介電掃描測井在復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

賴　強(qiáng)，謝　冰，梁　濤，黃　科，郭洪波，曹江寧

（1.中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，成都610041；2.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒841000）

介電掃描測井在復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

賴強(qiáng)1，謝冰1，梁濤1，黃科1，郭洪波2，曹江寧2

（1.中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，成都610041；2.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒841000）

四川盆地龍王廟組氣藏是中國目前最大的海相碳酸鹽巖整裝氣藏，由于該氣藏儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間類型多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)，加之受巖性影響，背景電阻率較高，致使儲(chǔ)集層含氣飽和度準(zhǔn)確計(jì)算和流體識(shí)別難度較大。通過對(duì)斯倫貝謝新一代多頻介電掃描測井ADT（Array Dielectric Tool）的基本原理和方法的介紹，結(jié)合龍王廟組氣藏ADT采集資料和介電掃描測井所提供的地層介電常數(shù)、含水孔隙度，以及介電頻散技術(shù)反演得到連續(xù)的膠結(jié)指數(shù)，對(duì)該氣藏儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)、含氣飽和度和流體性質(zhì)進(jìn)行探索性研究，評(píng)價(jià)結(jié)果與巖心半滲透隔板實(shí)驗(yàn)、密閉取心和試油結(jié)論一致。

四川盆地；龍王廟組氣藏；碳酸鹽巖；介電掃描測井；孔隙結(jié)構(gòu)；流體識(shí)別

自2008年斯倫貝謝公司新一代多頻介電掃描測井ADT（Array Dielectric Tool）問世以來，國外在不同類型的儲(chǔ)集層中進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)采集及效果評(píng)價(jià)，尤其是在稠油碳酸鹽巖、泥質(zhì)砂巖、高礦化度碳酸鹽巖含水飽和度準(zhǔn)確計(jì)算及可動(dòng)油氣評(píng)價(jià)應(yīng)用中，較常規(guī)測井具有明顯優(yōu)勢(shì)[1-3]。在國內(nèi)，多頻介電掃描測井?dāng)?shù)據(jù)采集及其應(yīng)用才剛開始，長慶油田近年來針對(duì)低孔滲碎屑巖儲(chǔ)集層介電掃描測井?dāng)?shù)據(jù)采集及應(yīng)用已見到好的效果[4]，而對(duì)于復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用目前國內(nèi)還處于空白。2013年，針對(duì)四川盆地寒武系龍王廟組低孔低滲碳酸鹽巖氣藏進(jìn)行了多口井的介電掃描測井資料采集，在國內(nèi)首次利用介電頻散技術(shù)對(duì)復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層不同膠結(jié)指數(shù)下含氣飽和度計(jì)算和流體識(shí)別進(jìn)行探索性研究，取得較好的應(yīng)用效果。

1　介電掃描測井原理

介電掃描測井也稱電磁波傳播測井，電磁波在地層中傳播時(shí)，因?yàn)榕c地層中流體和礦物相互作用而發(fā)生改變，電磁波的幅度和速度隨能量減弱而降低，相位也發(fā)生變化，這種變化與地層介電常數(shù)大小密切相關(guān)[5]。地層中烴類和大多數(shù)礦物的介電常數(shù)都很低，對(duì)電磁波影響很小，而水的介電常數(shù)相對(duì)較高，對(duì)電磁波影響很大[6]。因此，地層的總介電常數(shù)在很大程度上取決于單位體積中水的含量，介電掃描測井正是利用這一特性測量儲(chǔ)集巖的含水孔隙度，其地層測量介電常數(shù)表達(dá)式為

實(shí)際上，介電常數(shù)并不是真正的常數(shù)，而是隨頻率變化的函數(shù)式，具有頻散特征。在碳酸鹽巖中，這種與頻率相關(guān)的頻散主要與碳酸鹽巖結(jié)構(gòu)差異相關(guān)[2]?；诖苏J(rèn)識(shí)，新一代介電掃描測井儀采用4個(gè)不連續(xù)的工作頻率（20~1 000 MHz）和多個(gè)發(fā)射器和接收間距來探測這種頻散信息。其完善的頻散分析模型[7]為

