蘇南致密砂巖氣藏測(cè)井解釋綜合應(yīng)用

楊凱程，向曉

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司（陜西 西安 710018）

1 沉積相測(cè)井解釋

在鑒別和識(shí)別沉積相時(shí)，巖性、粒度、分選性、泥質(zhì)含量、垂向序列、砂體的形態(tài)及分布等都是重要的成因標(biāo)志，這些成因標(biāo)志往往指示著各類沉積環(huán)境中的水動(dòng)力條件，同時(shí)這些水動(dòng)力條件導(dǎo)致巖石物理性質(zhì)變化因而在測(cè)井曲線上出現(xiàn)了相應(yīng)的響應(yīng)[1]，通過對(duì)取心井建立該類響應(yīng)關(guān)系并推廣至其他井，反推出該區(qū)域廣泛的儲(chǔ)層特征。

1.1 測(cè)井曲線宏觀形態(tài)分析

1.1.1 漸變型、突變型、震蕩型、塊狀組合型測(cè)井曲線

1975 年，艾倫（D. R. Allen）首先將自然電位（SP）測(cè)井曲線與短電位電阻率測(cè)井曲線組合在一起，他通過反復(fù)試驗(yàn)和分析總結(jié)出了5種曲線類型。其中漸變型在一定程度上反應(yīng)出頂?shù)最w粒變化較為平緩，沉積環(huán)境較為平和；突變型則可能反應(yīng)沉積環(huán)境在相對(duì)短的時(shí)期內(nèi)迅速改變；震蕩型是沉積環(huán)境水體長(zhǎng)期規(guī)律性變化的特征等。

1.1.2 “自然電位”“自然伽馬”曲線指示沉積相特征

曲線幅度的大小可以在一定程度上反映粒度、分選性及泥質(zhì)含量。SP 曲線主要用于劃分儲(chǔ)集層、判斷巖性、判斷油氣水層、地層對(duì)比等；對(duì)于巖性均勻，厚度較大的層，通常使用半幅點(diǎn)法確定儲(chǔ)層界面；判斷巖性方面，主要通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解釋，含沙泥巖層的異常幅度會(huì)降低，隨著泥質(zhì)含量的增大，異常逐漸靠近泥巖基準(zhǔn)線。在做沉積相研究時(shí)，多層自然電位曲線形態(tài)還可以在縱向上反映沉積序列；在計(jì)算地層泥質(zhì)含量時(shí)，據(jù)碎屑巖泥質(zhì)含量增加會(huì)使其自然電動(dòng)勢(shì)減小，從而導(dǎo)致自然電位曲線的幅度減小[2]，通過公式（1）計(jì)算泥質(zhì)含量：

式中：SP為測(cè)井的自然定位，mV；SSP為總靜自然電位，mV。

砂泥巖沉積中砂質(zhì)和泥質(zhì)含量與沉積環(huán)境有很大相關(guān)性。高能環(huán)境中由于強(qiáng)烈的水流顛簸很可能篩選出粒級(jí)相對(duì)較大的純凈砂巖，SP 曲線異常幅度較大[3]。在水流相對(duì)低能的環(huán)境中，更易產(chǎn)生細(xì)粒泥質(zhì)巖，形成純泥巖，其SP 曲線與基線一致。由此可根據(jù)SP 曲線形態(tài)識(shí)別，SP 曲線幅度不僅與地層水和鉆井液含鹽量差異及黏土質(zhì)含量差異有關(guān)，還與地層水所含物質(zhì)類型。當(dāng)?shù)貙雍袩N類電阻率較高時(shí)，自然電位幅度降低（圖1）。層厚是重要影響因素，當(dāng)厚度為2 m 薄層或更薄時(shí)，其幅度降低明顯。GR 曲線在厚度小于0.8 m 時(shí)受影響較大，但幾乎不受間隙流體類型影響。

圖1 蘇南某井3 848～3 859 m含烴厚砂巖段

自然電阻率的曲線也受鉆井液與地層水性質(zhì)差異、井徑等因素影響，無論是哪種形狀的曲線，都還需要結(jié)合其他測(cè)井曲線分析沉積相情況。自然伽馬曲線在功能上與自然電位曲線有很大的重合，也用于劃分巖性、劃分儲(chǔ)集層、計(jì)算泥質(zhì)含量等，只是原理不同，這里不再贅述。

1.2 沉積相劃分

1.2.1 沉積相劃分的運(yùn)用

通過沉積背景、測(cè)井相、砂地比等多資料分析，將盒8 段劃分為辮狀河沉積，山1 段為曲流河沉積，山2 及盒7 段為順直河沉積（圖2）[4]。對(duì)部分典型井的測(cè)井綜合圖結(jié)合后續(xù)產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)：辮狀河的心灘沉積產(chǎn)氣量普遍優(yōu)于其他沉積類型，但受限于測(cè)井的近井地帶探測(cè)范圍及大蘇里格地區(qū)儲(chǔ)層普遍非均質(zhì)性，靜態(tài)資料與動(dòng)態(tài)資料的重合度仍有待提高。

