塔河油田碳酸盐岩裂缝孔隙度计算方法的完善.pdf

收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 6作者简介:蔺学旻(1 9 6 8-),男,甘肃省高台县人,本科,1 9 9 0年毕业于长春地质学院矿场地球物理专业,2 0 0 0年获副高职称,主要从事测井综合研究工作。塔河油田碳酸盐岩裂缝孔隙度计算方法的完善蔺学旻(中石化 西北油田分公司 勘探开发研究院,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 1 1)摘要:裂缝孔隙度是研究裂缝的关键参数,其数值可靠与否将直接影响裂缝性储集层评价的精确性,塔河油田使用的裂缝孔隙度计算方法是建立在纯裂缝型模型上的,不能适应裂缝孔洞型和孔洞型储层,通过对储层电阻率的分解,重新建立了裂缝形成的电阻率来计算裂缝孔隙度,从而完善了裂缝孔隙度计算方法,获得更高的计算精度。关键词:塔河油田;裂缝孔隙度;测井计算方法;完善中图分类号:T E 3 1 1.+2 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 6-0 1 1 6-0 41 引言塔河油田奥陶系油藏是中国目前已发现的储量规模最大的碳酸盐岩缝洞型油藏之一,大量岩石薄片鉴定统计表明,主要岩性为泥微晶灰岩与颗粒微晶灰岩,其矿物成分主要为方解石,一般含量占到9 9%以上,奥陶系灰岩基质岩性致密,据小样品岩心孔渗分析资料统计,孔隙度分布范围为0.0 1%8.5%,其中小于0.5%的占样品总数的3 4%,小于1.0%的占7 7%,基质不含油。根据岩心统计、钻井放空漏失及测井分析,按照储集体储渗空间的几何形态、大小和成因,储集空间类型主要分为裂缝、孔洞和洞穴三大类。其中裂缝不仅是重要的储集空间,而且是良好的渗流通道,还控制着溶孔、溶洞的发育与否,裂缝对改善碳酸盐岩油藏储层的渗流能力至关重要1,2。裂缝孔隙度是研究裂缝的关键参数,其数值可靠与否将直接影响裂缝性储集层评价的精确性。微电阻率成像测井(FM I)为评价裂缝及裂缝孔隙度提供了可靠的图像资料,但由于成本较高、测量对井况要求高限制了其应用范围导致FM I测井资料较少,而常规测井资料应用广泛,成本低资料全,利用常规测井资料评价裂缝性储集层,成为了最常规应用的手段,在众多的常规方法中由于双侧向电阻率是裂缝的最敏感参数,裂缝发育程度与电阻率变化之间存在较好的相关关系,所以利用双侧向电阻率来定量计算裂缝孔隙度是最常见的方法3。2 现有裂缝孔隙度计算方法的不足及完善方法前人对裂缝孔隙度的定量计算已做过大量研究,S I B B I T(1 9 8 5)4、P h i l i p p e(1 9 9 0)5、罗贞 耀(1 9 9 0)6、李善军等(1 9 9 6)7等均提出了利用双侧向电阻率计算裂缝孔隙度的公式。其中李善军等利用三维有限元法对双侧向测井响应做大量正演计算的基础上,确定了裂缝倾角的判别方法及裂缝孔隙度的人工估算和计算机精确计算方法8。在实际应用中,为了提高计算时效同时满足计算精度,通常采用其简化公式,f=(A1Rs+A2RD+A3)Rm f(1)式中:f裂缝孔隙度,1;Rd深侧向电阻率测井值,m;Rs浅侧向电阻率测井值,m;Rm f泥浆滤液电阻率,m;通过泥浆参数及地层温度取值;A1,A2,A3为常数,其取值依裂缝状态不同而不:(见表1)。由于双侧向测井对不同的裂缝状态会表现出不同的曲线特征,因此上述公式中的A1,A2,A3常数依裂缝状态不同而不同,其判别公式为:Y=R d-R sR d Rs(2)当Y0.1时,为高角度裂缝;0Y0.1时,为倾斜裂缝;当Y0时,为低角度裂缝。