通過反演多種頻率下記錄的數(shù)據(jù)，除獲得徑向上不同深度范圍內(nèi)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率外，還可以連續(xù)獲得量化地層結(jié)構(gòu)差異的地層膠結(jié)指數(shù)，這是阿爾奇含水飽和度方程中最重要的參數(shù)之一。對(duì)于碳酸鹽巖，這些參數(shù)通常由巖心資料獲得。但根據(jù)巖心測量這些參數(shù)既耗時(shí)成本又高，而利用介電頻散信息提供的連續(xù)地層膠結(jié)指數(shù)，能更好地應(yīng)用井下資料評(píng)價(jià)碳酸鹽巖，這正是新一代介電掃描測井儀的核心價(jià)值體現(xiàn)。

圖1　XA井（a）和XB井（b）介電測井膠結(jié)指數(shù)直方圖

圖2　XA井（a）和XB井（b）核磁測井T2譜分布

2　應(yīng)用實(shí)例

四川盆地龍王廟組氣藏是中國迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大海相碳酸鹽巖整裝氣藏，儲(chǔ)集層以白云巖為主，巖心孔隙度為3.35%~5.83%，滲透率為0.000 8~ 6.777 0 mD，是典型的低孔低滲儲(chǔ)集層。儲(chǔ)集層發(fā)育有次生溶蝕孔、洞和縫，儲(chǔ)集空間類型多樣，非均質(zhì)性強(qiáng)。面對(duì)這類儲(chǔ)集層，含氣飽和度計(jì)算以及流體性質(zhì)判別存在較大困難。2013年對(duì)龍王廟組氣藏進(jìn)行了多頻介電掃描測井資料采集，旨在評(píng)價(jià)龍王廟組氣藏含氣性以及定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層含氣飽和度。

2.1地層膠結(jié)指數(shù)應(yīng)用評(píng)價(jià)

地層膠結(jié)指數(shù)是體現(xiàn)儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)差異的重要參數(shù)，同時(shí)也是阿爾奇含水飽和度計(jì)算公式中的重要參數(shù)之一。利用介電掃描測井提供的連續(xù)地層膠結(jié)指數(shù)曲線，可以在縱向上對(duì)儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，還可以得到更精確的含水飽和度資料。

根據(jù)區(qū)內(nèi)XA井和XB井龍王廟組介電掃描測井得到的膠結(jié)指數(shù)直方圖（圖1）可以發(fā)現(xiàn)：①2口井膠結(jié)指數(shù)分布范圍較寬（1.7~3.0），與研究區(qū)巖心半滲透隔板法實(shí)驗(yàn)確定膠結(jié)指數(shù)分布范圍（1.77~2.78）基本一致；②XA井膠結(jié)指數(shù)分布范圍比XB井要寬，并且XA井直方圖呈雙峰形態(tài)，而XB井為單峰，表明XA井的孔隙結(jié)構(gòu)較XB井更復(fù)雜，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性更強(qiáng)。從這2口井核磁共振資料可以驗(yàn)證這一點(diǎn)。由圖2可知，XA井核磁T2譜具有明顯的雙峰特征，大孔隙所占比例較??；而XB井核磁T2譜主要表現(xiàn)為單峰特征，大孔隙所占比例比XA井要大。XA井測試日產(chǎn)氣30.32×104m3，XB井日產(chǎn)氣116.87×104m3，證明利用介電掃描測井地層膠結(jié)指數(shù)評(píng)價(jià)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)是可行的。

圖3是XC井龍王廟組不同膠結(jié)指數(shù)下飽和度評(píng)價(jià)成果圖。由圖3可見，儲(chǔ)集層段介電頻散分析膠結(jié)指數(shù)為1.8~2.9，利用此膠結(jié)指數(shù)，結(jié)合巖心實(shí)驗(yàn)確定的飽和度指數(shù)值，所計(jì)算的含水飽和度，與密閉取心分析飽和度吻合較好。該井儲(chǔ)集層段膠結(jié)指數(shù)計(jì)算含水飽和度為3.8%~30.7%，測井解釋3個(gè)氣層，經(jīng)測試日產(chǎn)氣11.45×104m3.

