一电成像测井孔隙度频谱分析技术及其在火成岩储层中的应用

何 进, 汤 玉, 温建平, 易寒婷

(中国石化胜利石油工程有限公司 测井公司,山东 东营 257096)

一电成像测井孔隙度频谱分析技术及其在火成岩储层中的应用

何 进, 汤 玉, 温建平, 易寒婷

(中国石化胜利石油工程有限公司 测井公司,山东 东营 257096)

利用Archie公式,将电成像测井微电阻率推导转化为井壁周围视地层孔隙度,从而生成视孔隙度图像。然后取一定的计算窗口,进行视孔隙度频率直方统计,形成类似T2谱的视孔隙度频谱分布图。引入核磁或交会孔隙度曲线,对孔隙度频谱进行重新刻度,使频谱既反映储层孔隙结构变化,同时也反映孔隙度的大小,从而更加直观地反映储层的孔隙及孔隙结构特征。通过大量的数据处理、筛选,统计出4种不同的频谱解释模式,在新疆某火成岩地层得以应用,取得了较好的勘探应用效果。

成像测井;视孔隙度;频谱分析;孔隙结构;裂缝;溶蚀

火成岩储层储集空间的类型极其复杂,既有原生孔隙,又有次生溶蚀孔隙,后期的构造应力又使其产生不同类型的裂缝孔隙。所以,在储层有效性评价及孔隙度定性计算方面存在着诸多困难,这就使得对火成岩孔隙结构的研究显得尤为重要。在酸性火成岩中,核磁共振测井T2谱能有效地表征储层的孔隙结构,但在中-基性火成岩中,由于受镁、铁等顺磁物质含量高的影响,核磁共振信号吸收较大,无法得到有效的激发,使核磁共振测井在中-基性火成岩中的应用受到了限制[1]。岩心分析是研究储层孔隙结构特征的一种重要方法,但岩心分析往往只代表某一个深度点的孔隙结构特征,且火成岩储层除发育基质孔隙外,易发生次生孔隙,对溶蚀、裂缝性储层岩心分析也存在着相当大的局限性。电成像测井具有较高的垂向、水平分辨率,已被广泛应用于复杂岩性地层的裂缝和溶蚀识别与分析,利用电成像测井资料定量评价储层的孔隙度分布特征是一种较好的方法,目前胜利油区针对该方面的探索和应用仍然较少,有着较好的发展前景和应用潜力。笔者利用微电阻率扫描成像测井测得的反映地层冲洗带的阵列微电阻率曲线,结合Archie公式,分析火成岩储层的孔隙分布,进而指导火成岩储层的有效性评价。

1 视孔隙度确定

微电阻率成像测井采用的是阵列纽扣电极系测量方式,以哈里佰顿的XRMI为例,它有6个测量极板,每个极板上有25个电极,共有150个电极,极板和回路电极之间供一定的电流,将测量纽扣电极的电流刻度成电阻率,可以测得沿井周分布的150条微电阻率曲线[2]。

同时,微电阻率扫描成像测井采用侧向测井的屏蔽测井原理,具有和浅侧向测井基本一致的探测深度,测得的电阻率反映了地层冲洗带的电阻率，而冲洗带中的地层水又被钻井液滤液所驱替。所以，可将Archie公式

转化为

(1)

式中,Ro为地层冲洗带电阻率,Ω·m;Rw为地层水电阻率,Ω·m;a为与岩性有关的岩性系数;φ为孔隙度,%;Ri为成像测井微电阻率,Ω·m;Rmf为钻井液滤液电阻率,Ω·m。

由式(1)可得第i条电阻率曲线计算的视孔隙度

(2)

最终,将测得的150条微电阻率曲线转换为150条视孔隙度曲线。

2 孔隙度频谱分析

2.1 孔隙度频谱计算

微电阻率扫描成像测井纵向分辨率较高,取L个采样点的范围作为计算窗口(图1(a)),可获得150L个视孔隙度值,根据一定的步长对其进行直方频率统计,将直方频率图的幅度连起来,形成类似的T2谱,即为视孔隙度频谱分布图(图1(b))。

图1 成像测井微电率曲线计算孔隙度分布示意图

同时,可以计算孔隙度区间分布曲线,类似核磁共振测井的孔隙分布,表示不同孔隙度的百分率及各自区间孔隙(0～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%)随深度的变化。孔隙区间分布曲线也类似于核磁共振成像的孔隙分布曲线,反映了不同孔隙区间的分布情况。

2.2 基质孔隙度与次生孔隙度的确定

通过对L窗长视孔隙度进行分析统计,便可确定基质孔隙与次生孔隙的分界点,从而确定原生孔隙与次生孔隙的比率,原生孔隙加次生孔隙等于总孔隙。

平均总孔隙度为

(3)

式中,φi为统计窗长内的各孔隙度值,%;n为统计窗长内的数据个数。

次生孔隙度为

(4)

基质孔隙度为

φmatrix=φave-φvug.

