塔巴庙区块风化壳岩性及流体类型的测井识别

周功才 曹延旭

1.中国地质大学(武汉) 2.中石化华北石油局测井公司 3.中国石化华北分公司工程监督中心

塔巴庙区块风化壳岩性及流体类型的测井识别

周功才1,2曹延旭3

1.中国地质大学(武汉) 2.中石化华北石油局测井公司 3.中国石化华北分公司工程监督中心

由于风化壳原岩经过长期风化、淋滤等作用,其储层的岩性和孔隙类型变得复杂多样,用常规测井方法进行储层岩性识别和流体类型判别存在很大难度。为此,通过对风化壳储层测井解释方法的研究,利用Pe(U)曲线分析法、多岩性三孔隙度曲线交会法等测井方法来识别风化壳储层的岩性,并在准确计算地层泥质含量基础上,通过泥质校正将泥质双矿物岩石模型变换成纯双矿物岩石模型,再进行交会求解孔隙度与矿物成分,较好地解决了只有通过钻井取心和薄片分析才能解决的储层岩性识别问题;在分析影响流体类型判别因素的基础上,通过电阻率数值判别法、深浅侧向电阻率的差值法、孔隙度—含水饱和度交会判别法等测井评价,研究解决了鄂尔多斯盆地塔巴庙风化壳储层流体类型的判别问题。利用该测井评价方法对鄂8井进行了流体类型判别,得出的结论与测试结果相吻合,印证了该方法在塔巴庙区块应用的有效性。

鄂尔多斯盆地 早古生代 风化壳 储集层 岩性 流体性质 测井 识别

0 引言

鄂尔多斯盆地塔巴庙区块下古生界奥陶系马家沟组风化壳主要为碳酸盐岩储层,具有良好的油气生成及储存条件,蕴藏着丰富的油气资源。从已有的岩心分析数据、录井资料、测井资料、试气数据来看,塔巴庙区块下古生界的风化壳储层岩性特征如下:①马五1亚段,以泥微晶云岩、微晶云岩、泥微晶灰岩为主;②马五2亚段,以泥微晶云岩为主,泥云岩次之,夹典型的透镜状泥云岩及泥质岩、砂砾屑云岩;③马五3亚段,以泥微晶云岩为主,泥云岩次之,夹透镜状泥云岩、微晶砂砾屑云岩、鲕粒云岩、泥微晶灰岩、泥微晶白云岩;④马五4亚段,以泥微晶云岩、白云质膏岩为主,夹透镜状泥云岩、微晶砂砾屑云岩;⑤马五5亚段,中上部为粉晶白云岩,白云质微晶灰岩,中下部为深灰、灰黑色泥微晶灰岩、微晶砂砾屑灰岩,微晶灰岩组成[1-2]。根据以上特征,马家沟组风化壳有很多不同于碎屑岩储层的地质特征,具有强非均质性,储集空间十分复杂,主要以裂缝为渗流通道和储集空间[3-4]。因此,孔隙度与渗透率的关系不同于砂泥岩,常常孔隙度小、渗透率大,钻井液侵入张开缝处于较深部位,受其影响储层中流体性质识别困难,无法正确解释出岩性和气层、水层。因此由于岩性的复杂和气水层流体类型判别困难为该区勘探带来很大的难度。

1 储层岩性识别方法

在现场应用中,孔隙度测井主要有以下方式:①声波测井孔隙度(φS),主要是反映基块岩石孔隙度(φb);②中子测井孔隙度(φN),经过泥质校正、岩性校正及含气校正后能得到总孔隙度;③密度测井孔隙度(φD),岩性密度测井可以直接提供光电吸收截面指数(Pe)来进行岩性指示。对于纯碳酸盐岩地层,在三孔隙度测井中,声波测井主要反映基块岩石孔隙度,中子、密度测井基本反映的是地层总孔隙度(φT)。

利用测井资料识别碳酸盐岩地层岩性就是利用上述曲线,其主要手段有 Pe(U)曲线分析法、三孔隙度交会图识别岩性等方法[5-6]。

1.1 Pe(U)曲线分析法

岩性密度测井中的光电吸收截面指数对地层岩性很敏感,区分岩性能力很强。而且石灰岩和白云岩的Pe相差较大,如石灰岩为5.08 B/e、白云岩为3.14 B/ e等。因此可用它来区分主要成分。可是 Pe不能直接用于体积模型,但根据 Pe和ρb得到体积光电吸收截面指数(U),可用于体积模型。因此,实际应用时,可先将 Pe转换成U。即