1.2.2 連井測(cè)井相序地層劃分對(duì)比

在對(duì)研究區(qū)18 口橫向和縱向連續(xù)排布井的測(cè)井相地層劃分對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，宏觀上物源沉積的走向一定程度上影響盒8、山1主力產(chǎn)氣層的產(chǎn)氣能力且盒8 沉積時(shí)期水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)，地表的水系發(fā)育，整體上氣層產(chǎn)量?jī)?yōu)于山1。小層的層厚較為穩(wěn)定，雖存在差異，但目的層段整體厚度變化不大。

2 成巖儲(chǔ)集相測(cè)井解釋

2.1 成巖儲(chǔ)集相特征

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察（圖3、圖4）、統(tǒng)計(jì)分析，蘇里格南研究區(qū)上古生界“盒8 上”段巖石類型主要以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，砂巖顆粒中-粗粒，變質(zhì)巖主要為石英巖，千枚巖少量[5]；沉積巖以細(xì)砂巖、粉砂巖為主；巖漿巖以流紋巖為主石英主要呈微晶充填孔隙，局部見加大邊。以殘余粒間孔及粒間溶孔為主，次為粒內(nèi)溶孔；最大達(dá)300×70 μm，粒間孔一般數(shù)10 μm，粒內(nèi)溶孔一般數(shù)微米。“盒8 下”段變質(zhì)巖以石英巖為主，次為千枚巖，片巖偶見；沉積巖見泥巖及粉砂巖；巖漿巖以流紋巖為主。石英大部分次生加大，少部分呈微晶充填孔隙。中砂屑為主，粗砂屑10%～30%，巨砂屑和細(xì)砂屑少量；分布不均，不同粒級(jí)碎屑常相對(duì)集中形成條帶及微層理。局部可見殘余粒間孔、次生粒內(nèi)及粒間溶孔；原生孔隙、次生孔隙進(jìn)一步降低。在山1段，由于壓實(shí)作用的影響，原生孔隙和次生孔隙持續(xù)減小，有機(jī)質(zhì)含量降低，黏土雜基含量增加。

圖3 蘇南某井盒8上電鏡下鑄體薄片圖

圖4 巖性測(cè)井系列相對(duì)泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線降幅指數(shù)對(duì)比分析

2.2 測(cè)井響應(yīng)評(píng)價(jià)

對(duì)本區(qū)部分井的目的層段不同類別成巖儲(chǔ)集相薄片巖心資料于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)深度歸位，巖層厚度在3m 以內(nèi)的，選取測(cè)井曲線最高值作為系數(shù)，巖層厚度大于3 m 的視其為厚層，因上下界面的數(shù)值變化較大，故舍去取剩余部分作為巖層段響應(yīng)特別系數(shù)。特別系數(shù)定為研究段測(cè)井響應(yīng)值相對(duì)穩(wěn)定泥質(zhì)巖降低幅度，命名為“降幅指數(shù)”通過該降幅指數(shù)變化對(duì)比尋求測(cè)井手段選擇的效率性與優(yōu)化方向。

2.2.1 巖性測(cè)井系列

巖性測(cè)井系列主要用來區(qū)分泥質(zhì)、砂質(zhì)地層、劃分儲(chǔ)層、識(shí)別巖性，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的物性特征和含氣能力，它主要包括自然伽馬（GR）、自然電位（SP）、井徑（CAL）、巖性密度和自然伽馬能譜測(cè)井等[6]。

GR 降幅指數(shù)在其他巖性儲(chǔ)層的減小情況相對(duì)于泥巖標(biāo)準(zhǔn)曲線減小系數(shù)顯示均較大，在一定程度上可以作為儲(chǔ)層巖性判斷的依據(jù)。分布上看，水層、氣水層、氣層的離散程度相對(duì)較大，差氣層減小幅度最小，下來是氣水層和氣層。含氣層（包含氣層和氣水層）對(duì)比巖性較為致密的干層減小程度不斷增大，識(shí)別劃分致密氣藏含氣層段有一定的異常差異（圖4（a））。在區(qū)分不同巖層的物理性質(zhì)時(shí)靈敏度不夠（在致密干層和差氣層表現(xiàn)差強(qiáng)人意，水層的區(qū)分度則相對(duì)突出）。

