SLG东区致密气储层最佳匹配测井系列优化评价

景成, 蒲春生, 宋子齐, 周游, 孙威, 张志营, 俞保财

(1.中国石油大学(华东)石油工程学院, 山东 青岛 266580; 2.西安石油大学石油工程学院, 陕西 西安 710065;3.中国石油集团测井有限公司长庆事业部, 陕西 西安 710200)

0 引 言

在致密气藏测井系列或测井方法优化评价中,判断测井曲线优劣就是评价含气层段相对于泥质岩和致密干层及水层的曲线异常差异大小。因此,研究测井曲线与储层岩性、物性、含气性关系及其实用效果对于致密气藏评价必不可少。特别是SLG东区致密气藏储集砂体岩性复杂、岩相和厚度变化大,成岩压实、胶结作用强烈,处于复杂孔隙类型、孔隙结构的三角洲平原沉积中,造成储层低孔隙度、特低渗透率。达到工业性气流的低储渗储层与无效干层之间差异很小,这类致密砂岩储层中烃类体积所占岩层总体积很小,来自于储层流体的测井信息量很少。加之储层孔隙结构非均质强,有效孔喉所占比例很低,钻井液对井壁的高侵影响,导致测井响应十分复杂。因此,开展经济实用最佳匹配常规测井系列的优化评价对非均质致密气储层及其含气性的准确评价显得尤为重要[1-6]。

任何一种测井曲线或测井方法都可以评价储层岩性、物性及其含气性质,但其评价划分的能力及程度不同,它们在致密气藏含气储层中相对于泥质岩和致密干层的曲线差异及异常,为我们提供了可靠的储渗特征和含气信息。因此,对测井曲线提供的储层孔隙度、渗透率、饱和度定量化信息及其资料归类,虽然沿用常规方法把测井系列划分为岩性系列、孔隙度系列和电阻率系列,但是这种测井系列划分和归类,并不局限它们在评价储层岩性、物性和含气性上各自单一的应用,而注重分别表述它们在“四性”关系上不同程度的作用。为此,对不同系列测井曲线应用和评价,都要特别强调其储渗特性和含气信息的提取,而且还要注重方法技术发展,加强其测井系列采集和资料深化应用研究[6-10]。

本文以SLG东区50余口500多个不同类型致密气藏试气储层的测井响应分析为例,利用气层43个、差气层95个、气水层9个、水层24个、干层371个对该区常规使用的岩性系列、孔隙度系列、电阻率系列等方法开展常规测井系列的优化评价研究,为SLG气田致密气藏储层实施经济实用最佳匹配测井系列提供可靠依据。

1 岩性测井系列

岩性测井系列主要用来区分泥质或非泥质地层、划分岩性、识别储层,以及评价储层的物性特征和含气信息,它主要包括自然伽马、自然电位、井径、岩性密度和自然伽马能谱测井等。利用孔隙度测井和电阻率(含微电极系)测井也可以划分评价储层岩性[10-13]。

1.1 岩性系列测井响应评价

1.1.1 自然电位、自然伽马、井径、光电吸收截面指数测井响应效果评价

通过对气层、差气层、气水同层、水层及干层岩性测井系列评价效果统计,利用该区使用的自然伽马、自然电位、光电吸收截面指数、井径测井响应值可以不同程度地评价划分储层(见图1)。图1中减小系数是测井响应值相对于泥岩值的减小程度,井径减小值是井径值对于稳定泥岩井径的差值。

图1(a)中自然伽马减小系数从5类岩性储层相对于泥岩测井响应减小程度显示都很大,总体显示出含气储层有明显的岩性特征。储层中含气的气层、气水层、差气层到水层测井响应减小幅度依次减小,含气层相对于致密的干层减小幅度依次增大,识别划分致密气藏含气层段有一定的异常差异。但对区分不同物性储层的减小程度差异显示都不够灵敏(相对于致密干层含气层减小幅度差异不大,水层则呈相对增大趋势)。

