ)層高伽馬的原因主要是其含有高放射性礦物。該井的高伽馬值儲(chǔ)層自然伽馬平均值為85 API，泥巖段的自然伽馬平均值為98 API，常規(guī)儲(chǔ)層段的自然伽馬一般小于72 API，平均值為64 API。儲(chǔ)層整體為中高自然伽馬特征，呈現(xiàn)中高伽馬背景上的相對(duì)低伽馬儲(chǔ)層。按照常規(guī)巖性識(shí)別及解釋方法，37號(hào)地層巖性應(yīng)解釋為砂質(zhì)泥巖，取心揭示該段巖性為油斑級(jí)細(xì)砂巖。該段巖心分析平均孔隙度為10.8%，平均滲透率為0.6×10-3μm2，37號(hào)層試油結(jié)果為工業(yè)油層，巖心分析與試油結(jié)果均顯示這一高伽馬層段為物性相對(duì)較好的有效儲(chǔ)層?？梢?jiàn)，對(duì)于高伽馬儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，自然伽馬測(cè)井響應(yīng)特征顯然與巖心和試油揭示的結(jié)果不相符合。

圖1 南梁油田午X1井長(zhǎng)4+5段高、低伽馬交互儲(chǔ)層測(cè)井曲線

2 高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算

泥質(zhì)含量對(duì)儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)是一個(gè)十分重要的參數(shù)，因?yàn)閹缀跛械臏y(cè)井方法都要受泥質(zhì)含量的影響，所以，用測(cè)井資料計(jì)算泥質(zhì)含量的方法也很多，但它們的精度不同[7,13-14]。針對(duì)研究區(qū)實(shí)際資料等客觀情況，充分挖掘多種測(cè)井資料所反映的泥質(zhì)含量信息，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有方法計(jì)算泥質(zhì)含量的精細(xì)差異性分析，給出適用于研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的計(jì)算方法。

2.1 泥質(zhì)含量常規(guī)測(cè)井計(jì)算方法

2.1.1 自然電位測(cè)井法 從自然電位測(cè)井的基本理論可知，自然電位異常與地層中泥質(zhì)含量有密切的關(guān)系，而且隨著砂巖地層中泥質(zhì)含量的增加，自然電位異常幅度會(huì)隨之減小，故可以利用自然電位測(cè)井曲線定量計(jì)算地層的泥質(zhì)含量[15]。

在自然電位曲線上合理讀取純砂巖和純泥巖段的測(cè)井值，求取目的層段自然電位異常幅度SSP和自然電位測(cè)井讀數(shù)最大值SBL之后，利用自然電位測(cè)井讀數(shù)SP計(jì)算自然電位相對(duì)值ΔSP，并將所計(jì)算的自然電位相對(duì)值ΔSP代入經(jīng)驗(yàn)方程來(lái)計(jì)算目的層的泥質(zhì)含量。

計(jì)算自然電位相對(duì)值的經(jīng)驗(yàn)方程為

ΔSP=(SP-SBL+SSP)/SSP。

(1)

式中：ΔSP為自然電位相對(duì)值，無(wú)量綱；SP為自然電位測(cè)井讀數(shù)，mV；SSP為目的層段自然電位異常幅度，即純砂巖與純泥巖基線之間的差值，mV；SBL為目的層段自然電位測(cè)井讀數(shù)最大值，即純泥巖層段的自然電位測(cè)井讀數(shù)減去泥巖基線讀數(shù)，mV。

利用自然電位相對(duì)值計(jì)算泥質(zhì)含量的經(jīng)驗(yàn)方程[16]為

(2)

式中：Vsh-SP為自然電位計(jì)算的泥質(zhì)含量，小數(shù)；GCUR為希爾奇系數(shù)，對(duì)老地層一般取2.0，新地層取3.7～4.0。

2.1.2 電阻率測(cè)井法 合理讀取純砂巖層段的泥質(zhì)含量Rsh，根據(jù)泥質(zhì)含量分析化驗(yàn)值反推得出常數(shù)b之后，利用目的層段的電阻率測(cè)井值Rt來(lái)計(jì)算儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量。