SP 降幅指數(shù)對(duì)比其他巖層減小情況，相對(duì)于泥巖標(biāo)準(zhǔn)曲線變化幅度較大。儲(chǔ)集層不同物性的巖石有較好的區(qū)分度，從儲(chǔ)層到干層指數(shù)逐漸變小。水層、氣水層到氣層相對(duì)泥巖標(biāo)準(zhǔn)曲線降幅指數(shù)都有變化，可較好地判斷含氣含水情況。特別是在含氣層，與干層差異明顯，識(shí)別劃分干層和其他層時(shí)相較圖4（a），圖4（b）更有優(yōu)勢(shì)。因此自然電位在評(píng)價(jià)致密氣藏儲(chǔ)層巖性、物性和含氣性上有較為明顯的效果，其中在劃分儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層上作用顯著[7]。

光電截面吸收指數(shù)的降幅從氣層到干層的各類巖性相對(duì)于泥巖標(biāo)準(zhǔn)曲線降幅都相對(duì)較大，總體上可以顯示出儲(chǔ)層的含氣特征。降幅指數(shù)在區(qū)別含氣層和干層上還不夠明顯，對(duì)區(qū)分不同物性的儲(chǔ)層敏感度不夠，即氣層與差氣層降幅指數(shù)差值變化幅度較小，且不夠穩(wěn)定，如圖4（c）。

CAL 降幅指數(shù)在干層上相對(duì)于泥巖標(biāo)準(zhǔn)曲線有所減小，在滲透層及其相應(yīng)含氣層段上井徑相對(duì)于泥巖有不同程度增大，在一定程度上顯示出巖性特征。但是在甄別不同儲(chǔ)層物性上表現(xiàn)欠佳。在應(yīng)用中，CAL 結(jié)合鉆時(shí)鉆壓等數(shù)據(jù)可以很好地區(qū)分泥巖段和砂巖段，但是所受影響頗多，如鉆井液性質(zhì)，都有可能不同程度地影響CAL曲線，如圖4（d）。

2.2.2 孔隙度測(cè)井系列

密度降幅指數(shù)對(duì)于其他巖性儲(chǔ)層呈減小趨勢(shì)，差異較明顯。從含氣層到差氣層、氣水層到氣層降幅依次增大，它們與非含氣的水層特別是干層差異十分明顯，如圖5（a）[8]。

聲波時(shí)差降幅指數(shù)干層最大，水層次之，含氣層最小，氣層聲波時(shí)差明顯增大，能夠在一定程度上較好地識(shí)別含氣層。從氣水層到差氣層聲波時(shí)差減小值趨于0，到氣層聲波時(shí)差顯著增大，差異較為明顯。特別是含氣層與非含氣的水層尤其是與致密干層增大幅度很大，如圖5（b）。

中子孔隙度降幅指數(shù)對(duì)于不同巖性不同含氣的巖層較為明顯。但相對(duì)于干層的減小和增大幅度都不明顯，故在識(shí)別含氣層段的不同含氣性的儲(chǔ)層分辨能力不夠，如圖5（c）。

2.2.3 電阻率系列測(cè)井響應(yīng)評(píng)價(jià)

蘇南研究區(qū)在電阻率系列測(cè)井中僅使用雙側(cè)向電阻率測(cè)井，無法做同系列的橫向?qū)Ρ龋已芯繀^(qū)巖層電阻率受巖石孔隙度、空隙內(nèi)流體和鉆井液性質(zhì)等因素影響，產(chǎn)生的浮動(dòng)較大，故電阻率的響應(yīng)曲線在判斷儲(chǔ)層物性中僅起到輔助判斷。

3 結(jié)論及建議

圖5 孔隙度測(cè)井系列相對(duì)泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線降幅指數(shù)對(duì)比分析圖

自然電位、自然伽馬、密度、聲波時(shí)差在巖性、物性、含氣性評(píng)價(jià)中效果較好，可作為儲(chǔ)層含氣性劃分的主要測(cè)井依據(jù)，但各自亦有缺點(diǎn)及限制條件，如井眼條件、泥漿性能、層厚劃定等仍有一定要求。雙側(cè)向、井徑、PE 值等結(jié)果可作為輔助參考。通過設(shè)定減小系數(shù)重新評(píng)價(jià)各類測(cè)井手段在致密儲(chǔ)層表現(xiàn)的方式得出了在不同儲(chǔ)層性質(zhì)下各類測(cè)井曲線反應(yīng)能力的優(yōu)劣。在氣層、差氣層、水層、干層的區(qū)分上提供了另外一種思路。

在分析各類測(cè)井手段在儲(chǔ)層物性識(shí)別、含氣識(shí)別等方面的實(shí)際效果時(shí)，結(jié)合地震資料、巖心資料、砂體展布資料、可嘗試在研究區(qū)劃分成巖儲(chǔ)集相類別及氣藏儲(chǔ)集層點(diǎn)，讓測(cè)井響應(yīng)特征與沉積微相、儲(chǔ)層物性，儲(chǔ)集相類別建立其他對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用灰色理論巖石物理相處理方法有效降低儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響，增加分析結(jié)果的可靠性。