图1(b)中自然电位减小系数从5类岩性储层相对于泥岩测井响应减小差异较大,含气储层有明显的岩性特征。储层中不同物性的渗砂层、差层到干层测井响应减小幅度依次减小,且差异较大,突显其储层渗透性特征。渗砂层中水层、气水层到气层测井响应减小幅度也依次有所减小,显示出其含气性质。特别是在该区含气层相对于致密的干层差异明显,识别划分致密气藏含气层段有较大异常差异。因此自然电位在评价致密气藏储层岩性、物性和含气性上都有明显的实用效果。

图1(c)中光电吸收截面指数减小系数从气层到干层的各类岩性储层相对于泥岩测井响应减小程度都较大,总体显示出含气储层明显的岩性特征。储层中含气层相对于致密干层测井响应减小程度有所增大,显示一定含气特征。光电吸收截面指数在评价划分储层岩性及含气性有一定的效果,但对区分不同物性储层减小程度不够灵敏,差值变化幅度小,且不够稳定。

图1(d)中井径减小值在干层上相对于泥岩有所减小,在渗透层及其相应含气层段上井径相对于泥岩有不同程度增大,显示出一定的岩性特征。特别是储层含水增径小,含气增径大,其含气井径阶梯式增大,其中气水层比干层增大5 mm,差气层增大7 mm,气层增大12 mm,它们为致密储层中筛选新增气层有效厚度提供了有效信息,但对区分不同物性储层增大程度显示不够灵敏(差值变化幅度不大,且差气层比气水层、水层增径大)。

图1 SLG东区岩性测井系列识别划分致密气储层效果对比分析图

1.1.2 自然伽马能谱测井响应效果评价

自然伽马评价储层岩性及含气性有较好效果,但评价储层物性显示不够灵敏,而自然伽马能谱可测定储层中钾、钍、铀含量,它们在评价致密气藏储层中增加了更为有效地评价方法及其参数[13-14]。图2中减小系数是测井响应值相对于稳定泥岩值的减小程度(见图2)。

图2中,钾、钍、铀评价致密气储层岩性效果都十分明显,其中钾减小系数在不同含气储层差异明显。储层中不同物性的渗砂层、差层到干层减小幅度依次减小,突显其渗透性差异。渗砂层中气层、气水层到水层测井响应减小幅度也依次减小,显示其含气特征。特别是钾在含气层上相对于干层差异最大,钍和铀的差异也较明显(差异分居较大及中等),它们分别显示出自然伽马能谱相比自然伽马测井在致密气藏岩性、物性及含气性评价识别中都有更加明显的效果。

1.2 岩性测井系列综合评价对比及应用

根据上述各种方法在致密气藏储层上的测井响应实用效果评价,分析各种测井方法在致密气藏储层评价中的特征及其主要优缺点或注意问题[14-15],制作了该区岩性测井技术系列分析对比与评价表(见表1)。

图2 SLG东区自然伽马能谱测井识别划分致密气储层效果对比分析图

测井方法优点(或实用效果)缺点(或注意问题)实用效果评价岩性物性含气性综合评价推荐意见自然电位自然电位在不同物性渗砂层、差层到干层测井响应减小幅度依次减小,且曲线差异较大,突显致密气储层的渗透性特征。特别是自然电位在致密气藏含气层段相对于泥质岩和致密干层的较大曲线异常差异,为致密气藏储层评价划分提供了十分有效的含气信息。测量时要争取一个相对稳定的井筒井眼环境,保证泥浆性能稳定,淡水泥浆和相对地层的盐度差,在1m或1m以上储层测量时都会有十分明显效果(厚度1m以下减小幅度差会变小)。好好好好重点推荐自然伽马能谱自然伽马能谱分析储层中钾、钍、铀含量,其减小系数在各类岩性储层中相对于泥岩减小幅度呈阶梯式差异,钾、钍、铀减小系数幅度分别为0.66～0.86、0.83～0.92、0.85～0.91,特别是不同物性渗砂层、差层到干层减小幅度差异明显,以钾曲线差异最大(钍和铀差异分居较大及中等),为致密气藏储层评价划分提供了更为有效的含气信息。铀含量在评价划分致密气藏储层岩性、物性、含气性上差异还不够十分明显。好好好好重点推荐自然伽马自然伽马减小系数从气层到干层的各类岩性储层相对于泥岩明显较大(幅度在0.8～0.9),储层中含气的气层、气水层、差气层到水层测井响应的减小幅度也依次减小,分别显示自然伽马具有识别致密气储层岩性及其指示含气层特征。对致密气储层不同物性渗砂层、差层到干层曲线差异特征不明显。较好中较好较好推荐井径井径在储层含水增径小,含气增径大。特别是在含气层上阶梯式增大,为致密气藏新增有效厚度提供了有效信息。对划分致密气藏储层与常规储层有不同响应特征。指示和区分不同物性储层增大显示不够灵敏。中较差较好中辅助系列光电吸收截面指数有效光电吸收截面指数从气层、气水层到干层的各类岩性相对于致密干层减小幅度也明显较大。显示光电吸收截面指数识别致密气藏岩性特征明显。在划分致密气藏储层物性和含气性存在差异,其渗砂层与差层、含气层与水层差异不明显,且不够稳定。较好较差中中辅助系列

