YB氣田大安寨段儲層參數(shù)計算方法

高紅賢，馮明剛，王昆，李素蘭，周依南

（中國石化勘探分公司，四川 成都 610041）

0 引言

YB氣田是繼普光氣田之后，中石化在四川盆地新發(fā)現(xiàn)的又一大型氣田，氣田構(gòu)造上處在四川盆地川北坳陷與川中低緩構(gòu)造帶結(jié)合部[1]。近年，YB氣田在濱淺湖亞相沉積的大安寨段獲工業(yè)氣流[2-3]。大安寨段儲層巖性為介殼灰?guī)r、含泥介殼灰?guī)r、泥質(zhì)介殼灰?guī)r及砂泥巖薄互層，巖性復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，微裂縫發(fā)育。同時由于多數(shù)井在大安寨段為大井眼導(dǎo)致測井資料品質(zhì)差，貼井壁測量的中子和密度影響較大，薄互層存在明顯的界面效應(yīng)影響，導(dǎo)致儲層段電性響應(yīng)干擾明顯。

采用復(fù)雜巖性分析程序，利用三孔隙度測井計算礦物體積分?jǐn)?shù)及物性受到很大限制，其次，大安寨段巖性變化快且變化規(guī)律不明顯使得處理參數(shù)選擇困難，計算精度不高。交會計算出的礦物成分體積分?jǐn)?shù)和物性誤差較大，難以滿足儲量計算的精度要求，因此采用測井體積模型與敏感曲線多元回歸相結(jié)合，開展大安寨段復(fù)雜巖性儲層參數(shù)計算方法研究。

1 測井建模的技術(shù)思路和方法

國內(nèi)外測井建模主要有2種思路：一種是在測井體積模型的基礎(chǔ)上建立響應(yīng)方程求解地質(zhì)參數(shù)，另外一種是基于測井曲線敏感性分析的統(tǒng)計方法建立地區(qū)性經(jīng)驗公式[4]。

利用測井體積模型，建立響應(yīng)方程，求解地質(zhì)參數(shù)。當(dāng)儲層（地層）的非均質(zhì)性較強(qiáng)時，測井體積模型非常復(fù)雜，計算方法的可操作性差。此時，如果采用傳統(tǒng)的復(fù)雜巖性分析程序進(jìn)行處理評價，則精度變差，不能適應(yīng)地層實際，使得在勘探過程中，以油氣評價為中心的測井解釋，不能滿足儲量計算的精度要求。

采用數(shù)理統(tǒng)計法建立地區(qū)性經(jīng)驗公式計算地質(zhì)參數(shù)，是在測井信息與巖心分析資料進(jìn)行敏感性（或相關(guān)性）分析的基礎(chǔ)上，從數(shù)據(jù)間的趨勢回歸建立地質(zhì)參數(shù)解釋模型。該方法經(jīng)常用于油氣田儲量計算，其特點是針對性強(qiáng)，一般能大幅提高解釋精度[5]。但也存在2個局限性：其一，數(shù)理統(tǒng)計建立測井解釋模型要求巖心資料豐富，并且具有代表性，所作的分析化驗項目越齊全，越可靠；其二，該方法具有明顯的地區(qū)性，針對特定地區(qū)建立的模型方法在別的地區(qū)適應(yīng)性差，難以推廣。

測井解釋建模的傳統(tǒng)做法是分區(qū)分層建立模型，其前提是假設(shè)同一區(qū)塊同一層段的儲層是均質(zhì)的或其不均質(zhì)性可以用線性方式來描述[6]。對于YB地區(qū)大安寨這種類型的儲層，層內(nèi)非均質(zhì)性極強(qiáng)，比較純的介殼灰?guī)r可以用體積模型進(jìn)行計算，而含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r，巖性變化快且復(fù)雜，難以用一個統(tǒng)一的解釋模型對儲層進(jìn)行表述，用統(tǒng)計方法建立地區(qū)性經(jīng)驗公式計算儲層參數(shù)更可行。

2 儲層參數(shù)計算

2.1 研究區(qū)資料

YB氣田大安寨段有9口井取心，進(jìn)尺111.49 m，巖心長106.92 m，平均收獲率為95.90%；所有測井資料均為ECLIPSE-5700測井系統(tǒng)，YL4和YL17井有ECS測井資料；氣田范圍內(nèi)有氦氣分析孔隙度資料的樣品316塊，巖心薄片分析樣品194塊，以及具有全巖分析資料的樣品43塊?？傮w而言，YB氣田大安寨段巖心質(zhì)量好，測井信息豐富，基本能夠滿足利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立測井解釋模型，但是由于巖心全巖分析資料少，測井計算礦物體積分?jǐn)?shù)主要利用ECS計算進(jìn)行精度分析。

