X氣田飛仙關(guān)組礁灘相儲(chǔ)層測(cè)井解釋方法應(yīng)用

區(qū) 舫，楊輝廷，黃曉兵

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610500；2.中國石油東方地球物理公司西南物探分公司，四川成都610200）

X 氣田位于川東北褶皺帶雙石廟—普光北東向的鼻狀構(gòu)造上，北靠米倉山—大巴山背斜，南接川南褶皺帶北部，西鄰華鎣山脈，東至川東南—湘鄂西褶皺帶[1]。氣藏類型屬于構(gòu)造—巖性圈閉，圈閉面積達(dá)到45.6 km2，主要儲(chǔ)層是上二疊統(tǒng)的長(zhǎng)興組地層和下三疊統(tǒng)的飛仙關(guān)組地層[2-3]。其中，下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組地層為臺(tái)地邊緣鮞粒灘相沉積[4]，其生成的白云巖孔滲條件良好，是一套優(yōu)質(zhì)的礁灘相孔隙型儲(chǔ)層[5-7]。

礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多樣、孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有復(fù)雜的孔滲關(guān)系，一直以來都是儲(chǔ)層參數(shù)，尤其是滲透率解釋工作的難點(diǎn)[8-9]。針對(duì)礁灘相儲(chǔ)層，大量學(xué)者在測(cè)井技術(shù)研究礁灘相碳酸鹽巖沉積微相與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法方面取得了諸多進(jìn)展。李昌等[10]提出了利用電成像測(cè)井結(jié)合常規(guī)測(cè)井的技術(shù)路線，建立了碳酸鹽巖沉積微相測(cè)井綜合圖版；劉宏等[11]按照不同巖石類型及不同孔喉結(jié)構(gòu)建立了四川碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率的解釋模型；張海龍等[12]分析了孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)井解釋的影響；劉曉敏[13]建立了針對(duì)礁灘相儲(chǔ)層儲(chǔ)集類型的測(cè)井模型，分別對(duì)應(yīng)孔洞型、縫洞型、裂縫型與致密型；胡碟等[14]根據(jù)國內(nèi)外主流碳酸鹽巖測(cè)井流體識(shí)別方法，總結(jié)優(yōu)選了最適合川東北礁灘相儲(chǔ)集層的3 種方法：電阻率法、中子聲波信息組合法及縱橫波信息法。這3 種方法大大提高了礁灘相儲(chǔ)層的流體識(shí)別符合率。

礁灘型碳酸鹽巖油藏的儲(chǔ)層發(fā)育受沉積環(huán)境及后期改造等多種因素制約，在開發(fā)過程中面臨多種挑戰(zhàn)[15]。X氣田飛仙關(guān)組鮞粒灘地層埋藏較深，礁灘相在平面上變化復(fù)雜[16-17]，且受到各種成巖作用與成巖后作用的影響，致使傳統(tǒng)測(cè)井解釋模型失準(zhǔn)[18-21]。以X 氣田礁灘相孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層為例，根據(jù)地質(zhì)特征與四性關(guān)系認(rèn)識(shí)，并參考普光氣田礁灘相儲(chǔ)層精細(xì)評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)[22]，分析巖石孔隙類型與測(cè)井響應(yīng)特征，結(jié)合多元回歸分析方法，建立了具有孔隙類型識(shí)別能力的測(cè)井解釋模型，對(duì)礁灘相氣藏的高效開發(fā)具有重要的實(shí)際意義。

1 儲(chǔ)層基本地質(zhì)特征

1.1 巖石學(xué)特征

PX2-1井和PX4-1井的巖心資料與鏡下薄片資料顯示：飛仙關(guān)儲(chǔ)層主要的巖石類型為鮞粒白云巖、砂屑白云巖、粉晶、細(xì)晶白云巖，其中，鮞粒云巖的物性條件極佳，發(fā)育大量粒間溶孔、晶間溶孔，是研究區(qū)內(nèi)飛仙關(guān)組地層主要的儲(chǔ)集巖，但砂屑云巖粒內(nèi)、粒間溶孔發(fā)育水平有限，儲(chǔ)集性能中等。