上式中的R d为深侧向电阻率值(m),R s为浅侧向电阻率611 内蒙古石油化工2 0 2 3年第6期 值(m),Y为判别指数,无量纲。表1 裂缝孔隙度解释模型常数取值表裂缝状态YA 1A 2A 3低角度裂缝Y0.18.5 2 2 5 3 2-8.2 4 2 7 8 80.0 0 0 7 1 2 3 6 上述三维有限元反演裂缝孔隙度计算方法,相对其它裂缝孔隙度计算方法来说,有更高的精度、更宽的适应性,在塔河油田碳酸盐岩油藏中获得广泛应用,但在实际与声、电成像对比中,发现其计算方法在纯裂缝型储层中应用效果较好,但孔洞、裂缝型和单孔洞型储层的裂缝孔隙度计算中存在着较大的误差,主要原因是其建立在纯裂缝型储层的导电模式下,其基本原理是除基质电阻率外,所有的电阻率降低都是由裂缝引起的,这种出发点使它只能适应纯裂缝型储层的裂缝孔隙度计算,不能适应其它储层类型中裂缝孔隙度的计算。图1 裂缝型、孔洞型、裂缝孔洞型储层导电模型示意图 如图1所示,储层电阻率的降低,是由裂缝和孔洞共同影响造成的,裂缝电阻率和孔洞电阻率并联后成为储层电阻率。对于裂缝型储层,因为孔洞为零,孔洞所造成的电阻率R h近乎无穷大,电阻率的降低完全由裂缝形成,对于孔洞型储层,没有裂缝形成的电阻率R f降低,电阻率降低完全由孔洞形成,对于裂缝孔洞型储层,电阻率的降低是由裂缝和孔洞共同影响形成,裂缝电阻率R f和孔洞电阻率R h并联后成为储层电阻率,而计算裂缝孔隙度时需要把总电阻率分解为裂缝电阻率R f和孔洞电阻率R h,只用裂缝电阻率R f来计算裂缝孔隙度,从而排除孔洞对裂缝的影响。其并联关系为:R=1R裂缝+1R孔洞(3)即有:R f d=R d R h dR h d-R d(4)R f s=R s R h sR h s-R s(5)R f d裂缝的深侧向电阻率,M;R f s裂缝的浅侧向电阻率,M;R d深侧向电阻率,M,已知;R s浅侧向电阻率,M,已知;R h d孔洞的深侧向电阻率,M;R h s孔洞的浅侧向电阻率,M;其中R h d、R h s是利用中子、密度求解的总孔隙度,通过阿尔奇公式反算地层电阻率,方法如下:R h d=a b R wmSWn(6)R h s=a b Rm fmSWn(7)a、b、m、n为岩电参数,通过岩芯分析获得,R w为地层水电阻率,由地区水资料获得,为储层总孔隙度,通过中子、密度计算得到,SW为含水饱和度,通过岩芯分析的核磁或者相渗束缚水饱和度获得,Rm f为泥浆滤液电阻率值。通过上述方法求解出R f d和R f s,即为裂缝形成的深浅侧向电阻率,再用此电阻率采用(1)式的三维有限元反演的裂缝孔隙度计算方法来计算裂缝孔隙度,从而得到不受孔洞影响,能全面适应裂缝型、裂缝孔洞以及孔洞型储层的裂缝孔隙度的计算。例如TH 1 2 X X 2井(图2),在63 1 063 2 2 m,常规三孔隙度曲线平直,双侧向电阻率降低,分解的孔洞电阻率近乎无穷大,裂缝电阻率曲线与测量曲线一致,说明此段为裂缝型储层。计算总孔隙度小于1.0%,成像反映为裂缝发育,为裂缝型储层,曲线原方法与新方法计算的裂缝孔隙度一致;63 3 563 4 4 m,三孔隙度曲线均匀增大,电阻率明显降低并有正差异,分解的孔洞电阻率和裂缝电阻率均有降低,说明此段为裂缝孔洞型储层,计算的总孔隙度1%3%,成像反映既发育有裂缝也发育孔洞,为裂缝孔洞型储层;63 5 663 6 5 m三孔隙度曲711 2 0 2 3年第6期蔺学旻 塔河油田碳酸盐岩裂缝孔隙度计算方法的完善线同等均匀增大,双侧向电阻率有所降低,分解的孔洞电阻率明显降低而裂缝电阻率近似无穷大,说明此段为孔洞型储层,计算的总孔隙度为3%8%,成像无裂缝发育有斑点状孔洞发育,为孔洞型储层。