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测井与录井在海相储集层识别和评价中的应用

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测井 海相 储集层 识别 评价 中的 应用
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测井、录井资料在碳酸盐岩储集层评价中的综合应用摘 要 针对胜利油气区下古生界碳酸盐岩储集层非均质程度高、储集空间类型和形态复杂的特点,通过对 40 多口已钻探井测井、录井资料的统计,归纳了碳酸盐岩储集空间的发育特点,分析了针对碳酸盐岩储集层应用测井、录井资料的识别方法和真假裂缝在测井资料上的响应特征,总结出利用测井、录井资料对碳酸盐岩储集层综合评价的程序,从而达到对储集层的储集物性优劣进行判别的目的,为油气水层的综合评价提供依据。关键词 碳酸盐岩 储集空间 储集层识别 测井 录井 真假裂缝 评价程序0  引 言在碳酸盐岩含油气性评价方面,因其具有非均质程度高、储集空间类型和形态复杂的特点,使储集层含油气丰度评价和油水系统的划分存在较大难度。1998 年以来,随着胜利油气区富台油田的发现与开发,下古生界碳酸盐岩潜山油气藏再次受到重视。对下古生界碳酸盐岩储集层进行评价,确定储集空间的类型及储集物性的好坏,判断流体产出能力,是碳酸盐岩潜山油气藏油气层评价的主要内容。本文通过对已钻探的 40 多口井下古生界碳酸盐岩地层测井、录井资料的统计,归纳了胜利油气区该类储集层的空间发育特点,阐述了如何利用测井、录井资料的响应特征,进行储集层识别和评价的方法,为进行碳酸盐岩油气层综合评价提供依据。1  碳酸盐岩储集空间发育特点1. 1  下古生界碳酸盐岩储集空间的主要发育部位通过分析 40 多口井下古生界碳酸盐岩的测井、录井资料,统计储集层发育部位、储集层厚度与地层厚度的比例,得出如下认识:①下古生界碳酸盐岩储集层发育集中在 6 个层位,即:八陡组,上、下马家沟组,冶里 2 亮甲山组,凤山组,馒头组。其他层位如毛庄组、崮山组等地层虽然也有储集层,但多为Ⅲ类层,且均为厚层,可信度较低。②无论潜山顶部是何层位,由于长期遭受风化、剥蚀及淋滤作用的影响,使潜山顶部风化壳成为最有利的储集空间发育带。③潜山内幕地层中,薄层泥岩、泥灰岩和灰岩交互带中的灰岩层或泥岩、泥灰岩集中带上下一定范围内的灰岩层为有利储集空间发育带,而大段连续的灰岩地层中有利储集空间发育差。④下古生界冶里 2 亮甲山组、凤山组是白云岩集中发育带,一般也是良好的储集空间发育带。该类储集空间的发育位置与灰岩相似,即连续厚层白云岩中储集空间一般发育较差。⑤碳酸盐岩地层中发育侵入岩体,侵入岩体与碳酸盐岩的接触带附近为良好的储集层发育带。1. 2  储集空间类型以缝洞孔复合型为主由于风化作用、重结晶作用和构造作用的综合影响,次生的孔、缝、洞发育,储集空间体系以次生的缝洞孔复合型为主。1. 3  储集空间形态以块状和层状为主在潜山风化壳地层中,由于风化作用、地表径流和地下水的溶蚀作用,垂直的溶蚀裂缝极为发育,极易沟通次生的孔洞,形成以块状为主的储集空间体系。在潜山内幕地层中, 由于孔隙的发育具有明显的选择性,后期的构造运动更易在孔隙发育带内部形成大量的微细裂缝, 使得大量微细裂缝也具有在一定范围内成层分布的特点。因此,储集空间体系以层状为主。1. 4  储集层孔隙度与埋深具有较好的相关性随着碳酸盐岩埋藏深度增加, 孔隙度变小。当其埋深为 650 m 左右时,孔隙度值均大于 10 %;当埋深 2 000~4 000 m 时,其孔隙度值绝大部分小于 5 %;但当埋深为 4 500 m 左右时,其孔隙度值又突然增大,均大于 5 % ,甚至高达 24 %。