新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用

1、新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用?492?测井技术2003矩新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用刘俊孔冬艳刘晓虹(中国地质大学?北京)(中国石油集团测井有限公司华北事业部)摘要刘俊,孔冬艳,刘晓虹.新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用.测井技术,2oo3,27(6):492498碳酸盐岩储层具有各向异性和非均质性,仅仅利用常规测井系列难以满足地质任务的需要.针对碳酸盐岩潜山油气藏这种特殊类型油气藏的储层特征,在现有的测井资料基础上总结探讨碳酸盐岩地层中测井系列优选原则,对比分析常规测井资料的不足和局限性,分析测井系列优选的原则及系列优选后对解释工作的帮助及为勘

2、探工作所起的作用,完善原有的解释标准,建立一套基于新方法的定性或定量的解释标准.采用maxis-500,ci-5700等测井仪器的成像测井,核磁共振测井及交叉偶极子声波测井等正确的测井系列和项目不仅可以节约生产作业成本,还可以用于测井精细解释.给出了华北油田碳酸盐岩潜山油气藏新方法测井实例.关键词:成像测井核磁共振测井交叉偶极子声波测井碳酸盐岩油气藏综合评价应用华北油田abirai:iuujm,kongi)olltki,uuxi习-0-l0i兽aplicationofnewi0ngtechniqllesinburried-hillqurt帅a盘eoifgasreservoirsinhuabei

3、oilfield.wl1r,20o3,27(6):492498乃诒carbonaterervoirischaracteristicofanisotropyandnon-homogeneity.髓ephysicalpropertiesamongvarioustypesofreservoirsaresodifferentthatitisverydifficulttointerpretandevaluatethembygenerallogtechniques.accordingtospecialcharactersofburied,hillcarbonateoil/gasreservoirinhua

4、beioil?-field,somenewloggingtechniques,suchasmas.500,ci-5700,nmr,fmiandcro-dipoleacousticlog,etc.,areusedinthisreservoir,whichnotonlyeconomizeproductioncostbutalsomakeloginterpretationmoresubtle.afewlogexamplesaboutthesetechniquesaregiven.eds:imageloggingnloggingcross-dipoleacousticlogcarbonatereser

5、voircomprehensiveevaluationapplicationhuabeioilfield引言华北油田碳酸盐岩油气藏的常规解释存在对储层渗透性的判断难度大,难以对储层孑l,缝,洞的发育状况进行更为精细的评价等问题.成像测井,核磁共振测井,交叉偶极子声波测井等新方法可以精确地还原储层本来面貌,确定储层类型.本文在现有的测井资料基础上总结探讨碳酸盐岩地层中测井系列优选原则,对比分析常规测井资料的不足和局限性,分析测井系列优选的原则及系列优选后对解释工作的帮助及为勘探工作所起的作用,完善原有的解释标准,在现有测井资料的基础上建立一套基于新方法的定性或定量的解释标准.碳酸盐岩潜山油气藏储

6、层地质特征华北油田在冀中的30多个碳酸盐岩古潜山油气藏主要为中,上元古界和下古生界的海相碳酸盐岩.碳酸盐岩剖面的主要岩性为石灰岩,白云岩,硅质岩,泥质岩.在华北地区形成的裂缝性潜山油藏的储集空间,根据形态可以分为缝,洞,孑l三大类,裂缝以构造缝为主,其次是层理缝,溶蚀孑l洞是裂缝或晶间孔隙经风化淋漓发育形成的次生孔隙;孔隙属原生孔隙.这种储集空间第27卷?第6期刘俊等:新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用多样性特征,构成了裂缝系统和岩块系统.裂缝系统构成的网络,孑l隙度低,一般12,渗透率高,是油气运移的通道;岩块系统孑l隙度明显增大,一般为25,渗透率明显降低.地层被钻开后,钻井液