1.2 儲(chǔ)集空間類型

飛仙關(guān)組儲(chǔ)層以孔隙為主要儲(chǔ)集空間，溶洞與裂縫發(fā)育較少（圖1）?？紫兑源紊紫稙橹鳎阂环N是受溶蝕作用的影響，如晶間溶孔與粒內(nèi)溶孔等，這也是最主要的儲(chǔ)集空間類型；另一種是受白云石化作用的影響形成的晶間孔。而原生孔隙則在多期次的膠結(jié)作用與壓實(shí)作用中消亡，難以保留。

圖1 孔隙類型鏡下照片F(xiàn)ig.1 Microscopic photos of pore types

1.3 物性特征

全直徑巖心樣品275 個(gè)，孔隙度最大為26.7%，最小為1.0 %，平均為10.59 %，滲透率的范圍值為（0.001～220）×10-3μm2，平均值為7.9×10-3μm2。飛仙關(guān)組一段、二段儲(chǔ)層的物性條件較好，以中孔中滲為主，部分層段具有高孔高滲特征。另外，飛仙關(guān)組一段、二段儲(chǔ)層孔隙度滲透率關(guān)系雜亂，但結(jié)合鏡下薄片資料的孔隙類型識(shí)別結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分類之后，孔滲關(guān)系展現(xiàn)出一定的規(guī)律性（圖2）。

圖2 普光地區(qū)X氣田PX2-1井巖樣孔隙度與滲透率關(guān)系Fig.2 Porosity and permeability correlation of rock samples from Well-PX2-1 in X Gas Field of Puguang area

1.4 孔喉結(jié)構(gòu)特征

孔隙以大孔隙為主，頻率達(dá)75.58%，喉道以中喉與粗喉為主，二者平均頻率為72.17 %。總體來看，飛仙關(guān)組儲(chǔ)層段以大孔中喉與大孔粗喉為主要孔隙結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)層連通性較好。

2 儲(chǔ)層四性關(guān)系

2.1 巖性物性關(guān)系

普光地區(qū)飛仙關(guān)組巖性種類多樣，不同巖性巖石的物性差距較大，將孔隙度為2 %，滲透率為0.01×10-3μm2當(dāng)做下限來劃分儲(chǔ)層，其中，鮞粒云巖物性條件較好，以中孔中滲為主，部分樣本具有高孔高滲的特征。砂屑云巖也有部分層位有良好的物性條件，以中孔中滲為主，而部分砂屑云巖與絕大部分細(xì)晶、粉晶白云巖物性條件較差。

2.2 巖性和電性關(guān)系

普光地區(qū)飛仙關(guān)組地層以礁灘相碳酸鹽巖沉積為主，巖性變化較復(fù)雜，根據(jù)各巖性自然伽馬值與聲波時(shí)差值的特點(diǎn)對(duì)巖性進(jìn)行識(shí)別。鮞粒云巖特點(diǎn)是極低的自然伽馬值，砂屑云巖、細(xì)晶—粉晶白云巖與泥質(zhì)白云巖的自然伽馬和聲波時(shí)差值依次上升。

2.3 巖性和含油氣性關(guān)系

存在天然氣顯示的巖心主要為鮞粒云巖、砂屑云巖與細(xì)晶、粉晶白云巖。結(jié)合測(cè)井曲線，含天然氣層系的含水飽和度低、巖石密度相對(duì)下降，聲波時(shí)差相對(duì)上升。大量的鮞粒云巖與部分砂屑云巖具有低密度、高聲波時(shí)差、低含水飽和度的特征。細(xì)晶粉晶白云巖與泥質(zhì)白云巖基本沒有天然氣特征顯示。

2.4 電性和含油氣性關(guān)系

自然伽馬曲線、聲波時(shí)差曲線、密度曲線與雙側(cè)向測(cè)井曲線結(jié)合起來能較好地反映地層的含氣情況，其組合特征為：氣層的聲波時(shí)差突然增大，密度相對(duì)降低，雙側(cè)向低電阻率曲線出現(xiàn)正差異以及高電阻率。

2.5 電性和物性關(guān)系

自然電位曲線與聲波時(shí)差曲線能有效地反映地層的物性條件，主要表現(xiàn)為自然電位曲線的負(fù)偏移與相對(duì)較高的聲波時(shí)差值，且高孔高滲層段的自然電位曲線與聲波時(shí)差曲線組合特征對(duì)應(yīng)情況較好。

