埕北凹陷CD326塊測井綜合評價(jià)技術(shù)應(yīng)用

黃質(zhì)昌,黃新平, 楊 濤,杜 蕊,冷洪濤

(中國石化勝利石油工程有限公司 測井公司,山東 東營 257096)

埕北凹陷CD326塊測井綜合評價(jià)技術(shù)應(yīng)用

黃質(zhì)昌,黃新平, 楊 濤,杜 蕊,冷洪濤

(中國石化勝利石油工程有限公司 測井公司,山東 東營 257096)

針對埕北凹陷CD326塊油氣勘探開發(fā)和地質(zhì)研究需求、以及儲(chǔ)層測井評價(jià)中存在的困難,以 FMI(全井眼地層微電阻率成像)成像測井為主要技術(shù)手段,結(jié)合其他地質(zhì)資料開展沉積相劃分、井旁構(gòu)造分析。組合運(yùn)用雙自然電位重疊、雙視地層水電阻率重疊和可動(dòng)水分析技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層油水識(shí)別。提出基于達(dá)西方程和油井節(jié)點(diǎn)分析法，并與實(shí)際試油數(shù)據(jù)相結(jié)合的改進(jìn)型儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測模型。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,該技術(shù)在提高油水層識(shí)別準(zhǔn)確性和儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測方面能取得較好的效果。

埕北凹陷CD326塊;測井綜合評價(jià);FMI成像測井;沉積相劃分

CD326塊位于埕北凹陷東部偏北方向,為勝利油田近年油氣勘探重點(diǎn)區(qū)塊。主力含油氣目的層為東營組,油層埋藏深度3 200～3 600 m,儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖為主,平均孔隙度16.4%,平均滲透率42×10-3μm2,地層水礦化度14 500 mg/L左右、水型CaCl2。該含油區(qū)塊高低電阻率油層和低電阻率油層并存,給測井評價(jià)帶來了很大的困難。為了提高油水層測井識(shí)別的準(zhǔn)確性、同時(shí)滿足區(qū)塊地質(zhì)研究和油氣勘探開發(fā)工作的需求,筆者開展以沉積相劃分、井旁構(gòu)造分析、油水識(shí)別和儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測為主要內(nèi)容的測井綜合評價(jià)技術(shù)研究及應(yīng)用。

1 地層沉積相劃分

1.1 區(qū)域沉積地質(zhì)背景

從區(qū)域地震構(gòu)造圖分析,CD326塊東營組處于區(qū)域的局部構(gòu)造低部位,周圍為隆起的古潛山。巖屑錄井資料顯示在目的層以上鉆遇200 m多灰色泥巖,目的層以下鉆遇100 m多褐色及灰色泥巖、油泥巖;微體化石分析見豐富的介形蟲化石(含彎脊東營介等),綜合以上各項(xiàng)資料確定CD326塊東營組目的層宏觀上為湖相沉積。

1.2 沉積旋回

CD326塊東營組油氣目的層分為4個(gè)砂層組,對應(yīng)4個(gè)沉積旋回。Ⅰ砂層組:底部SP(自然電位)異常幅度大、GR(自然伽馬)低值,頂部SP異常幅度減小、GR數(shù)值增大;巖屑錄井底部為含礫細(xì)砂巖、頂部為細(xì)砂巖;綜合分析Ⅰ砂組為正旋回沉積,代表水進(jìn)沉積環(huán)境。用同樣的方法,利用測井資料和巖屑錄井資料進(jìn)行綜合分析,得出Ⅱ、Ⅲ砂組為反旋回沉積、水退沉積環(huán)境;Ⅳ砂層組為正旋回沉積。沉積旋回分析結(jié)果見圖2。

1.3 沉積亞相及微相

以區(qū)域沉積地質(zhì)背景為基礎(chǔ),依據(jù)FMI圖像特征和常規(guī)測井曲線響應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合地質(zhì)錄井資料進(jìn)行地層沉積相分析。