7、呈”切割式”的侵入裂缝系统.其洞是指直径大于2nlltl的不规lffl洞,多为溶蚀成因.洞多顺层面,裂缝带,古风化壳或岩溶带成层或成带集中分布.钻具放空,泥浆漏失以及明显的扩径是大型洞穴存在的直接标志,这类孑l洞常呈蜂窝状或彼此以微缝相连呈串珠状分布,一般未充填或半充填,洞中普遍含油,是重要的储集空间.其缝主要为构造缝和构造一溶蚀缝,其它有层间缝,压溶缝及风化缝等.按其规模大小可分为大型,中小型及微缝.大型缝宽度一般大于10nlltl,长数米到数千米;中小型缝宽度一般介于0.110nlltl之间,长数十厘米到数十米;微裂缝宽度一般小于0.1nlltl,长数厘米到数米.断裂系统属大型构造缝,这类

8、大型断裂带纵向穿切整个油层,平面延伸数公里至数十公里,使其周围常伴生众多的微细裂缝,形成裂缝发育带.其孑l是指直径小于2nlltl的孑l隙,主要为溶蚀,重结晶和白云化作用形成的次生孑l隙,少见原生孑l隙.按成因和形态原生孑l隙可细分为藻架孑l,粒间孑l,砾间孑l等类型,次生孑l隙包括晶间孑l和各类溶蚀孑l.上述各种储集空间的分布具有一定的规律性.中元古界高于庄组,雾迷山组除白云化形成的晶间孑l较少外,其它类型均较发育;下古生界寒武系府君山组与奥陶系白云岩孑l隙类型主要为白云石晶间孑l和粒,砾间孑l及溶蚀孑l洞,灰岩则以裂缝和溶蚀孑l洞为主.新方法测井系列的测井响应特征1.全井眼地层微电阻率扫描

9、成像测井全井眼地层微电阻率扫描成像测井其裂缝在成像图上的基本特征为线状或线状组合,当裂缝中充填低阻(低密度)物质时,如泥质,黄铁矿等,图像特征为暗色正弦;当充填高阻物质如方解石,石英等,图像特征往往表现为亮线;溶孑l,溶洞在电成像图像上显示为暗色斑点或斑块,其形状及大小基本与溶孔,溶洞本身的形状,大小一致.2.井周声波成像测井井周声波成像测井测量的回波幅度与岩石的声阻抗和井壁的规则程度有关,岩石的声阻抗大,井壁规则,回波幅度大,反之回波幅度小;传播时间与井眼的几何形状有关,它只反映井眼状况.声成像裂缝,孑l洞显示与电成像相近.3.交叉偶极子成像声波测井(1)不同岩性的测井响应横波与纵波时差的比

10、值与岩性密切相关,白云岩为1.8,石灰岩为1.9,石灰岩随白云岩岩化程度增加而减小.同时,纵波,横波,斯通利波幅度变化也与岩性有关,石灰岩纵波,横波,斯通利波幅度都较高;白云岩纵波幅度低于横波以后的整个波列的幅度.(2)斯通利波时差及幅度的测井响应斯通利波时差及幅度与地层的渗透性具有良好的相关性.斯通利波时差的增大和幅度的衰减指示地层具有渗透性;斯通利波变密度图像上呈现倒转的”v”字型条纹,综合其它测井资料可识别裂缝性储层;利用斯通利波计算的流体移动指数是识别储层,反映储层有效性的主要依据.(3)纵,横波幅度的测井响应在致密地层纵横波幅度不发生衰减,当地层中有裂缝时,纵横波幅度有明显衰减,其衰

11、减情况与裂缝的倾角,张开度及地层渗透性有关.(4)各向异性指示的测井响应在碳酸盐岩地层中地层应力不平衡及裂缝的存在都将导致地层横波各向异性,结合电成像测井资料在裂缝发育层段,利用快横波方位各向异性指示,识别裂缝性储层.4.核磁共振测井核磁共振测井测量的有效孑l隙度不受岩性影响,它还可以得出孑l隙尺寸大小及孑l隙结构的信息,而后者是常规孑l隙度测井仪所不能得到的.地层的孑l隙尺寸大小与地层的渗透率大小有直接关系.根据岩性不同,采用适当的自由流体截止值,从处理得到的横向弛豫时间分布谱上可以区分毛细管束缚流体及自由流体,从而可以了解地层潜在的产液能力.碳酸盐岩潜山油气藏测井综合评价技术1.岩性识别用

