低孔低滲碎屑巖儲層流體性質測井識別技術

摘 要

低孔低滲碎屑巖儲層流體性質測井識別技術——以四川盆地安岳氣田須家河組氣藏為例摘　要：四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組二段是安岳氣田的主要產氣層段。由于該儲層非均

低孔低滲碎屑巖儲層流體性質測井識別技術

——以四川盆地安岳氣田須家河組氣藏為例

摘　要：四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組二段是安岳氣田的主要產氣層段。由于該儲層非均質性強、孔隙結構復雜，屬于低孔、低滲—特低滲、高含束縛水飽和度儲層，加之受到構造、巖性的影響，氣水分異程度差，氣層、氣水同層，水層的測井響應特征差異不明顯，致使儲層流體性質識別難度大，試氣成功率較低。針對這一現(xiàn)狀，利用測井、試氣等資料，結合須家河組儲層特點，系統(tǒng)地分析了儲層氣水測井響應特征；采用飽和度重疊法、電阻率—孔隙度交會法、側向  感應電阻率比值法、縱橫波速度比法，從不同角度反映儲層物性和氣、水、干層之間的差異，綜合判別安岳氣田須二段的儲層性質。通過對2011—2012年的新井跟蹤對比分析，最終優(yōu)選出以飽和度重疊法、電阻率  孔隙度交會法為主的流體性質判別技術，在對該區(qū)46層的儲層流體性質識別中，測井解釋符合率由60％提高到了83％，試氣成功率也明顯提高。該套技術適用性強，具可操作性，對川中地區(qū)其他區(qū)塊也具有很好的指導作用。

關鍵詞：低孔低滲氣藏  碎屑巖  流體性質  測井識別  飽和度重疊法  電阻率  孔隙度交會法  四川盆地  安岳氣田

Logging identi fication of fluid properties in low porosity and low permeability clastic reservoirs：A case study of Xujiahe Fm gas reservoirs in the Anyue Gas Field,Sichuan Basin

Abstract：The 2nd member of the Upper Triassic Xujiahe Fm in the Sichuan Basin is the major pay zone in the Anyue Gas Field．The reservoirs in this member are characterized by strong heterogeneity，complex pore structure，low porosity，low to ultra-low permeability，and high irreducible water saturation．In addition，these reservoirs are strongly influenced by tectonic structures and lithological facies，the degree of differentiation of gas and water is rather low，the differences in the logging responses of gas layers，intermediate gas-water layers and water layers are ambiguous．Therefore，the identification of fluid types is challenging and the success ratio of formation test is low．In this paper，logging data and formation test data in combination with the characteristics of the Xujiahe Fm reservoirs are used to systematically analyze the logging responses of the gas and water in the reservoirs．Various methods，such as the saturation superposition method，the resistivity-porosity cross-plotting method，the lateral-induction resistivity ratio method，and the compressional shear wave velocity ratio method are used to identify reservoir properties and reveal the differences between gas，water and dry layers，so as to comprehensively determine the properties of reservoirs in the 2nd member of Xujiahe Fm in the Anyue field．Through tracking and analyzing the new wells drilled during 2011—2012，the saturation superimposition and resistivity-porosity cross-plotting methods were finally selected as the maj or technologies for the discrimination of fluid types．They were applied to identify fluid types of 46 layers．The coincidence rate of logging interpretation was raised from 60％t0 83％，and the success ratio of formation test was also improved significantly．These technologies have strong applicability and operability，and can be applied in other blocks in the Middle Sichuan Basin．

Key words：low porosity and low permeability gas reservoir，clastic rock，fluid type，logging identification，saturation superimposition method，resistivity porosity cross-plotting method，Sichuan Basin，Anyue Gas Field

四川盆地安岳氣田位于川中古隆中斜平緩構造帶中部，上三疊統(tǒng)須家河組為一套辮狀河三角洲的砂泥巖沉積，地層厚度一般介于500～650m。由于安岳氣田須家河組儲層屬于典型的低孔、低滲—特低滲儲層，橫向變化大，非均質性強，受構造幅度及巖性和物性影響，氣水分異程度差，氣層、氣水同層、水層的測井響應特征差異不明顯，給測井解釋評價帶來了諸多不確定性，致使儲層流體識別難度大[1-5]。針對這一狀況，經測井、地質綜合研究，深入分析儲層氣水測井響應特征，優(yōu)選出適合安岳氣田須家河組儲層流體性質識別技術，為氣田的勘探開發(fā)提供了有力的技術支持。

