普光气田礁滩相储层表征方法

曾大乾 彭鑫岭 刘志远 宿亚仙

1.中国石化中原油田普光分公司 2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院

普光气田礁滩相储层表征方法

曾大乾1彭鑫岭1刘志远2宿亚仙2

1.中国石化中原油田普光分公司 2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院

针对普光气田以礁滩相储层为主,储层岩相复杂、储集空间类型多、储层非均质性强、储层特征参数难以定量或定性表征的特点,应用模式聚类识别技术开展单井储层岩相识别,结合层序地层研究成果,明确了储层岩相横向展布特征;采用声密幅值比等识别储集空间类型,并分类评价储层特征参数;最终采用储能系数等参数表征储层储集能力与展布,实现全面表征礁滩相储层的目标。形成了一套适用于岩相、储集空间类型复杂,物性特征多样,储层非均质性强的川东北礁滩相储层表征方法。研究结果认为,沉积相是控制礁滩相储层展布的主要因素,岩相对礁滩相储层储集空间类型影响明显,储集空间类型又制约了储层参数特征,储能系数能有效反映储层的物性特征。实现了对储层特征参数的定量或定性表征,为培育高产井创造了有利条件。

四川盆地 东北部 普光气田 礁滩相 模式聚类 地层层序 储集空间 孔隙结构 储能系数

普光气田位于四川省宣汉县境内,区域构造位于川东断褶带东北段,紧邻大巴山褶皱带的南缘,主要目的层段为二叠系上统的长兴组和三叠系下统飞仙关组,均为海相碳酸盐岩地层。普光气田主要包括普光主体和大湾区块等(图1、2),已累计探明天然气地质储量4 121×108m3。目前,普光主体产能建设工程已基本完成;大湾区块产能建设工程正抓紧实施。

普光气田礁滩相储层发育的主控因素多,主要包括沉积相、成岩后生作用、岩石类型和构造作用等。造成该类储层岩相复杂,储集空间类型多,储层非均质性强的,难以定量或定性表征[1]。影响到井位部署方案设计和井身轨迹设计等。据此,开展了礁滩相储层表征方法研究,确定了以岩相识别为基础,以储集空间识别为主线的研究思路,开展了孔隙结构、储渗能力、成岩相等储层特征研究,实现了对储层特征参数的定量或定性表征,认清了有效储层,特别是高孔渗储层的发育特征和规律,为培育高产井创造了有利条件。

图1 普光气田主体及大湾区块平面位置图

1 礁滩相储层岩相表征

大量研究成果表明,岩相的差异对储层特征影响较大,而礁滩相储层更为明显,岩相不但与储层分布有关,并且与储层的孔隙结构、储渗能力等关系密切[2]。在深入研究不同岩心及岩相样品测井响应特征的基础上,应用模式聚类识别技术开展单井储层岩相研究,结合层序地层研究成果,明确了储层岩相横向展布特征。

图2 过毛坝4井—大湾1井—普光11井—普光5井气藏剖面图

1.1 采用模式聚类识别技术,开展岩相识别

由于取心资料有限,要深入研究岩相特征,需要利用测井资料来实现。其基本原理主要是:不同沉积环境形成的岩石类别,其矿物成分、结构、构造等存在差异,导致地球物理属性的差异,可在各种测井系列上出现差别响应,因而可根据各种测井信息的集总,建立各类岩相测井响应归一化模式库(图3)[3]。

图3 泥晶云岩、细晶云岩与鲕粒云岩相测井响应模式图

进一步将测井信息作为变量进行有序样品分割并进行测井相自动分层,方法按多变量离差值进行最优分割统计,要求各分层内部样本之间差异最小,各层段间差异最大。计算样品段变差矩阵 dij,其中 Zαβ为样本观测值,?Zα为样品第j项指标的平均值。

确定段内方差W及段间方差B,其中n为有序样品个数,l为分段长度。

各段的分界点取在使W/B为最小的地方,或规定一个分界系数(R)。即

分界点取在R为最大的地方,由于R<1,故R越接近于1时,取此分界点越佳,进一步采用聚类分析将测井相剖面转化为岩相剖面,从而达到利用测井信息定量识别岩相误差(MOD)的目的。

