對(duì)標(biāo)產(chǎn)能的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層測(cè)井分類評(píng)價(jià)
——以塔里木盆地托甫臺(tái)地區(qū)一間房組為例

唐軍，何澤，申威，齊戈為，郭為民

(長(zhǎng)江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，武漢 430100)

采用測(cè)井技術(shù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層有效性是目前常用的方法[1-5]，但碳酸鹽巖儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)，需要建立考慮儲(chǔ)集層平均厚度、裂縫孔隙度等因素的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有效性評(píng)價(jià)方法；另外，僅依據(jù)巖石學(xué)特征表征儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)比較單一，測(cè)井資料不但可反映地下地質(zhì)體特征，精度也較地震數(shù)據(jù)高[6-7]。因此，在采用測(cè)井資料表征儲(chǔ)集層物性的基礎(chǔ)上，開展多信息的儲(chǔ)集層有效性綜合評(píng)價(jià)，是碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的趨勢(shì)。除了巖溶作用之外，裂縫發(fā)育是導(dǎo)致碳酸鹽巖儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)的另一重要原因[8-9]。雖然利用成像測(cè)井可以實(shí)現(xiàn)裂縫的識(shí)別與評(píng)價(jià)[10]，但其成本較高，多數(shù)油井仍采用常規(guī)測(cè)井方法。因此，從可利用數(shù)據(jù)量和普及率出發(fā)，研究基于常規(guī)測(cè)井的裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)仍具有意義。碳酸鹽巖儲(chǔ)集層類型包括孔洞型、裂縫型、裂縫-孔洞型等[11-13]，建立與產(chǎn)能相關(guān)的儲(chǔ)集層有效性評(píng)價(jià)方法是碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的熱點(diǎn)[14]。塔里木盆地托甫臺(tái)地區(qū)奧陶系一間房組受構(gòu)造以及巖溶作用的影響，儲(chǔ)集層類型及其發(fā)育程度差異較大，需要建立不同類型儲(chǔ)集層的產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法[15]。依據(jù)成像測(cè)井、常規(guī)測(cè)井等資料，本文對(duì)托甫臺(tái)地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層孔隙類型進(jìn)行了劃分，討論了成像測(cè)井、電法測(cè)井以及孔隙度測(cè)井參數(shù)在儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用；引入累計(jì)有效孔隙厚度和平均有效孔隙度，對(duì)標(biāo)各井段的生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)，分類型建立了儲(chǔ)集層判別圖版，為碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有效性評(píng)價(jià)提供借鑒。

1 儲(chǔ)集層特征

1.1 儲(chǔ)集空間類型

塔里木盆地托甫臺(tái)地區(qū)一間房組碳酸鹽巖有效儲(chǔ)集空間為孔洞和裂縫?？锥捶譃榱ｉg溶孔、粒內(nèi)溶孔和溶蝕孔洞。其中，溶蝕孔洞的發(fā)育與巖溶作用有關(guān)，巖心上可見溶蝕孔洞具有無組構(gòu)選擇性溶蝕、沿裂隙分布的特點(diǎn)?？锥炊嘤煞浇馐头凵凹?jí)—泥級(jí)碳酸鹽巖碎屑充填，分布極不均勻，多沿先期滲透帶發(fā)育，常與裂縫構(gòu)成裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層。裂縫分為構(gòu)造縫、壓溶縫和溶蝕縫，構(gòu)造縫與溶蝕縫對(duì)改善儲(chǔ)集層物性貢獻(xiàn)較大。裂縫的長(zhǎng)度、開度和密度變化均較大，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

1.2 測(cè)井響應(yīng)特征

（1)孔洞 泥質(zhì)充填的孔洞，自然伽馬較大，井筒略有擴(kuò)徑，電阻率相對(duì)圍巖明顯較小，且深側(cè)向電阻率和淺側(cè)向電阻率存在差異，補(bǔ)償中子和密度相對(duì)圍巖較大，成像測(cè)井可見暗色團(tuán)塊(圖1a)；方解石充填的孔洞，孔隙度曲線與圍巖無明顯差別，電阻率略大于圍巖，成像測(cè)井可見亮色團(tuán)塊(圖1b)。