1　儲層特征

1．1　巖性特征

依據(jù)安岳氣田須家河組巖性組合和電性特征將其劃分為六段。須一、三、五段為黑色頁巖、泥巖夾薄層泥質粉砂巖、煤層或煤線，是須家河組的主要烴源層和蓋層；須二、四、六段為灰色中粒、中—細粒巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖，是須家河組的主要含油氣儲集層段，優(yōu)質儲層主要集中在須二段[1-2]。

1．2　物性特征

由巖心實測物性統(tǒng)計分析安岳氣田須家河組縱向上須二段物性較好，孔隙度主要分布在4％～l0％之間，平均孔隙度7.24％；滲透率主要分布在0.01～lmD之間，平均0.898mD。巖心分析儲層含水飽和度普遍較高，介于46.9％～79.5％，揭示安岳氣田須二段儲層具有低孔低滲、高束縛水飽和度的特點。

1．3　孔隙結構及儲集類型

儲層儲集空間類型有粒間孔、粒內溶孔、雜基孔和微裂縫等，以粒間孔和粒內溶孔為主，其發(fā)育程度對儲集巖的物性好壞影響較大。根據(jù)鉆井、錄井、取心、測井、試采資料分析，須二段儲層儲集類型以孔隙型和裂縫—孔隙型為主。

1．4　儲層測井響應特征

儲層測井響應特征表現(xiàn)為：自然伽馬50～90API之間，其幅度變化反映了粒度的變化，聲波時差大于64ms／ft(1ft=0.3048m，下同)，中子孔隙度大于7％，密度低于2.6g／cm3，電阻率小于30W·m。概括為“中—低自然伽馬、中—高聲波時差、高中子、低密度、中—低電阻率”。

2　儲層流體性質識別技術

從巖石物理基本理論出發(fā)，結合安岳氣田基本地質特征，分析聲、電測井的響應特征，研究利用電阻率、孔隙度、陣列聲波資料識別儲層流體性質的方法。優(yōu)選出4種方法(即飽和度重疊法、電阻率—孔隙度交會法、側向—感應電阻率比值法、縱橫波速度比法)識別氣層、氣水同層和水層，其效果較好[6-15]。

2．1　飽和度重疊法

根據(jù)可動水飽和度和束縛水飽和度概念可知，地層含水飽和度(Sw)是束縛水飽和度(Swi)與可動水飽和度(Swm)之和，即Sw=Swi+Swm因此，可利用束縛水飽和度與含水飽和度重疊判斷地層是否存在可動水。如果Sw≈Swi，表明Swm≈0，不存在可動水，測井解釋為氣層；如果Sw≥Swi，表明Swm≥0，存在可動水，測井解釋為水層；如果Sw>Swi，表明Swm>0，存在少量可動水，測井解釋為氣水同層[6]。

根據(jù)相滲和壓汞分析束縛水飽和度與孔隙度交會圖(圖1)，得到束縛水飽和度的經驗公式為：

Swi=178.1j-0.7207　　　　　　　　　?。?span lang="EN-US">1）

式中Swi為束縛水飽和度；j為孔隙度。

 

利用式(1)計算連續(xù)的束縛水飽和度曲線，與測井計算的含水飽和度進行分析對比，建立飽和度重疊法判別流體性質圖版(圖1)。由圖1可見，經試油成果標定的安岳氣田須二段氣層和氣水同層分界線(氣層上限)含水飽和度與束縛水飽和度比值為1.3，氣水同層與水層分界線(水層下限)含水飽和度與束縛水飽和度比值為l.75。生產應用表明，該圖版可將氣層、氣水同層、水層較好地區(qū)分開來。

2．2　電阻率一孔隙度交會法

分析經典的飽和度模型阿爾奇公式，當巖電參數(shù)a、b、m、n為理論值時，地層電阻率(Rt)的平方根倒數(shù)與其孔隙度(j)存在線性關系，直線的斜率取決于地層水電阻率(Rw)和含水飽和度(Sw)。已知Rw或已知水層孔隙度j及Rt，則可繪出一簇不同飽和度Sw的直線，因而可用j與Rt交會判斷儲層含流體性質。

在生產實際應用中，為了簡便和跳過巖電參數(shù)的不確定性，常針對一定的巖性，結合試油資料，用Rt與j交會法判別流體性質。在Rt—j交會圖中分析典型氣層、水層、氣水同層測試成果，確定氣水分界線，并回歸出氣水分界線方程。落在氣水分界線上方的數(shù)據(jù)點為氣層或干層，落在氣水分界線下方的數(shù)據(jù)點為水層，在分界線附近的數(shù)據(jù)點為氣水同層。

根據(jù)安岳氣田須二段試油層Rt—j交會圖(圖2)，確定氣層和含水層(氣水同層和水層)的分界線為：

RLLD-j=34.322j-0.6616     　　　　　   (2)

