阿姆河右岸縫洞儲層識別多尺度定量評價方法

魏嬌,李劍平,楊雪冰,李曦寧,王坤,張莉莉

(中國石油集團測井有限公司國際事業(yè)部,北京102200)

0 引 言

阿姆河右岸東區(qū)上侏羅統(tǒng)卡洛夫牛津階鹽下碳酸鹽巖地層,發(fā)育逆沖斷裂縫洞型儲集層[1-3]。裂縫、溶蝕孔洞等儲集空間成因復(fù)雜、類型多樣、非均質(zhì)性強,在實際勘探開發(fā)過程中,常出現(xiàn)試氣結(jié)果與儲層劃分不一致(有氣無層)的情況,因此,有效儲層的識別成為影響該類儲層測井評價的首個難題。由于縫洞在橫向和縱向上發(fā)育情況復(fù)雜多變,空間溝通狀況難以預(yù)測,且主力產(chǎn)層上覆巨厚鹽膏巖層,其它地面手段難以準(zhǔn)確描述儲層精細(xì)變化。而縫洞型儲層常用的微電阻率成像、陣列聲波等測井方法,由于受到探測深度的限制,不能兼顧對縫洞體儲層產(chǎn)能起重要作用的遠(yuǎn)井帶縫洞展布特征的描述。本文以聲波遠(yuǎn)探測技術(shù)為核心,結(jié)合電成像等其他井壁探測技術(shù),研究了一套多尺度縫洞體儲集空間類型識別及定量評價方法,在實際生產(chǎn)中獲得良好的應(yīng)用效果。

1 聲波遠(yuǎn)探測技術(shù)

聲波遠(yuǎn)探測成像技術(shù)通過對縱、橫波測量信號中的反射波信息進行提取處理,得到井旁反射地質(zhì)體的特征[4-5]。由于其探測尺度介于地面地震與常規(guī)測井方法之間,能夠評價遠(yuǎn)井帶縫洞體等隱蔽型儲層的空間延伸情況[6],在中國華北潛山油氣藏[7]、塔里木碳酸鹽巖儲層[8]、南海深海油田[9]的地層評價及酸化改造設(shè)計中發(fā)揮了重要作用。目前,聲波遠(yuǎn)探測成像技術(shù)主要包括橫波反射成像和縱波反射成像等技術(shù)。橫波成像探測遠(yuǎn),有方位辨識力;縱波反射成像無方位辨識力,但縱向分辨率高。

本文利用研究區(qū)斯倫貝謝公司陣列聲波儀器DSI采集的陣列聲波信號,經(jīng)過Randon變換(拉東變換)、反射波提取、坡印廷矢量抑噪等技術(shù)[10],得到約10 m范圍內(nèi)縱波反射圖像及反射波能量系數(shù)。圖1為該區(qū)X1井縱波反射成像解釋成果圖,3 469～3 481 m井段電成像指示井壁附近斜交縫發(fā)育,遠(yuǎn)探測成像圖顯示反射波信號強且徑向延伸較遠(yuǎn),反射系數(shù)較大,綜合分析認(rèn)為本段過井軸斜交縫發(fā)育,且在縱橫向上有延伸,為較好的潛力儲層。3 470～3 510 m井段測試后日產(chǎn)氣101.44×104m3,日產(chǎn)凝析油65.84 m3,聲波遠(yuǎn)探測解釋結(jié)論與產(chǎn)量吻合。利用聲波遠(yuǎn)探測技術(shù)在縫洞體儲層評價中的優(yōu)勢,本文從巖心分析出發(fā)(毫米級),結(jié)合電成像及核磁共振(厘米級)、常規(guī)雙側(cè)向及陣列聲波(米級)等測井方法,完成了縫洞體儲層毫米-厘米-米-數(shù)十米多尺度多視角的綜合評價(見圖2)。

圖1 X1井遠(yuǎn)探測及常規(guī)解釋成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

圖2 多尺度縫洞體儲層評價技術(shù)示意圖

2 儲層空間類型定性識別

依據(jù)巖心資料對該區(qū)儲層的儲集空間類型進行分析,結(jié)合測試資料,找到最有利的儲層類型。從巖心資料可以得出,阿姆河右岸東區(qū)的儲集空間類型較多,主要為孔、縫、洞及其組合。

在巖心分析的基礎(chǔ)上,總結(jié)聲波遠(yuǎn)探測成像特征,考慮常規(guī)測井資料、電成像資料、 核磁共振資料及陣列聲波資料等,確定本區(qū)碳酸鹽巖儲層的3種儲集空間類型:縫洞型儲層、孔縫型儲層、裂縫型儲層(見圖3)。各種測井方法對不同的儲層類型響應(yīng)程度是有區(qū)別的。電成像、核磁共振測井資料對溶蝕孔洞為主的儲集空間反應(yīng)明顯,例如縫洞型、孔縫型儲層;陣列聲波、聲波遠(yuǎn)探測資料對縫洞型、裂縫型儲層反應(yīng)明顯;此外,遠(yuǎn)探測資料還可以指示裂縫在空間的延伸情況。

