碳酸鹽巖巖溶儲層多井評價方法及地質(zhì)應(yīng)用

馮慶付 江青春 任夢怡 汪澤成 劉英明 田 瀚 黃士鵬

中國石油勘探開發(fā)研究院

0 引言

測井多井儲層評價技術(shù)是現(xiàn)代測井地質(zhì)學(xué)研究的一個重要組成部分，它是以測井、巖心分析、測試及地質(zhì)等資料分析為基礎(chǔ)，充分利用測井信息精度高、縱向分辨率高等特點，開展測井地質(zhì)分析，進(jìn)行油氣藏精細(xì)描述，尋找有利儲層發(fā)育區(qū)，為勘探開發(fā)提供技術(shù)支持和工程措施決策依據(jù)。多井評價是建立在單井精細(xì)解釋評價基礎(chǔ)之上的，其內(nèi)容包括單井解釋和建立在對比與預(yù)測基礎(chǔ)上的多井解釋。主要關(guān)鍵技術(shù)包括測井資料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、測井解釋模型建立、測井資料對比技術(shù)、測井參數(shù)平面預(yù)測技術(shù)等。多井解釋評價的流程主要包括以下幾個方面：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和預(yù)處理，包括單井原始數(shù)據(jù)的環(huán)境校正、深度校正和標(biāo)準(zhǔn)化等工作；②關(guān)鍵井研究，對重點井進(jìn)行各種地質(zhì)現(xiàn)象研究，劃分標(biāo)準(zhǔn)層，獲取測井資料刻度特征等；③建立符合不同層段不同儲層類型的處理解釋模型；④按照目標(biāo)要求繪制各種連井圖件；⑤井間沉積相、儲層物性參數(shù)、含油氣性參數(shù)預(yù)測等。

巖溶儲層是指與巖溶作用相關(guān)的儲層。巖溶作用所形成的溶蝕縫洞在常規(guī)測井曲線或者電成像測井圖像上往往具有與其他儲層類型不同的響應(yīng)特征，而且非均質(zhì)性極強。利用傳統(tǒng)的測井解釋評價方法很難解決判斷其儲層類型、識別流體性質(zhì)、劃分有效儲層等關(guān)鍵測井問題，而多井評價方法則能夠較好地解決這些問題。

筆者以四川盆地中部高石梯—磨溪地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組作為研究對象，該區(qū)茅口組位于西南高、東北低的巖溶緩坡帶，頂部茅四段已經(jīng)剝蝕殆盡，殘存茅三段，巖性以亮晶灰?guī)r、亮晶藻屑灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r為主，顆粒灘厚度介于60～100 m，沉積相類型為高能顆粒灘相和灘間海。前人研究表明，茅口組巖溶儲層主要發(fā)育在茅三段、茅二段，儲層類型主要為裂縫型、裂縫—溶蝕孔洞型及溶蝕孔洞型。頂部巖溶儲層發(fā)育可以劃分為風(fēng)化殼殘積帶、垂直滲流帶、水平潛流帶，有效儲層發(fā)育在垂直滲流帶和水平潛流帶[1-4]。制約該地區(qū)勘探開發(fā)的關(guān)鍵測井問題是：①如何建立合理的地質(zhì)—測井解釋模型評價儲層在縱向及橫向的展布規(guī)律；②電成像測井具有評價縫洞儲層的“直觀、高分辨率”等特點，但是由于該層系在勘探初期屬于“過路層”，多數(shù)井沒有取得電成像測井資料，在這種情況下，如何利用常規(guī)測井劃分巖溶儲層分帶；③如何利用多井評價結(jié)果確定巖溶發(fā)育程度在平面上的分布規(guī)律。針對上述問題，形成了一套針對該類儲層的多井評價方法并取得了較好的地質(zhì)應(yīng)用效果。

