阿姆河右岸縫洞儲層識別多尺度定量評價方法

2021-06-17 04:49:44魏嬌李劍平楊雪冰李曦寧王坤張莉莉

測井技術 2021年2期

魏嬌,李劍平,楊雪冰,李曦寧,王坤,張莉莉

(中國石油集團測井有限公司國際事業部,北京102200)

0 引言

阿姆河右岸東區上侏羅統卡洛夫牛津階鹽下碳酸鹽巖地層,發育逆沖斷裂縫洞型儲集層[1-3]。裂縫、溶蝕孔洞等儲集空間成因復雜、類型多樣、非均質性強,在實際勘探開發過程中,常出現試氣結果與儲層劃分不一致(有氣無層)的情況,因此,有效儲層的識別成為影響該類儲層測井評價的首個難題。由于縫洞在橫向和縱向上發育情況復雜多變,空間溝通狀況難以預測,且主力產層上覆巨厚鹽膏巖層,其它地面手段難以準確描述儲層精細變化。而縫洞型儲層常用的微電阻率成像、陣列聲波等測井方法,由于受到探測深度的限制,不能兼顧對縫洞體儲層產能起重要作用的遠井帶縫洞展布特征的描述。本文以聲波遠探測技術為核心,結合電成像等其他井壁探測技術,研究了一套多尺度縫洞體儲集空間類型識別及定量評價方法,在實際生產中獲得良好的應用效果。

1 聲波遠探測技術

聲波遠探測成像技術通過對縱、橫波測量信號中的反射波信息進行提取處理,得到井旁反射地質體的特征[4-5]。由于其探測尺度介于地面地震與常規測井方法之間,能夠評價遠井帶縫洞體等隱蔽型儲層的空間延伸情況[6],在中國華北潛山油氣藏[7]、塔里木碳酸鹽巖儲層[8]、南海深海油田[9]的地層評價及酸化改造設計中發揮了重要作用。目前,聲波遠探測成像技術主要包括橫波反射成像和縱波反射成像等技術。橫波成像探測遠,有方位辨識力;縱波反射成像無方位辨識力,但縱向分辨率高。

本文利用研究區斯倫貝謝公司陣列聲波儀器DSI采集的陣列聲波信號,經過Randon變換(拉東變換)、反射波提取、坡印廷矢量抑噪等技術[10],得到約10 m范圍內縱波反射圖像及反射波能量系數。圖1為該區X1井縱波反射成像解釋成果圖,3 469～3 481 m井段電成像指示井壁附近斜交縫發育,遠探測成像圖顯示反射波信號強且徑向延伸較遠,反射系數較大,綜合分析認為本段過井軸斜交縫發育,且在縱橫向上有延伸,為較好的潛力儲層。3 470～3 510 m井段測試后日產氣101.44×104m3,日產凝析油65.84 m3,聲波遠探測解釋結論與產量吻合。利用聲波遠探測技術在縫洞體儲層評價中的優勢,本文從巖心分析出發(毫米級),結合電成像及核磁共振(厘米級)、常規雙側向及陣列聲波(米級)等測井方法,完成了縫洞體儲層毫米-厘米-米-數十米多尺度多視角的綜合評價(見圖2)。

圖1 X1井遠探測及常規解釋成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

圖2 多尺度縫洞體儲層評價技術示意圖

2 儲層空間類型定性識別

依據巖心資料對該區儲層的儲集空間類型進行分析,結合測試資料,找到最有利的儲層類型。從巖心資料可以得出,阿姆河右岸東區的儲集空間類型較多,主要為孔、縫、洞及其組合。

在巖心分析的基礎上,總結聲波遠探測成像特征,考慮常規測井資料、電成像資料、核磁共振資料及陣列聲波資料等,確定本區碳酸鹽巖儲層的3種儲集空間類型:縫洞型儲層、孔縫型儲層、裂縫型儲層(見圖3)。各種測井方法對不同的儲層類型響應程度是有區別的。電成像、核磁共振測井資料對溶蝕孔洞為主的儲集空間反應明顯,例如縫洞型、孔縫型儲層;陣列聲波、聲波遠探測資料對縫洞型、裂縫型儲層反應明顯;此外,遠探測資料還可以指示裂縫在空間的延伸情況。

圖3 主要儲層孔隙空間類型測井特征圖*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同

3 儲層空間的定量綜合評價

3.1 選擇敏感因子

以上討論了如何利用聲波遠探測等測井技術,定性識別該區各種儲集空間類型的方法。如果能創建一個綜合評價指數,實現對不同儲集空間類型儲層的定量評價,不僅能避免人為經驗等因素的影響,還能為計算機自動識別有效儲層提供可能。要創建這樣的綜合物性指數,必須分析各種測井方法的測井目的及提供的測量參數,從中挑選出可以表征儲集空間類型的敏感因子。綜合分析,選擇5個參數作為構建綜合指數的敏感參數。

(1)孔隙度譜平均孔隙度φFMI。電成像孔隙度譜適用于該區高電阻率背景下縫洞發育地層的評價。通常選取一個圖像窗口,計算窗口內每個測井像素點的孔隙度,統計其孔隙度譜分布規律,指示地層中孔隙的分布情況。對于阿姆河東區這種基質孔隙度很低的儲層,次生孔隙的發育決定了儲層的產量,利用孔隙度譜得到的平均孔隙度值可以表示井壁約2.5 cm范圍內次生孔隙的發育程度。

