基于巖相的酸性火山巖儲層流體識別方法研究

李洪娟, 覃豪

(大慶油田公司勘探開發(fā)研究院, 黑龍江 大慶 163712)

0 引 言

松遼盆地徐深氣田火山巖巖相類型多樣,且?guī)r相控制儲層巖性成因和孔隙結(jié)構(gòu)類型,使得在常規(guī)砂巖中應(yīng)用的中子—密度測井曲線交會、電阻率與孔隙度交會圖等[1-7]對儲層流體性質(zhì)進(jìn)行識別時精度較低,主要表現(xiàn)為高電阻率水層和氣水同層識別效果差,影響勘探與開發(fā)試氣選層。本文選用徐深氣田地質(zhì)劃分巖相結(jié)果、試氣資料及常規(guī)測井、偶極聲波測井和核磁共振測井?dāng)?shù)據(jù),對識別精度低的原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,不同巖相發(fā)育的儲層孔隙結(jié)構(gòu)相差較大,且孔隙結(jié)構(gòu)好壞直接影響電阻率的大小,這使得不同巖相發(fā)育儲層的流體識別標(biāo)準(zhǔn)不同。因此,將成因特征和測井響應(yīng)特征相近的巖相歸類為爆發(fā)相和溢流相,在天然氣的測井響應(yīng)特征分析基礎(chǔ)上,應(yīng)用三孔隙度、橫縱波時差比值、核磁共振等測井方法分巖相構(gòu)建綜合參數(shù),并分巖相建立了火山巖儲層流體識別標(biāo)準(zhǔn)。實際資料驗證表明,該方法提高了儲層流體識別的符合率。

1 火山巖巖相類型及識別

前人對松遼盆地火山巖巖相研究時,一般采用王璞君的“巖性—組構(gòu)—成因”的劃分方案,將徐深氣田的火山巖劃分為5個相15個亞相[8]。這套劃分巖相的標(biāo)準(zhǔn)突出了巖相之間能夠識別的差異,即在巖心或巖屑、手標(biāo)本、剖面上可識別,應(yīng)用測井和地震資料識別時可操作。將松遼盆地徐家圍子地區(qū)40口井的巖心與測井曲線、微電阻率掃描圖像進(jìn)行對比研究,15種亞相中有11種亞相在測井上具有明顯的響應(yīng)特征 (見表1),

以此為基礎(chǔ)研制了火山

巖巖相測井識別流程。首先采用ECS與常規(guī)測井曲線識別巖石成分,再應(yīng)用成像測井識別反映巖相變化的結(jié)構(gòu),并確定期次/旋回地質(zhì)界面,最后,在期次內(nèi)根據(jù)巖石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造劃分火山巖巖相。該流程實現(xiàn)了應(yīng)用測井資料識別火山巖巖相的目的[9-10]。根據(jù)識別結(jié)果,按火山巖巖相發(fā)育的厚度統(tǒng)計,徐深氣田爆發(fā)相占40.0%,溢流相占44.5%,其次是火山沉積相占12.1%,火山通道相和侵出相最少,分別占2.0%和1.4%。

2 巖相對流體識別的影響

對于火山巖儲層,不同巖相發(fā)育儲層的孔隙結(jié)構(gòu)具有各自的特殊性,在電阻率與密度測井曲線的交會圖中,部分水層比一些氣水同層難以識別,一些氣水同層比一些氣層難以識別(見圖1),因此,需分巖相進(jìn)行儲層的電阻率隨物性變化規(guī)律研究。

2.1 巖相歸類

從表1中火山巖亞相的成因特征看,徐深氣田巖相成因包括冷凝成因和壓實固結(jié)成因,這使得巖性和孔隙空間存在較大差異,造成了不同巖相儲層電阻率與物性對應(yīng)規(guī)律不一致。基于巖相的成因,將徐深氣田亞相歸為以冷凝成因為主的巖相包括溢流相、侵出相、火山通道相和以壓實為主的巖相包括爆發(fā)相、火山巖沉積相?；谛焐顨馓飵r相發(fā)育的主要巖相類型、試氣儲層的巖相類型(95%的儲層發(fā)育于爆發(fā)相和溢流相),研究針對爆發(fā)相和溢流相展開。爆發(fā)相和溢流相發(fā)育的儲層用各自相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解釋,對于較少發(fā)育的侵出相和火山巖通道相儲層應(yīng)用溢流相標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流體性質(zhì)解釋,對于較少發(fā)育的火山巖沉積相儲層應(yīng)用爆發(fā)相標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解釋。

