復雜巖性油氣層測井識別技術及應用

趙俊峰

（中石化經緯有限公司，山東 青島 266000）

經過三十多年的勘探開發，中原油田易發現的構造圈閉越來越少，要取得油氣勘探新突破，從構造圈閉走向巖性圈閉的勘探勢在必行。該地層發育有泥（頁）巖、（泥質）粉砂巖、細砂巖、粗砂巖、含礫砂巖、礫狀砂巖、礫巖等多種巖性，尤其是礫巖儲層具有層內（間）非均質性強、物性差異大的特點，加上礫巖的骨架遠大于流體，一定程度上弱化了電阻率測井曲線對油氣的指示，增大了油氣層測井識別的難度。從巖心分析數據看，這種含礫不等粒砂巖的孔隙度在5.0%~20.0%之間，滲透率在0.1~1000.0×10-3μm2之間，油層電阻率在2.0~20.0Ω·m之間，油水層的物性、電性變化范圍較大，油氣解釋標準難以確定。

受沉積環境影響，工區主要發育兩類巖性油層：一類是分選較差的礫巖油層，隨巖石中巖屑含量增加、礫石含量增大，孔隙度減小、滲透率降低，電阻率數值增大，存在高阻水層；另一類是泥質含量較重的細砂或粉砂巖油層，因束縛水含量較高，油層電阻率數值整體較低，甚至出現低阻油層。

1 識別方法設計

根據泥巖類地層（泥巖、頁巖、砂質泥巖）、砂巖類儲層（細砂、粉砂）、礫巖類儲層（含礫砂巖、礫狀砂巖、礫巖）的測井響應特征，建立了這3類巖性的測井響應模式，形成了M-N交會、微觀結構識別、Bayes判別等一套復雜巖性測井劃分方法。

1.1 M-N交會法

通過中子-密度、中子-聲波、聲波-密度等交會圖，發現M-N交會法能較好地識別巖性，尤其能準確識別出礫石與泥巖。

M-N交會是利用三孔隙度測井曲線兩兩交會的曲線斜率，N定義為中子-密度交會圖中骨架點到流體點的直線斜率，M為密度-聲波時差交會圖中骨架點到流體點的直線斜率，M、N與巖性是一一對應的。

圖1為利用某井對應巖心段所做的M-N交會圖，礫石界限與泥巖界限清楚，容易和其他巖性區分開，但礫巖類中的含礫砂巖、礫狀砂巖不易和砂巖類完全區分開。給定同一個M值，泥巖、砂巖、含礫砂巖、礫狀砂巖、礫石的N值有增大趨勢。為便于在測井處理中自動識別，可確定礫巖的下限N值線N（礫石下限）、泥巖的上限N值線N（泥巖上限）。

圖1 M-N交會法識別巖性

當N＞N（礫石下限）時，判斷為礫巖；當N＜N（泥巖上限）時，判斷為泥巖。

1.2 微觀結構識別法

電成像（EMI）可直觀定識別巖性（可清楚識別直徑大于5 mm的礫石），借用計算溶蝕孔洞面孔率的方法，通過計算礫石視面率可定量評價礫石含量。利用縱向分辨率高的聲電成像測井資料，剖析井壁周圍巖性的微觀結構，進而有效識別不同巖性。首先，利用從電成像數據體中提取出的圖像色彩曲線（FBLL），將FBLL分別與常規測井曲線自然伽馬（GR）、聲波時差（DT）、深側向電阻率（LLD）、ML（微球電阻率）交互，快速識別出泥巖類地層；其次，利用電成像圖上呈現的亮色礫石形態——多呈（橢）圓狀，也見（次）棱角狀，在非泥巖類地層劃分出含礫層；最后，計算含礫層的礫石視面率（AREA），礫石視面率即電成像橫向展開剖面上礫石累計面積所占的比率，按照巖心標定電成像的礫石視面率界限，細分出含礫砂巖（AREA≤25%）、礫狀砂巖（25%＜AREA≤50%）、砂礫巖（AREA＞50%）。該方法對地層巖性劃分的分辨率高于巖心的巖性描述。