RLLD-j=40.524j-0.8734   　　　　　　　 (3)

式中RLLD-j為根據(jù)深側向—孔隙度交會圖版估算的氣水層電阻率，W·m；RLLD-j為根據(jù)深感應孔隙度交會圖版估算的氣水層電阻率，W·m。

 

2．3　側向一感應電阻率比值法

側向與感應測井的測量原理與測井響應范圍有很大區(qū)別，在保證測井質量可靠的前提下，利用側向與感應電阻率比值可以進行儲層流體性質識別。這種方法的一個優(yōu)勢在于對測井資料不需要任何校正。

分析安岳須家河組儲層深側向和深感應電阻率數(shù)值所表現(xiàn)出的“差異”特征，是由側向和感應測井的測量方式不一樣以及地層水礦化度與鉆井液礦化度的差異導致的。如果鉆井液濾液礦化度介于8000～10000mg／L，可以計算出沖洗帶的電阻率基本與氣層(含氣飽和度約50％，地層水礦化度l3×104mg／L)的電阻率相當。如果地層水礦化度更高，即使使用礦化度更高一些的鉆井液，淡水鉆井液(鉆井液礦化度相對地層水礦化度仍然低)侵入導致的侵入帶電阻率仍然與含氣層的電阻率數(shù)值非常接近。說明在安岳須家河組儲層條件下，淡水鉆井液對氣層的侵入不會引起電阻率測井數(shù)值的明顯改變，即探測深度較淺的深側向電阻率仍然與探測深度較深的深感應電阻率相當。

水層則表現(xiàn)為深感應電阻率明顯低于深側向電阻率數(shù)值的特征。其原因是由于淡水鉆井液濾液的侵入導致探測深度較淺的側向測井受高阻沖洗帶的影響更大。而水層由于含高礦化度地層水，其電阻率非常低，深感應測井主要反映原狀地層的低電阻率特征。因此，水層的第二個特征是深感應電阻率比較低，而且儲層的孔隙度愈高、其電阻率數(shù)值愈低。因此在測井資料質量可靠的前提下，根據(jù)試油成果，建立了深側向與深感應電阻率比值法氣水識別圖版(圖3)，氣層深側向／深感應比值介于l～1.3，深感應測量值大于7W·m；水層深側向／深感應比值大于l.3，深感應測量值小于4W·m；其間為氣水同層過渡區(qū)。

 

2．4　縱橫波速度比法

由于地層含流體性質的差異會導致地層巖石力學性質發(fā)生變化，因此通過計算巖石力學參數(shù)可以間接反映地層的流體性質。從聲波傳播的機理分析，地層橫波傳播速度(us)僅僅受骨架膠結情況的影響，與孔隙流體性質無關，而地層縱波傳播速度(up)同時受骨架膠結情況和孔隙流體性質的影響，地層含氣飽和度增大時，縱波時差增大，縱波速度(us)降低，橫波速度(up)基本不變。因此在巖性一定的情況下，隨含氣飽和度增大，up／us將降低。

根據(jù)安岳氣田須家河組測試成果，確定氣水識別界限值為l.65，即小于l.65為氣層，大于l.65為氣水同層或水層。

3　應用效果

圖4為YX井須二段流體判別成果圖。儲層段2246.5～2266m飽和度比值小于1.3，反映不存在可動地層水；孔隙度反算的電阻率低于實測電阻率，具有含氣特征；側向—感應比值法判別為氣層，縱橫波速度比小于l.65為氣層。本段錄井顯示為氣侵，測井綜合解釋為氣層。儲層段2246.5～2266m(射孔段：2246.5～2250.5m、2257～2266m)測試獲氣ll.43×104m3／d。

 

利用4種流體性質判別方法在2011—2012年對安岳氣田開展了19口新井跟蹤評價工作(表1)，優(yōu)選出以飽和度重疊法、電阻率與孔隙度交會圖法為主的流體性質判別技術，測井解釋符合率從研究前的60％提高至83％，大大提高了試氣符合率。

 

4　結束語

采用飽和度重疊法、電阻率與孑L隙度交會圖法、側向—感應電阻率比值法、縱橫波速度比法從不同角度反映儲層物性和氣、水、干層之間的差異，綜合判別安岳須家河組儲層流體性質，經試油驗證的測井解釋符合率得到了極大的提高。采用邊研究、邊應用、邊完善、邊推廣的方式，在安岳氣田新鉆井中見到了明顯的地質效果，具有較好地適用性和可操作性，對大川中地區(qū)須家河組儲層流體的識別具有很好的指導性。

 

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本文作者：李梅  賴強  黃科  劉興剛  金燕

作者單位：中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部

  中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院