气藏渗流屏障测井识别方法及应用——以四川盆地中部蓬莱地区须二段为例

蓬莱地区位于四川盆地中部偏西，行政区域上包括四川省遂宁市大英县蓬莱镇及蓬溪县三凤镇及周边地区，控制面积约8500km2，断层发育较少，褶皱平缓。研究区上三叠统须家河组须二段主要发育辫状河三角洲前缘沉积体系，进一步可细分为水下分流河道、河口坝、水下分流间湾等沉积微相。根据岩心观察以及薄片鉴定，蓬莱地区须二段储层岩性主要为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，成分成熟度和结构成熟度处于低到中等。其孔隙度为2．4%～13．42%，平均7．66%；渗透率为0．023～1．04mD，平均0．09mD。总体为一形成于平缓构造背景下局部裂缝发育的低孔低渗储层。

目前蓬莱地区部分区块须二气藏天然气已具有一定的开采程度，但另外由于受储层复杂孔隙结构和渗流屏障分布的影响，地下仍残余或将残余一部分可动剩余气。针对研究区现状及存在的问题，为了寻找可能剩余天然气的层段，笔者在岩心、薄片资料观察与描述的基础上，结合钻、测井资料，从影响渗流屏障分布的各影响因素 （沉积因素、成岩因素、构造因素、生产动态因素）进行分析与探讨［1］，识别出研究区须二段储层主要渗流屏障类型有泥岩隔夹层、钙质胶结层、沥青充填层。根据岩心刻度测井原则，总结各类渗流屏障的常规、成像测井响应特征，在各井隔夹层识别与划分的基础上，利用测井资料实现渗流屏障井间追踪与对比，揭示研究区渗流屏障的纵向与横向分布规律。一方面可以揭示研究区油水分布及运移规律，指导注水开发的研究［2］；另一方面可为研究区下一步开发层序的划分及进一步的井网部署提供依据［3］。

1 渗流屏障类型及成因

渗流屏障及连通体分布的确定是流动单元研究的核心内容之一。连通体即连通的储集砂体，渗流屏障即为分隔连通砂体的［4］，或是对流体流动具有阻断性控制作用的地质体，通常为确定的物理界面［5］。渗流屏障一般包括泥岩隔夹层、成岩胶结带、封闭性质断层和沥青充填层等。沉积间断面以及渗透率差异突变造成的渗流特征的降低也可成为渗流屏障［6］。

在取心井140余块岩心观察的基础上，综合利用取心描述记录、薄片资料、常规测井和成像测井等资料，识别出研究区段的渗流屏障类型主要有泥岩隔夹层、钙质成岩胶结带和储层沥青。川中蓬莱地区未经历较强构造运动，断层欠发育，未形成封闭性断层渗流屏障。

1．1 泥岩隔夹层

隔夹层是指对流体能起遮挡作用的岩层，如果横向上稳定分布，通常称为隔层，横向不稳定的则称为夹层［7］。须二段泥岩隔夹层一般形成于水下分流间湾环境，其岩性包括泥岩、泥质粉砂岩等。厚度一般介于1～4m，井间可对比性强，沉积微相类型是控制泥岩隔夹层形成与分布的主要因素。泥岩隔夹层测井响应上表现为自然伽马高，声波时差大，电阻率低到中等，在成像测井图像上则表现为暗色条带。

1．2 成岩胶结带

铸体薄片和扫描电镜观察表明，蓬莱地区须二段储层早期经历了压实、压溶和胶结等破坏性的成岩作用，胶结物类型主要有钙质、硅质和黏土矿物。胶结作用虽然一定程度上抵御了压实作用的影响，但强烈胶结将导致储层孔隙度和渗透率大为降低，胶结作用较强层段可形成致密的渗流屏障。钙质胶结是导致须二段储层致密的主要因素，硅质以及黏土矿物胶结物一方面含量相对较少，另一方面被硅质以及黏土矿物胶结的层段物性的降低一般不足以形成渗流屏障。

钙质胶结层可以导致储层在横向以及垂向较短的距离内物性发生很大的变化，从而形成分隔层［8］。钙质胶结层主要形成于水下分流河道下部以及河口坝砂体上部，岩性主要为灰质砂岩，它的形成是溶解作用、蚀变作用和胶结作用有机结合的过程。早期形成的高岭石、蒙脱石等黏土矿物在成岩后期转化形成的Ca2＋、Mg2＋和HCO－3由于成岩环境的变化使其中的Ca2＋、Mg2＋形成碳酸盐岩析出、沉淀。须二段钙质夹层厚度一般在1～2m之间，微观上，即镜下可观察到呈嵌晶状的方解石、白云石 （图1（a）），是长石溶蚀孔隙被后期的白云石充填，宏观上，岩心上可见为方解石充填的裂缝。钙质胶结层常规测井曲线上表现为高密度 （一般大于2．6g／cm3）、低中子孔隙度、低声波时差、低自然伽马和高电阻率，由于电阻率高，在电成像图像上显示为亮色，亮块或者亮色条带模式 （图1（b））。

