风西混积碳酸盐岩储层测井流体识别及定量评价.pdf

收稿日期：；修订日期：。作者简介：史亚红（），男，现从事油气储层测井评价工作。：。基金项目：中国石油科技重大专项（）和国家自然科学基金（）联合资助。文章编号：（）风西混积碳酸盐岩储层测井流体识别及定量评价史亚红，陈文安，李纲，刘国良，王青川，郭正权（中国石油青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃敦煌 ）摘要：柴达木盆地风西地区属于新生代咸化湖盆滨浅湖沉积的混积碳酸盐岩油藏，储层岩石矿物多样，孔隙结构复杂，非均质性强，传统储层流体识别方法和参数计算方法在该地区适用性较差，影响了油田开发进程。因此，通过深度分析影响流体识别测井敏感参数，结合 衍射和薄片等实验分析、常规测井、岩性扫描和核磁测井特殊测井资料，形成消除岩性影响和孔隙结构影响的流体识别方法。提出考虑混积碳酸盐岩岩性的孔隙度分量计算模型，利用岩心渗透率和核磁可动孔隙度建立了渗透率计算模型，形成了分岩性、变岩电参数的改进阿尔奇饱和度计算模型。将研究成果应用于风西地区混积碳酸盐岩储层流体识别和储层参数评价中，测井解释符合率高，且应用效果较好，可在其它混积碳酸盐岩储层推广使用。关键词：柴达木盆地；混积碳酸盐岩储层；核磁测井；流体识别；储层参数评价中图分类号：文献标识码：，（，）：，：；风西地区构造位于青海省柴达木盆地西部坳陷区 ，是大风山背斜构造带上的三级潜伏构造，位 年 月石 油 地 质 与 工 程 第 卷第 期于大风山构造的西段。该地区 油藏为一构造背景上的岩性油藏，以湖相碳酸盐岩沉积为主，受季节性或阵发性洪水流的注入将细粒的泥质和粉砂质带入该区，形成了以湖相碳酸盐岩夹薄层陆源碎屑岩沉积为特征的混积型沉积。储层岩性主要为灰云岩，其次为藻灰岩，储集空间主要为晶间孔、溶蚀孔加少量微裂缝 。由于油水分异不明显，试油及试采证实该区构造高、中、低部位油井生产多为油水同出，少数为纯油层，具有平面叠合连片、纵向相对集中、低孔低渗低饱和度的特点。受岩性混积、储层致密及薄互层发育等因素影响，电阻率影响因素复杂，使用传统电法手段进行流体识别难度大，储层参数计算精度低，测井解释符合率无法满足油田开发要求 。因此，有必要开展工区混积碳酸岩盐流体识别和储层参数评价研究，本文基于取心资料、常规测井、岩性扫描和核磁共振测井等资料，提出了消除岩性影响和孔隙结构影响的流体识别方法，建立了混积碳酸盐岩孔隙度、渗透率、饱和度计算模型，有效提高了测井解释符合率，为复杂碳酸盐岩流体识 别 和 储 层 参 数 计 算 提 供 了 新 的 方 法 和手段 。储层特征?研究区多口取心井岩心 衍射全岩分析表明，岩石矿物主要为长英质矿物、碳酸盐岩矿物及黏土矿物，矿物成分复杂，混积特征明显。混积岩中碳酸盐岩矿物含量占明显优势，碳酸盐岩中白云石含量占 ，高于方解石含量，含少量黄铁矿、硬石膏；黏土矿物以伊 蒙混层、伊利石、绿泥石为主，其中伊 蒙混层占 ，含量最高。研究区 油藏以混积岩为主，地层岩性混杂，发育灰云岩、藻灰岩、粉砂岩或其中几种的交互层。岩石类型主要为灰云岩和藻灰岩，其中灰云岩占 ，发育块状与纹层状两种结构，多混杂陆源碎屑，薄片上常见分散状黄铁矿；藻灰岩占 ，发育团块状、纹层状、叠层状结构，陆源碎屑含量相对较少，方解石和白云石两者含量无明显优势。由于填隙物常充填于碎屑岩，导致其物性差，难以形成有效储层。?风西地区 储层多口取心井共计 个样品的实测分析结果表明，岩心孔隙度的分布范围为 ，平均 ，中值 （其中孔隙度大于 的有效储层平均值为 ，中值 ）；渗透率多数小于 ，属中孔 低渗型储层。