从表1可见,5种岩性系列测井方法在致密气藏含气层段相对于泥质岩和致密干层都有曲线异常差异,它们都可以不同程度地识别划分致密气储层岩性及其含气层段。特别是自然电位、自然伽马能谱(钾、钍含量)测井在评价储层岩性、物性和含气性上效果明显,它们测井曲线的异常差异为致密气储层评价提供了十分有效的含气信息。

图3是该区T28井H8上层段测井系列识别评价致密气藏实用效果图。图3中36、35号气层相对于致密干层(33、32号层)测井响应差异最为明显,34号差气层差异则介于其中。其中以自然电位在气层相对于干层减小幅度最大,自然伽马以及伽马能谱钾、钍、铀和光电吸收截面指数在差气层、气层上相对于干层呈明显阶梯式减小,井径也呈相应不同程度扩径变化。通过该井35号气层段射孔试气,日产气1.15×104m3,明显显示出岩性系列测井在评价识别致密气储层中的曲线异常特征和实用效果。其中尤以自然电位、自然伽马和伽马能谱钾、钍曲线识别评价效果最佳,为致密气快速评价提供了十分有效的含气信息。

图3 T28井H8上层段测井系列识别评价致密气藏实例*非法定计量单位,1 mD=0.987×10-3 μm2,下同

2 孔隙度系列

2.1 孔隙度系列测井响应评价

密度、声波时差、中子测井的径向探测深度较小,测井响应大多反映储集层的冲洗带,其测井值来源于孔隙流体(泥浆滤液)的成分很少,因此,它们都可用于储层孔隙度的计算[15-16]。通过该区致密气藏50余口井目的层段542个气层、气水同层、差气层、水层、干层孔隙度测井系列评价效果统计,密度(ρb)、声波时差(Δt)、中子孔隙度(φN)都可以不同程度地识别划分致密气藏储层(见图4)。图4中减小值是测井响应值相对于稳定泥岩值的减小数。

图4(a)中密度减小值对于不同岩性的5类岩性储层相对于泥岩的减小幅度依次减小,差异也十分明显。储层中渗砂层相对于干层减小值明显增大,且随含气减小增大。特别在区内从含气层随差气层、气水层到气层减小值依次增大,它们与非含气的水层特别是干层差异十分明显。因此,密度测井在识别评价储层岩性、物性和划分致密气藏含气层段都有特别明显的异常差异和实用效果。

图4(b)中声波时差减小值从干层、水层到含气层依次减小,到气层声波时差还明显增大,显示出含气储层明显的岩性特征。储层中渗砂层减小值相对于干层明显减小,其中随含气声波时差阶梯式增大,从气水层到差气层声波时差减小值趋于0,到气层声波时差显著增大,差异十分明显。特别是含气层与非含气的水层尤其是与致密干层增大幅度很大,识别划分致密气藏含气层段有较大异常差异。它们显示出声波时差在评价储层岩性、物性和划分致密气藏含气层段都有十分明显的实用效果。

图4 SLG东区孔隙度测井系列识别划分致密气储层效果对比分析图

图4(c)中中子孔隙度减小值对于不同岩性的含气层、水层到干层相对于泥岩的减小十分明显,岩性特征较为明显。储层中含气层相对于水层减小值增大,其减小值幅度随气水层、差气层到气层依次增大,识别区分含气层与水层效果较好。但中子孔隙度在含气层中相对于致密干层的减小和增大幅度都不明显,识别划分致密气藏含气层段异常差异及灵敏度较低。