式中 Pi表示该模式特征的权值,z表示样品层对应模式特征值的数据,Zi表示模式的特征值。

1.2 结合地层层序沉积相特征,明确礁滩相储层岩相展布

储层岩相的展布与沉积相特征关系密切,研究中结合单井岩相划分与振幅—波阻抗特征等,采用层位拉平技术、古地貌恢复以及三维属性分析等方法,明确礁滩相储层岩相展布特征。

在层序地层研究的基础上,开展四级层序下的岩相分布研究,认为飞仙关组早期四级层序下的快速海侵导致滩体高部位水动力能量明显增强,在致密的蒸发坪上形成高孔渗的颗粒滩(图4),内部明显具有进积特征[4],形成中强轴不连续反射,体现为可容空间增大的高位体系域特征(HST),而滩体低部位在高位体系域中形成的颗粒滩被快速海侵沉积的泥晶灰岩覆盖,体现为弱轴反射,形成了礁滩相独特的岩相叠置模式。

图4 普光7—普光4井层序岩相图

2 储层储集空间表征

由于礁滩相储层储集空间类型纷繁复杂,研究中对储集空间类型进行了归类,划分出粒间、粒内、裂缝与礁相孔隙4种类型,并深入进行了识别方法与展布规律研究。

2.1 建立孔渗关系交会图版,识别储集空间类型

通过对岩心分析孔隙度与渗透率交会,认为数据分布规律与储集空间类型关系密切:粒间孔隙类型储层表现为中高孔高渗;而粒内孔隙类型为中高孔低渗特征;礁相孔隙类型的样品介于这两种趋势之间,其中也包括部分混合类型的样品;裂缝主要对应孔隙度较差的样品,正是由于裂缝的存在导致这些样品渗透率明显增大。

2.2 研究不同储集空间储层电性响应特征,明确识别方法

上述储集空间类型中主要的粒间与粒内类型,可以通过声密幅度比进行区分(图5),声波具有选择性传播的特征。粒间孔隙中,声波传播经过孔隙,整体声速慢[5];粒内孔隙中,声波沿骨架进行传播获得更短的传播时间,而通过密度测井可以获得岩石整体的孔隙度。

3 孔隙结构特征表征

礁滩相储层由于储集空间类型复杂,导致孔隙结构特征也较为复杂,故以储集空间类型为主线开展研究工作。

分析认为排驱压力、中值压力、饱和度中值油柱高度等孔隙结构特征参数对于不同的储集空间类型,其与孔隙度的关系明显不同,粒间孔隙储层明显好于粒内孔隙,粒间孔隙渗透率大,有利于流体流动,而粒内孔隙喉道狭小(图6)。

裂缝特征与此不同,裂缝样品点分布较散。这可能与裂缝类型、裂缝与试验岩心渗流测试方向等因素有关。特别是在压力敏感型实验中,当裂缝走向与最大主应力方向一致时,影响最小,敏感性最弱;而当走向与最大主应力方向垂直的时候,由于有效裂缝没有或少有填充物支撑,应力敏感性最强,对渗流能力影响也最大。

图5 普光102-1井储集空间识别与孔渗对比图

图6 中值压力、压力敏感性与储集空间类型的关系图

4 储层储集能力表征

孔隙度反映了储层中流体可容空间的大小,而储层厚度与展布面积反映了储集体宏观体积。采用储能系数将上述二者结合起来研究储层展布特征,储能系数是储层厚度与孔隙度的乘积,能够反映储层的厚度、规模、形态、物性和级别等特征,其大小决定了储层的储集能力,并与储量和产能密切相关。

通过建立四级层序下储能系数平面分布图,可以看到平面上长兴组晚期的PSQ2Ⅴ层序中礁体附近以及礁间滩体储层对应储能系数高(图7),相应的储层厚度大、物性好。而在飞仙关组各四级层序中,对应储能系数高的部位主要是层序多期滩核集中发育的区域,主要集中在飞仙关组早中期的层序TSQ1Ⅱ～Ⅴ中。

图7 PSQ2Ⅴ层序储能系数平面分布图

5 结论

1)礁滩相储层岩相的展布与沉积相特征关系密切,采用模式聚类法能够有效识别单井岩相,结合层序划分与地震响应特征,能够确定岩相的展布,而岩相对礁滩相储层储集空间类型影响明显,储层粒内孔隙多发育在鲕粒云岩中,而中粗晶云岩、内碎屑云岩中只发育粒间孔隙。