这在很大程度上与随着成岩温度的升高白云石以排钙和内部晶格调整的方式向物性好的白云石转化的机理有关。2  储集层综合评价碳酸盐岩储集层评价是该类储集层油气评价的基础,而储集层识别及确定储集层的有效性,又是储集层评价的两个关键环节。因此,综合运用各项测井、录井资料进行碳酸盐岩储集层的识别,掌握该类储集层的综合评价方法就显得尤为重要。2. 1  储集层识别2. 1. 1  常规测井资料的储集层识别(1) 电阻率曲线储集层物性发育段电阻率低于基值,电阻率数十至数千欧姆·米不等,厚层呈“U”形,薄层呈“V”形,裂缝在低电阻率背景下更具低小尖峰特征。在碳酸盐岩剖面中,储集层总是表现出相对低电阻率特征,运用该项参数进行评价时应注意岩性或其他条件变化的影响。(2) 孔隙度曲线储集层发育段声波时差值高,局部跳跃;密度曲线整体降低且高低不均;补偿中子值降低。(3) 井径资料储集层发育段扩径或等于钻头直径。2. 1. 2  录井资料的储集层识别(1) 岩心、岩屑实物资料通过观察和统计岩屑中次生矿物成分、含量及结晶程度(如自形晶发育程度、他形晶含量多少) ,岩心可见孔隙、裂缝、溶洞发育程度,孔隙、溶洞充填程度,孔、洞、缝连通状况等,对裂缝密度、孔洞密度、裂缝开启度、缝洞连通度等进行计算。(2) 钻时和 数资料钻时和 数偏离趋势线并明显降低,曲线具有不均匀的齿状特征。(3) 气测资料当储集层发育段充注油气,受储集层非均质性影响,含油性表现出较强的非均质性特征,气测原图上全烃曲线呈刺刀状。(4) 钻井和钻井液参数在钻井过程中,钻遇储集层发育有大的孔、洞、缝时,常有钻具放空情况出现,且槽面出现显示并伴随有井喷、井涌、井漏现象发生。根据钻具放空井段长度、槽面显示、钻井液漏失速度和数量、井涌、井喷的数量等,可推测孔、洞、缝的发育程度。上述各项资料必须综合应用,才能对储集层的优劣作出合理的判断。2. 1. 3  真假裂缝的识别对真假裂缝的识别是下古生界碳酸盐岩储集层综合评价的一项重要内容。其目的在于找出地史时期形成的天然裂缝,排除各种地质现象或非天然裂缝对储集层评价的干扰。在储集层评价过程中,以下两种现象容易造成解释误判。(1) 地质现象形成的电性“假裂缝”层界面、缝合线、泥质条带和黄铁矿条带等地质现象均可以引起电阻率、密度和补偿中子曲线的降低而形成电性上的“假裂缝”表象。但其共同的特征是在 像测井曲线上的响应一般平行于层理面,并且导电宽度趋于一致,而真裂缝的宽度却因岩溶影响而变化较大,因此结合成像测井,相对较容易区别。(2) 钻井诱导缝其产生原因是环境的应力强度超过了岩石的破裂梯度,常见的有 3 种。①钻井过程中由于钻具振动产生的裂缝,其开启度和径向延伸都很微小,在深侧向曲线上没有响应,仅在浅侧向或微球形聚焦测井曲线上略有锯齿形的电阻率降低,容易识别。②钻井液密度与水平地层压力产生较大的不平衡形成的诱导压裂缝,是由于钻井液液柱压力过大所诱发形成的。其特征有三:一是以近 180°对称出现在 上,如 3 538. 0~3 540. 2 m 井段有两条诱导缝在 上成 180°;二是以高角度张性缝为主,其两侧有时出现羽毛状较细小的高角度剪切裂缝;三是在双侧向测井曲线上深、浅侧向呈平行“双轨”状,即深、浅侧向电阻率明显比基质电阻率降低且正差异很大,大段平直达几十米。③应力释放缝分布于地应力相对集中的致密灰岩井段,当钻穿该层段后,随着应力释放可能产生一组应力释放缝,既可在岩心上也可在井壁上出现。其成像测井特征是一组接近平行的高角度裂缝,和地层与钻井液液柱压力不平衡裂缝表现趋于一致,其中井径扩大方向指示最小主应力方向。在常规组合测井曲线上也和地层与钻井液液柱压力不平衡裂缝基本一致。