利用FMI成像测井资料综合评价川东北多相带碳酸盐岩储层

陈 芳,李淑荣,袁卫国,许东晖,夏 宁

(1.中国石化胜利石油管理局测井公司,山东东营257096;2.中国石化勘探南方分公司,四川成都610051)

利用FMI成像测井资料综合评价川东北多相带碳酸盐岩储层

陈 芳1,李淑荣1,袁卫国2,许东晖1,夏 宁2

(1.中国石化胜利石油管理局测井公司,山东东营257096;2.中国石化勘探南方分公司,四川成都610051)

川东北地区海相碳酸盐岩储层具有强非均质性、基质孔隙度低、裂缝系统钻井液侵入深等特点,单纯利用常规测井资料评价储层具有较大局限性。通过建模总结出了川东北地区海相沉积相带与FMI图像和常规测井曲线的对应关系。利用FMI测井在评价裂缝、孔洞方面的独特优势,分析出川东北地区具有3种储层类型,即孔洞型、裂缝-孔洞型及裂缝型,其中以孔洞型和裂缝-孔洞型为主。以3口井为例,结合常规测井资料和岩心分析资料以及成像测井资料对3种储层类型进行了定量计算及对比分析。当储层与非储层具有相似的测井响应特征时参考成像测井资料,可以对储层有效性做出准确判别。成像技术的明显优势对碳酸盐岩储层的解释提供了评价依据,同时提高了碳酸盐岩的测井评价精度。

FMI成像测井;碳酸盐岩;孔隙类型;裂缝;溶蚀孔洞;岩心分析

0 引 言

川东北地区位于四川盆地的东部。由于沉积环境、岩性、孔隙结构的不同,储层非均质性强,使常规测井响应与储层物性的相关性变差,仅利用常规测井资料进行储层评价颇具难度。主要表现在储层孔隙空间类型较难判断、储层流体性质难以识别、孔隙度2%左右的界限储层的有效性判别等方面。以常规测井资料为主的解释评价技术已满足不了生产、储量计算的要求。综合研究表明,电成像测井是评价裂缝、次生溶孔最为有效的手段之一,川东北地区利用FMI成像测井资料能够较大地弥补常规测井的不足,尤其是在缝、洞评价方面[1]。

1 沉积相带与储集层关系

川东北地区长兴组主要发育有2种沉积类型,即礁滩组合型和开阔台地型(碳酸盐岩缓坡)。其中缓坡、开阔台地型主要岩性为灰岩类,顶部发育砂屑灰岩和鲕粒灰岩,白云岩化程度低,孔隙不发育。礁滩型岩性可大致分为下部灰岩段和上部白云岩段2段,下部灰岩段岩性主要为灰色、深灰色中厚层状至块状泥微晶灰岩、含砂屑泥晶灰岩等,至顶部为浅灰色块状亮晶砂屑灰岩夹硅质白云岩条带和生物灰岩;上部岩性主要为蒸发坪相浅灰-灰色溶孔粉-细晶白云岩、残鲕细-中晶白云岩、溶孔藻纹层白云岩,岩石重结晶作用较强,溶孔发育,储集性好[2]。

图1 川东北地区沉积相带与FMI图像对应模式

飞仙关组一～二段沉积时古地理格局与长兴期相似,发育有陆棚、斜坡、台地边缘浅滩及局限台地等沉积相单元。浅水陆棚以沉积泥晶灰岩、含泥灰岩及泥质灰岩为主;台地边缘暴露浅滩沉积物以浅灰色溶孔亮晶残余鲕粒白云岩为主夹溶孔亮晶残余砂屑白云岩及溶孔白云岩,储集条件很好;局限台地岩性为灰色灰岩、白云质灰岩与灰质白云岩及白云岩韵律互层。飞三段发育有开阔台地及局限台地等沉积相单元。开阔台地岩性以灰色泥晶灰岩为主;局限台地面积小,仅分布于PG构造、DW构造一带。飞四段为蒸发台地沉积环境,岩性为紫红色泥岩、白云岩夹石膏,PG-DW一带由于位于低洼地区为局限台地沉积。