圖1 研究區(qū)一間房組儲(chǔ)集層孔洞和裂縫測(cè)井響應(yīng)特征Fig.1.Logging response characteristics of vugs and fractures in Yijianfang formation reservoirs in the study area

（2)裂縫 泥質(zhì)充填的裂縫，自然伽馬略大于圍巖，井筒略有擴(kuò)徑，深側(cè)向電阻率和淺側(cè)向電阻率略有差異，且深側(cè)向電阻率較小，成像測(cè)井可見清晰裂縫(圖1c)；方解石充填的裂縫，自然伽馬較小，深側(cè)向電阻率和淺側(cè)向電阻率均較大，聲波時(shí)差較圍巖小，密度較圍巖大，成像測(cè)井可見清晰裂縫(圖1d)。

分析研究區(qū)多口井的測(cè)井響應(yīng)特征可知，一間房組孔洞和裂縫均發(fā)育，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層主要為孔洞型和裂縫-孔洞型，裂縫型儲(chǔ)集層少見。

2 儲(chǔ)集層測(cè)井識(shí)別參數(shù)

2.1 孔隙度

根據(jù)阿爾奇公式，由成像測(cè)井電導(dǎo)率確定孔隙度，構(gòu)建孔隙度譜。若儲(chǔ)集層主要發(fā)育孔洞，則孔隙度分布相對(duì)均勻(圖2a)；若儲(chǔ)集層裂縫發(fā)育，特別是裂縫寬度不一時(shí)，孔隙度譜的譜峰會(huì)橫向偏移(圖2b)，因此，可用孔隙度譜判別儲(chǔ)集層類型。

圖2 研究區(qū)一間房組儲(chǔ)集層孔隙度譜Fig.2.Porosity spectra of Yijianfang formation reservoirs in the study area

2.2 導(dǎo)電效率

巖石導(dǎo)電效率[16]：

將含有孔洞和裂縫的巖石簡(jiǎn)化為長(zhǎng)度為L(zhǎng)、寬度為l的長(zhǎng)方體，巖石中心有一邊長(zhǎng)為d的正方體孔洞，裂縫寬度為Df(圖3a)，地層水電阻率為Rw，則巖石含水體積：

標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管電阻：

地層電阻：

則巖石導(dǎo)電效率：

令L=l=1，即L和l均為單位長(zhǎng)度，巖石為單位體積立方體，則：

由此計(jì)算裂縫與孔洞2 類儲(chǔ)集空間共存時(shí)的巖石導(dǎo)電效率。結(jié)果表明，裂縫寬度越大，巖石導(dǎo)電效率越高；且相同裂縫寬度下，孔洞邊長(zhǎng)越大，巖石導(dǎo)電效率越低(圖3b)。

圖3 巖石中裂縫和孔洞示意圖及不同孔洞邊長(zhǎng)下巖石導(dǎo)電效率隨裂縫寬度的變化Fig.3.Schematic diagram of fractures and vugs in rocks and variations of electrical conductivity with fracture width under different side lengths of cubic vugs

2.3 電阻率

裂縫發(fā)育的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層，裂縫開度越大，孔喉半徑越大，電阻率變化幅度越大，深側(cè)向電阻率和淺側(cè)向電阻率差異越大。借鑒前人研究方法[17]，計(jì)算裂縫孔隙度。

深側(cè)向電阻率大于淺側(cè)向電阻率時(shí)，裂縫孔隙度：

深側(cè)向電阻率小于淺側(cè)向電阻率時(shí)，裂縫孔隙度：

致密層段滲透性差，導(dǎo)電能力弱，電阻率高；裂縫發(fā)育層段滲透性好，導(dǎo)電能力強(qiáng)，電阻率低，且裂縫越發(fā)育，地層滲透性越好，電阻率降幅也越大，深側(cè)向電阻率變化幅度：

