三分量感應測井在海外深水低電阻率砂泥巖薄互層中的應用分析

丁一,王桂萍,郭立新,張莉莉,魏海云,侯秋元

(1.中國石油集團測井有限公司國際公司,北京102206;2.中國石油集團測井有限公司大慶分公司,黑龍江大慶163412)

0 引 言

研究區(qū)位于印度板塊與歐亞板塊交匯處,所在盆地可以劃分為3個構造帶:高陡褶皺帶、平緩褶皺帶及深海平原帶。高陡褶皺帶位于陸上及海岸地區(qū),主要表現(xiàn)為大型的、相互平行的、北西-南東向延伸的背斜,一些背斜的邊界為逆沖斷層及逆斷層。平緩褶皺帶主要位于現(xiàn)今的外陸架以及陸坡-盆底地區(qū),主要表現(xiàn)為平緩褶皺背斜以及相對未變形的沉積地層。形成演化受南北向陸陸碰撞和東西向俯沖碰撞控制,屬殘留洋盆或類前陸盆地,發(fā)育全球最大的深水扇;主要為新生代第三紀、第四紀地層,以深海相碎屑巖沉積為主,巖性粒徑較細,成巖性較差;主要成分為砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質砂巖等,上部儲層以砂泥巖薄互層為主,下部儲層以塊狀砂巖為主。

研究區(qū)目標層為深海海域第四系Y層組,以深水濁積砂巖生物成因氣藏為主,上覆地層為近千米的海水,壓實程度低,成巖性較差,深水沉積砂體內部儲層橫向變化快,非均質強,巖石粒徑較細,呈低電阻率特征,密度、聲波時差、自然伽馬曲線整體分層能力較差,應用常規(guī)測井資料很難準確劃分儲集層,氣水層識別困難,此類儲集層的綜合評價一直是困擾測井解釋的難題。本文針對研究區(qū)深水濁積砂巖細粒、薄互層、低電阻率的特征,應用三分量感應測井提供的水平電阻率、垂直電阻率等參數(shù)判別流體性質,并根據(jù)垂向和水平方向電阻率求取地層真實電阻率,實現(xiàn)含氣飽和度的精確求取[1-3]。

1 區(qū)域儲層特征及難點

研究區(qū)測井、錄井資料顯示,儲層為細粒薄砂泥及過渡巖性的交互沉積層,這類儲層束縛水含量高,且受深海海水高地層水礦化度(深海海水電阻率Rw約為0.05 Ω·m)影響,電阻率值普遍較低。自然伽馬幅度中等、深感應電阻率在儲層與上下圍巖處差異不明顯,儲層處電阻率幅值低且平緩,儲層含泥重、以細粒組分為主。電成像動態(tài)圖顯示,儲層呈砂泥薄交互沉積特征、且極薄,地層相對較平穩(wěn),水體能量較弱。核磁共振測井資料顯示,可動流體占比相對較小,毛細管和黏土束縛水含量高,占比達60%以上。這類儲層厚度小,不同粒級組成的砂巖層交互層疊出現(xiàn),巖性精細識別困難;薄層使得油氣層的識別以及真實厚度的計算不準確,導致油氣層漏判嚴重;常規(guī)電阻率響應很難有效地反映實際薄地層的情況,測得的砂巖層電阻率低于其真實值,導致計算的含油氣飽和度比實際地層小很多,影響儲量評價。針對以上難點,建立一套適合該區(qū)解釋評價方法[2-3]。

2 深水低電阻率砂泥巖薄互層生物氣藏評價方法

2.1 三分量感應測井資料解析

研究區(qū)儲層以砂泥巖薄互層為主,此類儲層即使含油氣,往往也表現(xiàn)為低電阻率測量值,因為此類地層電阻率各向異性,即垂直方向和水平方向測量結果不同,水平方向測得的電阻率為低值,垂直方向往往為高值。而常規(guī)電測井儀器測量的電阻率只是水平分量,根據(jù)其測量結果進行解釋,計算地層的含油氣飽和度,會出現(xiàn)低估現(xiàn)象,很容易漏判產層。三分量感應測井儀能夠探測到傳統(tǒng)方法難以探測到的薄儲層,減小圍巖對砂泥巖薄互層的影響,它能夠提供多種探測深度的三維測井信息。三分量感應測井儀通過平行于井軸方向的發(fā)射-接收線圈,得到地層水平電阻率(Rh),通過垂直于井軸方向的發(fā)射-接收線圈得到垂直電阻率(Rv)(見圖1);另外測量2個交叉分量,用于獲取各向異性指數(shù)、地層傾角和方位角等參數(shù)。對各向異性地層進行垂直方向評價,能提高對砂泥巖薄互層的認識,通過水平電阻率、垂直電阻率、泥質含量等信息可以求取真實砂巖電阻率,有效消除泥巖影響。因此,三分量感應測井儀在低電阻率薄互層解釋中具有獨到的優(yōu)勢,尤其在砂泥巖薄互儲層的劃分、流體性質判別、地層真電阻率及含油氣飽和度精確計算等方面效果更好[4-5]。