2 FMI成像测井应用

2.1 分析沉积环境与储集岩、储集层关系

在碳酸盐岩海相沉积的研究过程中,成像测井资料具有独特的优势,是其他资料所无法替代的[3]。经过长期总结、研究和分析,目前已初步建立了川东北地区海相沉积相带与FMI图像(见图1)和常规测井曲线的多种对应模式[4]。

(1)台地边缘浅滩相。FMI图像显示储层为条带状,溶孔、粒间、粒内孔隙发育;自然伽马曲线低值,中子和声波数值增大密度值减小,相比致密层双侧向电阻率明显降低且在一定范围内数值高低变换频繁。

(2)台地边缘生物礁相。礁核、礁翼相白云岩均有良好的原始孔、渗性,储集岩成层性较差,但由于裂缝、溶孔均比较发育,其水平和垂直渗透率都可能很高;自然伽马与三孔隙度曲线响应同上,但气层双侧向电阻率相比致密层数值明显降低的同时更易具有正幅度差。

(3)台地前缘斜坡。由于斜坡陡度和台缘性质不同沉积物类型变化大,在不同条件下可形成斜坡塌积、灰砂、灰泥、泥丘壑塔礁沉积,斜坡上具有生物礁时可形成极好储层;缓坡沉积物以泥质灰岩为主,常具有变形层理,不具储集性。以泥质灰岩为主时,自然伽马数值相比纯灰岩和纯白云岩明显升高,由于受泥质影响中子曲线更易大于灰岩骨架值,声波、密度变化不明显,双侧向电阻率中低值。

(4)台地蒸发岩相。在早期台地边缘礁滩相区构成生物礁的礁盖,岩性以溶孔白云岩为主,溶孔裂缝发育,储集性能好,自然伽马、三孔隙度、电阻率曲线响应特征与台地边缘生物礁相类同。下三叠统飞四段,全区演变为蒸发台地沉积环境,沉积物为紫红色泥岩、灰白色白云岩夹石膏,为区域性盖层,常规测井响应中,自然伽马曲线值小于10 API,深侧向电阻率最高限值,密度为高值。

(5)开阔台地相、陆棚相。以低电阻率泥晶灰岩、含泥灰岩、泥质灰岩为主,不能成为储层,但却可以成为良好的生油岩。

2.2 储层识别

(1)裂缝识别。FMI成像测井可以直观识别出各种裂缝,进而划分出裂缝发育段,是目前识别裂缝型储层并评价储层的、最有效手段(见图2)。

图2 地层图像特征

高导缝属于以构造作用为主要形成因素的天然裂缝,图像上往往表现为黑褐色正弦曲线,呈较高连续性或半闭合状,可平行或相交,可以交叉形成网状或树枝状,由于常有溶蚀孔洞串在一起,使图像上电导率异常宽窄变化较大,且裂缝面的边界由于受到溶蚀和沉淀的双重作用而不甚清晰,属于有效缝。钻井诱导缝对储层原始储渗空间没有贡献,但对于后期的压裂等工程作业有一定意义,图像上表现为2组羽状排列的暗色线条,沿井壁的对称方向出现。高电阻率缝也是天然裂缝,图像上表现为颜色比围岩更亮的白色-亮黄色正弦曲线条带,反映沿裂缝有高电阻率矿物充填[5]。

(2)溶蚀孔洞识别。溶洞、溶孔显示为低电阻率特征,呈暗黑色团块状、形状不规则的高导异常体,多为分散的星点状或串珠状,从图像上较易识别(见图3)。溶蚀孔洞空间分布主要有3种形式:互相较为连通的孔洞,虽然单个孔洞的尺寸较小,但孔洞之间相互连通,在图像上呈较为大块的暗色斑点;呈零星分布,孔洞数量少,虽然孔洞尺寸可能较大,但分隔性强、连通性差;沿裂缝分布,为裂缝溶蚀扩大或充填残留而成。