2)储集空间类型决定了储层的孔渗关系以及孔隙结构等参数特征,并对声波、密度等储层地球物理特征影响显著,采用声密幅值比能够有效识别储集空间类型,粒内孔隙的声密幅值比明显偏大,而粒间孔隙储层较小。

3)储能系数能够有效反映储层的形态、物性和级别等特征,其大小与储量和产能密切相关。

4)在岩相特征研究的基础上,以储集空间类型为主线,表征孔隙结构等储层的特征,以储能系数等参数为关键表征储层展布,从而形成了一套适用于岩相、储集空间类型复杂,物性特征多样,储层非均质性强的川东北礁滩相储层表征方法。

[1]福里格.碳酸盐岩微相:分析、解释及应用[M].马永生,译.北京:地质出版社,2006:128.

[2]克莱德 H莫尔.碳酸盐岩储层:层序地层格架中的成岩作用和孔隙演化[M].姚根顺,沈安江,潘文庆,等译.北京:石油工业出版社,2008:58.

[3]康永尚,沈金松,谌卓恒.现代数学地质[M].北京:石油工业出版社,2005:82.

[4]张延充,彭才,杨雨,等.四川盆地飞仙关组高能鲕滩储层地震层序识别[J].天然气工业,2010,30(3):8-11.

[5]靳秀菊,毕建霞,曾正清,等.普光地区储层精细研究及储层建模[R].濮阳:中国石油化工集团公司项目研究报告, 2009.

Characterization methods of reef-beach facies reservoirs in the Puguang Gas Field

NATUR.GAS IND.VOLUM E 31,ISSUE 3,pp.9-13,3/25/2011.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

The dominantly distributed carbonate reef-beach facies reservoirs in the Puguang Gas Field,the no rtheastern Sichuan Basin,are characterized by multifold lithofacies,diverse and comp lex reservoir space types,and strong heterogeneity,and the involved parameters are difficult to be described in either qualitative or quantitative way.In view of this,the technology of pattern recognition/clustering is adop ted to identify the fo rmation lithofaciesof a singlewell,then,in combination w ith achievements from the stratigraphic sequence study,the ho rizontal distribution of reef-beach facies reservoirs is clarified.On basisof this,reservoir space types are then identified by useof acoustic/density logging data in amp litude ratio and the reservoir characteristic parameters are thus classified.Finally,the sto rage capacity and distribution of reservoirsare p resented by such parameters like the energy storage facto r.A ll those above help achieve the purpose of characterization methods of reef-beach facies reservoirs.This study also show s that the distribution of reef-beach facies reservoirs is closely related to the characteristicsof sedimentary facies;while the lithofacies has a great impact on the reservoir space typesof reef-beach facies reservoirs,by w hich the parametric characteristic of reservoirs are restricted. Therefo re,the carbonate reef-beach facies reservoirs can be characterized only by a better understanding of lithofacies distribution and reservoir space types and distribution.

Sichuan Basin,northeast,Puguang Gas Field,reef-beach facies,pattern clustering,stratigraphic sequence,reservoir space,po re structure,energy sto rage factor

国家“十一五”科技重大专项“高含硫气藏安全高效开发技术”(编号:2008ZX05017)、“四川盆地普光大型高含硫气田开发示范工程”(编号2008ZX05048)。

曾大乾,1965年生,教授级高级工程师,博士;现任中国石化中原油田普光分公司副经理,主要从事天然气开发研究与管理工作。地址:(635000)四川省达州市宣汉县土主乡。电话:(0818)4736666。E-mail:zengdaqian@126.com

曾大乾等.普光气田礁滩相储层表征方法.天然气工业,2011,31(3):9-13.

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.03.003

2011-01-28 编辑 赵 勤)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2011.03.003

Zeng Daqian,p rofessor,bo rn in 1965,ismainly engaged in research and management of gas development.

Add:Renheyuan Hotel,Huofengshan,Nanwai Street,Dazhou,Sichuan 635000,P.R.China

Tel:+86-818-4736 666 E-mail:zengdaqian@126.com