1.3.1 水下扇中扇亞相

從FMI圖像可以得到地層的各種層理、沖刷充填構(gòu)造、變形構(gòu)造、泥礫、砂礫等地層信息,與各種亞相微相的地層特征相結(jié)合用于劃分地層沉積相帶。以該塊C6井為例,FMI圖像和錄井資料未發(fā)現(xiàn)水下扇內(nèi)扇常見的礫巖以及外扇常見的鮑馬系列,東營組目的層段儲(chǔ)層巖性以含礫細(xì)砂、粗砂和細(xì)砂巖為主,符合水下扇中扇的巖性特征,判定為水下扇中扇亞相。FMI圖像出現(xiàn)塊狀層理、交錯(cuò)層理、水平層理、變形層理和沖刷充填構(gòu)造等沉積構(gòu)造現(xiàn)象,見圖1,GR曲線呈齒狀箱形,符合辮狀溝道和溝道間的沉積和測井響應(yīng)特征[1],沉積微相劃分把Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ砂組定為辮狀溝道,Ⅲ砂組為辮狀溝道疊加溝道間。FMI圖像出現(xiàn)泥礫砂巖和交錯(cuò)層理,指示砂體是由重力流和牽引流共同作用形成的,且為多個(gè)辮狀溝道疊合而成。在物源充足的條件下,水中的物質(zhì)以重力流的方式沉積,到后期又經(jīng)歷牽引流的反復(fù)淘洗,使得砂體厚度大、巖性純凈,儲(chǔ)集性滲透性等物性條件好,可形成良好的儲(chǔ)集層。圖2為C6井沉積相劃分綜合成果圖。

圖1 C6井地層FMI成像特征

圖2 C6井沉積相劃分綜成果

1.3.2 半深湖-深湖亞相

半深湖-深湖亞相地層由灰色、褐色的泥巖及油泥巖組成,FMI圖像顯示水平層理、水平紋層發(fā)育,出現(xiàn)變形構(gòu)造,見圖1,GR曲線高值且較平直。厚層砂體埋藏包裹于深湖相的烴源巖之中,成藏條件非常良好,可形成自生自儲(chǔ)的巖性油氣藏;如果具備一定的構(gòu)造條件,亦可形成巖性-構(gòu)造油氣藏。

1.4 物源(古水流)方向

古水流方向根據(jù)消除構(gòu)造傾角以后砂層交錯(cuò)層理的傾角方位頻率來進(jìn)行分析。C6井砂層層理傾角方位頻率主要分布在北西和北東兩個(gè)方位區(qū)域,指示水下扇扇體向北西和北東兩個(gè)優(yōu)勢方向展布,表現(xiàn)雙物源特征,CD326塊東營組油氣目的層總體物源方向來自南西和南東兩個(gè)方向,為砂體的外延追蹤和勘探提供參考依據(jù)。

2 井旁構(gòu)造分析應(yīng)用

2.1 泥巖地層產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)

泥巖是在比較安靜、低能的環(huán)境中沉積形成的,能最大程度消除水流對地層傾角形成的影響,泥巖傾角反映的就是地層構(gòu)造傾角,由于成像測井儀器探測的地層范圍很小,僅局限在井壁附近,所以它得到的地層構(gòu)造信息也稱之為井旁構(gòu)造信息。利用FMI處理分析軟件,對泥巖層理面進(jìn)行分類拾取和統(tǒng)計(jì),可以定量得到地層的傾角、傾向和走向等產(chǎn)狀要素,根據(jù)井旁地層產(chǎn)狀在井筒縱向的變化特征,可進(jìn)行斷層、褶皺和不整合等構(gòu)造現(xiàn)象的識(shí)別和描述。圖3為C6井東營組泥巖地層產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)圖,指示井旁構(gòu)造為簡單的單斜構(gòu)造,地層傾向北西西、走向北北東-南南西、傾角分布范圍3°～49.5°、主頻傾角4.7°。

圖3 C6井泥巖地層產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)

2.2 斷層識(shí)別

斷層在油氣運(yùn)移、聚集成藏的過程中起重要作用。利用地層傾角矢量圖在縱向上不同的變化模式可以識(shí)別斷層,圖4為C6井地層傾角矢量圖,3 616～3 623.5 m為一組傾角不斷增大、傾向從北東變化到東的紅模式;3 623.5～3 629 m為一組傾角不斷減小、傾向接近向西的藍(lán)模式,該變化模式為同生斷層的矢量模式,斷點(diǎn)在3 623.5 m附近,該斷層存在于生油巖中,對油氣的運(yùn)移起到良好的通道作用。

圖4 C6井地層傾角矢量圖

2.3 油水邊界預(yù)測

油水邊界數(shù)據(jù)是石油儲(chǔ)量計(jì)算、勘探開發(fā)部署的重要數(shù)據(jù),利用常規(guī)測井資料識(shí)別的油水界面深度、結(jié)合FMI的地層構(gòu)造傾角,可以預(yù)測油層向外擴(kuò)展的油水邊界,用下式計(jì)算:

r=h/tanα.