12、三孔隙交会法,岩性密度和体积密度直方图法,gr交会法等,从岩石骨架值上区分岩性,结合fmi,cbii成像测井资料可识别岩性.2.裂缝及溶孔的识别(1)裂缝的定性解释微电阻率扫描测井的结果是形成一种类似于岩心照片的定向伪岩心图像.如果裂缝是开启的,当井钻开测井技术2003正裂缝时,井内压力较大,易流动的低电阻率钻井液就会快速侵入裂缝,在fmi图像上裂缝成了低电阻率型的深色曲线;如果裂缝发育密集,则可能为一簇曲线.不同类型裂缝的成像解释碳酸盐岩地层整体上是高电阻率地层,一般张开缝或被低电阻率物质(泥质,黄铁矿等)充填的裂缝都是相对低阻的,图像呈暗色线条,部分充填高阻物质(方解石,石膏等)的表现为明

13、显高阻,图像为亮色.八未充填的低角度缝和水平缝.电成像图像特征为黑色近水平线,色级与基岩反差大,线形清晰;常规测井曲线特征:双侧向呈显着的低阻,差异小,数值约500l000q?m,自然伽马低值,非泥质夹层.&未充填的斜交缝.电成像图像特征为暗色正弦线状,特征清晰,界面略不平整;图例显示裂缝倾角64.,向北东倾;钻井显示钻井过程中此段有泥浆漏失.c部分充填的高角度缝.图像特征为断续的暗色正弦线状,特征清晰,界面不平整,裂缝倾角75.左右,向南东倾;钻井显示钻井过程中此段有小量泥浆漏失.d部分充填的垂直裂缝及不规则裂缝.图像特征为浅暗色的立线和不规则线状,略显不清晰,局部暗色斑点指示孑l洞

14、的存在,反映为溶蚀作用的结果.区别天然裂缝与诱导裂缝钻井过程中钻具机械振动会形成的诱导裂缝.这种裂缝十分微小且径向延伸很短,在fmi图像上有高电导异常,这种裂缝是无效缝.重钻井液和地层应力不平衡会造成诱导裂缝.这种因压裂形成的裂缝虽然在径向上延伸不远,但张开度和纵向延伸都可能较大,因而在fmi图像上有异常.可以利用下列特征识别它们.八在fmi图像上以180.或接近180.对称分布,往往以一条高角度缝为主要特征,两侧伴生有羽状微缝.应力压裂诱导裂缝和井壁崩落形成的椭圆井眼图像都有垂直裂缝的特征,但后者两侧没有羽状微缝,而且总是在最小水平主应力方向上,因此与压裂诱导裂缝成90.关系.&在双

15、侧向曲线上出现”双轨”,具正差异特征,且电阻率数值较高.应力释放形成的诱导裂缝.这种成因的裂缝在岩心上和fmi图像上都可能有反映.在ff图像上是一组接近平行的缝,其裂缝的倾角与地下三轴方向应力的相对大小有关.当垂向应力为中间主应力和最大主应力时,裂缝为垂直缝和高角度缝;当垂向应力为最小主应力时,裂缝为低角度缝;把天然裂缝和诱导裂缝的形态和特征可以归纳为3个方面,一是诱导裂缝是在应力作用下即时产生的裂缝,只与地层应力有关,故排列整齐,规律性强.而天然裂缝受多期构造运动形成,又遭受地下水溶蚀和沉淀作用的改造,分布不规则;二是天然裂缝面总不大规则,缝宽变化大,诱导缝反之;三是诱导裂缝的延伸都不大,深