在塔巴庙区块风化壳储层发育段,岩性主要为白云岩、石灰岩及其组成的混合岩类,泥质含量较低。因此,岩性测井曲线(Pe或U)能较好地分辨出白云岩、石灰岩及两者在其组成的混合岩类中所占的比例。

第一步是计算地层白云岩、石灰岩各自的相对百分含量;第二步是计算三孔隙度曲线的岩石视骨架参数;第三步是确定孔隙度;第四步是根据确定的孔隙度确定矿物的百分含量。

1.2 三孔隙度曲线交会法

对于由白云岩、石灰岩两种岩性构成储层,Pe曲线识别岩性效果较好。但是,当有两种以上矿物存在时,宜采用三孔隙度曲线交会法来识别岩性和求解孔隙度。

三孔隙度曲线交会法确定岩性、计算孔隙度的公式为:

式中:φ为地层有效孔隙度,%;CNL为地层中子测井值,%;NSH为泥质中子值,%;φn为骨架矿物中子值,%;ρb、ρf、ρSH、ρma分别为地层、流体、泥质及骨架矿物的密度,g/cm3;D T、D Tf、D TSH、D Tma分别为地层、流体、泥质及骨架矿物的声波时差,μs/m;Vi为第i种矿物的百分含量,%;VSH为泥质的百分含量,%。

求解方程组便可以得到矿物骨架百分含量V1、V2和孔隙度(φ)。

实际应用中,一般在准确计算地层泥质含量基础上,通过泥质校正将泥质双矿物岩石模型变换成纯双矿物岩石模型,再进行交会求解孔隙度与矿物成分。

2 流体类型的测井判别

用测井资料判别储层含流体类型首先必须排除岩性与物性的影响,其次还要确定储集层的岩性与储集类型,然后在此基础上综合分析油气的响应特征。

2.1 影响流体类型判别的因素

2.1.1 泥质含量的影响

电阻率的高低是判断储层是否含气的关键因素,实际上电阻率的高低不仅由储层是否含气决定,还受泥质含量的影响。在高阻背景下,泥质含量稍有增加,就会使束缚水含量随之增加,从而出现电阻率降低的现象。泥质含量增加时,纵横波的波速比也会出现下降的现象,与含气造成的特征近似。因此在泥质含量稍重的情况下,进行综合分析是必要的,能最大限度地避免解释失误。

2.1.2 物性的影响

当地层岩性一定时,物性的好坏对测井响应特征影响很大。通常情况下,随着孔隙度的增大,会导致电阻率下降(即使在气层段,由于钻井滤液侵入、束缚水等原因,地层电阻率也会下降,只有当含气饱和度极高时,地层电阻率才不随孔隙度增高而下降)。

2.1.3 储集空间类型的影响

对于均质孔隙型储层,储层电阻率一般没有异常部分,主要受流体性质影响。但对于裂缝发育的储层,储集空间为多重孔隙介质的储层(孔隙、溶洞、裂缝)。这种多重孔隙介质储层具有很强的非均质性。而各种测井仪器都是以均匀介质为模型设计的。因此,储层及储层孔隙空间的非均质性对测井响应有较大的影响。特别是不同产状的裂缝对电阻率的影响很大,严重影响了储层流体性质的判断。

2.2 气、水层的识别方法[4]

依据塔巴庙区块的地质特征以及该区块下古生界碳酸盐岩地层已有的试气资料,分析了测试段的测井曲线特征,提取了几个关键特征参数来识别气层,主要建立了以下几种识别方法。

2.2.1 电阻率数值判别法

浅侧向电阻率的径向探测深度为30～50 cm,反映侵入带地层电阻率变化情况;深侧向电阻率的径向探测深度为1.5～2 m,反映了井壁周围深部原状地层。显然,双侧向测井探测深度大,受环境条件影响较小,电阻率的高低与仪器探测范围内地层所含流体类型具有密切关系。因此,双侧向测井是反映地层中所含流体类型的基本方法之一。