从此井包括的三种储层类型,原计算方法所计算的裂缝孔隙度在裂缝孔洞型与孔洞型储层均与成像反映有偏差,而改进后的裂缝孔隙度计算方法所计算的裂缝孔隙度与成像对应完全一致。图2 TH 1 2 X X 2井常规与成像测井处理成果综合图 FM I成像测井为评价裂缝提供了很好的支持,FM I的特点是高密度采样、高分辨率和井眼高覆盖率,可以通过成像测井的裂缝孔隙度来标定常规计算的裂缝孔隙度,前专家学者对此进行了大量的工作,通过对比认为成像裂缝孔隙度与常规双侧向计算裂缝孔隙度数值并不是1:1的关系,双侧向测井资料计算裂缝孔隙度为裂缝孔隙体积与岩石体积之比,所包含的范围较大,而FM I成像测井资料提供的裂缝孔隙度的定义为每米井段上裂缝在井壁上所占面积与FM I成像测井覆盖井壁的面积之比,即称为面孔率,其研究的范围仅限为井壁。因此用双侧向测井资料计算的裂缝孔隙度与FM I成像测井资料提供的裂缝孔隙度之间有差异,是大约79倍的近线性关系9。通过塔河油田奥陶系3 0口有成像的井,成像计算裂缝孔隙度与常规改进前后计算裂缝孔隙度进行对比,见图3。从图上可见,当储层类型为裂缝型储层时,改进前后的裂缝孔隙度与成像测井近似线性关系,反映常规计算裂缝孔隙度是可靠的;当储层类型为裂缝孔洞型时,由于孔洞对电阻率的影响,使得原常规计算裂缝孔隙度比成像计算裂缝孔隙度明显偏高,远离79倍的范围,呈非线性关系,而改进后的常规双侧向计算的裂缝孔隙度与成像计算的裂缝裂隙度仍然近线性关系,在79倍范围内;当储层类型为孔洞型时,成像仅勾出较少的细缝,而原常规计算裂缝孔隙度由于受孔洞电阻率降低的影响,计算有较大的裂缝孔隙度,远大于成像裂缝孔隙度,达到3 54 5倍的数值,而改进后的常规计算裂缝孔隙度与成像裂缝孔隙度呈较好的线性关系,大约在91 0倍的范围内。图3 不同类型储层原计算方法、改进方法与成像裂缝孔隙度关系图3 结论裂缝孔隙度是研究裂缝的关键参数,是评价储集层的重要指标,塔河油田碳酸盐岩使用的裂缝孔隙度计算方法是基于除了基质单有裂缝的假设而811 内蒙古石油化工2 0 2 3年第6期 建立的,其只适用于裂缝型储层,对裂缝型储层计算精度高,但在裂缝孔洞型、孔洞型储层中所计算的裂缝孔隙度明显偏大。与3 0口井成像计算裂缝孔隙度的对比表明,改进后的裂缝孔隙度计算方法,能够适应裂缝型、裂缝孔洞型、孔洞型储层,有更高的计算精度,为常规测井资料评价裂缝孔隙度提供了一种更有效的方法。参考文献1 邓模,瞿国英,蔡忠贤.常规测井方法识别碳酸盐岩储层裂缝.J 地质学刊,2 0 0 9,3 3(1):7 5-7 8.2 闫建平,言语,司马立强,等.泥页岩储层裂缝特征及其与“五性”之间的关系.J 岩性油气藏,2 0 1 5,2 7(3):8 7-9 3.3 李善军,肖承文,汪涵明,等.裂缝双侧向测井响应的数学模型及裂缝孔隙度的定量解释J.地球物理学报,1 9 9 6,3 9(6).8 4 5-8 5 2.4 S i b b i tAM,F a i v r eQ.T h ed u a l l a t e r o l o gr e-s p o n s e i n f r a c t u r e dr o c k sC.S PWL A2 6 t hA n n u a lL o g g i n g S y m p o s i u m,D a l l a s,T e x a s,1 9 8 5:1 7-2 05 P h i l i p p e A P,R o g e r NA.I n s i t um e a s u r e m e n to fe l e c t r i a l r e s i s t i v i t y,f o r-m a t i o na n i s o t r o p ya n dt e c t o n i cC.S P-WL A3 1 t hA n n u a lL o g g i n gS y m p o s i u m,L a f a y e t t e,L o u i s i a n a,1 9 9 0:2 4-2 7.6 陈义国,赵谦平,杨文博,等.