圖3 主要儲層孔隙空間類型測井特征圖*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

3 儲層空間的定量綜合評價

3.1 選擇敏感因子

以上討論了如何利用聲波遠(yuǎn)探測等測井技術(shù),定性識別該區(qū)各種儲集空間類型的方法。如果能創(chuàng)建一個綜合評價指數(shù),實現(xiàn)對不同儲集空間類型儲層的定量評價,不僅能避免人為經(jīng)驗等因素的影響,還能為計算機自動識別有效儲層提供可能。要創(chuàng)建這樣的綜合物性指數(shù),必須分析各種測井方法的測井目的及提供的測量參數(shù),從中挑選出可以表征儲集空間類型的敏感因子。綜合分析,選擇5個參數(shù)作為構(gòu)建綜合指數(shù)的敏感參數(shù)。

(1)孔隙度譜平均孔隙度φFMI。電成像孔隙度譜適用于該區(qū)高電阻率背景下縫洞發(fā)育地層的評價。通常選取一個圖像窗口,計算窗口內(nèi)每個測井像素點的孔隙度,統(tǒng)計其孔隙度譜分布規(guī)律,指示地層中孔隙的分布情況。對于阿姆河?xùn)|區(qū)這種基質(zhì)孔隙度很低的儲層,次生孔隙的發(fā)育決定了儲層的產(chǎn)量,利用孔隙度譜得到的平均孔隙度值可以表示井壁約2.5 cm范圍內(nèi)次生孔隙的發(fā)育程度。

(2)核磁共振T2譜總孔隙度φCMR。核磁共振T2譜主要反應(yīng)孔隙結(jié)構(gòu)特征,對溶蝕孔洞及低角度裂縫較為敏感。阿姆河?xùn)|區(qū)的裂縫型儲層由于伴生溶蝕孔洞的發(fā)育,往往形成溶蝕擴大縫。核磁共振測井信號的強弱反映了井壁附近30 cm范圍內(nèi)孔隙的大小,利用T2譜得到的總孔隙度指示基質(zhì)孔和溶蝕孔洞共同的響應(yīng)特征。

(3)深、淺側(cè)向電阻率幅度差值RLLR。雙側(cè)向電阻率測井具有儀器較強的電流聚焦能力,對裂縫的響應(yīng)較為敏感,裂縫發(fā)育程度與電阻率變化之間存在較好的對應(yīng)關(guān)系,是研究井壁2 m范圍內(nèi)裂縫發(fā)育程度的有效手段[11]。研究中采用深、淺側(cè)向電阻率的差值與深側(cè)向電阻率之比來消除背景電阻率值的影響。

(4)陣列聲波各向異性ADSI。各向異性對高角縫、垂直縫敏感,同時也受水平應(yīng)力差異和井眼條件影響,研究區(qū)碳酸鹽巖地層高角度構(gòu)造縫發(fā)育,而構(gòu)造縫也與區(qū)域應(yīng)力情況相關(guān)。選擇陣列聲波各向異性來反應(yīng)井壁3 m范圍內(nèi)裂縫的發(fā)育狀況。

(5)聲波遠(yuǎn)探測反射系數(shù)EDR。本文采用經(jīng)高分辨率處理后的縱波反射指數(shù),不僅反應(yīng)井旁縫洞體的發(fā)育程度,對氣層也很敏感[1],適合阿姆河?xùn)|區(qū)以產(chǎn)氣為主的儲層研究。在裂縫發(fā)育程度高的井段,聲波遠(yuǎn)探測成像圖上反射波幅度大,反射波系數(shù)的數(shù)值大,故利用反射波的反射系數(shù)可進行井旁約10 m范圍內(nèi)縫洞體發(fā)育狀況的識別。

3.2 構(gòu)建綜合指數(shù)

縫洞型儲層儲集空間類型與產(chǎn)氣量相關(guān),引用每米產(chǎn)氣量作為敏感因子的考量函數(shù)?？紤]各種敏感因子的量綱不同,在進行綜合物性指數(shù)Ci計算之前,對各種敏感因子進行歸一化處理。確定研究區(qū)這5種敏感因子的數(shù)值范圍,孔隙度譜平均孔隙度φFMI數(shù)值為0～0.14;核磁共振T2譜總孔隙度φCMR數(shù)值為0～0.30;深、淺側(cè)向電阻率幅度差值RLLR數(shù)值為0～0.85;陣列聲波各向異性ADSI數(shù)值為0～100;聲波遠(yuǎn)探測反射系數(shù)EDR數(shù)值為0～80。利用式(1)進行歸一化處理。

X_n=(X-XMIN)/(XMAX-XMIN)

(1)

式中,X_n、X、XMAX、XMIN分別為孔隙度譜平均孔隙度φFMI、核磁共振T2譜總孔隙度φCMR、深、淺側(cè)向電阻率幅度差值RLLR、陣列聲波各向異性ADSI、聲波遠(yuǎn)探測反射系數(shù)EDR這5種敏感因子的歸一化數(shù)值、測井參數(shù)值、測井參數(shù)最大值和最小值。

