烏馬營二疊系致密砂巖氣層測井評價方法的完善

邵 陽 劉俊東 袁雪花 徐 明 袁洪波 席 斌 胡 博 劉 洋

(①中國石油集團測井有限公司天津分公司；②中國石油大港分油田公司勘探開發(fā)研究院)

0 引 言

大港油田烏馬營地區(qū)致密砂巖儲集層受巖性、物性等影響，儲集層參數(shù)準確計算困難，常規(guī)三孔隙度曲線(聲波時差、補償中子、補償密度)不能很好地反映儲集層孔滲特性，有效儲集層識別困難；另外，受巖性和物性等影響，測井曲線電性特征不能很好地反映儲集層含油氣性，且目前致密砂巖氣層勘探程度較低，測井評價方法不夠完善，適用性差,尤其是新開發(fā)區(qū)塊，無法有效開展有針對性的精細解釋評價。為解決以上難題，加快深層致密砂巖天然氣開發(fā)，需要開展致密砂巖氣層評價方法的深化研究[1-6]。

本文依托低對比度油氣層測井識別技術研究與應用課題(課題編號：2019D-3809)，將巖心分析數(shù)據(jù)與測井資料有效結合，區(qū)分不同孔滲特征優(yōu)化了儲集層參數(shù)計算模型，提高了致密砂巖儲集層參數(shù)計算精度；并基于流動單元思路初步建立了儲集層下限評價標準及流體性質識別圖板，形成了一套致密砂巖氣層的解釋評價技術，應用效果明顯，提高了烏馬營地區(qū)致密砂巖氣層測井解釋評價的準確率。

1 儲集層測井響應特征

大港油田在烏馬營潛山西側逆沖褶皺帶部署的2口探井均獲高產，所屬目的層為上古生界二疊系致密砂巖儲集層，整體埋深達4 800 m，砂巖厚度較大，展布相對穩(wěn)定。通過巖心分析資料看(表1)，其孔隙度均值小于10%，滲透率均值小于2 mD，屬于低孔特低滲致密砂巖儲集層。

圖1為YGXX井常規(guī)曲線與核磁共振綜合圖，自然伽馬曲線顯示砂巖巖性較純，泥質含量低，聲波時差變化較小，補償密度高值，基本在2.55 g/cm3以上，反映孔隙度較低，受巖性致密影響，電性整體較高，核磁共振資料計算的有效孔隙度也很低，介于3%～4%之間。按照常規(guī)解釋評價標準來看基本屬于無效儲集層，因此對于該套儲集層的參數(shù)計算及有效性評價就顯得尤為重要。

表1 烏馬營巖心分析數(shù)據(jù)

圖1 YGXX井常規(guī)曲線與核磁共振綜合圖

2 儲集層參數(shù)計算模型

從上文測井曲線響應特征可以看出，深層低孔低滲儲集層聲波時差與補償中子曲線在儲集層與非儲集層處變化差異較小，而補償密度曲線則能比較好地反映儲集層孔隙變化，本文利用YGX井36組(共46組數(shù)據(jù)，除去異常點及裂縫點10組)巖心分析孔滲數(shù)據(jù)，結合原始計算孔隙度及補償密度曲線建立參數(shù)關系，進而建立孔隙度及滲透率計算模型。圖2為巖心分析孔隙度φ巖心與原始計算孔隙度φ原始以及補償密度DEN的交會圖，兩圖均顯示這三者之間對應關系較好。

圖2 φ巖心分別與φ原始、DEN交會圖

利用φ巖心、φ原始與DEN進行二元線性回歸，建立優(yōu)化后的孔隙度(φ′)計算公式如下：

φ′=1.429 81DEN+0.674 98φ原始-1.336 5

(1)

式中：φ′為重新計算孔隙度，%。

分析φ巖心與巖心分析滲透率K巖心關系可知(圖3)，以孔隙度值10%為拐點，對應的滲透率趨勢是有差別的，因此以10%為界，分別建立了不同區(qū)間巖心分析孔隙度與滲透率關系交會圖(圖4)。

