隨鉆測井技術計算有效孔隙度方法研究與應用
——以埕海油田中生界儲層為例

于 超，肖 娟，馬玉榮，侯國文，楊佩峰，董洪闖

（中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津300280）

在油氣勘探和開發(fā)實踐中，有效孔隙度已經(jīng)成為一個非常重要的儲層物性參數(shù)。 孔隙度的確定可以通過鉆井取心在實驗室測定獲取，但該方法具有耗時長和費用高等缺點。 測井技術是求取有效孔隙度的有效手段之一，并且測量數(shù)據(jù)連續(xù)，具有成本相對低廉的特點。 但是，利用測井資料計算儲層有效孔隙度也存在很大的難度。 首先，干酪根可以作為骨架顆粒存在，會直接導致聲波、密度測井計算的孔隙度偏高，影響利用常規(guī)測井計算孔隙度的準確性。 其次，復雜的巖性和礦物類型形成的巖石骨架常常造成測井參數(shù)難以確定［1-5］。 因此如何高效、準確獲取儲層有效孔隙度成為影響儲層評價的關鍵。

大港探區(qū)埕海油田位于渤海灣盆地歧口凹陷南緣斜坡區(qū)，構造上位于埕寧隆起向歧口凹陷過渡的斜坡部位，油源條件優(yōu)越，儲層發(fā)育，區(qū)域構造位置有利，為一大型的復式含油氣區(qū)［6-9］（圖1）。 目前，埕海油田中淺層勘探逐漸進入高成熟階段，中生界深層已經(jīng)成為提高油田產(chǎn)量的重要接替領域。 油田中生界測井系列以隨鉆測井為主，其次為常規(guī)電纜測井，少部分井進行了元素俘獲譜（ECS）測井。所用測井資料類型多樣， 不同資料間相互檢驗的同時，也為精確評價孔隙度帶來難度。 針對不同地層利用聲波、密度、中子骨架參數(shù)來求取孔隙度，或者用三孔隙度交會來求取，可以有效彌補巖心物性分析資料的缺陷［10-11］。因此，針對大港探區(qū)埕海油田測井資料類型多樣，有效孔隙度計算的難點問題，本文從隨鉆測井和常規(guī)電纜測井資料入手，分析二者測井資料的差異性，建立適合該區(qū)中生界侏羅系儲集體有效孔隙度測井解釋模型，為同類研究區(qū)的儲量計算和預測提供切實可行的方法。

圖1 歧口凹陷大港探區(qū)地質(zhì)構造概況

1 中生界儲層特征

研究區(qū)自下而上的地層有： 上古生界二疊系、中生界三疊系、 侏羅系以及白堊系和新生界第三系、第四系的沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮(zhèn)組、平原組。 中生界地層中，三疊系主要為棕紅色泥巖、砂巖、粉砂巖互層，夾少量煤線和灰?guī)r，以濱岸淺湖沉積為主；侏羅系由兩套正旋回砂巖組成，砂巖旋回由巨厚礫巖、砂巖組成，向上變?yōu)槟鄮r夾中厚層砂礫巖和細砂巖，以河流相沉積為主［12］；白堊系為泥巖夾薄層粉砂巖沉積為主。 其中，中-下侏羅統(tǒng)煤系源巖以及上侏羅-下白堊統(tǒng)暗色泥頁巖屬于烴源巖。 中生界整體儲層發(fā)育較好，孔隙類型以原生粒間孔為主，部分為溶蝕粒間孔和粒內(nèi)孔，存在縱向和橫向上的差異，分布具有很強的非均質(zhì)性；儲層物性受巖性、不整合面、斷裂及成巖作用的控制，巖性主要為含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、礫巖。 其中，中-下侏羅統(tǒng)和上侏羅-下白堊統(tǒng)儲層物性最好， 特別是在不整合面附近［13-14］。

2 隨鉆測井與常規(guī)電纜測井資料對比

隨鉆測井是近年來國內(nèi)外得到迅速發(fā)展的一種裸眼測井方法，適用于大位移定向井、海上勘探井、電纜測井，以及鉆桿輸送測井無法實施區(qū)域的測井。 它能夠得到近似于原狀地層的測井資料，受鉆井液侵入影響小，為準確判斷巖性、識別低阻油氣層提供可靠的依據(jù)。 目前隨鉆測井較為全面的是“四組合”測井（自然伽馬、電阻率、密度、中子），由于受測井時間、侵入深度、測井儀器探測深度等多種因素的影響，測井結(jié)果與常規(guī)電纜測井資料存在差別［15-19］。

在埕海地區(qū)以中生界為目的層鉆探的23口井中， F-8、F4井既進行了隨鉆電阻率及孔隙度測井，又進行了常規(guī)電纜電阻率測井及孔隙度測井。 從隨鉆與常規(guī)電纜測井電阻率曲線對比結(jié)果看， 油層、干層的常規(guī)電纜測井側(cè)向電阻率值大于隨鉆測井衰減電阻率值（圖2）。

讀取了F-8井61個層點的隨鉆與常規(guī)電纜測井的自然伽馬、電阻率、密度、補償中子測井值，建立相關關系圖版（圖3），其擬合的關系式為：

分析表明，隨鉆與常規(guī)電纜測井的相關性總體較好，只有電阻率相關性較差。 當電阻率≤5.0 Ω·m時，常規(guī)電纜測井側(cè)向電阻率與隨鉆測井衰減電阻率基本相等；當電阻率≥5.0 Ω·m時，隨著衰減電阻率的增加，常規(guī)電纜測井側(cè)向電阻率增大。 隨鉆和常規(guī)電纜測井的自然伽馬、密度、補償中子測井曲線基本重合。 鑒于數(shù)據(jù)間良好的相關性，可以直接利用隨鉆測井的密度、補償中子測井曲線對孔隙度進行解釋。