16、侧向电阻率值下降不很明显.(2)溶蚀孔洞的定性解释如果地层中有溶孑l,在井壁上的溶孑l中充满了高电导的钻井液,在f图像上溶孑l显示为黑色斑点状,可以定性地分析溶孑l的发育情况,孑l尺寸大小等.溶蚀孑l洞的分类被低阻充填的溶蚀孑l洞.电成像特征为在亮色背景下,被低阻次生矿物充填的裂缝和溶洞,表现为暗色不规则线和暗色斑点状.而被方解石充填的缝洞在图像上没有反映.溶蚀缝洞带的未充填孔洞.图像特征为声,电成像均显示暗色斑点状,电成像显示更为清晰,呈星点状分布,局部密集,与不规则裂缝相连通.常规测井曲线特征为38753896m为白云岩,自然伽马低值,井眼规则,双侧向,微侧向数值低(200800q?m),

17、差异小,微侧向局部呈刺刀状低阻,有效孔隙度3.6左右,指示为良好的储层段.溶蚀孑l洞的鉴别溶蚀孑l洞与黄铁矿斑块的鉴别.黄铁矿斑块边缘清晰而且多为分散状分布,在体积较大时呈方形,而孔洞宽窄变化较大.溶蚀孑l洞与井壁岩屑剥落的鉴别.井壁岩屑剥落造成井眼不规则,在cbii图像上往往也呈暗色斑块状,但在电成像图上一般没有反映.而溶蚀孔洞在声电成像上基本都有显示.溶蚀孑l洞与低阻物质充填孔洞的鉴别.这需要结合常规测井和全波测井资料进行综合分析.发育充填孑l洞的地层一般中子,密度孔隙度数值低.(3)裂缝和溶孔的定量解释方法许多碳酸盐岩储层具双孔隙介质系统,其中有发育程度不同的原生孑l隙及次生孔隙.这里所

18、讲的次生孔隙包括溶蚀孑l,印模孔及裂缝.通过软件可将图像转变成孑l隙度图像并进行自动分析.标定的电成像实际上是井壁的电导率图,利用archie公式便可将fmi图像转变为孔隙度图像.通过对1.2in窗长图上孑l隙的分析统计,便可确定基质孔隙与次生孔隙的分界点,从而确定原生孑l隙与次生孔隙的比率,原生孑l隙加次生孑l隙等于总孑l隙.若处理出的频率分布图只有1个蜂,第27卷?第6期刘俊等:新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用说明仅发育原生孔隙,而峰值带的宽窄反映非均质性的强弱,峰值带宽说明非均质性强,反之亦然.值得指出的是,由程序计算出的孔隙度较好地反映了孔隙尺寸大小的变化,一般孔隙度值高

19、说明视孔隙尺寸就大.同时孔隙度值的分布,即不同大小孔径的孔隙可分为不同的百分t(2o,40,60,80).将孔隙度频率值转变为图像同样可方便地看出孔隙的分布,频率越高,密度越大,说明均质性强.裂缝定量计算图上的4种曲线分别为,校正后的裂缝密度(pfv.c).为每米井段所见到的裂缝总条数经过倾斜方位校正后的结果(即裂缝间的夹角及与井轴的夹角校正);裂缝长度(lfv).为每平方米井壁所见到的裂缝长度之和.单位为m/m2或i/m;平均水动力宽度(h.).等于单位井段(1m)中各裂缝轨迹宽度的立方和开立方,是裂缝水动效应的一种拟合,单位为mm裂缝视孔隙度(.).为所见到的裂缝在1m井壁上的视开口面积除

20、以1m井段中m图像的覆盖面积.3.流体识别(1)核磁共振测井资料定性确定地层流体类型核磁的烃检查可以定性判别冲洗带是否含烃,应用流体识别软件可以综合常规测井曲线及核磁共振测井的测量结果,能在复杂的地层条件下,如复杂岩性,低孔隙度,低电阻,灰岩,火成岩等硬地层中定性确定地层含流体类型.(2)利用岩石机械参数进行流体识别利用流体的可压缩性识别油,气,水,特别是识别气是该技术领域的新突破.储层中油,气,水的声学性质不同,它们的压缩系数也不同.一般说来,气,油,水的压缩系数范围分别为1820,0.650.84,0.30.45(1/g】pa),三者之间气的差别比较大.在以往的研究中,我们曾将数口井的岩石