1 巖溶儲層地質(zhì)—電成像測井解釋

1.1 建立巖溶儲層帶成像測井識別標(biāo)準(zhǔn)圖版

首先利用CIFlog 2.0平臺的電成像測井處理模塊，對研究區(qū)14口井的電成像測井資料進(jìn)行了圖像預(yù)處理、圖像靜態(tài)和動態(tài)加強處理。然后，根據(jù)研究區(qū)取心井巖心描述、薄片鑒定結(jié)果與成像測井圖像進(jìn)行深度歸位及標(biāo)定，在電成像測井圖上把茅口組從頂部識別并劃分出了風(fēng)化殼殘積帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和基巖等4個層段。其中風(fēng)化殼殘積帶在成像測井圖像上整體表現(xiàn)為“暗—亮—暗”條帶狀組合，暗色部分是鐵鋁質(zhì)泥巖，亮色部分是鋁土礦；垂直滲流帶表現(xiàn)為垂直線狀與不規(guī)則暗色斑狀組合，是滲流帶垂直淋濾縫與溶蝕孔洞響應(yīng)；水平潛流帶特征圖像表現(xiàn)為水平線狀—層狀與暗色斑狀組合，是潛流帶層狀溶蝕縫洞特征；基巖特征圖像表現(xiàn)為亮色塊狀模式，是致密高阻灰?guī)r地層響應(yīng)，偶見線狀或斑狀特征[5-6]。同時建立了茅口組風(fēng)化殼巖溶帶典型成像測井特征圖版（圖1）。該圖版可作為研究區(qū)風(fēng)化殼巖溶分帶成像測井圖像劃分的標(biāo)準(zhǔn)圖版，對目標(biāo)井段進(jìn)行巖溶帶劃分。垂直滲流帶的縫洞最為發(fā)育，物性最好，容易形成高產(chǎn)油氣藏，而水平潛流帶縫洞相對發(fā)育較差，局部物性較好，一般形成較差的儲層。風(fēng)化殼殘積帶和基巖一般不發(fā)育儲層[7]。筆者認(rèn)為，由于基巖幾乎不受巖溶風(fēng)化的作用，可不作為巖溶儲層分帶的一個層段去研究。

圖1 茅口組巖溶儲層各分帶標(biāo)準(zhǔn)圖

1.2 巖溶儲層分帶成像測井—地質(zhì)解釋模型

針對研究區(qū)目標(biāo)層巖溶發(fā)育的特點，在前人研究的基礎(chǔ)上，綜合研究區(qū)地質(zhì)剖面、取心分析描述、地質(zhì)分析及成像測井等資料[8-10]，通過成像測井圖像特征與巖溶儲層分帶對比分析，參考巖溶儲層各分帶的標(biāo)準(zhǔn)圖像特征，建立了針對高石梯—磨溪地區(qū)的茅口組巖溶儲層各分帶的成像測井—地質(zhì)解釋模型（圖2）。該模型建立了一個地質(zhì)與電成像測井解釋之間的橋梁，目的就是要用地質(zhì)信息約束刻度電成像信息。

1.3 電成像測井劃分巖溶儲層分帶

通過對該區(qū)茅口組14口井電成像資料的精細(xì)處理解釋，結(jié)合常規(guī)測井的自然伽馬、三孔隙度曲線所計算的物性參數(shù)，利用本文所建立的茅口組巖溶儲層各分帶標(biāo)準(zhǔn)圖版及電成像測井—地質(zhì)解釋模型，可較準(zhǔn)確識別出每口井的巖溶儲層各個分帶的深度范圍和厚度（圖3）。從14口井的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，該地區(qū)茅口組巖溶發(fā)育在平面上的非均質(zhì)性較強，其中殘積帶的厚度介于8～15 m，垂直滲流帶厚度介于20～49 m，水平潛流帶的厚度介于18～64 m。從區(qū)域分布看，磨溪地區(qū)巖溶儲層各個分帶發(fā)育相對穩(wěn)定，高石梯地區(qū)各口井差異相對較大，表明該地區(qū)巖溶程度的分異性較強。

1.4 電成像測井刻度常規(guī)測井劃分巖溶儲層帶

從14口利用電成像測井劃分的巖溶儲層各個分帶的常規(guī)測井可以看出，殘積帶與上覆龍?zhí)督M地層界線取三孔隙度曲線與電阻率曲線發(fā)生突變部位，該處地層巖性由泥巖轉(zhuǎn)變?yōu)槭規(guī)r；殘積帶下部為垂直滲流巖溶帶，自然伽馬轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭担紫抖容^高且曲線較平穩(wěn)；水平潛流巖溶帶與垂直滲流巖溶帶界線自然伽馬有所增大，孔隙度相對降低，電阻率增大且有鋸齒狀特征；基巖一般都是高伽馬、高電阻且孔隙不發(fā)育，孔隙度低于2%；圖4～6分別是利用CIFlog多井評價模塊制作的自然伽馬、電阻率和中子密度變骨架孔隙度的多井單因素直方圖。根據(jù)已知電成像測井劃分各巖溶帶的規(guī)律，利用多井連井對比技術(shù)，對高石梯—磨溪地區(qū)48口只有茅口組常規(guī)測井資料的井進(jìn)行了巖溶帶的劃分。