(1)

式中,r為以井筒為圓心,地層傾斜方向的油水邊界半徑,m;h為油層厚度,m;α為地層傾角,°。以C6井為例,第Ⅳ砂組油水界面深度為3 515 m,油層厚度26 m、主頻構(gòu)造傾角4.7°,以井筒為中心,預(yù)測油水邊界在地層傾斜方向(北西西)316 m處。

3 油水層識(shí)別

3.1 雙自然電位重疊技術(shù)

用測井深、淺探測電阻率計(jì)算視自然電位,應(yīng)用于油、水層識(shí)別,其計(jì)算方法用下式表達(dá)[2]：

(2)

利用阿爾奇飽和度方程,經(jīng)過一系列推導(dǎo),得到測量自然電位與視自然電位的關(guān)系式[3]：

(3)

式中,Rt、Rxo分別為原狀地層(深探測)和沖洗帶(淺探測)測量電阻率,Ω·m;SP、SPa分別為測井自然電位和計(jì)算視自然電位,mV;Sw、Sxo分別為原狀地層和沖洗帶含水飽和度;n為飽和度指數(shù),無量綱,一般取2;Ka為視自然電位系數(shù),可用純水層進(jìn)行刻度得到。

對式(3)進(jìn)行分析:Ka始終取正值,當(dāng)儲(chǔ)層為水層時(shí),由于Sw=Sxo,則SPa=SP;當(dāng)儲(chǔ)層含油氣時(shí),因?yàn)槟酀{濾液侵入導(dǎo)致Sxo>Sw,則SPa>SP,這表明,當(dāng)儲(chǔ)層含油時(shí),SPa將向高電位方向移動(dòng),把SPa與SP重疊在一起時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的幅度差異,這就是雙自然電位重疊指示儲(chǔ)層含油性的原理。

3.2 雙視地層水電阻率重疊技術(shù)

根據(jù)阿爾奇方程,砂泥巖儲(chǔ)層視地層水電阻率用下式計(jì)算：

(4)

利用測井自然電位,也可以計(jì)算儲(chǔ)層的視地層水電阻率,計(jì)算方法用以下函數(shù)算式表達(dá)[2]：

Rwa,sp=f(ΔSP,Rmf,T) .

(5)

式中,Rwa,Ar、Rwa,sp分別為阿爾奇視地層水電阻率和自然電位視地層水電阻率,Ω·m;φ為地層有效孔隙度;m為孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù);a、b為巖性系數(shù);SP為相對于泥巖的自然電位異常幅度,mV;Rmf為地層溫度下的鉆井液濾液電阻率,Ω·m;T為地層溫度,℃。Rwa,sp的具體算法可以參考洪有密先生的專著[4]。由于Rwa,Ar對儲(chǔ)層含油性的反應(yīng)較為敏感,而Rwa,sp對儲(chǔ)層含油性反應(yīng)敏感性較低,故可以把它們二者進(jìn)行重疊用于判斷儲(chǔ)層的含油性,當(dāng)儲(chǔ)層為水層時(shí)Rwa,Ar=Rwa,sp;當(dāng)儲(chǔ)層含油時(shí)Rwa,Ar>Rwa,sp。

3.3 可動(dòng)水分析技術(shù)

從儲(chǔ)層試油及生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析,油層不含水或含水率低(一般≤10%),這說明地層中的水為束縛水或只含有少量的可動(dòng)水;水層則全部產(chǎn)水,不含油,表明水層中含有數(shù)量很多的可動(dòng)水;此即為可動(dòng)水分析方法識(shí)別油、水層的基本原理。儲(chǔ)層含水飽和度、可動(dòng)水飽和度以及束縛水飽和度三者的關(guān)系用下式表達(dá)[3]:

Sw=Swi+Swm.