圖2 F-8井常規(guī)電纜與隨鉆測井測井曲線對比

圖3 埕海油田F-8井常規(guī)電纜與隨鉆測井曲線相關性

3 測井解釋孔隙度模型的建立

通過對覆壓校正后的巖心分析孔隙度進行巖心歸位［20-21］，利用覆壓孔隙度與密度或補償中子曲線的相關關系，建立該區(qū)中生界儲層有效孔隙度解釋模型。

3.1 巖心覆壓孔隙度

由于壓力釋放和彈性膨脹，取心樣品測試的孔隙度有所增大， 為了確保取心樣品測試結(jié)果的準確性，消除地層與地面孔隙度之間的誤差，需根據(jù)巖樣的深度和實際的覆壓分析資料，建立覆壓公式進行校正。

埕海油田張東東地區(qū)共有5口井進行了巖心覆壓實驗， 其中15塊樣品進行了地層壓力20.7 MPa下的三軸孔隙度測量，地層的三軸孔隙度即為覆壓孔隙度，由此建立了地面孔隙度與覆壓孔隙度的關系式（圖4）：

式中：準f為覆壓孔隙度，%；準s為地面孔隙度，%；r為相關系數(shù)。

圖4 埕海油田中生界儲層地面孔隙度與覆壓孔隙度關系

3.2 巖心歸位

利用上述建立的覆壓校正公式對埕海油田張東東地區(qū)中生界鉆井取心的5口井巖心分析孔隙度進行覆壓校正， 并對21筒共計169.88 m巖心進行系統(tǒng)歸位（表1），在此基礎上開展各井的有效孔隙度解釋。

表1 埕海油田張東東地區(qū)取心井巖心歸位數(shù)據(jù)

3.3 有效孔隙度解釋模型

根據(jù)巖心歸位結(jié)果，選取25個層點，讀取對應的密度和補償中子值，分別建立巖心覆壓孔隙度與密度、補償中子的關系圖版（圖5），擬合關系式分別為：

補償中子孔隙度公式：

密度孔隙度公式：

式中：準Cnl為補償中子計算孔隙度，%；準Den為密度計算孔隙度，%；r為相關系數(shù)。

由圖5可以看出， 補償中子計算孔隙度與覆壓孔隙度相關性差，相關系數(shù)為0.13；密度計算孔隙度與覆壓孔隙度相關性好，相關系數(shù)為0.962。 本地區(qū)補償中子測井受統(tǒng)計漲落及井眼環(huán)境的影響較大，應用效果不理想，因此選取密度孔隙度公式作為中生界砂巖儲層的孔隙度測井解釋模型。

圖5 埕海油田中生界儲層覆壓孔隙度與補償中子、密度孔隙度關系

4 應用效果分析

4.1 解釋模型在埕海油田應用

利用以上研究建立的埕海油田中生界有效孔隙度解釋模型， 開展研究區(qū)內(nèi)10口單井單層有效孔隙度的計算。 實際應用結(jié)果表明，利用該方法計算的孔隙度與巖心分析結(jié)果吻合較好，計算的相對誤差在-3.07%～4.41%之間（表2），計算結(jié)果滿足生產(chǎn)、研究及儲量計算中儲層孔隙度評價精度要求。

表2 埕海油田中生界油層巖心孔隙度與測井孔隙度對比

4.2 其它地區(qū)應用潛力

通過分析鉆井取心的實測數(shù)據(jù)， 在巖心歸位和覆壓校正的基礎上，建立覆壓孔隙度與密度曲線的關系來確定有效孔隙度解釋模型。 該方法充分利用了隨鉆測井資料獲取的參數(shù)［24］，在孔隙結(jié)構比較復雜的地層具有良好的適用性。 大港探區(qū)臨近渤海海域，受地域影響，海域內(nèi)探井、評價井多以“四組合”（自然伽馬、電阻率、密度、補償中子）隨鉆測井系列為主。 目前海域內(nèi)鉆遇儲集巖性多以砂巖為主，巖石骨架密度差異不大，因此可以在渤海海域大港探區(qū)大范圍應用此密度模型進行有效孔隙度計算。

當然受儀器刻度、鉆孔（孔徑、泥漿）等因素的影響，在其它地區(qū)密度測井計算有效孔隙度結(jié)果也會存在一定偏差， 為此要強化參數(shù)綜合分析應用，使用多種參數(shù)（包括聲波時差、補償中子）進行綜合計算，有利于有效孔隙度計算精度進一步提高。

5 結(jié)論與建議

受測井時間、侵入深度、測井儀器探測深度等多種因素的影響，隨鉆測井衰減電阻率與常規(guī)電纜測井側(cè)向電阻率存在差別，但密度、補償中子測井曲線與常規(guī)電纜測井的基本一致。

通過對巖心分析孔隙度進行歸位和覆壓校正，建立了測井密度值與有效孔隙度之間相關關系，該關系模型在埕海油田中生界儲量計算的實踐應用結(jié)果顯示，相對誤差僅在-3.07%～4.41%之間，能夠滿足儲層孔隙度評價精度要求。

渤海海域大港探區(qū)探井、評價井以隨鉆測井為主，儲集巖性多以砂巖為主，巖石骨架密度差異不大，可以大范圍應用此密度模型開展有效孔隙度計算。