圖3　XC井龍王廟組不同膠結(jié)指數(shù)下飽和度評(píng)價(jià)成果

2.2儲(chǔ)集層流體性質(zhì)判別

由于介電掃描測井測量的是含水孔隙度，因此常規(guī)測井計(jì)算的總孔隙度與介電孔隙度之差表明存在可動(dòng)油氣。由圖4可知，XD井上儲(chǔ)集層（4 655—4 695 m）測井計(jì)算孔隙度大于介電掃描測井含水孔隙度，并且二者之間差異明顯，表明上儲(chǔ)集層段存在大量可動(dòng)油氣。而下儲(chǔ)集層（4 695—4 710 m）測井計(jì)算孔隙度與介電掃描測井含水孔隙度基本重合，表明下儲(chǔ)集層段含氣性較差，具有水層特征。上儲(chǔ)集層段測試日產(chǎn)氣115.62×104m3；下儲(chǔ)集層段測試日產(chǎn)水72 m3，介電掃描測井流體識(shí)別結(jié)果與測試結(jié)果一致。

基于天然氣和水的介電常數(shù)差異大這一事實(shí)[8]，根據(jù)XC井和XD井測試結(jié)果以及介電掃描測井徑向上不同探測深度的介電常數(shù)，可以建立介電常數(shù)法氣水識(shí)別圖版[9-10]（圖5）。由圖5可看出，當(dāng)介電常數(shù)大于30時(shí)判別為水層，小于30時(shí)則判別為氣層。

圖4　XD井龍王廟組介電測井流體判別成果

圖5　龍王廟組介電常數(shù)流體判別圖版

由XB井龍王廟組介電常數(shù)法流體判別成果圖（圖6）可知，儲(chǔ)集層段介電掃描測井測量的介電常數(shù)為8~29，依據(jù)介電常數(shù)流體識(shí)別圖版，判別為氣層，該儲(chǔ)集層段測試日產(chǎn)氣116.87×104m3，流體判別結(jié)果與測試結(jié)果一致。

3　結(jié)束語

（1）利用介電掃描測井得到的膠結(jié)指數(shù)曲線和巖心半滲透隔板法確定的飽和度指數(shù)，可以準(zhǔn)確計(jì)算地層含油氣飽和度。

（2）針對(duì)儲(chǔ)集層物性變化大，孔隙類型多樣的碳酸鹽巖地層，利用介電掃描測井含水孔隙度和介電常數(shù)，能更好地克服儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)變化和低孔隙度造成的流體識(shí)別困難，更準(zhǔn)確地識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。

（3）在國內(nèi)首次探索利用介電掃描測井技術(shù)對(duì)復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層進(jìn)行流體性質(zhì)判別及變膠結(jié)指數(shù)含氣飽和度計(jì)算，取得了較好的地質(zhì)應(yīng)用效果，對(duì)國內(nèi)外類似復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的油氣評(píng)價(jià)具有重要的借鑒和參考價(jià)值。

符號(hào)注釋

Rte——巖石結(jié)構(gòu)參數(shù)；

Sw——含水飽和度，%；

ε0——真空中介電常數(shù)；

εm——巖石骨架介電常數(shù)；

ε*——水的介電常數(shù)；

w

εoil——油的介電常數(shù)；

εr——相對(duì)介電常數(shù)；

ε*——測量對(duì)象的總介電常數(shù)；

ω——電磁波頻率，Hz；

σ——電導(dǎo)率，S/cm；

?T——總孔隙度，%.