2.6 四性關(guān)系綜合分析

根據(jù)上述的研究結(jié)論，結(jié)合PX2-1 井儲(chǔ)層段四性關(guān)系（圖3）可知：1）儲(chǔ)集巖層以鮞粒云巖為主，還包括部分薄層砂屑云巖，這2 類巖石物性條件良好，尤其是鮞粒云巖。巖心含氣性實(shí)驗(yàn)也顯示這兩種巖性的巖心侵入水中有串珠狀或針孔狀氣泡冒出；2）自然電位與自然伽馬都處于低值，反映出儲(chǔ)集巖泥質(zhì)含量低、巖性純的特征；3）聲波時(shí)差曲線突然增大和密度曲線降低表明儲(chǔ)集層的物性條件良好，結(jié)合雙側(cè)向曲線的正差異的特點(diǎn)，說明孔隙中含氣性較好。

圖3 普光地區(qū)X氣田PX2-1井飛仙關(guān)組儲(chǔ)層四性關(guān)系Fig.3 Four properties of Feixianguan Formation in Well-PX2-1 in X Gas Field of Puguang area

3 測(cè)井解釋

飛仙關(guān)組儲(chǔ)層以礁灘相鮞粒云巖與砂屑云巖為主，儲(chǔ)集空間類型以次生孔隙為主，裂縫與溶洞基本不發(fā)育，是孔隙型儲(chǔ)層，因此，裂縫與洞穴對(duì)儲(chǔ)層的各個(gè)參數(shù)影響不大。

3.1 測(cè)井解釋模型

3.1.1 判斷孔隙類型

要進(jìn)一步精確地進(jìn)行測(cè)井解釋，必須要對(duì)儲(chǔ)層孔隙類型進(jìn)行分類，再分別建立模型進(jìn)行解釋。根據(jù)PX2-1 井的鑄體薄片資料與測(cè)井曲線特征，建立對(duì)儲(chǔ)層孔隙類型的分類標(biāo)準(zhǔn)。如圖4所示，粒內(nèi)孔與粒間孔的主要差異表現(xiàn)在密度曲線與聲波時(shí)差曲線上，粒內(nèi)孔的測(cè)井密度值相對(duì)較低時(shí)，密度曲線與聲波時(shí)差曲線幅度差較大；粒間孔的測(cè)井密度值相對(duì)較高時(shí)，密度曲線與聲波時(shí)差曲線幅度差較小。幅度差計(jì)算式為：

圖4 普光地區(qū)X氣田PX2-1井孔隙類型與測(cè)井曲線對(duì)應(yīng)特征Fig.4 Correspondence between pore type and logging curve characteristics of Well-PX2-1 in X Gas Field of Puguang area

式中：Δ(DEN-AC)為密度曲線與聲波時(shí)差曲線幅度差；DEN為密度曲線，g/cm3；AC為聲波時(shí)差曲線，μs/ft。

利用幅度差與密度值的交會(huì)圖（圖5）進(jìn)行分析，對(duì)粒間孔粒內(nèi)孔進(jìn)行判別與分類：

1）ΔR≤15 且ΔR≥550.253 2-206.4DEN，判定為粒間孔，即圖5中黑框以內(nèi)區(qū)域。

圖5 幅度差與密度值交會(huì)圖Fig.5 Cross plot of the difference in amplitude and DEN

2）若15＜ΔR＜550.253 2-206.4DEN，判定為粒內(nèi)孔，即圖5黑框之外的區(qū)域。

根據(jù)上述分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PX2-1 井全儲(chǔ)層段進(jìn)行處理，擬合關(guān)系良好（圖6）。

圖6 普光地區(qū)X氣田PX2-1井孔隙類型判定模型解釋成果Fig.6 Interpretation results of pore type determination model for Well-PX2-1 in X Gas Field of Puguang area

3.1.2 孔隙度模型

原測(cè)井孔隙度與滲透率解釋與實(shí)際情況差異較大，因此，以PX2-1 井作為模板，利用新的孔隙度滲透率模型進(jìn)行解釋。根據(jù)孔隙類型的識(shí)別結(jié)果，結(jié)合巖心孔隙度測(cè)試數(shù)據(jù)以及粒內(nèi)孔、粒間孔對(duì)應(yīng)聲波時(shí)差與巖心孔隙度相關(guān)關(guān)系式（圖7），計(jì)算2種孔隙類型的孔隙度。

