歧口凹陷鹽水泥漿油氣層識別方法研究

2010-02-27 00:33:00胡海川吳淑琴劉忠華宋連騰

測井技術 2010年3期

胡海川，吳淑琴，劉忠華，宋連騰

（1.中國石油勘探開發研究院，北京100083；2.中國石油天然氣股份有限公司測井重點實驗室，北京100083；3.大港油田公司勘探事業部，天津300280）

0 引言

根據石油地質、盆地模擬和地球化學的研究成果，歧口凹陷的2個含油氣系統為沙三含油氣系統和沙一含油氣系統［1］，儲集層巖性多變，粗、細粒砂巖間互、地層水礦化度低。由于在海域處的勘探井均采用鹽水泥漿鉆井，自然電位呈現正極性，鹽水泥漿濾液的侵入將導致井筒周圍地層流體飽和度、地層水礦化度和地層電阻率等徑向剖面的改變，使得電測井受其影響而不能準確反映出地層的真電阻率，給油水層識別帶來了很大的困難致使測井解釋精度很低。本文針對大港歧口凹陷鹽水泥漿井主要目的層位沙河街組進行分析研究。

國內外解決鹽水泥漿井常規測井解釋的方法有3種，① 針對電阻率曲線采用各種數學方法進行侵入校正，從而得到地層真電阻率和泥漿侵入深度，該方法可以將井眼影響、層厚影響與侵入影響同時校正，但計算復雜、耗時且精確度不高；② 時間推移測井，該方法在需要快速做出解釋評價且只有1次電阻率測井的勘探井中無法得到應用；③ 利用侵入后儲層剩余油氣測井曲線的信息來處理和解釋，本文用該方法對目標區的勘探井進行解釋和評價。

1 油氣層識別方法

1.1 測井系列優選

鹽水泥漿井中，不同浸泡時間下不同的測井系列在反映儲層巖性、物性、含油性方面具有各自的優缺點，針對不同的地質、鉆井、測井情況選擇最佳的電阻率系列對于油氣層的識別至關重要。由雙側向、高分辨率陣列感應和隨鉆等不同電測井方法的原理出發，結合目標地區測井資料研究制定了一套電阻率系列的優選原則（見圖1）：①在泥漿侵入時間很長的情況下，雙側向的深電阻率已不能表征地層的真實電阻率，應考慮采用陣列感應資料的深電阻率［見圖1（a）］；②泥漿侵入時間相對不長，當待解釋儲層泥漿電阻率值Rm接近0.02Ω·m時，陣列感應合成聚焦效果不好的情況下，應考慮使用側向電阻率的深電阻率。圖1（b）為沙一下儲層浸泡10d，第3道的陣列感應電阻率出現散焦；③麥克巴泥漿條件（無固相泥漿保護油氣層）下，可以很大程度地抑制泥漿濾液的侵入，應該采用側向電阻率的深電阻率值［見圖1（c）］；④電磁波隨鉆測井中的幅度衰減電阻率的縱向分辨率不如相位電阻率，但其探測深度較大，如果用隨鉆儀器進行劃眼測量且泥漿侵入時間較長時，應該考慮使用衰減電阻率［見圖1（d）］。

圖1 電阻率優選

1.2 油氣層評價技術分析

根據上述的測井系列優選原則，針對歧口凹陷沙河街組的試油層選取最佳的電阻率測井曲線進行數據分析。分析發現以往的各種經驗圖版：地層電阻率－聲波時差（Rt－AC）、地層電阻率－伽馬相對值（Rt－DGR）、由地層電阻率計算得到的視地層水電阻率－聲波時差［Rwa（Rt）－AC］、由地層電阻率計算得到的視地層水電阻率－伽馬相對值［Rwa（Rt）－DGR］、由自然電位計算得到的視地層水電阻率－聲波時差［Rwa（SP）－AC］、由自然電位計算得到的視地層水電阻率－伽馬相對值［Rwa（Rt）－DGR］等在該目標區效果都不理想，無規律可循。

圖2 ××井不同深度段的測井響應

以××井為例，梳理、研究目標區的地質特征、沉積環境、典型試油層的測井響應特征（見圖2）。圖2中a段儲層孔隙度8%，滲透率為0.15mD＊，浸泡37d后測井，但其電阻率比相鄰泥巖段高出6倍左右，試油結論為油層；圖2中b段儲層孔隙度15.6%，浸泡33d后測井比a段時間短，但是儲層電阻率幾乎等于相鄰泥巖段的電阻率，試油結論為水層；圖2中c段儲層孔隙度13.6%，滲透率為0.67mD，浸泡27d后測井比a、b段時間短，但3個小層的電阻率均明顯大于相鄰泥巖段的電阻率，合試結論為油層，日產油85.95t、日產氣24 291m3；圖2中d段儲層孔隙度為13.8%，滲透率為1.22mD，浸泡22d后測井侵泡時間最短，儲層電阻率也是接近于相鄰泥巖段的電阻率，試油結論為水層。