圖6　XB井龍王廟組介電常數(shù)法流體判別成果

［1］Mude J，Arora S，McDonald T，et al.Wireline dielectric measure?ments make a comeback：applications in Oman for a new generation dielectric log measurement［R］.SPWLA 51th Annual Logging Sym?posium，2010.

［2］Mosse L，Carmona R，Decoster E，et al.Dielectric dispersion logging in heavy oil：a case study from the Orinoco belt［R］.SPWLA 51th Annual LoggingSymposium，2009.

［3］Little JD，Julander D R，Knauer L C，et al.Dielectric disperion mea?surements in Califormia heavy oil reservoirs［R］.SPWLA 51th An?nual LoggingSymposium，2010.

［4］程玉梅，張小剛，魏國.介電掃描測井技術(shù)在長慶油田的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2012，36（2）：277-281. Cheng Yumei，Zhang Xiaogang，Wei Guo.Application of dielectric scanner logging in Changqing oilfield［J］.Well Logging Technology，2012，36（2）：277-281.

［5］Myers M T.A saturation interpretation model for the dielectric con?stant of shaly sands［R］.The 5th Annual Society of Core Analysts Conference，1991.

［6］Wharton R P，Hazen G A，Rau R N，et al.Electro?magnetic propaga?tion：advances in technique and interpretation［R］.SPE 9267，1980.

［7］Romulo C，Eric D，Jim H.Dieletric logging new technology and ap?plication［J］.Oilfield Review，2011，23（1）：36-52.

［8］Seleznev N，Habashy T，Boyd A，et al.Formation properties derived from multi?frequency dielectric measurement［R］.The SPWLA 47th Annual LoggingSymposimu，2006.

［9］Seleznev N.Dielectric mixing laws for fully and partially saturated carbonate rocks［R］.The SPWLA 45th Annual Logging Symposimu，2004.

［10］孫玉紅，王建功，高淑梅，等.介電測井在二連地區(qū)的應(yīng)用［J］.測井技術(shù)，2006，30（4）：158-160．

Sun Yuhong，Wang Jiangong，Gao Shumei，et al.The application of dielectric log in Erlian basin［J］.Well Logging Technology，2006，30（4）：158-160．

Application of Array Dielectric Tool to Complex Carbonate Reservoir Evaluation

LAI Qiang1,XIE Bing1,LIANG Tao1,HUANG Ke1,GUO Hongbo2,CAO Jiangning2
(1.Research Institute of Exploration and Development,Southwest Oilfield Company,PetroChina,Chengdu,Sichuan 610041,China; 2.Research Institute of Exploration and Development,Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla,Xinjiang 841000,China)

Longwangmiao gas reservoir in Sichuan basin is the largest integrated marine carbonate gas reservoir in China.It is character?ized by various types of reservoir spaces,strong heterogeneity,high background resisitivity,and strongly influenced by its lithology.So it is difficult to accurately calculate the gas saturation and identify the fluid types.This paper presents the array dielectric tool(ADT),anew dielec?tric log developed from Schlumberger,including the basic principle and the approach,and makes the exploratory studies of the pore struc?ture,gas saturation and fluid property of this reservoir by means of the ADT?collected datafrom Longwangmiao gas reservoir,such as the di?electric constant,water?bearing porosity and the continuously variable cementation index(m)obtained by dielectric dispersion inversion. The results are in accordance with those from the semi?permeable barrier experiment of cores,the sealed coringand the oil production test. Key Words:Sichuan basin;Longwangmiao gas reservoir;carbonate rock;array dielectric tool;pore structure;fluid identification

P631.821.4

A

1001-3873（2015）01-0112-04DOI：10.7657/XJPG20150123

2014-09-24

2014-11-10

賴強(qiáng)（1979-），男，重慶人，工程師，碩士，地球物理測井，（Tel）028-86015634（E-mail）laiqiang@petrochina.com.cn.