大牛地氣田奧陶系風化殼水平井測井解釋評價

2016-06-25 07:10:38吳吉元王立新

石油地質與工程 2016年1期

吳吉元，王立新

(中國石化華北油氣分公司，河南鄭州 450006)

吳吉元，王立新

(中國石化華北油氣分公司，河南鄭州 450006)

摘要：通過對大牛地氣田奧陶系風化殼碳酸鹽巖儲層分類及裂縫的測井響應特征研究認為，風化殼碳酸鹽巖儲層主要分為裂縫-溶洞型、裂縫型和孔隙型三類；并根據儲層類型和裂縫識別敏感參數建立了裂縫識別技術及相應的裂縫型儲層測井解釋模型，確定了儲層物性下限；同時根據水平井測井特點，利用綜合測井處理解釋技術，確立了風化殼儲層水平井測井解釋方法，建立了氣、水層測井解釋識別標準，為風化殼水平井的測井解釋評價奠定了基礎。該方法在大牛地氣田取得了較好的應用效果。

關鍵詞：大牛地氣田；奧陶系；風化殼；碳酸鹽巖；水平井；測井解釋

1區域地層特征

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的北部，地處陜西和內蒙交界。下馬家溝組在沉積旋回上由一個向上變淺的沉積旋回組成，巖性在縱向上大體表現為上覆泥巖到灰巖、白云巖、膏、鹽巖組成的由淺到深的半閉塞蒸發環境的沉積序列，為一個海進、海退儲蓋組合；上馬家溝組由兩個向上變淺的沉積旋回組成，以石灰巖發育為主，向上漸變為白云巖、泥云巖、膏云巖、石膏巖甚至鹽巖，一個為沉積相帶交替式儲蓋組合，另一個為風化殼儲蓋組合。大牛地氣田奧陶系風化殼層位以馬五2亞段、馬五3亞段為主，僅局部保存了馬五1亞段下部地層，溶蝕溝谷處甚至為馬五4亞段，風化殼儲層主要分布在馬五1+2亞段、馬五41亞段、馬五5亞段三個層段內[1-4]。

2儲層類型劃分

大牛地氣田馬家溝組馬五段巖石類型以海相碳酸鹽巖為主，包括白云巖、石灰巖以及灰質云巖和云質灰巖等中間過渡巖石類型，另有凝灰巖、蒸發巖以及極少量碎屑巖，馬五1+2段儲層孔隙度主要集中在2.0%～8.0%，滲透率大部分小于0.1×10-3μm2，為低孔低滲致密儲層，物性整體較差，而裂隙發育會導致儲層物性整體向好。馬五5段具有與馬五1+2段同樣的儲層物性特征。馬五1+2段儲層當孔隙度小于2.0%、密度大于2.80 g/cm3為干層；孔隙度為2.0%～3.5%、密度2.75～2.80 g/cm3為低產氣層；孔隙度大于3.5%、密度小于2.75 g/cm3為氣層；馬五1+2段孔隙度2.0%，對應的滲透率值為0.025 ×10-3μm2(圖1～圖2)。馬五5段具有與馬五1+2段相同的特征。

圖1　馬五1+2段孔隙度-密度交會圖

圖2　馬五1+2段巖心分析孔隙度-滲透率交會圖

利用聲波時差和密度綜合表征裂縫發育情況進行裂縫識別，結合確定的儲層物性下限，做了馬五1+2段聲波時差和密度交會圖(圖3)，從中可看出明顯的不同產狀和類型的裂縫響應。

圖3　馬五1+2段儲層分類情況

大牛地氣田奧陶系風化殼儲層主要分為三類：裂縫-溶洞型(圖4)、裂縫型和孔隙型儲層，其中，裂縫型儲層又分為Ⅰ類裂縫和Ⅱ類裂縫層，具體分類標準見表1。圖4為裂縫-溶洞型，井眼不規則，自然伽馬值低，平均為15.8 API；三孔隙度曲線變化大，聲波時差與中子值由頂部至底部逐漸升高，密度值則由頂部至底部逐漸降低，該層物性向下變好；雙側向電阻率曲線是高阻背景下的低阻，深側向電阻率值為365.0 Ω·m。根據聲成像圖可以直觀地看出該層存在多條裂縫，并發育溶蝕孔洞。測井解釋該層泥質含量為2.9%，孔隙度為9.1%，滲透率為5.29×10-3μm2，含氣飽和度為74.3%，綜合解釋結論為裂隙氣層。2 917.50～2 921.50 m井段測試產氣26 317 m3/d。