研究發現，造成圖2中電阻率測井曲線現象（見圖3）的原因，一是鹽水泥漿的侵入會造成儲層流體包括油、氣、水層的電阻率降低，但是由于巖石物理的機理勢必在油氣層中有一部分油氣不會被泥漿沖走而滯留在儲層的孔隙或喉道之中，這樣即使鹽水泥漿的侵入降低了儲層的電阻率測量值，但是殘余的油氣依然會使其保持相對于臨近泥巖段的電阻率高值；二是該地區沙河街組的儲層都屬于低孔隙度低滲透率儲層，在這類儲層中孔隙度一般為6.5%～16.9%，滲透率一般為0.03～2mD，沙一段蓋層和沙三段蓋層一樣，為區域性蓋層，主要為暗色泥巖，其次有油頁巖、鈣質泥巖和碳酸鹽巖、鹽膏層等。沙二段蓋層為局部蓋層，不過也主要為泥巖，其次為含膏泥巖等［2］。這樣就致使水層的電阻率非常的接近于臨近蓋層的電阻率值。通過以上的分析研究借鑒電阻增大系數的思想［4］，令

圖3 泥漿侵入前后油氣層、水層與泥巖段的電阻率變化示意圖

即在解釋圖版（見圖4）上用儲層的電阻率比臨近泥巖段的電阻率來消去（確切的說是隱含掉）水層。另外該地區沙河街組砂巖段的黏土礦物以蒙脫石為主（50%～70%），其次是伊利石（14%～40%）和少量的高嶺石、綠泥石。其中蒙脫石礦物極易吸水，吸水后基面間距階梯式增大進而導致多層吸附和（或）充填外部微孔隙，致使膨脹分散影響儲層物性［3］。然而黏土發生表面水化和滲透水化膨脹后會造成其本身的變軟強度下降，因而聲波時差能夠比其他測井方法更好地反映儲層物性，所以在圖4中橫坐標使用聲波時差。通過已試油井的實際數據、試油報告及巖石物理分析，建立了岐口凹陷沙河街組鹽水泥漿井的油氣層識別標準（圖4中油氣識別圖版的黑色線），最后將研究成果（Rt／Rsh）－AC的油氣層識別評價圖版應用在Forward平臺上，編制成軟件SML可以實現對鹽水泥漿井全井段的處理解釋。

圖4 歧口凹陷沙河街組鹽水泥漿井油氣識別圖版

2 應用

將該方法軟件應用到歧口凹陷2008年、2009年的預探××井中（見圖5），該井在鉆進過程中使用了斯倫貝謝公司的LWD。圖5所示第5道為LWD的幅度衰減電阻率，第6道為LWD的相位電阻率，在5 460～5 472.8m處進行了劃眼測量，浸泡10d。根據測井系列優選原則選用衰減電阻率來表征儲層的電阻率性質（見第8道紅色曲線A40 H），該道中的Rto黑色曲線為上述油氣識別方法軟件SML處理得到的數據，即圖4油氣識別圖版中的油氣層與水層的分界標準。將選用的電阻率曲線A40 H在儲層位置于黑色線Rto進行對比，當實測的電阻率曲線大于等于該黑線值時表示該層為油氣層，否則為水層。由圖5第8道判斷該層為油氣層。經試油證實為油氣層，日產油7.9m3、日產氣28 664m3。

圖6為SML軟件在濱深××井中的應用效果。圖6中第6道紅色曲線為選用的電阻率曲線RLLd，黑色曲線為本文研究的油氣識別方法軟件處理得到Rto。1 356.6～1 361.2m井段RLLd大于Rto，判斷為油層；1 361.2～1 363.7m井段與上部物性相同、井徑沒有變化，但電阻率迅速下降，同時RLLd小于Rto數值，判斷為水層，所以該層應為油水同層，試油結論與本文解釋方法的結論相符。1 322.5～1 330m井段，常規測井解釋為油層，但是在1 334～1 340m井段，自然電位幅度變大且電阻率明顯降低，常規解釋很難給出正確的結論。根據第6道RLLd與Rto的比較分析，可以很清楚地判斷為油層，經試油結論證實為油層，再一次驗證了該方法的正確性。