藻灰岩孔渗明显优于灰云岩，灰云岩平均孔隙度 ，平均渗透率 ，藻灰岩平均孔隙度 ，平均渗透率 ，藻灰岩中孔隙度大于 的样品数远远大于灰云岩，渗透率大于 的样品数也比灰云岩多。流体识别方法研究区储层矿物成分多样、孔隙结构复杂，电阻率值受孔隙结构、矿物组分、地层水矿化度、构造应力等影响，流体性质对电阻率的影响微弱，电阻率曲线含油性指示变弱。对研究区多口取心井岩样进行核磁实验和 衍射分析，得到对应岩样的核磁孔隙度和矿物含量，将核磁总孔隙度、有效孔隙度与总孔隙度的比值（代表孔隙结构）、碳酸盐岩含量和泥质含量与电阻率（）拟合，得到电阻率与核磁孔隙度、孔隙结构、矿物组分关系图（图 ），可以看出，电阻率值与孔隙度、孔隙结构呈负相关关系，随着储层物性变好、孔隙结构变好，电阻率值呈下降的趋势；随着碳酸盐岩含量的增加，电阻率值呈增大的趋势；储层黏土矿物主要为伊 蒙混层，占 ，黏土具有附加导电性，随着黏土含量的增大，电阻率值呈下降趋势。同时，不同的构造位置，标准层电阻率值相差较大，构造东西两翼及构造顶部电阻率值相对较高。由于研究区电阻率影响因素复杂，单一的常规测井解释图版难以进行储层流体性质判别，本文结合常规与特殊测井、电法与非电法测井，深度分析测井敏感参数，建立消除岩性影响和消除孔隙结构影响的流体识别方法。?考虑岩性变化对电阻率的影响以及电阻率基值的不同，构建含油性指数，如公式（）所示，消除电阻率平面差异以及矿物组分差异对电阻率的影响；以 衍射分析及常规测井资料为依据，建立储层黏土含量 、碳酸盐组分 计算模型，如公式（）、（）所示。（）（，）（）史亚红等风西混积碳酸盐岩储层测井流体识别及定量评价图 核磁总孔隙度、孔隙结构、矿物组分、泥质含量与电阻率的关系 （，）（）式中：为含油性指数，无量纲；为储层深侧向电阻率，；为本井标准层深侧向电阻率基值，；为黏土含量，；为碳酸盐岩含量，；、分别为自然伽马、中子孔隙度和声波时差归一化曲线。研究表明，风西混积岩储层孔隙度与碳酸盐岩含量呈正比，与泥质含量和砂质含量成反比，为了消除岩性对孔隙度的影响，设在混积碳酸盐岩中有效孔隙为碳酸盐岩所占的空间，且考虑泥质和砂质中混杂的碳酸盐岩的含量，将有效孔隙度 表示为式（）所示的模型 ，令孔隙性指数 。（）（）（）（）式中：为有效孔隙度，；、和 分别为混积碳酸盐岩中碳酸盐岩组分、砂岩组分、黏土组分占据 孔 隙，计 算 表 达 式 分 别 为 、；为总孔隙度，；、和 分别为泥质、碳酸盐岩和砂质含量，小数。考虑 与 地层水矿化度相差较大，利用风西地区试油数据，以孔隙度指数 为横坐标，含油性指数 为纵坐标，分层系建立流体识别图版（图 ，图中点的大小代表产液量的高低），将其应用于风西地区多口井的油水层识别中，取得了较好的效果。图 地层含油性指数与孔隙度指数交会关系?利用核磁因子得到的复合 谱以及对应的 截止值为 和 ，将孔隙度分为微孔、中小孔和大孔三部分，并分别与电阻率建立关系，分石 油 地 质 与 工 程 年第 期析可得微孔和大孔部分的孔隙度与电阻率值相关性较差，而与中小孔部分的孔隙度具有较好的负相关关系，因此电阻率主要受中小孔隙的影响。为消除孔隙结构对电阻率的影响，利用核磁中小孔隙与电阻率的关系，分层系拟合视电阻率曲线 ，如式（）和式（）所示。并定义深电阻率与视电阻率比值为含油性指数 ，见公式（）；利用含油性指数 与核磁大孔隙度（图 ）、含油性指数 与核磁大孔孔隙度与中小孔孔隙度比值交会图建立流体识别图版（图 ），将其应用于风西地区多口井油水层识别中，也取得了较好的效果。地层：（）（）（）地层：（）（）（）（）式中：为视电阻率，；为核磁中小孔孔隙度，；为含油性指数；为模型相关性系数。