利用電阻率測(cè)井計(jì)算儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的經(jīng)驗(yàn)方程[16]為

(3)

式中：Vsh-Rt為電阻率曲線計(jì)算的泥質(zhì)含量，小數(shù)；Rsh為純泥巖地層的電阻率測(cè)井讀值，Ω·m；Rt為目的層段的電阻率測(cè)井讀值，Ω·m；b為常數(shù)，取1.0～2.0。

2.1.3 補(bǔ)償中子-密度法 輸入純砂巖的密度和中子骨架值、泥質(zhì)和泥漿濾液的密度和中子值，計(jì)算密度孔隙度、中子孔隙度、視泥巖密度孔隙度及視泥巖中子孔隙度之后，采用補(bǔ)償中子-密度法計(jì)算儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量。

基于砂泥巖的巖石體積物理模型，忽略殘余油氣的影響，且假設(shè)利用補(bǔ)償中子、密度計(jì)算的儲(chǔ)層孔隙度相等[3]，泥質(zhì)含量計(jì)算公式為

Vsh-ND=(φN-φD)/(φNsh-φDsh)。

(4)

其中：

φD=(ρma-ρb)/(ρma-ρf)；

φDsh=(ρma-ρsh)/(ρma-ρmf)；

φN=(φNma-φN)/(φNma-φNmf)；

φNsh=(φNma-φNsh)/(φNma-φNmf)。

式中：Vsh-ND為中子-密度法計(jì)算的泥質(zhì)含量，小數(shù)；ρma、ρsh、ρmf分別為純砂巖骨架、泥質(zhì)、泥漿濾液的密度，g/cm3；ρb、ρf分別為體積密度、流體密度，g/cm3；φNma、φNsh、φNmf分別為純砂巖骨架、泥質(zhì)、泥漿濾液的中子孔隙度值，p·u；φD、φN分別為密度孔隙度和中子孔隙度，%；φDsh、φNsh分別為泥巖密度孔隙度和泥巖中子孔隙度，%。

2.1.4 自然伽馬測(cè)井法 沉積巖放射性的強(qiáng)弱與巖石中含泥質(zhì)的多少有密切關(guān)系[15]。巖石含泥質(zhì)越多，自然放射性就越強(qiáng)。

輸入處理井段的自然伽馬最小值GRmin和自然伽馬最大值GRmax，利用方程(5)求取目的層段的相對(duì)自然伽馬ΔGR之后，采用方程(6)來(lái)計(jì)算儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量。

(5)

式中：ΔGR為自然伽馬相對(duì)值，無(wú)量綱；GR為待計(jì)算井段深度的自然伽馬讀值，API；GRmin為處理井段的自然伽馬最小值，API；GRmax為處理井段的自然伽馬最大值，API。

(6)

式中：Vsh-GR為自然伽馬計(jì)算的泥質(zhì)含量，小數(shù)。

2.2 多測(cè)井信息計(jì)算泥質(zhì)含量的最小值融合法

由前述分析可知，難以用單純的一種測(cè)井方法來(lái)有效地計(jì)算研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量。鑒于此，本文采用多測(cè)井信息來(lái)探討高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的計(jì)算方法。

研究區(qū)泥質(zhì)含量較少的致密砂巖儲(chǔ)層非常發(fā)育，自然電位曲線偏移的幅度差很小，計(jì)算的泥質(zhì)含量偏高；且泥質(zhì)含量較高的砂巖和高礦化度水層的電阻率較為接近，泥質(zhì)含量計(jì)算不準(zhǔn)。鑒于此，本文采用自然電位和電阻率測(cè)井值計(jì)算的泥質(zhì)含量最小值Vsh1作為研究區(qū)高伽馬儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，其計(jì)算方程如式(7)所示：

Vsh1=Min(Vsh-SP,Vsh-Rt)。

(7)

為了避免因高伽馬儲(chǔ)層的自然電位幅度差偏小、電阻率偏低造成利用式(7)計(jì)算的泥質(zhì)含量偏大等問(wèn)題，充分考慮了中子、密度測(cè)井法對(duì)泥質(zhì)反應(yīng)比較靈敏這一特征，求取中子-密度測(cè)井與式(7)計(jì)算的泥質(zhì)含量最小值作為高伽馬儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，以此來(lái)降低自然電位和電阻率測(cè)井計(jì)算的泥質(zhì)含量偏高等問(wèn)題。