2.2 孔隙度测井系列综合评价对比及应用

根据上述3种方法在致密气藏储层测井响应分析和评价上的主要特征及其优缺点(或注意问题)[13-16]制作该区孔隙度测井技术系列分析对比与评价表(见表2)。

表2 孔隙度经济实用最佳匹配测井技术系列分析对比与评价表

从表2可见,孔隙度测井系列相对于泥质岩和致密干层密度的减小和声波时差的相对增大反映出致密气藏储层最为敏感的含气信息,显示出密度、声波时差测井在评价储层岩性、物性和识别含气层段效果显著,评价划分致密气藏储层综合效果最好。中子孔隙度测井在划分储层岩性及区分含气层与水层有一定效果(相对于水层减小幅度较大),但在含气层段中子孔隙度因挖掘效应而有不同程度减小,反映其中子孔隙度测井值相对于致密干层的曲线差异很小,识别划分致密气藏含气层段效果较差。

图5是该区Z4井H8下层段测井系列识别评价致密气藏实例。图5中含气层相对于致密的干层测井响应差异明显,从44号干层、45号差气层到46号气层自然电位减小幅度明显增大,气层自然电位减小幅度最大,其自然伽马、自然伽马能谱钾钍光电吸收截面指数减小幅度也依次增大。特别是孔隙度系列中的气层密度2.46 g/cm3,声波时差260 μs/m;差气层密度2.53 g/cm3,声波时差241 μs/m;致密干层密度2.66 g/cm3,声波时差211 μs/m,其含气层相对于干层差异十分明显。该井45号、46号含气层段射孔试气,日产气4.17×104m3,从而可以看出,密度测井和声波时差测井在含气层段上有最为明显曲线异常差异,可为识别评价致密气提供最为敏感的含气信息。

图5 Z4井H8下层段测井系列识别评价致密气藏实例

3 电阻率系列

3.1 电阻率系列测井响应评价

高分辨率阵列感应、阵列侧向和双感应电阻率测井分别利用5个和2个测井探测系统,不同电极系对致密气藏储层的探测范围及其精度和效果不同[17-19]。图6是该区目的层段50余口井532个不同类型储层电阻率测井系列评价效果统计对比图。

图6(a)中高分辨率阵列感应电阻率在致密干层上最高,深电阻率达55 Ω·m;而水层电阻率最低,深电阻率为9 Ω·m。储层中差气层、气层、气水层相对于干层电阻率明显降低,深探测电阻率分别为42、24、21 Ω·m,它们低于干层和高于水层电阻率的差异明显(低于干层差异分别达13、31、34 Ω·m)。特别是含气层(气层、差气层、气水层)电阻率在径向探测中呈正差异,水层电阻率呈负差异,干层电阻率差异不明显,明显显示出含气层、水层、干层电阻率径向探测特征,从而十分有效地反映出致密气藏储层储渗特性和含气性质。

图6(b)中高分辨率阵列侧向电阻率在致密干层上最高,深电阻率达53 Ω·m;而水层电阻率最低,深电阻率27 Ω·m。储层中差气层、气层、气水层相对于干层电阻率明显降低,深探测电阻率分别为41、33、34 Ω·m,它们低于干层的电阻率差异明显(差异分别12、20、19 Ω·m)。特别是含气层(气水同层、气层、差气层)电阻率在径向探测中呈正差异,水层呈负差异, 干层电阻率差异不明显,显示出含气层、水层、干层的径向电阻率特征,从而较好地反映出致密气藏储层储渗特性和含气性质,但含气层与水层电阻率差异还不够十分明显。

图6 SLG东区电阻率测井系列识别划分致密气储层效果对比分析图

图6(c)中双侧向电阻率在致密的干层显示最高,含气层和水层显示降低,含气层电阻率低于干层和高于水层。它们在径向探测中对含气层和干层显示正差异,水层显示负差异,从而可以反映致密气藏储层储渗特性。在干层和差气层测量值高,深电阻率达50 Ω·m和45 Ω·m;水层和气水层电阻率低,深电阻率21、30 Ω·m;气层电阻率37 Ω·m居中。在差层识别差气层、在渗砂层中识别气水层差异不大,且含气层与干层显示正差异也难于区分。