图 核磁大孔孔隙度、核磁大孔孔隙度与中小孔孔隙度比值与含油性指数的交会关系 混积碳酸盐岩储层参数定量评价?选取有代表性的混积岩样品进行实验分析，得到岩心分析孔隙度，将其与校正后的岩性密度进行拟合，建立岩心刻度孔隙度计算模型：（）（）式中：为岩心刻度孔隙度，；为岩石密度，。混积岩样品 衍射分析表明，样品平均碳酸盐岩含 量、黏 土 含 量 和 砂 质 含 量 分 别 为 ，。但是，实际混积碳酸盐岩中有些碳酸盐岩含量大于 ，尤其是藻灰岩的碳酸盐岩含量可能大于 ，导致采用公式（）计算得到的孔隙度偏低。为了提高混积碳酸盐岩孔隙度计算精度，在岩心刻度孔隙度模型和纯碳酸盐岩理论趋势线进行插值（图 ），建立考虑碳酸盐岩含量变化的混积岩孔隙度校正模型 ，如公式（）所示：（）式中：、是与碳酸盐岩含量相关的系数，其中 ；。图 风西 混积岩储层孔隙度校正图版?风西地区储层孔隙类型多，孔隙结构复杂，资料分析表明，储层渗透率与总孔隙度的相关性较低。依据风西地区 井 块样品核磁实验数据，建立岩心渗透率与核磁可动孔隙度交会图版（图 ），可以看出，除去 块样品发育微裂缝导致样品渗透率较高外，岩心渗透率与核磁可动孔隙度具有较好的相关性，核磁可动孔隙度越大，渗透率越高。因此，以岩心标定为手段，利用风西地区 井和 井的资料，去掉渗透率小于 的样品点，应用核磁共振测井（）测得的核磁可动孔隙度建立渗透率解释模型，计算模型为：（）（）史亚红等风西混积碳酸盐岩储层测井流体识别及定量评价式中：为核磁可动流体孔隙度，；为渗透率，。图 核磁可动流体孔隙度与渗透率关系?风西地区储层孔隙特征复杂，但总体上更接近粒间孔隙度类型储层的测井响应特征，可基于阿尔奇模型计算储层原始含油饱和度 。结合薄片、常规物性、岩电及核磁平行样测试结果发现，灰云岩孔隙结构较单一，相对于灰云岩而言，藻灰岩孔隙度分布范围更大，孔隙结构更复杂，地层因素与孔隙度关系复杂，导致藻灰岩和灰云岩岩电参数存在较大区别，需分岩性确定岩电参数。受孔隙结构等因素影响，藻灰岩地层因素变化不稳定，采用固定的阿尔奇解释参数计算饱和度容易造成结果不准。利用 块灰云岩岩电实验分析资料，根据阿尔奇公式，在双对数坐标中分别回归地层因素与孔隙度、电阻增大率与含水饱和度的关系，结果如式（）、（）所示，得到灰云岩的胶结指数 ，岩性系数 ，饱和度指数 ，岩性系数 。（）（）（）（）式中：为地层因素，无量纲；为电阻率增大系数，无量纲。利用 块藻灰岩岩电实验分析资料，使用藻灰岩核磁可动孔隙度与胶结指数拟合（图 ），可以看出，可动孔隙度与胶结指数具有较好的相关性，随着可动孔隙度的增加，胶结指数呈先增后减的规律，因此，利用可动孔隙度构建藻灰岩变 方程，如式 所示。在双对数坐标中回归电阻增大率与含水饱和度关系，结果见公式（），得到藻灰岩饱和度指数 ，系数 。（）（）（）（）式中：为核磁可动孔隙度，。因此，对风西地区分岩性进行含水饱和度计算时，灰云岩储层采用固定的阿尔奇解释参数、藻灰岩储层采用变 值进行饱和度计算（表 ）。表 风西地区 岩电参数统计类型藻灰岩储层 灰云岩储层 图 藻灰岩核磁可动孔隙度与胶结指数关系 现场应用使用本文建立的储层流体识别方法对风西地区 井 层段进行处理，可以得到 井测井解释成果图（图 ），倒数两道为根据式（）、式（）和式（）计算的孔隙性指数和含油性指数；将测井解释结果应用于本文建立的两种流体识别图版中，可得到风西 井 小层流体识别图版，如图 所示。从图 可以看出，风西地区 井 小层、层位自然伽马低值，自然电位负异常，声波时差分别为 、，中子孔隙度分别为 ，深侧向电阻率分别为 、，计算总孔隙度分别为 ，计算有效孔隙度分别为 ，计算渗透率分别为 、，计 算 含 油 饱 和 度 分 别 为 、。