2. 2  利用测井、录井资料进行储集层评价2. 2. 1  测井资料评价根据胜利油区岩石物性的分布范围,目前测井解释将下古生界碳酸盐岩孔隙型储集层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。Ⅰ类储集层孔隙度大于 10 % ,渗透率大于 2 ×10 - 3μm 2 ,主要发育于八陡组,岩性以准同生白云岩类为主; Ⅱ类储集层孔隙度为 5 %~10 % ,渗透率为 1 ×10 - 3 ~2 ×10 - 3μm 2 ,主要有灰质白云岩、同生白云岩等,发育于上、下马家沟组和八陡组; Ⅲ类储集层孔隙度为1 %~5 % ,渗透率小于 1 ×10 - 3μm 2 ,为结晶白云岩、亮晶粒屑白云岩、灰岩等。以上三类储集层在溶蚀作用及裂缝的沟通作用下,形成溶蚀型和裂缝型储集层,储集物性会大大改善。2. 2. 2  录井资料评价录井资料一般用于定性评价。在正常地质录井过程中,在岩心中凡肉眼能观察到孔、洞、缝且孔、洞、缝连通的,一般都是好的储集层。凡钻井过程中发生钻具放空,有槽面显示,出现井涌、井喷或井漏的井段,一般也认为是好的储集层发育段。虽然通过钻时、数、岩屑中次生矿物成分、含量和结晶程度以及含油气井段气测曲线形态,可判断孔、洞、缝的存在,但不能直接用来判断储集层的优劣。2. 3  测井、录井资料综合评价程序2. 3. 1  寻找有利储集层发育段,使评价主次分明胜利油区下古生界储集空间发育主要集中在前述的 6 个层位,在储集层综合评价过程中,应坚持在这 6 个储集空间有利发育部位寻找好的储集层发育段,并结合邻井测试资料了解下古生界潜山区域含油气层位,用以指导单井的评价工作。针对单井资料,首先必须确定不同井段地层层位的归属,在上述 6 个层位及主力油气层段重点分析,其他层位不放过,主次分明,宏观把握。2. 3. 2  录井资料初步判断有利储集层发育段录井资料具有随钻实时的特点,获取时间早于电测资料。在对录井资料的阶段性整理与评价过程中,通过对岩心、岩屑资料的观察可发现物性较好的储集层,尤其是钻时明显变快,气测曲线具有较明显变化,钻井过程中槽面有显示且出现井喷、井涌、井漏和钻具放空现象的井段,应作为重点关注的井段,同时对其他任何单项资料都要充分利用,不放过一切可疑点。待电测后,结合电测资料曲线特征,对储集层进一步作出评价。2. 3. 3  测井、录井资料结合,划分储集层井段目前胜利油区主要是依据测井资料井深数据划分储集层井段,所以需要对录井资料进行井深校正,测井、录井资料紧密结合,才能合理划分储集层井段。电测资料在碳酸盐岩储集层发育段主要表现为电阻率变化的相对低值,声波时差值高,局部跳跃,密度曲线整体降低且高低不均,补偿中子值降低,电测解释评价为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类层。评价过程中,特别要针对少数测井评价为储集层而录井各项资料无储集层特征的井段,或依据录井资料判断为储集层而测井资料响应不明显的井段,进一步作出合理解释。2. 3. 4  以实物资料为主,避免间接资料误判在储集层评价中针对测井、录井资料存在矛盾的井段,坚持以实物资料为主的原则进行评价。实物资料主要指岩心资料,直接观察可见的孔隙、溶洞的充填程度,裂缝发育程度,孔、洞、缝连通的状况,裂缝密度,孔洞密度,裂缝开启度,缝洞连通度等,都是判断储集层最直接、最有效的资料。如 B 601 井自 4 306 m 进入碳酸盐岩潜山地层,在潜山界面 4 306~4 312 m 井段钻井取心见大量裂缝发育,缝洞连通较好,油气沿裂缝表面分布;由于尾管下至 4 310 m ,测井曲线受尾管影响,4 306~4 312 m 井段电阻率曲线、井径曲线、孔隙度曲线都没有反映储集层特征,密度曲线还表现明显增大,测井未进行储集层评价;在综合评价过程中,依据岩心资料为主要解释依据,综合评价结论为油层。