(5)

2.3 视孔隙度刻度

为了在反映孔隙结构变化的同时,也能够反映孔隙度大小,可进一步对上述孔隙度频谱进行刻度,引入常规交会孔隙度或核磁有效孔隙度。设记录点的有效孔隙度为φe,平均总孔隙度为φave,可令有效孔隙度为平均孔隙度的数学期望值,则每个孔隙度计算值φ″可刻度为

(7)

3 孔隙度频谱评价模式

孔隙度频率分布图由单个孔隙度峰、两个孔隙度峰或两个以上的孔隙度峰组成,不同孔隙度峰值的高低主要取决于不同的孔隙在计算窗口地层中所占比例的大小,比例越大,峰值越高,反之则越低。峰的宽窄表示不同孔隙在地层中分布是否均匀,若均匀,峰分布较窄,反之则较宽。单峰说明主要发育基质孔隙,双峰或多峰则主要是由次生孔隙或裂缝发育造成的。所以,孔隙度频谱分布基本上可以反映岩石孔隙大小的分布特征,从而有效且直观地反映地层的孔隙结构。

通过处理、筛选,统计出以下4种主要常见模式,见表1。

表1 视孔隙度频谱特征

4 应用实例

从处理的新疆某区块P61井855～949 m井段火成岩的XRMI孔隙频率分布图(图3)看,该段可认为是火山活动同一期的不同阶段,早期结束后,地层受风化、淋滤影响,产生溶蚀孔洞,孔隙度频谱后移,频谱多为单峰,谱峰较宽,为溶蚀型储层;后期下部气孔或裂缝发育,孔隙度频谱靠后,以双峰或多峰为主,为气孔、裂缝性储层,顶部熔岩致密,孔隙度频谱显示较为集中,谱峰窄而陡,溶蚀孔隙不发育。从常规曲线上亦可看出上部为低伽马、高密度、小声波时差数值特征的玄武岩,下部为中等伽马、高密度、小声波时差数值特征的凝灰岩,亦说明了孔隙度频谱具有较高的可信性。

图3 P61井石炭系XRMI孔隙度频率分布图

同时,在进行视孔隙度频谱分布处理的时候引入了中子-密度交会孔隙度作为有效孔隙度,所以孔隙度分布曲线在反映该井段孔隙结构特征的同时也能够较精确地反映储层的真实孔隙度。

测井综合解释一类层11.4 m,二类层38.5 m,三类层40.7 m。对855～949 m井段进行射孔,日产油4.28 t,乳化水0.1 m3,产量稳定。测井评价成果与试油结果相吻合,取得良好的地质应用效果。

图4为新疆某区块P66井1 130～1 230 m凝灰岩井段XRMI处理孔隙度频率分布图。由图可以看出,次生孔隙总体较发育,其对应的孔隙度频谱分布呈宽平、双峰甚至多峰特征,且谱后移明显,孔隙度图像呈相对暗色。在视孔隙度曲线道,可以看出在储层的发育段,其计算的视孔隙度与常规交会孔隙度具有较好的对应性。另外,将孔隙度谱与核磁标准T2谱作对比,在孔隙度频谱靠后的井段T2谱也表现出相似的特征,说明储层存在次生的溶蚀或裂缝孔隙,较好地反映了储层的孔隙结构特征。同时也印证了孔隙度频谱分析具有较好的可靠性。对比孔隙频谱特征靠后井段电成像图,显示发育中高角度裂缝和半充填缝,且图像显示有暗色或模糊特征,说明伴随有溶蚀发育。测井解释以一类层和二类层为主,综合评价为裂缝-溶蚀型储层。对1 109.60～1 230.00 m井段进行射孔测试,日产油14.2 t,含气20%,为中产重质油层。测井评价成果与试油结果相吻合,验证了研究成果的可行性。

图4 P66井凝灰岩井段XRMI孔隙度频率分布图

5 结 论

(1) 电成像测井微电阻率孔隙度频谱分析较好地反映了火成岩的孔隙结构特征,同时结合常规有效孔隙度进行刻度计算,又较真实地反映储层的孔隙度大小,具有明显的技术优势。

(2)通过数据处理、筛选,统计出4种不同的频谱解释模式,并在新疆某火成岩地层进行了应用,取得了较好的效果。因此,电成像测井微电阻率孔隙度频谱分析技术可较好地指导火成岩储层的有效性评价，具有较高的可靠性和可信度。

[1] 周吉平.火山岩油气藏测井评价技术及应用[M].北京:石油工业出版社,2009:87- 90.

[2] 肖立志,张元中,吴文圣,等.成像测井学基础[M].北京:石油工业出版社,2010:6- 8.

[责任编辑] 王艳丽

2014-11-04

何 进(1982—), 男,河南南阳人,中国石化胜利石油工程有限公司测井公司工程师,主要从事测井资料解释研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.01.005

P631.84

A

1673-5935(2015)01- 0014- 04