圖7 不同類型孔隙度與聲波時(shí)差交會(huì)圖Fig.7 Cross plot of porosity acoustic transit time

粒間孔孔隙度計(jì)算式為：

粒內(nèi)孔孔隙度計(jì)算式為：

式（2）—（3）中：φ為孔隙度，%；AC為聲波時(shí)差曲線，μs/ft。

3.1.3 滲透率

飛仙關(guān)組礁灘相儲(chǔ)層為孔隙型儲(chǔ)層，裂縫對(duì)于滲透率的影響較小，因此，造成孔隙關(guān)系復(fù)雜的主要因素是孔隙結(jié)構(gòu)。根據(jù)鏡下薄片資料的孔隙類型識(shí)別結(jié)果，將孔滲數(shù)據(jù)分為兩類（圖8）：一類是以粒間溶孔為主的連通性良好的巖樣，另一類為粒內(nèi)溶孔與鑄?？椎冗B通性較差的巖樣。根據(jù)不同孔隙類型的孔滲關(guān)系計(jì)算對(duì)應(yīng)的滲透率。

圖8 粒間孔、粒內(nèi)孔孔隙度滲透率交會(huì)圖Fig.8 Cross plot of porosity and permeability

粒間孔隙滲透率計(jì)算式為：

粒內(nèi)孔隙滲透率計(jì)算式為：

式（4）—（5）中：K為滲透率，10-3μm2。

3.2 新測(cè)井解釋的對(duì)比與驗(yàn)證

利用以上模型對(duì)PX2-1 井重新進(jìn)行解釋，并與原測(cè)井解釋結(jié)果與巖心孔隙度結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果表明：新的測(cè)井解釋更加符合實(shí)際情況，孔隙度和滲透率的相對(duì)誤差降低（表1、表2）。圖9為PX2-1井原測(cè)井解釋與新測(cè)井解釋對(duì)比圖。

表2 原解釋滲透率與新解釋滲透率誤差對(duì)比Table 2 Comparison of new and old permeability errors

圖9 普光地區(qū)X氣田PX2-1井原測(cè)井解釋與新測(cè)井解釋對(duì)比Fig.9 Comparison of new and old interpretation of Well-PX2-1 in X Gas Field of Puguang area

表1 原解釋孔隙度與新解釋孔隙度誤差對(duì)比Table 1 Comparison of new and old porosity errors

3.3 新測(cè)井解釋模型的應(yīng)用

利用新模型對(duì)PX4-1井儲(chǔ)層段孔隙類型進(jìn)行判別并進(jìn)行測(cè)井解釋，解釋孔隙度與巖心分析數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系良好（圖10），另外，通過PX3井產(chǎn)氣剖面數(shù)據(jù)（表3）與新測(cè)井解釋對(duì)比，高產(chǎn)量的儲(chǔ)層段（5 336.9～5 343.3 m）對(duì)應(yīng)新測(cè)井解釋的高滲段。通過以上的分析可知，利用基于孔隙類型識(shí)別的測(cè)井解釋方案，能準(zhǔn)確、有效地對(duì)礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行測(cè)井解釋。

表3 普光地區(qū)X氣田PX3井產(chǎn)氣剖面數(shù)據(jù)與孔滲關(guān)系Table 3 Relation between gas production profile data and porosity permeability of Well-PX3 in X Gas Field of Puguang area

4 結(jié)論

1）普光構(gòu)造飛仙關(guān)組儲(chǔ)層為礁灘相孔隙型儲(chǔ)層，不同巖性儲(chǔ)層物性差異較大，其中，以鮞粒云巖最佳，砂屑云巖次之，且孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，使得儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的關(guān)系雜亂，必須要對(duì)儲(chǔ)層孔隙類型進(jìn)行合理分類，分別求取物性參數(shù)。

2）聲波時(shí)差曲線與密度曲線對(duì)孔隙類型較為敏感，利用聲波時(shí)差與密度測(cè)井定義幅度差，再用幅度差與密度交會(huì)圖來建立孔隙類型判斷模型，最后，根據(jù)孔隙類型結(jié)果，分別建立儲(chǔ)層參數(shù)解釋模型。

3）利用巖心資料、薄片資料、生產(chǎn)資料驗(yàn)證了具有孔隙類型識(shí)別能力的測(cè)井解釋模型，為在礁灘相孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)測(cè)井解釋提供了技術(shù)方案，并證明了此方法的有效性。