根據(jù)以上方法進(jìn)行裂縫特征參數(shù)的計(jì)算，并結(jié)合成像測(cè)井資料進(jìn)行儲(chǔ)集層類型的識(shí)別。由圖4 可知，解釋結(jié)論中的6 號(hào)層和7 號(hào)層計(jì)算得出孔隙度為1.9%～3.6%，導(dǎo)電效率和裂縫孔隙度均較低，且對(duì)應(yīng)深度成像測(cè)井可見麻點(diǎn)狀斑點(diǎn)，故綜合判斷該層段發(fā)育孔洞型儲(chǔ)集層。

圖4 研究區(qū)典型井一間房組測(cè)井識(shí)別儲(chǔ)集層類型綜合柱狀剖面Fig.4.Comprehensive column of reservoir types identified using logging data from typical wells in Yijianfang formation in the study area

3 對(duì)標(biāo)產(chǎn)能的儲(chǔ)集層測(cè)井分類評(píng)價(jià)方法

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層類型影響儲(chǔ)集層有效性，而儲(chǔ)集層有效性對(duì)產(chǎn)能有一定影響。儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)量化參數(shù)有孔隙度、滲透率等[18]，此外，還可依據(jù)孔洞和裂縫的發(fā)育程度評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層有效性[19]。但以上都是從物性角度判別儲(chǔ)集層有效性，開采出工業(yè)油氣流才是儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)的最終目的[20-21]。在完成儲(chǔ)集空間測(cè)井定性識(shí)別的基礎(chǔ)上，以生產(chǎn)井產(chǎn)能為依據(jù)，針對(duì)不同類型儲(chǔ)集層建立儲(chǔ)集層等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 儲(chǔ)集層測(cè)井分類評(píng)價(jià)

計(jì)算儲(chǔ)集層導(dǎo)電效率、裂縫孔隙度、深側(cè)向電阻率變化幅度等，按照不同類型儲(chǔ)集層進(jìn)行參數(shù)提取，建立儲(chǔ)集層類型判別圖版，將研究區(qū)一間房組碳酸鹽巖儲(chǔ)集層劃分為孔洞型儲(chǔ)集層、裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層和裂縫型儲(chǔ)集層(圖5)。在此基礎(chǔ)上，形成儲(chǔ)集層類型測(cè)井定量劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1)，可作為快速判別研究區(qū)儲(chǔ)集層類型的依據(jù)。

表1 研究區(qū)一間房組儲(chǔ)集層類型測(cè)井定量劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1.Logging-based quantitative classification criteria for Yijianfang formation reservoirs in the study area

圖5 研究區(qū)一間房組儲(chǔ)集層類型判別圖版Fig.5.Reservoir type discrimination charts for Yijianfang formation reservoirs in the study area

3.2 對(duì)標(biāo)產(chǎn)能的儲(chǔ)集層分類

根據(jù)產(chǎn)液量將研究區(qū)一間房組碳酸鹽巖儲(chǔ)集層劃分為3 類：Ⅰ類儲(chǔ)集層，日產(chǎn)液量大于90 t；Ⅱ類儲(chǔ)集層，日產(chǎn)液量為50～90 t；Ⅲ類儲(chǔ)集層，日產(chǎn)液量為10～50 t。日產(chǎn)液量小于10 t 的試油井段為非工業(yè)油流井段。此外，本文將含有有效孔隙的儲(chǔ)集層總厚度定義為累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度：

有效儲(chǔ)集層厚度：

平均有效孔隙度：

利用累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度和平均有效孔隙度分別對(duì)裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層和孔洞型儲(chǔ)集層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。

（1)裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層 研究區(qū)一間房組裂縫以構(gòu)造縫為主，后期在溶蝕改造過程中，裂縫越多的地層，溶蝕效果越好，平均有效孔隙度越大。在孔洞數(shù)量一定的前提下，單個(gè)孔洞體積越大，地層孔隙總體積也越大，即地層孔隙度越大。依據(jù)平均有效孔隙度—累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層分類判別圖版可知，當(dāng)儲(chǔ)集層平均有效孔隙度超過6%、累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度超過5 m時(shí)，為Ⅰ類儲(chǔ)集層；當(dāng)儲(chǔ)集層平均有效孔隙度為1%～6%、累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度為1～5 m時(shí)，為Ⅱ類儲(chǔ)集層；其余為Ⅲ類儲(chǔ)集層。以氣泡面積表征產(chǎn)液量，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)測(cè)試井段產(chǎn)能可知，研究區(qū)裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層以Ⅱ類為主，日產(chǎn)液量一般大于55 t(圖6a)。