圖1 火山巖儲層密度與電阻率關(guān)系圖

2.2 不同巖相的電阻率特征

儲層物性以及流體性質(zhì)是電阻率主要影響因素,研究不同巖相形成儲層的物性對電阻率的影響時,應(yīng)在流體性質(zhì)相同時對比電阻率隨物性變化的規(guī)律。選取24口井爆發(fā)相氣層28層(孔隙度在3.4%～12.1%,平均為7.7%),選取10口井溢流相氣層12層(孔隙度在3.2%～11.3%,平均為7.1%),分析電阻率特征。爆發(fā)相和溢流相氣層的孔隙度相近(見圖2),電阻率見圖3,爆發(fā)相的電阻率變化范圍為110.0～770.4 Ω·m,平均為323.7 Ω·m,溢流相電阻率變化范圍為157.0～2 010.0 Ω·m,平均為518.0 Ω·m。溢流相的電阻率整體大于爆發(fā)相電阻率,而2類巖相儲層的孔隙度相當(dāng),可知當(dāng)2類巖相發(fā)育的儲層孔隙度相近、流體性質(zhì)相同時,溢流相的電阻率比爆發(fā)相的電阻率高。

圖2 爆發(fā)相與溢流相儲層孔隙度柱狀圖

圖3 爆發(fā)相與溢流相儲層深側(cè)向電阻率柱狀圖

從以下2個方面對造成爆發(fā)相和溢流相電阻率差異原因進(jìn)行了分析。在巖心分析的滲透率數(shù)據(jù)統(tǒng)計中(爆發(fā)相和溢流相樣品數(shù)基本相當(dāng)),爆發(fā)相的滲透率平均為0.41 mD*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,溢流相的滲透率平均為0.3 mD。壓汞資料表明,孔隙度相同條件下,爆發(fā)相的孔隙結(jié)構(gòu)比溢流相的好,即溢流相的喉道比爆發(fā)相的細(xì),恒速壓汞資料得到的平均孔喉半徑顯示,溢流相平均喉道半徑小于爆發(fā)相,溢流相中小喉道控制著大孔隙(見表2),造成了孔隙度相當(dāng)條件下電阻率高的特征。在巖性及成巖方式方面,爆發(fā)相的巖性主要以凝灰?guī)r、角礫(晶屑)凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r及角礫巖為主,成巖方式為壓實膠結(jié)成巖,孔隙空

表2 爆發(fā)相和溢流相儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

間主要為粒間孔隙、溶蝕孔洞等,孔隙與孔隙之間的連通性好;溢流相巖性為流紋巖,成巖方式為冷凝固結(jié)成巖,孔隙空間主要為氣孔、溶蝕孔洞等,孔隙與孔隙之間的連通性差。溢流相與爆發(fā)相儲層相比,相同孔隙和流體性質(zhì)條件下溢流相的電阻率高。

3 基于巖相的火山巖儲層流體識別標(biāo)準(zhǔn)

針對徐深氣田火山巖儲層氣水同層和高電阻率水層識別難的問題,在“四性”關(guān)系研究和巖相識別的前提下,先用三孔隙度、核磁共振及橫縱波時差等測井曲線特征識別儲層的含氣性,把水層(包括高電阻率水層)和含氣儲層分開,再分巖相建立流體識別標(biāo)準(zhǔn),識別氣水同層(包括高電阻率同層)和氣層。

3.1 含氣儲層識別方法

當(dāng)儲層含氣時,在三孔隙度測井曲線上表現(xiàn)為中子孔隙度變小,密度孔隙度變大。為了突出這2個孔隙度的差異,采用比值、差值等方法。在橫縱波時差上,當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r,縱波時差變大,橫波時差基本不變。為了有效識別含氣性,構(gòu)建了橫縱波時差比背景值法。在核磁共振測井上,當(dāng)儲層中含氣時,核磁共振測井計算出的地層總孔隙度偏低。在密度測井上,受天然氣的影響測井密度低,計算的密度孔隙度偏大,構(gòu)建了核磁共振與密度孔隙度交會法[11]。