(6)

式中,Sw、Swi、Swm、分別為含水飽和度、束縛水飽和度和可動(dòng)水飽和度。儲(chǔ)層為油層時(shí),由于Swm≈0,則有Sw≈Swi;儲(chǔ)層為水層時(shí),由于Swm?0,且Swi+Swm≈1,則有Sw?Swi。所以可利用儲(chǔ)層含水飽和度和束縛水飽和度的組合關(guān)系可以判斷儲(chǔ)層的含油性,參數(shù)Sw、Swi具體的計(jì)算方法可參考相關(guān)的文獻(xiàn)資料[3]。

4 儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測

4.1 油井產(chǎn)能節(jié)點(diǎn)分析

儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測是測井評價(jià)技術(shù)在油田勘探開發(fā)中的一個(gè)重要應(yīng)用,也是測井評價(jià)技術(shù)應(yīng)用的重要研究和發(fā)展方向。準(zhǔn)確的儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測可以節(jié)約油氣勘探成本、提高勘探效率;也可以為油氣開發(fā)方案的制訂提供有效的參考依據(jù)。

油井的生產(chǎn)是在地層、井筒和井口裝置流程構(gòu)成的系統(tǒng)中進(jìn)行的,要研究油井的產(chǎn)量,可選取系統(tǒng)中幾個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。圖5為油井產(chǎn)能節(jié)點(diǎn)分析原理圖,圖(a)中A點(diǎn)為儲(chǔ)層節(jié)點(diǎn),在無阻流、無地層損害的情況下,其產(chǎn)能為理想產(chǎn)能(油層最大產(chǎn)能),它由油層的先天條件所決定;B點(diǎn)為井底節(jié)點(diǎn),其產(chǎn)能為流入產(chǎn)能;C點(diǎn)為井口節(jié)點(diǎn),其產(chǎn)能為油井流出產(chǎn)能。圖(b)為井筒節(jié)點(diǎn)產(chǎn)能與流壓關(guān)系示意圖,B點(diǎn)的流入產(chǎn)能隨流壓的增大而減小;C點(diǎn)的流出產(chǎn)能隨流壓的增大而增加。實(shí)際上油井的產(chǎn)量就是B點(diǎn)流入產(chǎn)能與C點(diǎn)流出產(chǎn)能共同進(jìn)行產(chǎn)能、壓力動(dòng)態(tài)平衡協(xié)調(diào)的結(jié)果,也就是在流入與流出曲線的交會(huì)點(diǎn)D,取得流壓與產(chǎn)能的一致,即油井協(xié)調(diào)產(chǎn)能。

圖5 油井產(chǎn)能節(jié)點(diǎn)分析原因

4.2 儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測模型

CD326塊油層的產(chǎn)能預(yù)測方法是以達(dá)西公式、平面徑向流模型[5]和產(chǎn)能指數(shù)修正模型[6]為基礎(chǔ),充分考慮了油層含油豐度、運(yùn)移通道、原油性質(zhì)、油層壓力和油藏因素等對產(chǎn)能的影響,同時(shí)應(yīng)用了油井節(jié)點(diǎn)分析原理和區(qū)塊油層實(shí)際測試數(shù)據(jù),提出以下儲(chǔ)層測井產(chǎn)能預(yù)測模型：

Q=dcIqΔP/Fr,

(7)

Iq=φKSoh,

(8)

(9)

ΔP=Pe-Pwf.

(10)

式中,Q為原油產(chǎn)量,m3·d-1;dc為刻度系數(shù),無量綱,可利用區(qū)塊試油數(shù)據(jù)回歸得到;Iq為儲(chǔ)層供油指數(shù);φ為孔隙度,小數(shù);K為滲透率,×10-3μm2;So為含油飽和度;h為儲(chǔ)層厚度,m;P、Pe、Pwf分別為井底生產(chǎn)壓差、儲(chǔ)層壓力和井底流壓,MPa;Fr為油藏綜合因子;μ為地層原油黏度,mPa·s,與溫度和壓力有關(guān)[7];B為原油體積系數(shù),無量綱,可由油藏高壓物性資料或狀態(tài)方程法計(jì)算得到[8];re為以井筒為圓心的供油半徑,m;rw為井筒半徑,m;S為表皮系數(shù),可利用油層壓力恢復(fù)曲線計(jì)算得到。

5 應(yīng)用效果

利用測井資料進(jìn)行地層沉積、構(gòu)造分析和油水層識(shí)別、儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測的測井綜合評價(jià)方法應(yīng)用于埕北凹陷CD326塊,為區(qū)塊勘探開發(fā)井位部署、地質(zhì)研究工作提供了有效的測井評價(jià)成果和技術(shù)支持,在發(fā)現(xiàn)、定量評價(jià)油氣層方面取得了較好的效果,先后在C6、C6-A1、C6-A2等井獲得了較高的原油產(chǎn)量,下面對C6井進(jìn)行應(yīng)用效果分析。