双侧向测井裂缝孔隙模型考察与改进J.大庆石油地质与开发,2 0 1 1,3 0(4):1 7 1-1 7 4.7 李善军,肖承文,汪涵明,等.裂缝双侧向测井响应的数学模型及裂缝孔隙度的定量解释J.地球物理学报,1 9 9 6,3 9(6).8 4 5-8 5 2.8 李善军,肖承文.碳酸盐岩地层中裂缝孔隙度的定 量 解 释 J.测 井 技 术,1 9 9 7,2 1(3):2 0 5-2 1 4.9 王晓畅,范宜仁,张庚骥.基于双侧向测井资料的裂缝孔隙度计算及其标定J,物探化探计算技术,2 0 0 8,5(3 0):3 7 8-8 0(上接1 0 8页)括非均质性和水动力连通性等地层静态参数;二是对注入参数进行优化,包括不稳定(平衡)注入时间、注入量范围等动态参数,通过2 0 2 1年以来在全厂2 3个开发单元的试验推行,已获得了效果。典型断块:盘河断块区盘2-1 4井组是临盘油田不稳定注水的经典之做。P 2-1 4断块一注一采,已实施多年的不稳定注水(注水井P 2-1 4间注),对应油井P 2-1 1一直保持着较高的生产能力。3.3.3 卡堵结合,减少了无效注水(水循环),真正提升注水效益。由于层与层矛盾突出,存在高渗层、大孔道,造成水驱效率降低,油井含水高,而注入水利用率低。因此调整油水井措施结构,在油井上卡水,注水井上精细分注(控制高渗层注入量),显著提高了水驱效果。典型断块:临十三沙三下临4 1-4 3 9井,生产二、三砂组。2 0 2 1年1 2月含水突升,由7 7.9%上升到8 8.2%,到2 0 2 2年4月全水,液面井口,结合邻井生产动态和井温找水资料,分析为二砂组8、9号层暴淹。2 0 2 2年1 0月份对临4 1-4 3 8井实施挤灰封堵水层后,含水降至目前6 3.5%,日油8.6 t。同时对应水井临4 1-x 4 3 7井油压由6.5 MP a上升至1 3.4MP a,日注由1 2 5 m3下降至6 2 m3。邻井临4 1-x 4 3很快 也 见 到 较 好 效 果,日 液 由2 5 m3/d上 升 至3 6.3 m3/d,日油由6.1 t/d上升至1 0.1 t/d,含水由7 6.5%下降至7 2.3%。通过油水井卡堵结合,减少了无效水循环,有效的提高了注入水利用率。4 效果评价经过复杂断块油藏精细注水研究与应用,大大提高了复杂断块油藏的注采优化水平,并逐渐改变了地层能量衰减快,自然递减大的被动局面,地层能量 逐 渐 回 升,截 至2 0 2 3年5月 底 平 均 压 降4.4 6 MP a较2 0 2 1年5.2 2 MP a减少0.7 6 MP a,通过注水见效我厂年均多产油1.3万吨,减少自然递减率0.9个百分点左右,为实现了原油稳产和油田可持续发展。参考文献1 周琦,高宏印,袁淑芬.萨尔图油田河流相储集层高含水后期剩余分布规律研究J.石油勘探与开发,1 9 9 7,2 4(4):5 1-5 32 方凌云,万新德.砂岩油藏注水开发动态分析M.北京:石油工业出版社,1 9 9 8.911 2 0 2 3年第6期蔺学旻 塔河油田碳酸盐岩裂缝孔隙度计算方法的完善