圖2 茅口組巖溶分帶成像測井—地質(zhì)解釋模型圖

2 基于地質(zhì)構(gòu)造的連井儲層分析

高石梯—磨溪地區(qū)茅口組整體上位于巖溶發(fā)育的斜坡地帶，但是由于中間發(fā)育很多斷層，而且由于暴露巖溶期古地貌的差異，這些因素對巖溶發(fā)育都會產(chǎn)生較大的影響，因此有效儲層的發(fā)育以及巖溶發(fā)育程度各口井差別較大，反映到測井曲線上就是不同類型的井其測井曲線特征不同。為了搞清楚不同構(gòu)造部位的儲層物性、含油氣性的平面展規(guī)律以及儲層發(fā)育與斷層、古地貌高低等之間的關(guān)系[11-14]，開展了基于地質(zhì)構(gòu)造的測井特征研究。首先是在磨溪地區(qū)同一構(gòu)造單元測井解釋的Ⅰ類氣層井進(jìn)行了連井對比分析。圖7是磨溪8井、磨溪18井、磨溪205井、磨溪46井、磨溪107井在該地區(qū)構(gòu)造圖上的位置標(biāo)定圖，圖8是這些井的物性及巖溶發(fā)育分帶的連井對比圖?？梢钥闯瞿ハ?05井和磨溪107井水平潛流帶的發(fā)育厚度要明顯大于其他3口井，成像測井顯示這兩口井在該帶發(fā)育較多的低角度及網(wǎng)狀裂縫，而這兩口井剛好位于斷層附近證實了裂縫的發(fā)育受斷層影響較大，而巖溶發(fā)育又受裂縫發(fā)育的控制。

圖3 電成像測井劃分巖溶儲層帶成果圖

圖4 巖溶儲層各分帶自然伽馬多井直方圖

圖5 巖溶儲層各分帶電阻率多井直方圖

圖6 巖溶儲層各分帶變骨架孔隙度多井直方圖

圖7 Ⅰ類氣層井在構(gòu)造圖上位置標(biāo)定圖

圖8 Ⅰ類氣層井連井對比圖

圖9 儲層有效厚度預(yù)測等值圖

圖10 白云巖厚度預(yù)測等值圖

3 多井儲層參數(shù)平面預(yù)測

根據(jù)多井參數(shù)處理結(jié)果，建立統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計出各口井的物性、含油性、白云巖發(fā)育厚度、巖溶儲層分帶厚度等參數(shù)，采用支持?jǐn)鄬雍瓦吔缇W(wǎng)格化的克里金方法進(jìn)行儲層參數(shù)平面繪圖，在平面上實現(xiàn)了各種參數(shù)的厚度預(yù)測與分布。圖9～12分別是儲層有效厚度預(yù)測等值圖、白云巖厚度預(yù)測等值圖、垂直滲流帶厚度預(yù)測等值圖和水平潛流帶厚度預(yù)測等值圖。從平面厚度圖的預(yù)測結(jié)果可以看出，儲層發(fā)育不是由單一因素控制，它與白云巖化、古地貌及巖溶作用都密切相關(guān)。

圖11 垂直滲流帶厚度預(yù)測等值圖

圖12 水平潛流帶厚度預(yù)測等值圖

4 結(jié)論

1）通過巖心刻度電成像測井建立電成像測井識別巖溶儲層分帶的標(biāo)準(zhǔn)圖版，能夠準(zhǔn)確劃分巖溶儲層各分帶在縱向上的分布厚度，各分帶發(fā)育特征。分析表明，自然伽馬測井、電阻率測井及三孔隙度測井對巖溶發(fā)育程度最為敏感，對于只有常規(guī)測井資料的井可以作為敏感參數(shù)評價巖溶儲層。

2）高石梯—磨溪地區(qū)茅口組巖溶帶自上而下可劃分為：風(fēng)化殼殘積帶、垂直滲流巖溶帶、水平潛流巖溶帶以及受巖溶作用較弱的基巖；風(fēng)化殼殘積帶在成像測井圖像顯示為“暗—亮—暗”條帶狀模式；垂直滲流巖溶帶為垂直線狀與暗色斑狀組合模式；水平潛流巖溶帶為水平線狀—層狀與斑狀組合模式；基巖整體顯示為亮色塊狀模式，偶見線狀或斑狀特征。有效儲層主要發(fā)育在垂直滲流帶和水平潛流帶的頂部。準(zhǔn)確識別和劃分巖溶分帶為開發(fā)井位部署及試油層位建議提供了可靠技術(shù)支撐。

3）優(yōu)質(zhì)儲層的巖溶發(fā)育與儲層物性參數(shù)連井對比分析表明，高石梯—磨溪地區(qū)茅口組巖溶發(fā)育主要受裂縫發(fā)育控制，而裂縫發(fā)育與斷層關(guān)系密切，建議開展測井標(biāo)定基礎(chǔ)上的地震裂縫預(yù)測研究，同時結(jié)合測井參數(shù)平面預(yù)測結(jié)果，為勘探開發(fā)尋找優(yōu)質(zhì)儲層提供依據(jù)。