C6井為CD326塊的一口評價(jià)井,油氣目的層為東營組,儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖和粗砂巖為主,夾粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖,含油層段劃分為四個(gè)砂層組。該井測井評價(jià)的難點(diǎn)在于儲(chǔ)層高、低電阻率并存,儲(chǔ)層電阻率最高達(dá)到29 Ω·m、最低6 Ω·m,給測井油水識(shí)別造成了很大的困難。3號層深側(cè)向電阻率6～10 Ω·m,其下方鄰近油層的電阻率高達(dá)18 Ω·m,該塊水層電阻率一般約為3.5 Ω·m,從電阻率數(shù)值分析3號層處于油水同層的范疇;測井?dāng)?shù)據(jù)處理雙自然電位重疊、雙視地層水電阻率重疊指示儲(chǔ)層含油性良好,可動(dòng)水分析基本上不存在可動(dòng)水,計(jì)算平均含油飽和度達(dá)到55%,測井綜合分析3號層解釋為油層。11號層中上部3 489～3 514 m電阻率呈上高下低顯示,上部電阻率最高達(dá)到29 Ω·m、下部為10 Ω·m,測井?dāng)?shù)據(jù)處理各項(xiàng)含油性指標(biāo)顯示含油良好,無可動(dòng)水,解釋為油層;11號層底部3 514～3518 m電阻率降低,各項(xiàng)含油指標(biāo)變差、出現(xiàn)了較多的可動(dòng)水,解釋為含油水層,測井綜合評價(jià)成果見圖6。同時(shí)利用儲(chǔ)層測井產(chǎn)能預(yù)測技術(shù)對該井進(jìn)行了儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測。本井3號層3 348～3 354 m、11號層3 489～3 502 m進(jìn)行了射孔試油,試油數(shù)據(jù)表明測井解釋結(jié)論與試油結(jié)論相一致,預(yù)測原油產(chǎn)量接近實(shí)測產(chǎn)量,預(yù)測數(shù)據(jù)相對誤差小于10%,產(chǎn)能預(yù)測精度滿足生產(chǎn)需求,取得了預(yù)期的效果。實(shí)際試油數(shù)據(jù)和測井產(chǎn)能預(yù)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 C6井試油成果與測井評價(jià)成果對照表

C6-A1井位于C6井西南方向1 900 m處，油氣目的層?xùn)|營組儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖和粉砂巖為主，測井分析為水下扇外扇沉積亞相，儲(chǔ)層高低電阻率并存，利用測井油水綜合評價(jià)技術(shù)進(jìn)行處理解釋和產(chǎn)能預(yù)測，該井測井解釋油層5層11.6 m，預(yù)測5個(gè)油層的總產(chǎn)能為53.9 m3/d；實(shí)際經(jīng)射孔試油，5個(gè)油層產(chǎn)原油50.6 m3/d,不含水，測井解釋結(jié)論與試油結(jié)論相符合，產(chǎn)能預(yù)測精度滿足生產(chǎn)要求。位于C6井西北方向330 m的C6-A2井，東營組Ⅳ砂組處于測井預(yù)測的油水邊界以外，砂體厚度15.7 m，測井解釋為上油水同層下含油水層，經(jīng)射孔試油產(chǎn)液71.6 m3/d，含水92.4%，該井的試油結(jié)果證實(shí)了測井預(yù)測的油水邊界較為準(zhǔn)確可靠。

圖6 C6井測井?dāng)?shù)據(jù)處理綜合成果

6 結(jié) 論

(1)通過地層沉積相帶分析研究，埕北凹陷CD326塊油氣目的層為湖相水下扇扇中辮狀溝道砂體，砂體厚度大、巖性物性好，可形成良好的巖性油氣藏。依據(jù)物源方向、油水邊界和地層構(gòu)造傾角傾向，C6井的南東及南西—北東方向?yàn)樵搲K油氣勘探有利方向。

(2)以雙自然電位重疊、雙視地層水電阻率重疊和可動(dòng)水分析構(gòu)成的測井綜合油水識(shí)別技術(shù),通過實(shí)際應(yīng)用，可以較為準(zhǔn)確地識(shí)別埕北凹陷CD326塊的低阻油層及水層,取得了較好的儲(chǔ)層油水評價(jià)效果，滿足了油氣勘探生產(chǎn)需求。

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[責(zé)任編輯] 孔 雪

2017-01-15

黃質(zhì)昌(1961—),男,廣東海豐人,中國石化勝利石油工程有限公司測井公司高級工程師,主要從事儲(chǔ)層測井綜合評價(jià)及解釋方法研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.01.001

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1673-5935(2017)01- 0001- 06