2.2 測井資料標(biāo)準(zhǔn)化

利用測井信息建立地質(zhì)參數(shù)計算模型，要求測井信息能夠有效表征儲層特征，這就需要對參與地質(zhì)參數(shù)建模的測井信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化的目的是消除非地層因素引起的測井資料偏差，通過統(tǒng)一刻度標(biāo)準(zhǔn)解決井間一致性問題，提高儲層測井解釋精度[7]。對比YB地區(qū)大安寨段地層特征，選取大安寨段二亞段中部普遍發(fā)育的一套相對穩(wěn)定的高含泥質(zhì)地層作為“標(biāo)準(zhǔn)層”（伽馬測井值80 API左右，聲波測井值246 μs/m左右，中子測井值20%左右），采用頻率分布直方圖法將經(jīng)過深度校正和環(huán)境校正的測井曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化[8]。

2.3 方解石體積分?jǐn)?shù)計算

研究區(qū)大安寨段儲層同時含有泥質(zhì)、方解石、石英3種礦物，利用自然伽馬測井信息計算泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，計算結(jié)果與ECS測得的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相關(guān)系數(shù)為0.87，故只需計算出方解石體積分?jǐn)?shù)便可得知巖性。

通過單因素分析，得到ECS分析的方解石體積分?jǐn)?shù)與測井信息之間的相關(guān)性（見表1），考慮到淺側(cè)向電阻率受到鉆井液濾液的影響較大，優(yōu)選深側(cè)向電阻率和自然伽馬測井?dāng)?shù)據(jù)計算方解石體積分?jǐn)?shù)。

表1 測井信息與ECS分析方解石體積分?jǐn)?shù)的相關(guān)系數(shù)

目前，應(yīng)用統(tǒng)計方法建立解釋模型，主要采用線性回歸，對于非線性關(guān)系則通常采用取對數(shù)轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，再進(jìn)行回歸[4]。由表1可知，測井曲線值與ECS測得的方解石體積分?jǐn)?shù)之間存在或強(qiáng)或弱的相關(guān)關(guān)系。其中，與電阻率呈對數(shù)關(guān)系，與其余測井曲線呈線性關(guān)系，符合建立多元線性回歸的基本條件，可利用測井曲線值建立多元擬合模型。

在SPSS軟件平臺上，利用最小二乘法，建立YB地區(qū)大安寨段方解石體積分?jǐn)?shù)多元線性擬合模型（式（1））。該模型計算結(jié)果與ECS分析的方解石體積分?jǐn)?shù)VCa平均絕對誤差為1.3%，平均相對誤差為3.1%，二者相關(guān)系數(shù)0.90，能有效滿足儲量計算的精度。

2.4 孔隙度計算

分別用體積模型和統(tǒng)計模型計算介殼灰?guī)r和含泥介殼灰?guī)r、泥質(zhì)介殼灰?guī)r的孔隙度并進(jìn)行優(yōu)選，探求具有較高可操作性的測井孔隙度計算方法。

2.4.1 體積模型

川東北地區(qū)大安寨段選用改進(jìn)的雙礦物模型能夠較好地計算孔隙度（見圖1）[9]。由圖可以看出，介殼灰?guī)r儲層孔隙度計算精度較高，而泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高的含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r的應(yīng)用效果欠佳，尤其當(dāng)儲層孔隙度較高時測井計算的孔隙度偏低。

圖1 巖心孔隙度與模型計算孔隙度交會圖

2.4.2 多元線性回歸

介殼灰?guī)r巖性致密，儲層物性差，孔隙度一般小于3%。如圖2所示，三孔隙度測井?dāng)?shù)據(jù)較為集中，且與巖心孔隙度的相關(guān)系數(shù)均低于0.6。在此，選取與巖心孔隙度相關(guān)性較好的聲波AC、無鈾伽馬KTH和深側(cè)向電阻率RT[10-11]作為自變量，擬合介殼灰?guī)r孔隙度Por計算模型。

含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r巖心孔隙度相對較高（見圖3）。根據(jù)三孔隙度測井?dāng)?shù)據(jù)與巖心分析孔隙度相關(guān)性分析，得出聲波時差、中子與巖心氦氣孔隙度的對應(yīng)關(guān)系較好，相關(guān)性較高，從而建立利用聲波時差和中子測井計算含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r孔隙度的計算模型（式（3））。

圖2 介殼灰?guī)r巖心孔隙度與測井?dāng)?shù)據(jù)交會圖

圖3 含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r巖心孔隙度與三孔隙度測井交會圖

由圖4a與圖1a對比，可以看出，利用改進(jìn)雙礦物模型計算介殼灰?guī)r孔隙度精度更高。而圖4b與圖1b對比表明，利用多元線性擬合計算含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r孔隙度的精度更高。故分巖性建立孔隙度解釋模型。

2.5 含水飽和度計算

YB氣田大安寨段儲層儲集類型為孔隙型和裂縫孔隙型。儲層段具有較好的均質(zhì)性，因此可以形成基于巖電實驗的阿爾奇公式及其變形公式計算儲層段含水飽和度的方法。

介殼灰?guī)r儲層巖石泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)低，可利用阿爾奇公式計算含水飽和度[12-13]（式（4））。 對于含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r儲層由于其泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高，可以利用阿爾奇變形公式計算含水飽和度。