圖3 φ巖心與K巖心交會圖

圖4 不同孔隙度區(qū)間φ巖心與K巖心關系

從圖4的φ巖心與K巖心關系，得到不同孔隙度區(qū)間的滲透率K′計算模型如下。

當φ′<10%時：

K′=0.0166e0.396 1φ′

(2)

當φ′>10%時：

K′=3.940 3φ′-39.969

(3)

為了驗證解釋模型的精度，用新建的孔滲模型對YGX井取心段重新處理，對巖心分析數(shù)據(jù)(φ巖心、K巖心)與計算數(shù)據(jù)(φ′、K′)進行誤差分析可知，孔隙度相對誤差由11.2%降至4.98%，原始計算滲透率K原始與巖心分析滲透率K巖心基本不在同一數(shù)量級，而K′基本為同一數(shù)量級，使儲集層參數(shù)計算精度顯著提高(圖5)。

實際計算中，利用孔隙度計算模型計算儲集層孔隙度(φ′)，先以孔隙度值10%為界區(qū)分孔隙度區(qū)間，然后利用滲透率模型計算儲集層滲透率(K′)。

圖5 現(xiàn)計算儲集層參數(shù)對比圖

3 儲集層有效性評價初探

3.1 儲集層下限評價方法分析

儲集層物性參數(shù)受控于裂縫、巖性、孔隙結構類型、孔喉均質程度等多種因素。同時，隨著油氣田開發(fā)，儲集層的各項參數(shù)，如壓力、含油氣飽和度、潤濕性等都會發(fā)生變化，儲集層的孔滲下限值也會發(fā)生變化[7]。本文引入流動單元理論進行儲集層下限的研究，該理論認為流動單元是橫向、垂向連續(xù)的，且具有相似滲透率、孔隙度和層理特征的儲集帶[8]。結合巖心數(shù)據(jù)建立不同流動單元內滲透率與孔隙度對應關系，利用分布點斜率劃分不同流動單元，開展儲集層下限的方法研究。

3.2 儲集層分類方法研究

對于烏馬營二疊系地層，由于取心分析資料較少且取心層單一，本文只是初步開展了儲集層分類研究。實驗研究表明，滲透率、孔隙度比值與孔喉半徑有良好的相關性，因此引入?yún)?shù)K′/φ′(重新計算滲透率與孔隙度比值)反映孔隙結構，K′/φ′值越小，表明孔隙結構越復雜，微細喉道占比越大[9]。建立累計頻率圖(圖6)可以看出，按照曲線斜率不同儲集層可分為5類。呂明針等[10]認為K′/φ′分布特征反映了地層存儲能力和滲流能力的變化：線段越陡表明儲集層滲流能力越高于存儲能力，一般對應于高能量相帶；線段平緩則表明儲集層具備存儲能力，但滲流能力極差，若橫向延伸較遠，則可作為隔擋層。本文結合研究區(qū)特征，建立了儲集層分類統(tǒng)計表(表2)，并認為前3類儲集層滲流能力基本相當，Ⅳ類儲集層斜率突變尚無壓汞等實驗數(shù)據(jù)支持，僅從目前信息來看，K′/φ′值偏低，顯示孔隙結構復雜，微孔隙占比較大，因此認為其滲流能力相應較差。