图1 钙质成岩胶结带

1．3 储层沥青

沥青充填通过对储层孔隙和喉道的堵塞而致其孔隙度和渗透率降低形成渗流屏障，是储层损害、油井产能下降的重要原因之一［9］。须二段储层岩心上可见多条为沥青充填的裂缝，由于沥青对孔、洞、缝的充填将造成储层孔隙度和渗透率极低，从而形成渗流屏障。研究区为沥青充填的层段在成像测井图像上亦表现为亮色条带或者亮块，常规测井电阻率曲线上具有与钙质胶结带相似的响应特征，即高电阻率，区别在于沥青充填带具有较高自然伽马值以及较低的密度 （＜2．5g／cm3），而与泥岩隔夹层的区别在于沥青发育层段具有较高电阻率。

2 渗流屏障测井识别

2．1 渗流屏障测井响应特征及纵向划分

通过对蓬莱地区须二段储层取心井段的岩心较为详尽的观察与描述，辅助以相应薄片分析以及成像测井资料，根据岩心薄片资料刻度测井原则，总结出不同渗流屏障在自然伽马 （qAPI）、声波时差（Δt）、密度 （ρ）和电阻率 （ρt）测井曲线上具有明显不同的响应特征。选取这4条常规测井曲线来表征不同渗流屏障类型，并建立相应的测井识别标准 （表1）。根据建立的渗流屏障测井识别模式，实现对全区内非取心井以及取心井未取心层段的渗流屏障的划分 （图2）。

表1 不同渗流屏障的测井响应特征

图2 PL6井须二段渗流屏障划分 （部分层段）

2．2 渗流屏障的横向展布

渗流屏障的井间预测及其横向展布特征分析是笔者研究的重点和难点，在各单井渗流屏障划分的基础上，主要以测井资料为依据，综合考虑各种地质因素，进行渗流屏障的横向追踪与对比［10］，预测渗流屏障的井间分布。

泥岩隔夹层的展布受沉积微相控制，主要形成于水下分流间湾沉积环境，几乎每口井都发育泥岩隔夹层，其横向延展性好，一般都能在2口井及以上形成对比，少数只存在于1口井中。沥青层段主要受控于有机质生烃以及生产动态等因素，较少发育，尚没有发现能在2口井之间能形成对比的沥青充填层段，仅在PL6井中识别出2个沥青充填层段 （图3中6、9号层）。钙质胶结层介于两者之间，能在2口井之间形成对比，但一般无法延展到第3口井，钙质胶结层的分布主要受后期成岩改造作用的影响，其分布具有随机性，研究区每口井均发育钙质胶结层，横向上与泥岩隔夹层相互交织，形成不连续平行隔夹层，影响油气注水开发效果，导致剩余气的分布。

图3 渗流屏障连井剖面图

3 渗流屏障分布与剩余气分布

渗流屏障的存在是影响储层非均质性和剩余气富集的主要因素，在油气注水开发过程中，渗流屏障对气水运动的影响取决于渗流屏障的延伸长度、产状及发育程度［7］。一般来说，平面上相对稳定的，延伸较长的平行夹层 （如图3中2号层）一定程度上能抑制油层内的纵向窜流，提高层内动用程度，该类渗流屏障发育的层段，砂体连通性相对较好，剩余油气一般较少［7］。而横向上相互交织的隔夹层、钙质胶结带对油水的运移可以起到很好的遮挡作用，导致砂体连通性差，削弱了注入水的驱替效果，造成注入水基本无法波及到渗流屏障以下部位，在一些隔夹层等较薄、尖灭地区，则易成为层间窜流的高发区，附近砂体单元中相对中、低渗透区域，往往有不同程度的剩余气富集［11］。在垂向剖面上，隔夹层的出现改变了剩余气的分布模式，没有隔夹层的储层中，剩余气的分布主要受储层物性规律的控制，也就是孔隙度和渗透率相对较差的地方，例如正韵律厚油层的上部。而隔夹层的出现，使得层内的剩余油气呈分段式分布，一般分布在夹层的下部和夹层之间或夹层与隔层之间物性相对较差的薄储层内，隔夹层的数量及隔夹层面积对剩余油气的分布均有影响，隔夹层数量越多，面积越大，则剩余油气越富集［2］。

综上所述，研究区下一步开发层序的划分及进一步的井位部署时应在井距较大且有较好油气显示的地区采取加密井网措施，而对受渗流屏障形成的剩余油气潜力区则采取老井复查，钻高效聪明井、补层等措施［12］。

4 结 论

1）蓬莱地区须二段储层渗流屏障类型主要由泥岩隔夹层、钙质胶结层、沥青充填层，泥岩隔夹层的分布主要受沉积微相控制，钙质胶结层的分布受成岩作用控制，而沥青充填层的分布则受有机质生烃等控制。

2）测井响应特征上泥岩隔夹层表现为高自然伽马、低声波时差、中密度和低电阻率；钙质胶结层表现为高密度、低声波时差、低自然伽马和高电阻率；沥青充填层则表现为低密度、高声波时差、高自然伽马和高电阻率。

3）须二段泥岩隔夹层横向延展性好，一般都能在2口井及以上形成对比。沥青充填层段较少发育，钙质胶结层偶尔能在2口井之间形成对比，分布具有随机性。

4）横向上相互交织的渗流屏障则具有不同程度的剩余气富集。垂向上剩余气主要分布在夹层的下部和夹层之间物性较差的薄储层内，夹层数量越多，面积越大，则剩余气越富集。

5）研究区进行开发层序的进一步划分及井位部署时，应对井距较大且有较好油气显示的地区采取加密井网措施，而对剩余气潜力区则采取老井复查，钻高效聪明井等措施。

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