1.3 Bayes判別分析法

在沒有取得電成像測井資料情況下，如何利用常規測井資料識別巖性，是測井界面臨的又一難題。針對這一問題展開研究發現：盡管LLD的縱向分辨率遠小于EMI，但在所有常規測井曲線中，其與FBLL的相關性最好（圖2）；指示巖性敏感的測井曲線有LLD、GR、DT、ML（圖2-圖5）。因此，可利用LLD代替FBLL，分別與敏感曲線GR、DT、ML交互，實現對泥巖類層的快速識別；然后，利用敏感測井曲線，選用判別分析方法，建立合適的數學判別函數，從而達到利用常規測井資料自動識別巖性的目的。

圖2 LLD-FBLL交會圖

圖5 DT-FBLL交會圖

經濟學、醫學、地質勘探、油氣田開發及市場預測中常用的判別方法有Fisher和Bayes 2種方法，通過兩者對比發現：Bayes判別法在巖性識別方面好于Fisher判別法，究其原因是Fisher判別法沒有考慮各個總體出現概率的大小，也給不出預報的后驗概率及錯判率的估計及錯判之后造成的損失，而這些不足恰恰是Bayes判別法的優點。

圖3 LLS-FBLL交會圖

圖4 GR-FBLL交會圖

2 油氣層快速識別方法

2.1 密度-深側向電阻率重疊法

密度測井曲線反應儲層物性敏感，深側向電阻率曲線反應儲層流體性質敏感，可將兩者在泥巖處重疊放置，由于水層電阻率低，電阻率曲線顯示在密度曲線左側；油層電阻率高，電阻率顯示在密度曲線的右側。受分辨率和巖石礦物成分的影響，深感應電阻率曲線往往不及深側向曲線敏感，側向電阻率曲線與密度曲線重疊更能反映儲層的流體性質。

2.2 巖電參數的確定

通過地層因素-孔隙度及電阻率增大系數-含水飽和度實驗，確定不同巖性的巖電參數a、b、m、n（表1）。例如，礫巖的n=1.494 2、a=4.056 5，此時含油飽和度為49%，儲層為油水同層；但若套用砂巖的n=1.551 4、a=1.622 3，計算的含油飽和度為80%，儲層常被誤判為油層。

表1 不同巖性的巖電參數

3 應用實例

該項成果應用于中原油田的完井方案、測試選層中，通過對20口完鉆新井的跟蹤評價，油氣層測井識別正確率由原來86.0%提升至92.5%。

D13井復雜巖性測井識別成果圖如圖6所示，利用泥巖指示（第3-5道）、M-N交會（第6道）、Bayes判別（第7道）等方法可準確劃分復雜巖性。1 741.3~1 743.2 m、1 745.5~1 747.6 m、1 755.5~1 757.0 m、1 758.3~1 759.6 m、1 761.1~1 762.4 m、1 767.4~1 767.8 m、1 770.3~1 771.8 m等井段，礫巖判別函數F2明顯大于砂巖判別函數F1，故判別為礫巖。

圖6 D13井復雜巖性測井識別成果圖（1 740~1 774 m）

78-79、81-82號層同為礫巖水層，但78-79號層電阻率明顯低于81-82號層。核磁共振測井資料指示：78-79號層的孔吼半徑較大，可動流體孔隙度較大（13.5%~15.9%），這樣的地層更易于水導電，因此電阻率數值較小，測井解釋結論與投產結果吻合。

4 結束語

由M-N交會、微觀結構識別、Bayes判別分析3種巖性綜合識別方法，設計出復雜巖性測井識別方法。分區塊、分層位、分巖性，即三分法構建孔隙度-電阻率測井解釋標準，彌補了傳統測井解釋方法的不足，有益于復雜油氣層的準確識別。