(2)核磁共振T2譜總孔隙度φCMR。核磁共振T2譜主要反應孔隙結構特征,對溶蝕孔洞及低角度裂縫較為敏感。阿姆河東區的裂縫型儲層由于伴生溶蝕孔洞的發育,往往形成溶蝕擴大縫。核磁共振測井信號的強弱反映了井壁附近30 cm范圍內孔隙的大小,利用T2譜得到的總孔隙度指示基質孔和溶蝕孔洞共同的響應特征。

(3)深、淺側向電阻率幅度差值RLLR。雙側向電阻率測井具有儀器較強的電流聚焦能力,對裂縫的響應較為敏感,裂縫發育程度與電阻率變化之間存在較好的對應關系,是研究井壁2 m范圍內裂縫發育程度的有效手段[11]。研究中采用深、淺側向電阻率的差值與深側向電阻率之比來消除背景電阻率值的影響。

(4)陣列聲波各向異性ADSI。各向異性對高角縫、垂直縫敏感,同時也受水平應力差異和井眼條件影響,研究區碳酸鹽巖地層高角度構造縫發育,而構造縫也與區域應力情況相關。選擇陣列聲波各向異性來反應井壁3 m范圍內裂縫的發育狀況。

(5)聲波遠探測反射系數EDR。本文采用經高分辨率處理后的縱波反射指數,不僅反應井旁縫洞體的發育程度,對氣層也很敏感[1],適合阿姆河東區以產氣為主的儲層研究。在裂縫發育程度高的井段,聲波遠探測成像圖上反射波幅度大,反射波系數的數值大,故利用反射波的反射系數可進行井旁約10 m范圍內縫洞體發育狀況的識別。

3.2 構建綜合指數

縫洞型儲層儲集空間類型與產氣量相關,引用每米產氣量作為敏感因子的考量函數?？紤]各種敏感因子的量綱不同,在進行綜合物性指數Ci計算之前,對各種敏感因子進行歸一化處理。確定研究區這5種敏感因子的數值范圍,孔隙度譜平均孔隙度φFMI數值為0～0.14;核磁共振T2譜總孔隙度φCMR數值為0～0.30;深、淺側向電阻率幅度差值RLLR數值為0～0.85;陣列聲波各向異性ADSI數值為0～100;聲波遠探測反射系數EDR數值為0～80。利用式(1)進行歸一化處理。

X_n=(X-XMIN)/(XMAX-XMIN)

(1)

式中,X_n、X、XMAX、XMIN分別為孔隙度譜平均孔隙度φFMI、核磁共振T2譜總孔隙度φCMR、深、淺側向電阻率幅度差值RLLR、陣列聲波各向異性ADSI、聲波遠探測反射系數EDR這5種敏感因子的歸一化數值、測井參數值、測井參數最大值和最小值。

用歸一化之后的敏感因子與每米產氣量作相關性分析(見表1),將其相關性系數作為權重,進行加權平均后,得到綜合指數Ci

表1 敏感因子與每米產氣量相關性分析表

Ci=0.86φFMI_n+0.19φCMR_n+0.31ADSI_n+

0.39RLLR_n+0.16EDR_n

(2)

式中,φFMI_n為孔隙度譜平均孔隙度歸一化后的敏感因子;φCMR_n為核磁共振T2譜總孔隙度歸一化后的敏感因子;ADSI_n為陣列聲波各向異性歸一化后的敏感因子;RLLR_n為深、淺側向電阻率幅度差值歸一化后的敏感因子;EDR_n為聲波遠探測反射系數歸一化后的敏感因子。

3.3 建立儲層分類標準

對于縫洞型儲層,孔隙和裂縫常同時充當儲集空間和滲流通道,尤其裂縫對滲流能力的改善貢獻大。本文構建的綜合指數,充分考慮孔、洞、縫等因素,與產氣量具有相關性。圖4為測試段日產氣量與綜合指數Ci的交會圖,可以看出,日產氣量大于20×104m3的井段Ci指數基本大于0.3,日產氣量在1×104～20×104m3的井段Ci指數基本在0.2～0.3之間,Ci指數小于0.2的井段不能產出工業氣流。根據圖4,確定了研究區儲層產氣量分級標準。

圖4 綜合指數Ci與產氣量交會圖

4 應用效果

應用構建的綜合指數Ci對儲層進行綜合評價,圖5為X2井綜合指數解釋成果圖,其中第14道為綜合指數Ci的計算結果,第17道為測試段。根據Ci的大小,結合其他測井響應特征及儲層計算參數,進行有效儲層劃分。由圖5可知,第3、5、9、13號層的Ci值大于0.3,電成像圖顯示儲層裂縫、孔洞發育,綜合解釋為氣層;其余層Ci值為0.2～0.27,解釋為差氣層。該井第1～3測試段合試,自然測試日產氣96.04×104m3、日產凝析油31.68 m3。綜合指數Ci與產氣量吻合性較好。

圖5 X2井綜合指數解釋成果圖

圖6為X3井綜合指數解釋成果圖,與圖1中X1井位于同一井區。圖6中井段基質孔隙不發育,初步解釋只劃分氣層0.6 m(第15道)。應用綜合指數對儲層進行二次解釋(第16道),補劃氣層15.5 m,而常規方法無顯示,但綜合指數Ci大于0.2且電成像顯示有裂縫發育的井段,增劃裂縫層20.7 m。該井測試1號段自然測試日產氣4.55×104m3,酸化后日產氣58.72×104m3、日產凝析油18.2 m3,說明21號氣層補劃合理,酸后獲得高產,即酸化溝通裂縫、改善儲層滲流能力。測試2號段酸化后日產氣62.57×104m3、日產凝析油22.24 m3,與測試1號段產能相當,即該段的裂縫也起到很好的溝通滲流作用。綜上所述,對于縫洞型儲層有效性識別,綜合指數較常規方法具有一定優勢。