对井段 4 306. 69 ~4 410. 78 m 测试,日产油 36. 6 t ,测试结论为油层。3  碳酸盐岩储集层识别评价实例通过大量碳酸盐岩地层实钻资料分析看出,对于好的储集层,无论在测井曲线上还是在录井资料上,一般均具有明显的显示特征,两种资料结合在一起很容易对其识别。对于差的储集层,由于测井和录井资料往往表现为不一致,要对测井、录井特征进行精细分析才能较好地予以识别评价。非储集层一般在测井、录井资料上无任何响应,该类储集层也较易识别。此外,一些测井新技术如成像测井技术、核磁共振技术等也为储集层的识别提供了丰富的资料,但由于这类测井新技术只在某些重点井采用,不具备普遍性,在评价过程中主要还是利用常规电测资料进行分析。在 202 井碳酸盐岩油气层评价中,利用上述储集层识别方法和程序,对寒武系凤山组的 4 175. 0~4 195. 0 m 井段的储集层进行评价,取得了良好的效果。首先对该井划分地层, 确定本层属于凤山组,处于下古生界碳酸盐岩有利储集层发育段。从岩屑、岩心实物资料分析,岩性为灰色油斑白云岩,岩心缝洞较发育,裂缝多为中缝和小缝,局部见溶洞,与裂缝相连通,缝洞内含油不均匀,沿裂缝面和溶洞分布,含油缝洞占总缝洞的 20 % ,孔、洞、缝发育,表明具有较好的储集空间。岩心常规分析也证实了这点,共分析了 17 点,孔隙度 3. 3 %~5. 7 % ,水平渗透率 0~95. 3 ×10 - 3 μ反映储集层有较好的储集物性。钻时由井深 4 175 m 的 19. 34 m 下降到 4 177 m 的 12. 44 m ,钻时明显降低,4 177 m 以下由于钻井取心,钻时又明显增大;气测显示至井深 4 175 m 后出现明显异常, 全烃由 0. 01 %上升到 0. 42 % , 0. 01 %上升到 0. 42 % ,上升幅度 40 多倍,反映了储集物性好的特点,在井深 4 177 m 以后由于钻井取心,破碎岩石减少,气测值降低。从电测曲线分析,相应井段深、浅侧向电阻率明显降低,呈“U”形,补偿中子降低,密度曲线出现较为明显的降低,声波时差局部发生跳跃,井径曲线也出现微幅度的扩径现象,都表现了较明显的缝洞发育特征,电测解释为Ⅱ类层。由于该井为油田重点井,进行了 像测井,从 上分析,地层具有良好的储集物性,从井深 4 187. 5~4 189. 0 m 井段的上看出,次生孔和裂缝均较发育,具有较好的储集空间,且连通性较好。综合各项资料认为该储集层为好的储集层,结合岩心含油丰度、气测全烃及组分的显示特征,认为该层具有较高的含油气饱和度,解释为油层。该层经测试,酸化后日产油 27. 9 t 、气 3 316 累计产油 297 t ,原油密度 0. 849 4 g/ 其较高的产液量也证实了该层具有良好的储集物性。4  结束语利用测井、录井资料在碳酸盐岩储集层中的评价方法在生产实践中虽然已取得了较好的效果,但在应用中还存在不足之处,如当各项资料的响应特征出现一定的差异时(特别是缺少岩心资料) ,究竟以何种资料为主、何种资料为辅进行评价,有时往往难以解决,直接影响储集层评价的结果,而这对油气水层的综合评价工作有重要的影响。因此,在今后的工作中还需要不断总结和研究,相信随着胜利油气区碳酸盐岩地层勘探开发程度的不断深入,各种新的测井、录井技术的应用,碳酸盐岩储集层的评价技术将会取得更大进步。
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