用歸一化之后的敏感因子與每米產(chǎn)氣量作相關(guān)性分析(見表1),將其相關(guān)性系數(shù)作為權(quán)重,進行加權(quán)平均后,得到綜合指數(shù)Ci

表1 敏感因子與每米產(chǎn)氣量相關(guān)性分析表

Ci=0.86φFMI_n+0.19φCMR_n+0.31ADSI_n+

0.39RLLR_n+0.16EDR_n

(2)

式中,φFMI_n為孔隙度譜平均孔隙度歸一化后的敏感因子;φCMR_n為核磁共振T2譜總孔隙度歸一化后的敏感因子;ADSI_n為陣列聲波各向異性歸一化后的敏感因子;RLLR_n為深、淺側(cè)向電阻率幅度差值歸一化后的敏感因子;EDR_n為聲波遠(yuǎn)探測反射系數(shù)歸一化后的敏感因子。

3.3 建立儲層分類標(biāo)準(zhǔn)

對于縫洞型儲層,孔隙和裂縫常同時充當(dāng)儲集空間和滲流通道,尤其裂縫對滲流能力的改善貢獻大。本文構(gòu)建的綜合指數(shù),充分考慮孔、洞、縫等因素,與產(chǎn)氣量具有相關(guān)性。圖4為測試段日產(chǎn)氣量與綜合指數(shù)Ci的交會圖,可以看出,日產(chǎn)氣量大于20×104m3的井段Ci指數(shù)基本大于0.3,日產(chǎn)氣量在1×104～20×104m3的井段Ci指數(shù)基本在0.2～0.3之間,Ci指數(shù)小于0.2的井段不能產(chǎn)出工業(yè)氣流。根據(jù)圖4,確定了研究區(qū)儲層產(chǎn)氣量分級標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 綜合指數(shù)Ci與產(chǎn)氣量交會圖

4 應(yīng)用效果

應(yīng)用構(gòu)建的綜合指數(shù)Ci對儲層進行綜合評價,圖5為X2井綜合指數(shù)解釋成果圖,其中第14道為綜合指數(shù)Ci的計算結(jié)果,第17道為測試段。根據(jù)Ci的大小,結(jié)合其他測井響應(yīng)特征及儲層計算參數(shù),進行有效儲層劃分。由圖5可知,第3、5、9、13號層的Ci值大于0.3,電成像圖顯示儲層裂縫、孔洞發(fā)育,綜合解釋為氣層;其余層Ci值為0.2～0.27,解釋為差氣層。該井第1～3測試段合試,自然測試日產(chǎn)氣96.04×104m3、日產(chǎn)凝析油31.68 m3。綜合指數(shù)Ci與產(chǎn)氣量吻合性較好。

圖5 X2井綜合指數(shù)解釋成果圖

圖6為X3井綜合指數(shù)解釋成果圖,與圖1中X1井位于同一井區(qū)。圖6中井段基質(zhì)孔隙不發(fā)育,初步解釋只劃分氣層0.6 m(第15道)。應(yīng)用綜合指數(shù)對儲層進行二次解釋(第16道),補劃氣層15.5 m,而常規(guī)方法無顯示,但綜合指數(shù)Ci大于0.2且電成像顯示有裂縫發(fā)育的井段,增劃裂縫層20.7 m。該井測試1號段自然測試日產(chǎn)氣4.55×104m3,酸化后日產(chǎn)氣58.72×104m3、日產(chǎn)凝析油18.2 m3,說明21號氣層補劃合理,酸后獲得高產(chǎn),即酸化溝通裂縫、改善儲層滲流能力。測試2號段酸化后日產(chǎn)氣62.57×104m3、日產(chǎn)凝析油22.24 m3,與測試1號段產(chǎn)能相當(dāng),即該段的裂縫也起到很好的溝通滲流作用。綜上所述,對于縫洞型儲層有效性識別,綜合指數(shù)較常規(guī)方法具有一定優(yōu)勢。

圖6 X3井綜合指數(shù)解釋成果圖

5 結(jié) 論

(1)結(jié)合該區(qū)巖心及測試資料,分析聲波遠(yuǎn)探測數(shù)據(jù)的成像特征,并考慮常規(guī)測井資料、電成像資料、核磁共振資料、陣列聲波資料等,確定了本區(qū)碳酸鹽巖地層主要存在縫洞型、孔縫型、裂縫型3種儲集空間類型。

(2)分析各種測井方法的測井目的及提供的測量參數(shù),選擇與儲層物性及產(chǎn)氣量相關(guān)的孔隙度譜平均孔隙度,核磁共振T2譜總孔隙度,深、淺側(cè)向電阻率幅度差值,陣列聲波各向異性,聲波遠(yuǎn)探測反射系數(shù)等敏感因子構(gòu)建了儲層物性綜合指數(shù)。

(3)儲層物性綜合指數(shù)及多尺度儲集空間類型識別方法,可以直觀準(zhǔn)確地確定儲層類型、識別含氣層,在實際生產(chǎn)中取得了良好的應(yīng)用效果,解決了縫洞體碳酸鹽巖地層有效儲層的劃分問題。