2.3 判断储层孔隙空间类型

川东地区海相碳酸盐岩储层类型有孔洞型、裂缝-孔洞型及裂缝型,以孔洞型和裂缝-孔洞型为主要储集类型[6]。

(1)孔洞型储层。溶蚀孔、洞是其主要的储集空间,这类储层一般是原生孔隙发育的层段经过溶蚀改造形成,裂缝欠发育。通常储集性能较好,但渗流能力较差。溶孔又具有层状和块状2种分布形式。

图3 P-11井溶蚀孔洞特征

以块状溶孔为例,图4即为块状溶孔型储层,从常规测井曲线及数字处理成果看,溶孔发育段表现为自然伽马低值,双侧向电阻率正差异,深侧向电阻率1 000Ω·m左右,孔隙度1.5%～18.1%,溶蚀层段大部分属于Ⅰ类、Ⅲ类储层,主要为Ⅰ类储层。从FMI图像看,形状不规则的暗黑色团块状高导异常体即溶孔,多呈分散的星点状或串珠状,零星分布的尺寸较大孔洞数量少,连通性差;反映到孔隙度渗透率关系图上,由于孔隙连通性差,储层渗透能力不高,呈现出随着孔隙度增大,但渗透率没有太大变化的特点(见图5)。

(2)裂缝型储层。一般岩石基质物性较差,原生孔隙和次生孔洞均不发育,是以裂缝为其主要储集空间和连通渠道,通常储集性能较差,渗流性能好。裂缝分为高角度、低角度及斜交缝。

以低角度及斜交缝为例(见图6),P-6井飞二～一段底部地层,岩性为灰色白云岩,为发育低角度及斜交缝为主的地层,孔隙不甚发育,计算平均孔隙度为4.0%～6.2%;在FMI图像上,低角度高导缝表现为连续性较高的黑褐色正弦曲线,有的呈半闭合状,斜交缝则表现为角度杂乱的黑褐色曲线,多与上下溶孔或裂缝贯通,对改善储层渗流能力具有较大的作用。在测井曲线上,自然伽马值为 12～15 API,裂缝发育带的双侧向电阻率正差异明显,深侧向电阻率在1 300～7 000Ω·m之间,相比溶孔及裂缝均不发育的层段,数值减小5～15倍。主要为Ⅲ类、局部为Ⅱ类储层。

岩心分析孔隙度-渗透率关系图(见图7)显示,孔隙度渗透率相关性较差,即孔隙度变化不大,而渗透率却成倍增大,说明有一定的裂缝在起作用。

(3)裂缝-孔洞型储层。是孔洞型储层和裂缝型储层的较好组合,孔洞是其主要的储集空间,裂缝既作为储集空间,又作为重要的连通渠道。相比单一孔洞型或单一裂缝型储层,孔洞和裂缝共存大大提高了地层的储集、渗流能力。

从常规测井曲线及数字处理成果(见图8)看,白云岩储层孔隙度在7.4%～14.0%之间,按孔隙度大小分为Ⅰ类、Ⅱ类气层;从FMI图像看,该层段发育互相较为连通的孔洞,单个孔洞的尺寸较小,但孔洞之间相互连通,在图像上呈较为大块的暗色斑点,且裂缝较发育;在岩心分析孔隙度-渗透率关系图上(见图9),由于孔隙连通性好,储层渗透能力较强,呈现出渗透率随孔隙度增大而增大的变化趋势。