3.2 电阻率测井系列综合评价对比及应用

根据上述3种电阻率测井系列方法在致密气藏储层上测井响应的主要特征及其优缺点(或注意问题)[17-19]制作该区电阻率测井技术系列分析对比与评价表(见表3)。

表3 电阻率经济实用最佳匹配测井技术系列分析对比和评价表

从表3可见,3种电阻率测井方法在致密气藏含气层段电阻率低于致密干层和高于水层,它们可以不同程度识别致密气藏储层岩性及含气层段。特别是高分辨率阵列感应含气层段相对于致密干层深探测电阻率平均低13～34 Ω·m,在致密气藏储层中识别含气层段电阻率曲线差异大,且在径向探测中呈明显正差异,其评价划分致密气藏储层综合效果为好。高分辨率阵列侧向含气层段相对于致密干层深探测电阻率平均低12～20 Ω·m,在致密气藏储层中识别含气层段电阻率曲线差异也大,也在径向探测中呈正差异,其评价划分致密气藏储层综合效果为较好。双侧向含气层段相对于致密干层深探测电阻率低5～20 Ω·m,识别含气层段电阻率及其径向探测也有差异,但它们在差层中识别差气层、渗砂中识别气水层及气层测井曲线差异较小,评价划分致密气藏储层综合效果居中。

图7是该区Z79井H8下层段测井系列识别评价致密气藏实例。图7中气层、差气层相对于致密干层测井响应差异明显,从43号干层到45号差气层和44号气层,自然电位、自然伽马和自然伽马能谱钾、钍、铀及光电吸收截面指数减小幅度明显增大,密度减小声波时差增大。特别是电阻率系列中高分辨率阵列感应和双侧向电阻率在含气层上相对于干层有明显的降低,它们在致密干层的电阻率约29～35 Ω·m,差气层电阻率约23～28 Ω·m,气层电阻率约18～26 Ω·m,其含气层阵列感应的径向探测电阻率呈明显的正差异变化。通过该井44号气层段射孔试气,日产气2.09×104m3。可以看出,高分辨率阵列感应和双侧向电阻率在含气层段上相对于致密干层有明显降低和曲线差异,特别是高分辨率阵列感应电阻率识别划分含气层吻合度有明显提高。

图7 Z79井H8下层段测井系列识别致密气藏实例

4 结论与建议

(1) 针对SLG东区50多口井500多个不同类型致密气储层测井多参数的统计分析,利用测井曲线在含气层段上异常差异大小统计对比,反映出测井曲线上不同程度含气信息及其差异特征。开展了10多种不同系列常规测井划分岩性、物性及含气性的有效性优化评价,其中孔隙度系列以密度、声波时差测井效果最好,密度减小、声波时差相对增大为致密气储层评价提供出最为敏感的含气信息;岩性系列的自然电位、自然伽马能谱测井效果较好,自然电位、自然伽马能谱减小的异常差异为致密气储层评价提供十分有效的含气信息;电阻率系列以高分辨率阵列感应测井效果最好,高分辨率阵列感应、高分辨率阵列侧向、双侧向电阻率以及光电吸收截面指数、井径测井曲线差异,也为致密气储层评价提供不可缺少的匹配信息。通过这些测井系列的优化组合及其资料深化研究,提升了致密气储层测井定性识别和定量评价能力,有效地划分和筛选新增气层有效厚度。

(2) 提出了致密气储层评价中选择经济实用最

佳匹配测井技术系列的原则:采用实用效果相对较好的测井方法替换效果较差的。其中岩性系列采用自然伽马能谱取代自然伽马测井,更好地评价划分云母、泥质砂岩、生烃岩及高伽马砂岩。为确保在较好井筒井眼状态下探测致密气储层冲洗带的地层测井响应信息,孔隙度系列要改善密度、中子孔隙度及声波时差测井资料的采集和深化应用。特别要注意分析受挖掘效应影响的中子孔隙度测井中的致密气藏含气信息,以克服中子孔隙度在含气层中相对于致密气干层的异常差异和灵敏度低的特征。电阻率系列应采用高分辨率阵列感应或高分辨率阵列侧向测井取代双侧向测井,保证足够准确的电阻率值以及较好的径向探测特性,从而有效地提高致密气储层测井实用效果。