采用测试已证实的气层、水层测井数据做孔隙度—电阻率交会图(图1),可以看出,测试出水的地层中,孔隙度较大、物性好的部分电阻率都低于100Ω· m,而测试为气层的层段不论孔隙度大小,对应电阻率都大于100Ω·m。总的来看,气层电阻率高,水层电阻率低。

图1 试井资料气、水、干层孔隙度和电阻率交会图

经理论分析和实践验证,上述方法只要满足下述条件就有比较好的使用效果:①适用于以孔隙型为主的储层,包括裂缝—孔隙型储层,在实际应用时,要考虑不同角度裂缝的影响;②适用于钻井液侵入不太深(没有过分影响深侧向的测井响应)的储层。而塔巴庙区块风化壳储层就能满足这2个条件。

2.2.2 深浅侧向电阻率差值法

在塔巴庙区块海相碳酸盐岩地层,尤其在马五5亚段中溶孔发育的气层段,侵入带孔隙中的天然气部分被钻井滤液取代,导致侵入带地层电阻率降低,造成双侧向多为正差异且深电阻率一般大于100Ω·m。在水层;若钻井滤液电阻率大于地层水电阻率,深浅双侧向呈负差异且电阻率低于100Ω·m;若钻井滤液电阻率小于地层水电阻率,深浅双侧向电阻率则可能呈正差异或无差异。

从实际统计资料看,上述特征在塔巴庙区块具有普遍性,孔隙度大的气层中深浅双侧向电阻率出现正幅度差的频率高,而致密地层的双侧向电阻率基本重合。

2.2.3 孔隙度—含水饱和度交会判别法

文化创意产业园区发展评价指标体系的建立是一项系统工程，由于文化创意产业属于精神类服务产业，园区的产品不止是有形的物质产品，更多的成果体现为无形的精神食粮，价值很难量化.此外,园区发展考量中存在许多环境与制度性因素也难以量化，所以指标设置中要兼顾定性和定量指标.

沉积岩储层在形成之初是完全被水充填的,随着储层对油气的捕获,其中的可动水会逐渐被排挤出去。这一过程进行的程度也就决定了储层的流体类型:如果可动水完全被天然气所驱替,储层就是气层;如果可动水基本上没被天然气驱替(储层根本没有或很少捕获油气,或者油气逐渐散失),储层就是水层;如果可动水被部分驱替,储层就是气水同层。同时,通过对这一过程的分析不难看出,可动水饱和度的高低与孔隙度无关。因此,问题的根本就是怎样判断储层是否含有可动水。根据测井解释中最经典的公式—阿尔奇公式可导出:

一般令a=b=1,取m=n=c。当地层只含有束缚水时,含水饱和度Sw=Swi,对应的地层电阻率为 Rti,可写成:

大量实验观察结果表明:如果地层只含束缚水,此时φ与Swi的乘积趋于一个常数。这个数值在一定程度上反映岩石的类型,同时也说明,如果地层只含束缚水,在φ—Swi交会图中,点子呈近双曲线分布特征。因此,在φ—Swi交会图中,如交会点呈近双曲线分布规律,说明储层只含束缚水,不含可动水,储层为油气层;如交会点不呈近双曲线分布规律,说明储层不仅含束缚水,还含可动水,储层为水层或油气水同层。

3 应用效果

根据研究结果,对大29井进行了详细的岩性分析,该井2 819.54～2 821.64 m钻井取心为含泥灰岩,局部有溶洞发育,被方解石充填,实际处理结果为含泥灰岩,泥质含量小于20%;2 821.64～2 834.98 m钻井取心为灰黑色石灰岩,溶洞被方解石充填,下部发育一溶洞,直径约3 cm,溶洞内发育方解石晶体,实际处理结果为石灰岩,泥质含量小于5%。资料处理结果和岩心分析较吻合。

无论是石灰岩、白云岩,还是两者之间的岩性,交会图识别出的岩性剖面与钻井取心岩性有较好的对应关系。故可利用光电吸收截面指数和交会图方法识别研究区内的岩性。对区内地层岩性处理结果发现:对于密度测井曲线的质量较好的井,用光电吸收截面指数法识别地层岩性较为合理;对于密度测井曲线在部分井段失真的和没有光电吸收截面指数的井,利用三孔隙度交会识别该段地层岩性更趋于合理。