圖1 三分量感應測井儀水平電阻率、垂直電阻率模擬圖

2.2 深水低電阻率砂泥巖薄互層氣水層判別方法

三分量感應測井獲得的垂向電阻率對砂泥巖薄互層中高電阻砂巖敏感,能更好地反映低電阻率薄互層中高電阻部分,更接近地層真實值,測量的水平電阻率與深感應電阻率相近。在氣測異常層段垂向電阻率明顯高于水平電阻率、高于深感應電阻率、并呈倍數(shù)增加,在圍巖或水層變化不明顯。因此,應用(Rv/Rh)的值,可以作為氣水層識別的有效指數(shù)。研究區(qū)域為生物氣藏,流體性質以氣為主。氣層含氫指數(shù)低并具有“挖掘效應”,聲波、密度孔隙度變大,中子孔隙度變小。因此,根據(jù)三孔隙度測井曲線在氣層上的不同響應機理,采用三孔隙度比值法重構含氣指示參數(shù)。通過多種方法對比,優(yōu)選含氣指示參數(shù)與(Rv/Rh)的比值建立解釋圖版,進行氣水層識別(見圖2)。選取研究區(qū)試油井11層,應用建立的圖版進行解釋,解釋結果7層落在油層區(qū)域,4層落在水層區(qū)域,與試油結果進行對比,其中10層與試油結果相符,1層落在油層與水層邊界處,與試油結果略有偏差,圖版解釋符合率為90%。目前研究區(qū)試油井三分量感應測井資料較少,氣水層邊界劃分不夠精確,需要隨著試油資料的增多,進一步完善圖版。

圖2 (Rv/Rh)與三孔隙度含氣指示圖版

2.3 深水低電阻率砂泥巖薄互層含氣飽和度定量計算方法

2.3.1純砂巖電阻率計算

三分量感應測井能夠提供各向異性地層的水平電阻率、垂直電阻率等參數(shù),根據(jù)這2個參數(shù)可以求取真實砂巖電阻率。目前電阻率各向異性評價模型很多,本文選取Klein模型,該模型按照毛細管壓力在縱向的變化將層狀地層分成大小孔隙地層[7]。

Rv=VuRu+VLRL

(1)

(2)

式中,Rv為垂直方向電阻率,Ω·m;Rh為水平方向電阻率,Ω·m;VL和Vu分別為大孔隙地層和小孔隙地層的體積,VL+Vu=1,小數(shù);RL和Ru分別為宏孔隙和微孔隙地層的電阻率,Ω·m。

根據(jù)這一模型,在泥巖各向異性的條件下,水平電阻率和垂直電阻率滿足方程

Rv=(1-Vsh)Rsd+VshRsh,v

(3)

Rh=(RsdRsh,h)/[(1-Vsh)Rsh,h+VshRsd]

(4)

式中,Rsd為砂巖電阻率,Ω·m;Rsh,h為泥巖水平方向電阻率,Ω·m;Rsh,v為泥巖垂直方向電阻率,Ω·m;Vsh為泥質含量,小數(shù)。

根據(jù)以上方程,應用三分量感應測井資料結合電成像、自然伽馬、補償中子、密度等測井信息進行反演計算,最終求得砂巖電阻率Rsd。

2.3.2飽和度模型選擇

由于研究區(qū)目標地層泥質含量較重、地層水礦化度高,因此,飽和度模型選擇西門度公式,經(jīng)對比優(yōu)于其他模型。

(5)

式中,Rt為根據(jù)三分量感應測井計算的砂巖電阻率,Ω·m;Por為中子、密度幾何平均值,小數(shù)。

3 應用效果

應用該解釋方法對研究區(qū)XX-1井進行解釋,在該井Y層組首次發(fā)現(xiàn)天然氣藏。應用傳統(tǒng)電阻率測井值計算該井含油氣飽和度為10%～45%,均解釋為水層,應用三分量感應反演出真實砂巖電阻率計算含氣飽和度,在該井段其值明顯提高,有效識別氣層9層,分層厚度32.0 m,有效厚度30.4 m(見圖3)。圖3中第5道綠色填充飽和度,為應用常規(guī)深感應電阻率計算的含氣飽和度;紅色填充飽和度,為應用Rsd電阻率計算的含氣飽和度,比常規(guī)曲線計算的含氣飽和度高20%～40%,更接近地層真實值,更真實地反映地層特性。

該井進行MDT(Modular Formation Dynamics Tester)地層測試測壓、取樣,并進行氣體組分分析。應用深度與地層壓力繪制交會圖,確定流體密度低于0.4 g/cm3,為氣層,氣體組分分析主要為C1,組分含量大于95%,樣品分析為純甲烷氣。應用三分量感應測井資料對該井重新解釋,其結果與基于常規(guī)資料的解釋結果相比,有效厚度增加了19.2 m,含氣飽和度平均增加25%,預測的天然氣地質儲量增加150%,為該區(qū)深海海域天然氣地質儲量準確評估提供重要支持。

圖3 XX-1井Y層組測井處理解釋成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m; 1 b/eV=6.241 46×10-10 m2/J

4 結 論

(1)應用三分量感應測井資料,建立低電阻率砂泥巖薄互層測井綜合解釋評價技術。和基于常規(guī)測井資料的解釋方法相比在有效儲層劃分、流體性質識別、含氣飽和度計算方面,更加準確,計算地質儲量的依據(jù)更加充分、更可信。

(2)三分量感應測井在低電阻率薄互層解釋評價中,能更真實地反映地層特性,在油氣層識別、有效儲層劃分方面,具有很大優(yōu)勢。