21、机械参数分别对气层,油层,油水同层,含油水层,水层等进行了直方图统计分析,分析表明其中岩石的体积压缩系数与流体性质关系紧密,同时,随着含油体积的变化呈现出递变规律.通过大量的实验研究,可以建立含油饱和度与体积压缩系数相关的新型解释模型,在地层条件下,经过压实之后,泥质等胶结物的压缩系数很小,几乎接近骨架,因此利用体积压缩系数方法来计算含油饱和度不受地层水矿化度,泥质含量,孔隙结构的影响,在这些方面与电法测井相比,具有优越性.对a井做流体体积压缩系数分段的统计直方图皇l声宦-月,=一加61.1e【zl唧3.1棚4.1t+o7图i流体体积压缩系数分段统计直方图纵波时差/us?澳试产煅一.t?,-o

22、4i568【纵波时差?it”图2横波与纵波交会图(见图1),可以看出在5634m测试井段出气层段的体积压缩系数值明显高于5832.6m以下测试出水层段.(3)含气分析储层的油气指示可以由横波与纵波的一系列相关的交会图进行分析.通过对储层的分段作横波与纵波的交会图,气层的明显特征为横波及纵波时差出现较大的变化,纵波及横波出现大的跳跃现象.在测试未出气段这种变化明显减弱,基本上反映已不含气(见图2).4.裂缝储集类型的划分(1)缝洞孔复合型其典型特征是大中型缝洞发育,同时还发育有微缝和孔隙,它们相互组合成一个连通的整体,形成缝洞孔复合型的储集类型.据任丘雾迷山组油藏资料统计,钻井过程中有20的井见

23、放空现象,放空长度从0.172m不等;有309/6的井在钻进中见泥浆大量漏失,漏失速度为10100/h;有40%的井有井径扩大现象,扩径井段最长者为5.6m,最短者为0.5m.这些现象表明了大中型.刚,茁鲻i辞?496?测井技术2003正缝洞的存在.而岩t2”或薄片中则常见大量构造缝,小型溶蚀孑l洞和孑l隙,孑l隙分布明显受岩性控制,呈层性,多在原生的基础上经后期次生改造而成.该储集类型储层物性不论在纵向上还是平面上非均质程度都很高.据开发不稳定试井资料计算,任丘雾迷山组油藏有效渗透率低者为8.8l0m2,高者为845010一.m,两者相差约960倍;单井采油指数低者为7.8t/o.1(mpa

24、?d),高者为6950t/o.1(mpa?d),两者相差约890倍.(2)溶洞裂缝型该类型的储集空间主要为溶蚀洞穴及构造缝.据任北奥陶系潜山30口井统计,其中钻具放空,扩径,漏失井17口,占总井数的56.7;放空扩径17处,总放空扩径高度达22.9m,最大者3m,小者0.4m,一般为0.52m,反映大型溶蚀洞穴发育.另据岩心及铸体薄片观察,任北奥陶系下马家沟组泥晶灰岩占909/6左右,岩性致密,小直径岩心平均孔隙度仅为0.95,不具储集能力,岩心主要为裂缝含油,其次为沿裂缝的溶洞含油.云岩多为晶间孔或晶间溶孔含油,具有一定的储集能力,但云岩多为中,薄夹层,约占10.(3)裂缝型裂缝型储层主要是