綜上認為，前3類儲集層的產能貢獻較大，為有效儲集層，Ⅳ類儲集層、Ⅴ類儲集層定義為無效儲集層，各類儲集層的K′/φ′值范圍如表2所示。

圖6 儲集層K′/φ′累計頻率圖

表2 烏馬營二疊系儲集層分類

4 流體性質評價圖板

在相關分析數(shù)據(jù)較少的情況下，利用表2所示的儲集層分類方法能夠對儲集層進行定性分類，進而結合電阻率比值進行流體性質識別。

通過對烏馬營二疊系致密砂巖氣層2口井11層儲集層參數(shù)及測井曲線數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，利用K′/φ′值反映孔隙結構、儲集層電阻率與泥巖電阻率比值(RT/Rsh)消除圍巖影響，可獲得儲集層電阻率相對變化趨勢，建立K′/φ′與RT/Rsh交會圖板(圖7)，用于進行儲集層流體性質判斷。圖7橫坐標與表2的儲集層分類相對應，可以有效識別干層，結合縱坐標可以進行含氣儲集層的識別。K′/φ′<0.025，評價為干層；RT/Rsh>2，為氣層與差氣層混雜區(qū)。這是因為流體性質與孔隙結構的共同作用，導致部分氣層與差氣層分界不清晰，還需后續(xù)豐富巖心與生產數(shù)據(jù)，進行精細劃分。RT/Rsh<2為含水區(qū)，反映水層與氣水同層混雜存在。雖然圖板還存在改進空間，但仍可通過該圖板有效區(qū)分干層與含氣層，剔除含水層，為深層致密氣的勘探開發(fā)提供技術支持。

圖7 K′/φ′與RT/Rsh流體性質識別圖板

5 應用實例分析

致密砂巖氣層測井評價創(chuàng)新方法用于烏馬營二疊系致密砂巖氣層6口井52層的解釋，其中4口井17層試油，符合14層，解釋符合率82.4%。

圖8為YGXX井二疊系綜合解釋成果圖，該段補償密度值基本都在2.55 g/cm3以上，按照常規(guī)評價方法，優(yōu)化前方法計算孔隙度只有4%左右，屬于干層范圍。利用本文方法，首先重新計算儲集層孔滲參數(shù)，然后利用新圖板(圖7)進行流體性質識別，認為該段含氣性較好。從計算結果的對比來看，雖然本井取心點較少，但第7道和第8道的現(xiàn)計算孔隙度φ′、滲透率K′與巖心分析孔隙度φ巖心、滲透率K巖心及原計算孔隙度φ原始、滲透率K原始對比顯示，新模型計算參數(shù)與巖心分析數(shù)據(jù)的吻合較好，尤其是滲透率計算，明顯優(yōu)于原計算滲透率，提高了參數(shù)計算精度，在圖板中也能有效進行儲集層分類及流體性質評價。

圖8 YGXX井綜合解釋成果圖(二疊系石盒子組)

根據(jù)計算儲集層參數(shù)及儲集層在圖板中的位置：166號上小層評價為差氣層、中小層為干層、下小層為氣層，167號層為差氣層，171號上小層為干層、中小層為差氣層、下小層為氣層，174號上小層為差氣層、下小層為氣層，175號上小層為氣層、下小層為氣水同層。該井這5個層合試(4 778.5～4 883.4 m)，壓裂后8 mm油嘴自噴，產氣11 554 m3/d,累產氣278 583 m3，產水46 m3/d,累產水4 407 m3，證明了本文評價方法的有效性。

6 結 論

(1)優(yōu)化后的儲集層參數(shù)計算模型提高了儲集層參數(shù)計算精度，為儲集層有效性及流體性質識別奠定了數(shù)據(jù)基礎。

(2)儲集層有效性評價方法能有效剔除無效儲集層，同時結合孔隙度、滲透率比值與電阻率比值交會圖板進行流體性質識別，在解釋評價中有據(jù)可循，對致密砂巖氣層流體性質識別具有很強的指導意義。

(3)經烏馬營地區(qū)6口井52層驗證，解釋符合率有效提高，應用效果較好。證明了該方法的有效性，提高了該區(qū)深層致密砂巖氣層測井識別的準確率，為下步勘探規(guī)劃提供了技術支撐。

存在問題：一是井眼環(huán)境對補償密度曲線影響較大，因此井眼不規(guī)則處需要先進行補償密度校正，然后再利用該方法進行儲集層參數(shù)計算；二是因巖心分析數(shù)據(jù)、測井資料及現(xiàn)場應用數(shù)據(jù)有限，儲集層有效性評價及流體性質識別圖板還處在初步建立階段，需要進一步完善。