(3) 加强对常规测井在致密气储层中机理的深入分析研究,完善测井储层解释评价。对偶极横波、核磁共振及微电阻率扫描成像测井等新技术加强研究使用,为获取气田勘探开发最大经济效益,做到根据井眼技术状况和录井实时信息适时增减测井项目,实施经济实用最佳匹配测井系列。

参考文献:

[1] 孙宝佃, 宋子齐, 成志刚, 等. 特低渗透储层测井系列优化评价研究——以HQ地区特低渗透储层测井系列评价效果分析为例 [J]. 石油地球物理勘探, 2012, 47(3): 483-490.

[2] 王瑞飞, 沈平平, 宋子齐, 等. 特低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征 [J]. 石油学报, 2009, 30(4): 560-563.

[3] 宋子齐, 程国建, 王静, 等. 特低渗透油层有效厚度确定方法研究 [J]. 石油学报, 2006, 27(6): 103-106.

[4] 申本科, 王贺林, 宋相辉, 等. 低电阻率油气层的测井系列研究 [J]. 地球物理学进展, 2009, 24(4): 1437-1445.

[5] 宋子齐, 王瑞飞, 孙颖, 等. 基于成岩储集相定量分类模式确定特低渗透相对优质储层 [J]. 沉积学报, 2011, 29(1): 88-96.

[6] 王桂成, 宋子齐, 王瑞飞, 等. 基于岩石物理相分类确定特低渗油层有效厚度 [J]. 地质学报, 2010, 84(2): 286-291.

[7] 宋子齐, 王桂成, 赵宏宇, 等. 利用单渗砂层能量厚度研究有利沉积微相及其含油有利区的方法 [J]. 沉积学报, 2008, 26(3): 452-458.

[8] 王瑞飞, 宋子齐. 浊积扇体沉积微相对物性及成岩控制的定量研究 [J]. 地质学杂志, 2009, 33(1): 76-81.

[9] 付金华, 罗安乡, 喻建, 等. 西峰油田成藏地质特征及勘探方向 [J]. 石油学报, 2004, 25(2): 25-29.

[10] 宋子齐, 程国建, 杨立雷, 等. 利用测井资料精细评价特低渗透储层的方法 [J]. 石油实验地质, 2006, 28(6): 595-599.

[11] 胡晓丽, 冯春珍, 侯亚平, 等. 姬塬-白豹地区测井系列优化评价 [J]. 测井技术, 2010, 34(1): 36-41.

[12] 宋子齐, 李亚玲, 潘玲黎, 等. 测井资料在小洼油田盖层评价中的应用 [J]. 油气地质与采收率, 2005, 12(4): 4-6.

[13] 马海, 王延江, 胡睿, 等. 测井岩性识别新方法研究 [J]. 地球物理学进展, 2009, 24(1): 263-269.

[14] 宋子齐. 测井多参数的地质应用 [M]. 西安: 西北工业大学出版社, 1993: 110-140.

[15] 张军, 李洪奇, 谭伏霖, 等. 常规测井原始资料质量检查软件系统研究 [J]. 测井技术, 2010, 34(5): 453-456.

[16] 宋延杰, 韩建强, 王瑛, 等. 考虑黏土连续性影响的低孔隙度低渗透率砂岩储层导电模型研究 [J]. 测井技术, 2010, 34(3): 205-209.

[17] 陈章龙, 陈涛, 宋青山, 等. MAX274在多频阵列感应成像测井仪中的应用 [J]. 测井技术, 2010, 34(2): 94-97.

[18] 成志刚, 孙宝佃, 刘振华, 等. 高分辨率双侧向测井和双感应测井数据联合反演研究与应用 [J]. 测井技术, 2010, 34(6): 542-547.

[19] 宋子齐, 杨立雷, 程英, 等. 非均质砾岩储层综合评价方法 [J]. 石油实验地质, 2007, 29(4): 415-419.