圖4　D61X井裂縫型儲層常規及成像測井圖

3水平井測井解釋評價

在奧陶系風化殼碳酸鹽巖氣藏中鉆探水平井，能有效地提高單井產量和氣藏開發效益。已部署完鉆的奧陶系風化殼水平井，鉆遇和測試效果都較好，無阻流量最高達52×104m3/d。對于該類氣藏水平井開發而言，水平井軌跡評價、水平井測井孔滲飽參數的求取以及裂縫的位置、產狀等是評價的關鍵。

表1　大牛地氣田奧陶系風化殼馬五1+2段碳酸鹽巖儲層分類

裂縫發育段直井測井曲線響應特征有：電阻率值明顯降低，密度明顯降低，聲波時差和中子明顯增大；雙井徑曲線值均大于鉆頭直徑(擴徑)的地層為泥巖或疏松易塌層，1條井徑曲線大于鉆頭直徑，指示可能有高角度縫(包括直劈縫)及溶洞發育。提取聲波時差、密度和中子三個裂縫識別敏感參數，建立裂縫識別技術及相應的裂縫型儲層測井解釋模型，確定了儲層物性下限，并根據聲波時差、密度和中子之間的相關關系對裂縫型儲層進行了分類，結合測試成果和測井解釋成果資料，建立了馬五1+2段的氣水層測井解釋標準(表2)。裂縫識別敏感參數中，聲波時差、密度對碳酸鹽巖儲層裂縫更為敏感。

3.1水平井測井響應特征

3.1.1雙側向電阻率水平井測井響應特征[4]

為了更好地識別洞縫，風化殼水平井電阻率測井項目以側向為主。由于水平井井軸方向和雙側向儀器電流方向的改變，直井中的研究模型及特征規律已不適應于水平井。因此，針對水平井環境，有必要開展雙側向測井響應的正演數值模擬研究，以指導水平井碳酸鹽巖裂縫型儲層的解釋。

水平井中雙側向測井響應的理論基礎是：在裂縫發育的碳酸鹽巖地層中，裂縫大多呈帶狀分布，使得裂縫型儲層的電測井參數具有復雜的各向異性。在水平井中，碳酸鹽巖裂縫型儲層的雙側向測井響應主要與裂縫張開度、裂縫間垂直距離、基巖電阻率、裂縫中流體電阻率和裂縫傾角有關。采用基于變分原理的有限元方法來計算雙側向測井響應。

表2　研究區馬五1+2段測井解釋識別標準

通過水平井中雙側向測井響應數值模擬實現雙側向的求取。具體要建立水平井裂縫孔隙度與雙側向測井響應的關系、裂縫中流體電阻率與雙側向測井響應的關系、基巖電阻率與雙側向相應的關系、裂縫傾角與雙側向測井響應的關系、泥漿侵入半徑與雙側向測井響應的關系。根據儲層地質特征，進行了水平井測井響應特征地層電阻率側向測井與地層不同視傾角下的數值模擬，隨視傾角增大，雙側向曲線受地層邊界、圍巖的影響較大，數值降低，曲線平緩。

3.1.2地層與井眼軌跡接觸關系的響應特征

視傾角僅確定了井眼軌跡與地層界面的法向夾角，還不能確定井眼軌跡與地層的空間關系，必須有方位信息，因為井眼軌跡自下而上穿過地層與自上而下穿過地層時，視傾角存在相同的情形，而方位密度與伽馬成像可以解決這一問題。井眼自地層上部到下部再到上部的成像信息，通過井眼與地層的成像投影，以井眼上部穿過地層為頂界面，井眼下部穿過地層為底界面，成像結果沿井眼頂部剖開就可以得到成像信息，這一信息可以反映井眼與地層的方位。另外，成像信息還可以獲得地層的傾角及裂縫信息，可以增加水平井解釋的精度。按照電阻率的測井響應模型，同樣也可以對成像特征進行模擬，與實際的成像特征進行對比，以符合地質模型特征。如果沒有成像信息，可通過區域的地質特征及地震資料也可以對地層的方位進行大致判斷，實現水平段的地質模型的交互識別。