三孔隙度組合、橫縱波時差比值和核磁共振均可反映儲層的含氣性,為了充分利用測井信息,提高儲層含氣性識別的準(zhǔn)確性,構(gòu)建出綜合指數(shù),其中的權(quán)系數(shù)根據(jù)相應(yīng)測井信息反映含氣性的能力確定。

S=a1VB+a2VPOR+a3VCMR

(1)

式中,S為綜合指數(shù);VB、VPOR、VCMR分別為橫縱波時差比值背景值法、三孔隙度組合法和核磁密度孔隙度交會法處理后歸一化的交會值;a1、a2、a3分別為3種方法所占的權(quán)重系數(shù)。

3.2 基于巖相的流體識別標(biāo)準(zhǔn)

分爆發(fā)相和溢流相建立徐深氣田酸性火山巖儲層流體識別標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用綜合指數(shù)和深側(cè)向電阻率,選用發(fā)育爆發(fā)相儲層32口井42個層和發(fā)育溢流相儲層21口井28個層的測井和試氣資料,分爆發(fā)相和溢流相建立流體識別標(biāo)準(zhǔn),圖版精度分別為92.8%(見圖4)、96.4%(見圖5),其中氣水同層識別精度由原來的50%提高到了85%。溢流相氣層識別標(biāo)準(zhǔn)高于爆發(fā)相,使得氣水同層得到較好識別,選用綜合指數(shù)后,使得一些高電阻率水層也得到了較好識別。

圖4 爆發(fā)相酸性火山巖流體識別圖版

圖5 溢流相酸性火山巖流體識別圖版

圖6 徐深×井測井綜合解釋成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

4 應(yīng)用效果分析

應(yīng)用以上方法進(jìn)行流體性質(zhì)識別,首先確定儲層巖相類型,然后計算綜合指數(shù),最后應(yīng)用分巖相的識別標(biāo)準(zhǔn)確定流體性質(zhì)。新井驗證表明,爆發(fā)相的識別標(biāo)準(zhǔn)與不分巖相的標(biāo)準(zhǔn)一致,溢流相的標(biāo)準(zhǔn)相比之下提高較大,分巖相后的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用效果較好。如徐深×井176Ⅲ號層(見圖6),巖性為流紋巖,巖相為溢流相,電阻率為130 Ω·m,含氣指數(shù)7.8%,不分巖相時,解釋為氣層,分巖相后,應(yīng)用溢流相標(biāo)準(zhǔn)解釋該層為氣水同層,對該層進(jìn)行試氣,壓后自噴,日產(chǎn)氣42 872 m3,水69.2 m3,為氣水同層,與分巖相后解釋結(jié)論相符。應(yīng)用該方法完成了徐深氣田21口新井的流體解釋,其中39個層試氣驗證,識別符合率達(dá)89.1%。

5 結(jié) 論

(1) 火山巖巖相控制儲層的巖性、孔隙結(jié)構(gòu)以及儲集空間類型,造成不同巖相儲層電阻率隨物性變化規(guī)律不同,使得爆發(fā)相和溢流相儲層建立統(tǒng)一的流體識別標(biāo)適用性差。

(2) 建立在橫縱波時差比背景值、三孔隙度組合、核磁密度孔隙交會基礎(chǔ)上的綜合指數(shù)指識別含氣儲層,解決了高電阻率水層識別問題。

(3) 在巖相識別基礎(chǔ)上,分爆發(fā)相和溢流相建立流體識別標(biāo)準(zhǔn),較好解決了氣水同層識別問題,流體識別精度達(dá)到了89.1%。應(yīng)用表明,分巖相建立流體識別標(biāo)準(zhǔn)的方法適用于徐深氣田酸性火山巖儲層的流體性質(zhì)識別,對于其他巖相復(fù)雜的火山巖或沉積巖儲層流體識別具有借鑒意義。

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