式中：Sw為含水飽和度；φ為儲層孔隙度；Rw為地層水電阻率，Ω·m；Rt為地層電阻率，Ω·m；m，a，n，b 分別為巖石膠結(jié)指數(shù)、比例系數(shù)、飽和度指數(shù)和系數(shù)。

圖4 巖心孔隙度與多元線性擬合計算的孔隙度交會圖

由于大安寨段含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r儲層段泥質(zhì)主要為分散泥質(zhì)，地層水礦化度在50 g/L左右（類比鄰區(qū)大安寨水分析資料），故采用西門杜公式（式（5））計算含水飽和度。

式中：Vsh為泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)。

由于大安寨段儲層泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)差異較大，因此采用巖電實驗資料，分巖性進(jìn)行巖電參數(shù)取值（見表2）。

表2 大安寨段巖電參數(shù)取值

3 應(yīng)用效果分析

利用YL4井和YL17井元素測井分析的礦物體積分?jǐn)?shù)與本次建模測井解釋的礦物體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比，兩者吻合較好，平均絕對誤差為1.3%，平均相對誤差為3.1%，相關(guān)系數(shù)0.90，能夠有效地滿足儲量計算的要求。

YB102，YL4和YL30井在大安寨段介殼灰?guī)r和含泥介殼灰?guī)r地層取心，并進(jìn)行了小巖樣氦氣法孔隙度分析。3口井測井解釋的孔隙度與巖心分析孔隙度之間有較好的匹配關(guān)系（見圖5）。YB地區(qū)9口取心井單井測井計算孔隙度絕對誤差低于0.21%，相對誤差低于7.53%，相關(guān)系數(shù)高于0.845。測井精細(xì)解釋得出的孔隙度完全能夠滿足《石油天然氣儲量計算規(guī)定》中相對誤差不超過8%的精度要求[14]。

圖5 巖心分析孔隙度與測井計算孔隙度對比

4 結(jié)論

1）YB氣田大安寨段巖性復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)變化無規(guī)律且變化幅度大，分巖性建立孔隙度和含水飽和度計算模型，能有效解決儲層參數(shù)計算問題。

2）選用改進(jìn)型的雙礦物模型計算介殼灰?guī)r孔隙度，選用多元線性回歸計算含泥介屑灰?guī)r和泥質(zhì)介屑灰?guī)r孔隙度，2種方法結(jié)合，能夠有效解決復(fù)雜巖性儲層孔隙度計算的難題。

3）采用阿爾奇公式計算介屑灰?guī)r的含水飽和度，采用西門杜公式計算含泥介殼灰?guī)r和泥質(zhì)介殼灰?guī)r的含水飽和度。

[1]高紅賢.元壩氣田長興組氣藏含水飽和度計算[J].斷塊油氣田，2014，21（3）：348-351.

[2]馮榮昌，吳因業(yè)，陶士振，等.四川盆地下侏羅統(tǒng)大安寨段沉積微相特征及對儲層的控制[J].石油實驗地質(zhì)，2015，37（3）：320-367.

[3]趙勇，王志剛，荀威.動態(tài)描述技術(shù)在YB氣田須三氣藏中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2013，27（5）：83-85.

[4]雍世和，張超謨.測井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋[M].東營：石油大學(xué)出版社，1996：139.

[5]趙永為，周曉峰，楊雙，等.儲層測井參數(shù)的建模方法研究[J].青海石油，2008，26（1）：6-10.

[6]石玉江，張海濤，侯雨庭，等.基于巖石物理相分類的測井儲層參數(shù)精細(xì)解釋建模[J].測井技術(shù)，2005，29（4）：328-332.

[7]曾文沖.油氣藏儲集層測井評價技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991：262-263.

[8]歐陽健.石油測井解釋與儲層描述[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994：70-73.

[9]司馬立強(qiáng).改進(jìn)的雙礦物模型在川東北地區(qū)陸相致密儲層測井評價中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報，2013，35（5）：71-74.

[10]吳繼余.用測井多元素相關(guān)分析方法進(jìn)行碳酸鹽儲層參數(shù)的研究[J].測井技術(shù)，1986，10（6）：38-48.

[11]孫建孟.用統(tǒng)計方法建立解釋模型中的回歸分析[J].測井技術(shù)1995，19（3）：200-207.

[12]孫建國.阿爾奇（Archie）公式：提出背景與早期爭論[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22（2）：472-486.

[13]Archie.The electrical resistivity log as aid in determining some reservoir characteristics[J].Trans.AIME，1942（146）：54-62.

[14]錢勤，馮明剛，彭勁，等.測井精細(xì)解釋在普光氣田儲量計算中的應(yīng)用[J].石油實驗地質(zhì)，2012，34（5）：543-548.