根据常规流体识别方法很难识别流体类型，根据建立的消除岩性影响和消除孔隙结构影响的流体识别图版可知（图 ），层位均位于 个流体识别图版的油水同层区，综合解释为油水同层，经压裂后抽汲，最高日产油 ，日产水 ，与建立的流体识别方法解释结论相符合，使用该方法对风西多口井进行储层流体石 油 地 质 与 工 程 年第 期识别，均与试油结论一致，证明该方法的可行性，可在其他混积碳酸盐岩储层推广应用。图 风西地区 井测井解释成果图 风西地区 井 小层流体识别图版 结论）基于 衍射分析、岩性扫描和核磁测井资料，建立混积碳酸盐岩矿物组分计算模型，考虑岩性变化和孔隙结构对电阻率的影响，形成消除岩性影响和消除孔隙结构影响的混积碳酸盐岩流体识别方法。）岩心标定、特殊测井与理论模型结合，建立风西地区混积碳酸盐岩储层参数定量评价方法。考虑岩性对孔隙度的影响，建立混积岩碳酸岩盐孔隙度校正模型；使用核磁可动孔隙度与岩心渗透率拟合，建立渗透率解释模型；结合岩电及核磁平行样测试，考虑胶结指数 与岩性、孔隙结构的关系，形成了分岩性、变岩电参数的改进阿尔奇饱和度计算模型。）将本文研究成果应用于风西多口井储层流体识别和储层参数评价中，发现该方法可以有效地解决该区混积碳酸盐岩流体识别困难和储层参数算不准的难题，提高了测井解释符合率，可以在柴西北湖相混积碳酸盐岩油藏中推广应用。参考文献 纪友亮，马达德，薛建勤，等 柴达木盆地西部新生界陆相湖盆碳酸盐岩沉积环境与沉积模式 古地理学报，（）：王艳清，宋光永，刘占国，等 柴达木盆地新生代咸化湖史亚红等风西混积碳酸盐岩储层测井流体识别及定量评价盆碳酸盐岩类型及发育特征 中国石油大学学报（自然科学版），（）：舒豫川，胡广，庞谦，等 柴达木盆地咸湖相烃源岩特征 断块油气田，（）：田建华，董清源，刘军 柴西地区古近系新近系天然气成藏条件分析及目标优选 特种油气藏，（）：徐小蓉，苟迎春，曹正林，等 柴达木盆地藻灰岩储层识别与预测 兰州大学学报（自然科学版），（）：陈斌，蔺敬旗，李兆春，等 阵列声波测井在页岩油体积压裂效果评价中的应用 断块油气田，（）：佘刚，魏莉，王高科，等 柴达木盆地西部地区复杂碳酸盐岩储层流体识别新方法 测井技术，（）：刘志远，李浩，武清钊，等 致密砂岩裂缝测井识别特色技术及其应用效果 石油与天然气地质，（）：区舫，杨辉廷，黄晓兵气田飞仙关组礁滩相储层测井解释方法应用 油气藏评价与开发，（）：马林，蒋夏妮，龚劲松优质页岩气储层测井特征分析 油气藏评价与开发，（）：闫学洪，曹春锋，王慧岩性扫描测井资料处理解释方法研究与应用 测井技术，（）：魏国，张审琴，侯淞译 岩性扫描测井技术在青海油田的应用 测井技术，（）：张妮，王伟，王振林，等利用核磁共振测井判定低渗透砾岩储集层流体性质 新疆石油地质，（）：陈文安，李纲，郭正权，等风西湖相复杂混积岩储层矿物组分及孔隙度计算方法 测井技术，（）：张洁，罗健，夏瑜，等阿尔奇公式的适用性分析及其拓展 地球物理学报，（）：（编辑李萍檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶）下期主要文章预告西湖凹陷天台斜坡带物源交汇区古近系碎屑锆石形态学与年代学示踪王超，等西湖凹陷平北斜坡带隐蔽圈闭地球物理识别技术刘春锋，等孤东油田开发后期聚驱转后续水驱最佳时机分析张冠宇，等表层套管固井低剪切速率对水泥浆性能的影响唐凯，等四川盆地磨溪区块台缘带灯四段气藏试井特征杨洋，等聚驱油层注采连通类型判别及开发对策周丛丛气测录井资料应用拓展孙凤华石 油 地 质 与 工 程 年第 期