圖6 研究區(qū)一間房組裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層和孔洞型儲(chǔ)集層分類判別圖版Fig.6.Classification and discrimination charts for fractured-vuggy reservoirs and vuggy reservoirs in Yijianfang formation in the study area

（2)孔洞型儲(chǔ)集層 依據(jù)研究區(qū)孔洞型儲(chǔ)集層分類判別圖版，該區(qū)孔洞型儲(chǔ)集層為Ⅱ類儲(chǔ)集層和Ⅲ類儲(chǔ)集層，其中，儲(chǔ)集層平均有效孔隙度大于1%、累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度大于1 m 時(shí)，為Ⅱ類儲(chǔ)集層，其余為Ⅲ類儲(chǔ)集層。統(tǒng)計(jì)測(cè)試井段產(chǎn)能可知，研究區(qū)孔洞型儲(chǔ)集層以Ⅱ類為主，日產(chǎn)液量一般大于50 t(圖6b)。

4 結(jié)論

(1)托甫臺(tái)地區(qū)一間房組碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間為孔洞和裂縫，儲(chǔ)集層以孔洞型和裂縫-孔洞型為主?？锥葱蛢?chǔ)集層導(dǎo)電效率小于0.008，裂縫孔隙度小于0.13%；裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層導(dǎo)電效率為0.008～0.024，裂縫孔隙度為0.13%～0.60%。

(2)研究區(qū)孔洞型儲(chǔ)集層平均有效孔隙度大于1%，累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度大于1 m時(shí)，為Ⅱ類儲(chǔ)集層。裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層累計(jì)有效孔隙厚度大于5 m，平均有效孔隙度大于6%時(shí)，為Ⅰ類儲(chǔ)集層；平均有效孔隙度為1%～6%，累計(jì)有效孔隙厚度為1～5 m 時(shí)，為Ⅱ類儲(chǔ)集層。

(3)托甫臺(tái)地區(qū)一間房組裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層和孔洞型儲(chǔ)集層均主要為Ⅱ類儲(chǔ)集層，測(cè)試井段日產(chǎn)液量通常分別大于55 t和50 t。

符號(hào)注釋

d——孔洞邊長(zhǎng)，mm；

Df——裂縫寬度，mm；

E——巖石導(dǎo)電效率；

E1——單位體積立方體巖石的導(dǎo)電率；

He——有效儲(chǔ)集層厚度，m；

Hy——累計(jì)有效儲(chǔ)集層厚度，m；

i——第i個(gè)深度記錄點(diǎn)；

l——巖石寬度，mm；

L——巖石長(zhǎng)度，mm；

mf——裂縫膠結(jié)指數(shù)，一般為1.5～2.2；

N——深度記錄點(diǎn)數(shù)；

Ps——標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管產(chǎn)生的功率，J；

Pt——巖石平均功率，J；

rb——標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管電阻，Ω；

rt——地層電阻，Ω；

RD——深側(cè)向電阻率，Ω·m；

Rmf——鉆井液電阻率，Ω·m；

RMXD——致密無裂縫地層電阻率，Ω·m；

RS——淺側(cè)向電阻率，Ω·m；

Rw——地層水電阻率，Ω·m，一般為0.016 Ω·m；

Vw——巖石含水體積，mm3；

βR——深側(cè)向電阻率變化幅度；

φA——平均有效孔隙度，%；

φf1——深側(cè)向電阻率大于淺側(cè)向電阻率時(shí)的裂縫孔隙度，%；

φf2——深側(cè)向電阻率小于淺側(cè)向電阻率時(shí)的裂縫孔隙度，%；

φi——第i個(gè)深度記錄點(diǎn)對(duì)應(yīng)孔隙度，%；

Δh——深度采樣間隔，m。