基于常規(guī)電測井資料的各向異性儲層水平井測井解釋

2019-01-19 07:18:14徐波汪忠浩伍東

測井技術(shù) 2018年6期

徐波,汪忠浩,伍東

(1.長江大學工程技術(shù)學院,湖北荊州434020;2.長江大學武漢校區(qū),湖北武漢430100;3.中國石油長城鉆探工程公司,北京100020)

0 引言

國內(nèi)外各向異性儲層水平井測井研究主要集中在新型電阻率測井儀器及資料,如陣列感應測井[1-3]、三分量感應測井[4-8]、隨鉆電阻率測井[9-10]、隨鉆方位電阻率測井[11-18]等。而常規(guī)電測井在水平井中應用仍十分廣泛。由于水平井與直井測量環(huán)境的差異,導致水平井中電測井資料受儲層各向異性影響而無法直接用于儲層測井評價。因此,針對常規(guī)電測井資料開展各向異性研究具有重要的理論和實際意義。

基于水平樣和垂直樣巖電參數(shù),分析了ZY區(qū)塊的各向異性變化規(guī)律。基于Klein模型[19-20],提出了“雙巖電參數(shù)法”水平井電阻率各向異性測井評價方法。在此基礎(chǔ)上,不考慮泥巖各向異性,分別對不同相對角、不同泥巖電阻率和不同砂巖電阻率情況下,模擬計算并分析了測量視電阻率隨泥質(zhì)體積含量的變化情況。最后利用Archie公式[21]處理實際井資料,取得了較好的效果,為水平井常規(guī)電測井資料各向異性評價提供了參考。

1 ZY區(qū)塊巖電參數(shù)各向異性特征

ZY區(qū)塊設(shè)計巖電實驗方案為2個方向即水平和垂直方向上取心并測定巖電參數(shù)。水平樣取心:ZY區(qū)塊的HH74井C8段(深度段2 337～2 352 m)9塊樣品、HH73井C8段(深度段2 266～2 302 m)4塊樣品、HH62井C8段(深度段2 259～2 263 m)2塊樣品,共15塊。垂直樣取心:ZY區(qū)塊的HH74井C8段的5塊樣品、HH73井C8段的7塊樣品、HH62井C8段的5塊樣品,共17塊。

分析ZY區(qū)塊巖電資料得到水平樣巖電參數(shù)為a=1.966 4,b=1.067 4,m=1.525 6,n=2.133 8(見圖1),垂直樣巖電參數(shù)為a=1.271 6,b=1.087 6,m=1.898 7,n=1.931(見圖2)。巖電參數(shù)統(tǒng)計見表1。

在巖電實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果基礎(chǔ)上,對孔隙度分別為0.06、0.08、0.1、0.15和0.2,含水飽和度從0.3～0.8時,模擬計算其各向異性系數(shù)λ(見圖3)。

圖1 ZY區(qū)塊水平巖樣巖電實驗分析圖版

圖2 ZY區(qū)塊垂直巖樣巖電實驗分析圖版

計算結(jié)果表明,各向異性系數(shù)隨含水飽和度增大而增大,隨孔隙度減小而增大。當孔隙度在0.06～0.1時,各向異性系數(shù)為1.1～1.3,儲層表現(xiàn)出一定的各向異性特征。

表1 巖電實驗結(jié)果統(tǒng)計表

圖3 ZY區(qū)塊各向異性實驗模擬計算

2 雙巖電參數(shù)法水平井各向異性測井評價

基于各向異性理論,結(jié)合研究工區(qū)水平井測井資料特點,提出了雙巖電參數(shù)法對水平井各向異性地層進行電阻率和飽和度的處理解釋,該方法有一定的理論和實際應用價值。

2.1 “雙巖電參數(shù)”各向異性計算方法

基于Klein模型[19],對視電阻率進行處理。該方法計算各向異性系數(shù)為儲層總的各向異性系數(shù),即宏觀各向異性和微觀各向異性綜合。處理流程圖見圖4,具體計算方法如下。

圖4 感應測井各向異性計算流程圖

(1)利用自然伽馬曲線計算泥質(zhì)體積含量Vsh和砂巖體積含量Vss。

(1)

(2)

Vss=1-Vsh

(3)

式中,GRss為自然伽馬最小值(即純砂巖自然伽馬值);GRsh為自然伽馬最大值(即純泥巖自然伽馬值);GR為自然伽馬測井值,API;GCUR為希爾奇指數(shù),研究區(qū)塊該參數(shù)取3.7。

(2)計算地層總各向異性系數(shù)。

(4)