2.4 储层有效性判别

图4 D-2井测井曲线与FMI图像对比图

图5 D-2井岩心分析孔隙度-渗透率关系图

图6 裂缝型储层P-6井,低角度及斜交缝,飞二～一段

在溶孔发育的层段,常规测井上高孔隙度对应于成像测井上溶蚀孔洞发育的层段,与岩心录井三者具有较好的对应关系。而在溶孔及裂缝均不甚发育的层段,有时储层与非储层具有相似的测井响应特征,例如暗色层状泥质与亮色高阻灰岩互层,在三孔隙度曲线上具有中子、声波值略大、密度值略小的特点,双侧向电阻率局部可能具有正幅度差,自然伽马曲线呈低值夹中高值薄互层,但FMI图像上却呈“千层饼”特征,为无效储层;与以上测井响应特征近似,岩性却存在差异,这种情况应参考成像测井资料,看是否发育裂缝或少量微小溶蚀孔,如果存在则为有效储层。

图8 M-4井测井曲线、成果及FMI图像对比图

图9 M-4井岩心分析孔隙度-渗透率关系图

3 认识与结论

(1)结合FMI测井总结了川东北地区海相沉积相带与储集岩、储集层的对应规律,台地边缘的鲕粒滩、生物礁最有可能成为比较优质的储层。

(2)川东北地区具有3种储层类型,即孔洞型、裂缝-孔洞型及裂缝型,以孔洞型和裂缝-孔洞型为主要储集类型。

(3)长兴组台地边缘礁滩相和飞仙关组台地边缘浅滩相的白云岩地层为溶孔、裂缝集中发育带。裂缝型储层在飞三段、层状溶孔在飞二～一段上部地层较为常见。

(4)利用常规测井资料难以对溶孔及裂缝均不甚发育的层段的储层有效性做出判别,而利用FMI成像测井可以进行判别。

[1] 杨丽兵,李 瑞,梁 涛,等.电成像测井在川北地区长兴组储层评价中的应用 [J].天然气勘探与开发, 2008,31(2):8-11.

[2] 黄红涛.川东北地区上二叠系长兴组生物礁特征及分布规律 [J].资源与环境,2008,(4):102.

[3] 张龙海,代大经,周明顺,等.成像测井资料在湖盆沉积研究中的应用 [J].石油勘探与开发,2006,33(1):67-71.

[4] 2009年斯仑贝谢年会,勘探南方分公司2006～2008年斯伦贝谢测井工作总结 [Z].2009.

[5] 司马立强,疏壮志.碳酸盐岩储层测井评价方法及应用[M].北京:石油工业出版社,2009.

[6] 司马立强.测井地质应用技术 [M].北京:石油工业出版社,2002.

Comprehensive Evaluation of Carbonate Reservoir with Multi-facies Using FMI Imaging Logging Data in Northeast Sichuan

CHEN Fang1,LI Shurong1,YUAN Weiguo2,XU Donghui1,XIA Ning2
(1.Well Logging Company,Shengli Petroleum Administration,SINOPEC,Dongying,Shandong 257096,China; 2.South Sub-company of Exploration Corp,SINOPEC,Chengdu,Sichuan 610051,China)

Marine carbonate reservoirs in northeast Sichuan are characterized by serious heterogeneity,low matrix porosity and deep invasion of well drilling fluids in fracture system.With conventional logging data,reservoir evaluation are limited.Summarized is the corresponding relationship among marine sedimentary facies and FMI imaging and conventional logging curves in northeast Sichuan.Using the unique advantage on fracture and aperture evaluation of FMI imaging logs,analyzed are reservoir types in northeast Sichuan.The result shows that it has three reservoir types,such as,vug type,fracture-vug type and fracture type.Among them,the vug and fracture-vug are main types.Combining conventional logging data,rock core and FMI,the three reservoir types are calculated quantitatively and analyzed comparatively with three wells data.When reservoir and non-reservoir have similar logging responses,the reservoir effectiveness can be judged accurately with FMI data as reference.The obvious advantage of FMI imaging logs provide the basis for carbonate reservoir interpretation,and improve the precision of carbonate reservoir evaluation at the same time.

FMI imaging logging,carbonate,porosity type,fracture,corrosion hole,core analysis

P631.84

A

2010-03-30 本文编辑 余 迎)

1004-1338(2010)04-0343-05

陈 芳,女,1975年生,工程师,从事测井资料解释与应用研究工作。