3.1.3風化殼碳酸鹽巖邊界處的雙側向電阻率響應特征

分析圍巖、地層層厚對雙側向測井的影響，采用上述建立的模型，模擬在水平井井眼軌跡距地層邊界不同的距離。井眼軌跡位于泥巖中，地層真電阻率為幾十歐姆米，隨著逐漸靠近碳酸鹽層段，數值逐漸增大，深側向由于探測深度大，數值高于淺側向。當井眼軌跡位于地層邊界，數值為碳酸鹽巖與泥巖的中間值。井眼軌跡位于風化殼碳酸鹽巖中，地層真電阻率最大，可達上萬歐母米隨著遠離層界面段，數值明顯增大，顯示碳酸鹽巖特性。同樣由于深側向探測深度大，受上部泥巖影響，數值低于淺側向，隨著孔洞、裂縫的發育，雙側向電阻率明顯減少。

3.2水平井測井解釋的基本流程

(1)利用導眼井建立地質模型，以約束水平段的測井解釋。

(2)由于測井曲線受上下圍巖的影響，為取得真正的地層模型特征，必須對地層模型進行圍巖校正。

(3)水平段地層模型的交互識別是來調整導眼井的地質模型以匹配水平段的測井曲線響應，在交互識別的過程中需要依據地震剖面的信息，一方面確定地層與井眼軌跡的接觸關系，另一方面來確定井眼軌跡與地層法向向量的夾角視傾角的大小，最終確定井眼軌跡與地層的空間關系，確定風化殼碳酸鹽巖頂板或底板的位置。

(4)在調整完地層模型之后，必須進行電阻率的響應模擬，將實測的電阻率值與側向電阻率進行對比，如果一致性好，表明水平段模型較為可靠；如果不一致，則模型需要進一步調整，再正演擬合，直至響應結果一致。

(5)含水飽和度為基本的解釋參數，是儲層流體解釋與識別的基本依據。水平井測井曲線反映的是剖面的二維信息，尤其是在靠近儲層頂界面的位置時，測井響應并不反映真實的儲層特征，而受上圍巖的影響，導致測井曲線失真，特別是探測深度較大的雙側向曲線，容易受儲層垂向的影響，聲波時差也會發生一定的變化。因此，必須對電阻率和聲波值進行校正，以獲取更為貼近地層真實的孔隙參數及含水飽和度值。

4水平井測井解釋應用效果

對大牛地氣田碳酸鹽巖水平井測井解釋時，提取了聲波時差、側向電阻率和補償中子等敏感參數，并對補償中子與補償密度進行了相關性分析，建立了識別標準(表2)。

根據水平井試氣成果得到的深電阻率和聲波時差圖版(圖5)、中子-密度交匯圖等，可得到水平井的氣、含氣、水層等解釋標準。將新鉆水平井測井解釋評價參數點到圖板上，即可評價出水平井解釋的各類儲層性質及含氣性。

圖5　水平井深電阻率和聲波時差交會圖

圖6為PGX井馬五1+2段測井解釋成果圖，巖性為灰質白云巖，有明顯的裂縫響應特征，自然伽馬整體值低，均值為16.0 API；自然電位呈明顯的負異常顯示，裂縫的存在大大改善了滲透性；局部雙側向曲線呈明顯正差異；局部聲波時差值受裂縫影響值較高，裂縫發育段的物性較好。第44層和第46層解釋為裂隙氣層，第47層解釋為氣層，含氣飽和度達73.5%。第46層和47層聲波時差均值分別為171.3 μs/m和169.7 μs/m，綜合分析認為第46層裂縫發育規模較小，為裂縫型Ⅱ類儲層，第43層161.1 μs/m，補償中子值分別為7.5%，深側向電阻率值分別為133.1 Ω·m和238.8 Ω·m，綜合分析認為該井是高產氣井，經試氣日產氣47.2×104m3。

對大牛地氣田奧陶系風化殼碳酸鹽巖儲層已完鉆的7口水平井進行了測井解釋評價，其中解釋單井氣層合計大于500 m的井有5口，單井試氣評價無阻流量每天達27.3×104m3，較好地解決了風化殼水平井測井評價問題。

5結語

(1)通過儲層巖性、物性、裂縫、含氣性等方面研究，建立了較為完善的測井解釋圖版和奧陶系風化殼碳酸鹽巖儲層類型的分類標準。

(2)運用測井資料對奧陶系風化殼水平井解釋方法和流體性質識別和評價方法進行了研究，建立了完整的評價體系。