式中,Vss為砂巖體積含量,且Vss=1-Vsh;Vsh為泥質(zhì)體積含量;Rss為各向同性純砂巖電阻率值,Ω·m;Rshh0為初始泥巖水平電阻率值,Ω·m。

(3)計算水平電阻率Rh和垂直電阻率Rv。

(5)

Rv=λ2Rh

(6)

式中,Ra為感應測井儀測量深感應視電阻率,Ω·m;λ為地層總的各向異性系數(shù),無量綱;α為井斜角。相對角σ=井斜角α-地層傾角。

(4)計算泥巖水平電阻率Rshh。

(7)

式中,Vss為砂巖體積含量;Vsh為泥質(zhì)體積含量;Rh為計算水平電阻率,Ω·m;Rss為各向同性純砂巖電阻率值,Ω·m。

(5)對比Rshh與Rshh0,若兩者差值滿足精度要求,則計算結(jié)束,否則返回第2步。將第4步計算的Rshh代入式(4),即令Rshh0=Rshh,循環(huán)迭代,直到滿足精度要求,即|Rshh-Rshh0|<ε時停止迭代,ε為指定精度(通常取ε=0.000 1)。

通過上述步驟計算得到水平電阻率Rh、垂直電阻率Rv和各向異性系數(shù)λ。結(jié)合水平巖電參數(shù)和垂直巖電參數(shù)(即雙巖電),利用Archie公式[21]計算相應的水平電阻率飽和度和垂直電阻率飽和度,計算公式

(8)

式中,a為巖性系數(shù);m為膠結(jié)指數(shù);b為流體系數(shù);n為飽和度指數(shù);Rw為地層水電阻率,Ω·m;φ為孔隙度,小數(shù);Rt為地層電阻率,Ω·m。對于水平電阻率,Rt取Rh,選擇水平巖樣巖電參數(shù);對于垂直電阻率,Rt取Rv,選擇垂直巖樣巖電參數(shù)。

2.2 各向異性影響分析

不考慮泥巖各向異性,分別對不同相對角、不同泥巖電阻率和不同砂巖電阻率情況下,模擬計算并分析測量視電阻率隨泥質(zhì)體積含量的變化情況。分析時不考慮地層傾角(即地層傾角為0),此時用相對角來表征井眼與地層的關(guān)系,即井眼與地層法線的夾角。

分析視電阻率(Ra)隨泥質(zhì)體積含量(Vsh)的變化情況(見圖5)。當相對角從0°～90°變化時,視電阻率(Ra)隨泥質(zhì)體積含量(Vsh)增加而降低,泥質(zhì)體積含量相同時,視電阻率隨相對角增大而增大。

圖5 視電阻率隨相對角和泥質(zhì)體積含量的變化規(guī)律

分析在相對角(σ)為90°時(即水平井)測量視電阻率(Ra)隨泥質(zhì)體積含量(Vsh)的變化情況。泥巖電阻率從1～5 Ω·m(見圖6)。當泥質(zhì)體積含量相同時,視電阻率(Ra)隨泥巖水平電阻率(Rshh)增大而增大。

圖6 視電阻率隨泥巖電阻率和泥質(zhì)體積含量的變化規(guī)律

圖7 視電阻率隨各向同性純砂巖電阻率和泥質(zhì)體積含量的變化規(guī)律

分析相對角(σ)為90°時(即水平井)測量視電阻率(Ra)隨泥質(zhì)體積含量(Vsh)的變化情況。砂巖電阻率從20～100 Ω·m(見圖7)。當泥質(zhì)體積含量相同時,視電阻率隨各向同性純砂巖電阻率的增大而增大。

通過模擬計算,分別得到了視電阻率受相對角、泥巖電阻率、砂巖電阻率和泥質(zhì)含量影響變化規(guī)律,為水平井各向異性儲層測井評價提供了理論依據(jù)。

2.3 應用實例

利用雙巖電參數(shù)法處理ZY區(qū)塊3口井,利用各向異性計算得到的水平電阻率和垂直電阻率,分別計算對應水平電阻率含油飽和度SOH和垂直電阻率含油飽和度SOV,并與視電阻率計算含油飽和度SOA進行對比(見圖8)。圖9為HH74P1部分井段測井解釋處理成果。

由處理成果圖可知,計算的SOH與SOV比較接近,SOA與兩者存在差異。利用“雙巖電參數(shù)法”計算的飽和度(即水平電阻率計算飽和度SOH和垂直電阻率計算飽和度SOV)與鄰近直井對應層段飽和度相當(約41%)。受各向異性影響,視電阻率計算飽和度SOA偏大。該方法計算結(jié)果與各向異性實驗模擬計算結(jié)果是一致的(見圖10),且與2.2節(jié)各向異性影響分析一致。