25、因构造应力作用而产生,裂缝常具有明显的组系性,基岩孔隙度常在l以下.根据裂缝组系状况的不同,可细分为高角度裂缝储层,低角度裂缝型储层和网状裂缝型储层.(4)裂缝孔隙型这类储层是在岩石具有相当有效孑l隙的背景上,又被各种裂缝切割所形成的,因此其主要的储集空间是基岩块的孔隙,其主要的渗滤通道则是裂缝,尽管这类储层的孔隙度不是很高,但由于裂缝的连通性好,基岩具有一定的储集能力,因此是很好的储层.(5)微缝孔隙型该类型在钻井过程中未见钻具放空和泥浆大漏,反映大缝大洞不发育.据苏桥潜山(苏14井)凝析油气藏岩心观察,该区奥陶系上马家沟组灰岩占59.6,白云岩占40.49/6.灰岩致密,基质孑l隙不发育,

26、平均孔隙度0.759/6;白云岩发育晶间孑l或晶间溶孔,平均孑l隙度为2.699/6.岩心上微裂缝十分发育,缝宽一般为10260/lm,但绝大部分被全充填.这些特征说明该潜山储集空间主要为孑l隙和微裂缝,物性反映为低孑l低渗.(6)似孔隙型该类可发育于石灰岩或白云岩中,其储集和渗滤空间都是以各种次生孔隙为主,裂缝作用很小.因此储集性能的好坏受孑l隙,喉道的大小,分布,胶结及充填性质等多种因素控制.其储集空间主要为角砾状白云岩砾间溶蚀孑l洞及溶缝,孑l隙直径多在0.10.5intn之间变化,大型溶蚀缝洞不发育,钻井过程中少见钻具放空和泥浆大漏现象.该储集类型的储渗特征与下第三系孑l隙性砂岩的储渗

27、特征十分相似.表1常规测井系列定量解释标准向.声波时差补子密度岩性密度ap伽马itls/mcrn3有效隙度总度裂缝类型级别n?m0?m侧向比一纵波幅度横波幅度移动指数次隙孑裂缝煮度条裂缝1tn长度ti裂缝类型第27卷?第6期刘俊等:新方法测井在碳酸盐岩潜山油气藏综合评价中的应用.497.表3成像测井定性解释标准裂缝级别主要测井响应解释观点5.碳酸盐岩潜山油气藏解释标准研究与完善通过上述方法研究,在原有碳酸盐岩地层解释标准的基础上,加入新方法测井技术的解释模式,对碳酸盐岩地层解释标准做进一步的完善(见表1,2,3).应用效果分析1.实例1(1)提供可靠的储量计算参数府君山组中部(1831.418

28、46m)井段,为风化剥蚀特别严重地带,该段为强烈溶蚀的白云岩段,发育有异常高自然伽马储层(见图3),表现为自然伽马数值在100api以上.用常规测井资料无法划分和评价这一储层,传统的观点认为是泥质含量高的白云岩非储层.电阻率由于受井筒中原油的影响大段失真,双侧向曲线数值达10000q?1ti以上,三孑l隙度曲线为异常的高值,根据常规测井曲线难以划分储层,无法得到裂缝,孑l洞发育状况,储层类型信息,以及储层孑l隙度,有效厚度等参数.同时,fmi图像由于极板被原油污染而模糊不清,隐约可见一些深色斑点,有可能是溶蚀孔.cmr资料的综合应用在评价这一储层中起到了至关重要的作用.从核磁测井资料来看,谱呈

29、高幅度的单峰形态,峰形居中,局部含长弛豫时间组份,反映溶蚀孔隙十分发育,该段核磁测井有效孑l隙度约为20左右,渗透率达到50150md.分析核磁共振原始测井资料其孔隙度参数可作为储量计算参数.综合评价此层为裂缝一孑l洞复合型储层,属一类储层,是该井的主要产层段.分析高自然伽马的原因有两种情况,其一可能为高铀地层;其二可能为风化破碎带,出露地表时被泥质充填.分析认为,核磁共振测井准确可靠,真实地揭示了储层的孔隙结构,其孔隙度参数可作为储量计算参数.c3井的钻探成功探明了一个潜山内幕油藏,探明储量87万t.图3异常高伽马储层测井技术2003芷图4裂缝型储层(2)提高储层评价精度府君山组中下部(1847.21873.2m)井段(见图5),顶部为岩性致密的灰岩,中