海拉爾地區凝灰質儲層橫波速度估算方法研究

石寧寧

(中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江 大慶 163712)

海塔盆地白堊系下統南屯組儲層為海拉爾地區主力油層之一，巖性主要為凝灰質粉砂巖，局部含有凝灰質砂礫巖。由于其砂巖厚度大，砂地比較高(在70%以上)，運用縱波速度無法有效區分油層與干砂層，但利用疊前反演技術得到的彈性參數可以進行區分[1-2]。運用疊前反演技術時必須具備橫波速度數據，而海拉爾地區南屯組凝灰質儲層橫波速度資料十分稀缺，因而探討橫波速度估算方法顯得十分重要。

1 橫波速度估算流程

圖1 橫波速度估算流程圖

針對海拉爾地區南屯組凝灰質儲層，筆者采用巖石物理建模的方法估算井上缺失的橫波速度數據。巖石物理建模的目的是為疊前反演提供橫波速度，確定對儲層流體變化比較敏感的彈性參數。研究表明，Xu-White巖石物理模型適用于孔隙度不大(小于30%)的地層橫波速度計算[3-4]，由于海拉爾地區南屯組凝灰質儲層為低孔、低滲儲層，滿足Xu-White巖石物理模型的適用條件，因而可以采用Xu-White巖石物理模型進行橫波速度估算，其流程圖如圖1所示。

2 Xu-White巖石物理模型

2.1 巖石基質彈性模量計算

Xu-White巖石物理模型中巖石基質彈性模量是指砂巖、泥巖基質的體積模量、剪切模量和密度。Xu-White巖石物理模型中巖石基質只能是單種礦物，而海拉爾地區南屯組凝灰質儲層砂巖存在多種礦物，針對上述問題，以試驗室分析數據為基礎，采用礦物含量百分比加權的方法來計算，即以一種平均礦物代替多種礦物。砂巖的體積模量、剪切模量和密度均采用百分含量加權的方法計算。

根據純泥巖段密度測井數據可以計算泥巖密度。泥巖的體積模量、剪切模量計算是選取有縱、橫波測井數據的井的純泥巖段，根據純泥巖段縱、橫波速度和密度，采用如下公式計算[5]：

(1)

2.2 泥質含量計算

圖2 中子-密度-自然伽馬交會圖

在Xu-White巖石物理模型中，泥質含量曲線是劃分巖石巖性的重要參數，一般利用測井曲線通過計算得到[6]。通過測井曲線計算泥質含量的方法較多，在常規測井解釋中一般采用自然伽馬曲線計算儲層泥質含量。海拉爾南屯組儲層巖性主要為凝灰質粉砂巖和凝灰質砂礫巖，目前對凝灰質放射性的大小以及對自然伽馬曲線計數的影響還沒有定論。由中子-密度-自然伽馬交會圖(見圖2)可知，自然伽馬數值分布沒有規律性，且自然伽馬曲線數值增大方向與中子-密度交會的泥巖增加方向沒有關聯性，這表明凝灰質的存在對于自然伽馬曲線具有一定影響。

針對凝灰質儲層存在放射性異常的問題，采用對地層的天然放射性不敏感的中子和密度來計算泥質含量Vsh，計算公式如下[6]：

(2)

2.3 孔隙流體參數計算

孔隙流體參數是指空隙流體的彈性模量和密度。Xu-White模型中的孔隙流體為單相流體，為適應模型要求，在計算彈性模量和密度時將混合水、油等多相流體視為單相流體，采用Wood方程計算彈性模量[7]：

(3)

式中，Ko、Kw和Kf分別為油體積模量、水體積模量和混合流體體積模量，GPa；So、Sw分別為含油飽和度和含水飽和度，%。

采用單位體積模型方法計算孔隙流體密度，計算公式如下[8]：

ρ=φρf+(1-φ)ρd

(4)

3 估算結果

針對海拉爾地區南屯組凝灰質儲層有橫波速度資料的3口井，采用Xu-White巖石物理模型方法進行橫波速度估算，并與實測縱橫波速度、密度曲線進行對比分析(見圖3)。由圖3可見，估算的橫波速度曲線(實線)與實測的橫波速度曲線(虛線)吻合較好，兩者的變化趨勢一致；估算的縱波速度(實線)和橫波速度(虛線)與實測的縱波速度和橫波速度基本吻合，這表明各個層段巖石物理模型均比較合理。估算的密度曲線(實線)與實測密度(虛線)曲線吻合最好，這表明計算的泥質含量和孔隙度曲線能夠反映地層真實特征。此外，對比分析估算橫波與實測縱波，可以看出估算橫波與實測縱波具有很好的相關性(見圖4)。

圖3 實測與估算曲線對比 圖4 估算橫波與縱波交會圖

4 結論與建議

1)針對凝灰質儲層，為減少儲層放射性對巖石物理模型的泥質含量參數的影響，應采用中子-密度交會的方法來計算泥質含量參數。

2)利用Xu-White巖石物理模型估算橫波速度的方法是切實可行的，可以為海拉爾地區南屯組凝灰質儲層缺失橫波資料井段的橫波估算提供有效手段。

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