利用流体类型的判别测井评价方法对鄂8井进行了流体类型判别分析(图2)。该井碳酸盐岩剖面地层共解释气层3层8.2 m,井段为2 800.3～2 816.3 m。2 803.4～2 806.5 m井段,厚度3.1 m,处理孔隙度最小3.14%,最大8.72%,平均5.59%,含气饱和度平均76%,该层综合解释为气层;2 812.0～2 816.3 m井段,厚度4.3 m,处理孔隙度平均6.79%,含气饱和度平均78.8%,该层综合解释为气层。对该井2 800.37～2 816.57 m井段3层8.1 m进行地层测试,该层段合试,日产气14 587 m3,不含水,测试结果为气层。这与解释结论相吻合。

图2 鄂8井测井解释成果图

[1]惠宽洋.塔巴庙地区奥陶系风化壳马五5亚段储层特征[J].天然气工业,2005,25(11):25-26.

[2]姚泾利,赵永刚,雷卞军,等.鄂尔多斯盆地西部马家沟期层序岩相古地理[J].西南石油大学学报:自然科学版, 2008,30(1):33-37.

[3]龙胜祥,朱虹,朱彤,等.中国石化天然气勘探前景展望[J].天然气工业,2008,28(1):17-21.

[4]李良,袁志祥,惠宽洋,等.鄂尔多斯盆地北部上古生界天然气聚集规律[J].石油与天然气地质,2000,22(3):268-271.

[5]赵良孝,补勇.碳酸盐岩储层测井评价技术[M].北京:石油工业出版社,1994.

[6]孙建孟,王永刚.地球物理资料综合应用[M].东营:石油大学出版社,2001.

Logging iden tification of weathering crust lithology and fluid types in the Tabam iao Block,Ordos Basin

Zhou Gongcai1,2,Cao Yanxu3
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Logging Service Section,N orth China Petroleum A dm inistration,Sinopec Group,Xinxiang,Henan 450074,China;3.Engineering Supervision Centre, N orth China Com pany,China Petroleum &Chem ical Corporation,Renqiu,Henan 062552,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 3,pp.40-43,3/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

Lithologies and pore typesof weathering crust reservoirs are comp lex and varied due to long-term weathering and leaching, thus it is very difficult to identify them with conventional logging methods.Studies are made on the log interp retation methods of weathering crust reservoirs.Variousmethods such as the Pe(U)curve analysis and themultip le lithologies tri-po rosity curve cross plotting are used to identify the lithologiesof weathering crust reservoirs.Based on an accurate estimation of shale contentof the reservoirs,the shaly dualmineralmodel is transfo rmed into the pure dualmineralmodel through shale content calibration.Po rosity and mineral composition are determined then through cross p lotting.Thesemeasures successfully solve the p roblem of reservoir lithology identification w hich can be only solved through coring and thin section analysis.Based on an analysisof the factors influencing the identification of fluid types,various logging evaluation methods such as resistivity numerical discrimination,deep-shallow lateral logging resistivity difference,and po rosity-water saturation cross plotting are app lied to identify the fluid types of the weathering crust reservoirs in the study area.Thesemethods are used to identify the fluid typesof reservoirs in the E-8 well and the results coincide w ith the test results,verifying the effectiveness of these methods in the Tabamiao Block.

O rdos Basin,Early Paleozoic,weathering crust,reservoir,lithology,fluid p roperty,logging,identification

周功才,1964年生,高级工程师;从事测井技术研究工作。地址:(430074)河南省新乡市洪门。电话:(0373) 5795605,13803730195。E-mail:hbsjzhougc@vip.163.com

周功才等.塔巴庙区块风化壳岩性及流体类型的测井识别.天然气工业,2010,30(3):40-43.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.03.009

(修改回稿日期 2010-01-13 编辑 韩晓渝)

Zhou Gongcai,senior engineer,was born in 1964.He is engaged in research of logging techniques.

Add:Hongmen,Xinxiang,Henan 430074,P.R.China

Tel:+86-373-5795 605E-mail:hbsjzhougc@vip.163.com