利用中子-密度測(cè)井與自然電位、電阻率測(cè)井值計(jì)算泥質(zhì)含量最小值的方程

Vsh2=Min(Vsh-ND,Vsh1)。

(8)

上述方法不僅能有效地計(jì)算高伽馬儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，亦能對(duì)常規(guī)低伽馬儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量進(jìn)行計(jì)算。但對(duì)于常規(guī)低伽馬儲(chǔ)層中的泥質(zhì)砂巖地層，上述方法計(jì)算的泥質(zhì)含量略偏高，精度不如自然伽馬測(cè)井計(jì)算的泥質(zhì)含量[14]。于是，將式(8)與自然伽馬測(cè)井計(jì)算的泥質(zhì)含量最小值作為研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量。

高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量

Vsh=Min(Vsh-GR,Vsh2)。

(9)

式中：Vsh為計(jì)算的高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量，小數(shù)。

對(duì)于正常低伽馬儲(chǔ)層，本方法主要利用自然伽馬測(cè)井計(jì)算泥質(zhì)含量的同時(shí)，吸納了其他3種方法，但對(duì)高伽馬儲(chǔ)層而言，自然伽馬測(cè)井失效，本方法則有機(jī)融合了自然電位、電阻率和中子-密度法。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

基于上述方法模型，利用FORTRAN語(yǔ)言編制高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算機(jī)處理解釋程序，掛接在FORWARD測(cè)井解釋平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)研究區(qū)高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的可視化計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理解釋。圖2是南梁油田午X2井長(zhǎng)4+5段高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算成果圖。

圖2 南梁油田午X2井長(zhǎng)4+5段高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量計(jì)算成果

對(duì)比該井的測(cè)井曲線可知，1 705.5～1 710.8、1 714.5～1 719.7 m井段為高伽馬儲(chǔ)層，1 719.8～1 726.4 m井段為低伽馬儲(chǔ)層。由圖中第五道可知，利用該法計(jì)算的高、低伽馬交互儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量與實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析泥質(zhì)含量基本一致，本方法計(jì)算的泥質(zhì)含量相對(duì)誤差介于2.1%～8.2%，平均相對(duì)誤差4.9%，表明本文所述方法計(jì)算的泥質(zhì)含量與實(shí)際情況較為吻合。

值得一提的是，由于測(cè)井曲線易受擴(kuò)徑等環(huán)境因素的影響，造成測(cè)井響應(yīng)值難以有效地反映儲(chǔ)層的真實(shí)地球物理測(cè)井信息。鑒于此，本方法的使用條件之一是測(cè)井曲線必須經(jīng)過(guò)環(huán)境影響校正。此外，本方法限于碎屑巖高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的計(jì)算。

4 結(jié)論與建議

(1) 研究區(qū)常規(guī)低伽馬儲(chǔ)層的自然伽馬一般小于72 API，平均64 API，泥巖段的自然伽馬平均值為98 API，高伽馬儲(chǔ)層的自然伽馬平均值為85 API，與常規(guī)砂質(zhì)泥巖的自然伽馬值較為接近。

(2) 研究區(qū)不僅發(fā)育高伽馬儲(chǔ)層，也發(fā)育正常低伽馬儲(chǔ)層。只有根據(jù)儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征，“揚(yáng)長(zhǎng)避短”地有機(jī)融合現(xiàn)有泥質(zhì)含量計(jì)算方法，方能不漏失高伽馬儲(chǔ)層的同時(shí)，提高高、低伽馬交互儲(chǔ)層泥質(zhì)含量的計(jì)算精度。

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責(zé)任編輯：王 輝

2014-03-25

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2013JQ5008)；陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2013JK0857)

劉之的(1978-)，男，副教授，主要從事儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方面的研究。E-mail：liuzhidi@xsyu.edu.cn

1673-064X(2015)02-0025-05

TE112; P631.84

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