电成像在苏里格山西组储层精细描述中的应用

郝骞，李武科，闫丽，郝晋美，赵占良，石林辉，王文胜

（1.中国石油长庆油田苏里格气田研究中心，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田第三采气厂，陕西西安710018）

电成像在苏里格山西组储层精细描述中的应用

郝骞1，2，李武科1，2，闫丽3，郝晋美1，2，赵占良1，2，石林辉1，2，王文胜1，2

（1.中国石油长庆油田苏里格气田研究中心，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田第三采气厂，陕西西安710018）

摘要：应用电成像深入探讨苏里格气田某区块山西组储层裂缝类型、分布及其与试气效果之间的关系，识别并建立更为精细的沉积微相模型，解释古水流方向，开展综合性的沉积环境精细描述以还原地下储层真实沉积特征，加深对非常规天然气储层的认识和开发能力.研究表明，山西组储层多见天然裂缝，裂缝倾角分布在45°~90°之间，走向分布在75°~256°之间，在电成像板状交错层理砂体前积方向指示古水流方向分析的基础上，结合三维地震和重要电性参数综合分析，明确低渗气藏在强水动力、气测饱满、砂体电性及物性响应好的配置下，发育天然裂缝的储层捕获高产气井的几率较大.①

关键词：苏里格；电成像；山西组；储层精细描述；裂缝分析；古水流方向

0　引言

苏里格是目前我国年产气量最大的整装气田［1］，通过5年前期评价、7年全面开发，截至2015年初，

苏里格气田总产气量突破1 000×108m3，相当于替代煤炭1.33×108t，减少CO2排放量1.42×108t、SO2排放量220×104t.在推动中国经济平稳发展的同时，苏里格气田已成为覆盖京津地区及全国30多个中小城市，惠及人数超过2.5亿的中国陆上天然气枢纽中心.

地质科技进步是推动绿色能源高效发展的源动力，近年来，以电成像为代表的裂缝精细识别［2-3］、古水流分析［4］及沉积微相精细描述技术［5-6］，还原了地下储层真实沉积特征，提高了对非常规天然气藏的认识和评价水平.电成像是将阵列扫描或旋转扫描采集的地层信息，经过电阻率图像化处理以获取井筒周围地层信息并加以三维可视化显示的测井解释新方法［7］.不同于常规测井解释效果，电成像能更细腻、更直观地表征岩层变化，更快速对储层非均质性做出响应［8］，是现代复杂储层精细描述的新方法.国际专业石油服务公司哈里伯顿、斯伦贝谢和阿特拉斯分别推出了各自的电成像扫描仪EMI、FMI、STAR，它们代表了当今电成像技术服务和综合解释的最高水平［9］.本文中以苏里格气田某区块山西组储层为例，通过细致解析FMI和STAR电成像地质信息，结合三维地震及典型测井参数综合分析，为储层精细描述和气田开发决策提供技术依据.

1　研究区概况

1.1研究区地理位置研究区位于中国内陆第二大沉积盆地鄂尔多斯盆地苏里格气田中南部，构造隶属伊陕斜坡中部.区块北抵哈汗兔庙，西至召皇庙，南临城川地区，东接河南区，地形平缓，地表主要由沙地、盐碱地和草地构成.

1.2研究区气候特点研究区位于中温带，属于半干旱到干旱大陆性气候，干旱少雨，蒸发作用强，强风伴有沙尘，光照充足.最高月（7月）平均温度28°C，气温最低月（1月）平均温度零下17°C.

2　山西组储层特征

2.1山西组储层岩石学特征研究区山西组储层岩性主要由含硅粗粒石英砂、浅灰色中粒岩屑石英砂及绿灰色含泥中粒岩屑组成.矿物成分以石英为主，其次为岩屑，长石含量极少.岩屑组分以变质岩屑为主，其次为火成岩屑，含少量沉积岩屑.填隙物多为高岭石、水云母及硅质，陆源杂基以粘土矿物为主，反映了该时期水动力稳定，砂体经历了长期淘洗分选过程.

2.2山西组储层电性特征山西组储层段自然伽马（GR）在整体表现为低值，自然电位（SP）在渗透层表现为负异常幅度大，致密层幅度较小或平直，孔隙度（PHI）时高时低，声波时差（DT）分布在200.00~ 265.50 μs/m之间，密度（DEN）分布在2.30~2.60 g/cm3之间，电阻率（RT）分布在40.00~525.00 Ωm之间，泥质含量（Vsh）分布在5.52%~27.06%之间，井径（CAL）曲线规则或缩径.

2.3山西组储层沉积及含气性特征山西组储层整体为高弯度曲流河（早-中期）向低弯度顺直河（晚期）过渡沉积，沉积背景为大范围深湖-浅湖环境.曲流河道携砂能力变弱，砂体宽度窄，厚度大，河道砂易见向上变细结构，顶部常可见粉砂质细粒物.河道砂多以单砂层为主，虽然砂体横向连片性低，但蜿蜒距离较长.山西组试气不产水，当钻遇纯净河道储层时，即使砂体较薄，通过压裂改造也能获取较高的无阻流量.

3　电成像精细地质描述

应用电成像深入探讨储层裂缝类型、分布及其与试气效果之间的关系，识别并建立更为精细的沉积微相模型，解释古水流方向，开展综合性的沉积环境精细描述，这些对于压裂参数设计、井网部署、气田开发决策等都具有积极的指导作用.

3.1储层裂缝分析裂缝是储层岩石在外力作用下沿层面破裂后形成的不连续聚集状态，可成为深

部油气输送的有利通道［10-11］.识别裂缝空间分布并加以利用，有望提高非常规天然气动用程度，从而提升气田最终采收率［12］.研究区内山西组岩层沉积特征各异，天然裂缝与钻探诱导裂缝交织共存，需对裂缝的形成机理、形态特征及产状认真分析，有针对性地识别出天然裂缝并加以改造利用.

图1　SN*-A井山西组气层内发育裂缝

图2　SN*-B井山西组气层内发育裂缝

钻探诱导裂缝是在钻探过程中岩石受钻具震动形成的裂缝，其特点是：①裂缝十分微小且径向延伸短，在电成像中可见高电导率异常和暗色条纹特征；②易受钻井液侵入影响，裂缝分布多呈现近180°成对出现，在双侧向测井曲线上可见“双轨”现象；③常伴有高角度主裂缝及两侧羽毛状的微裂缝.天然裂缝在形态上与钻探诱导裂缝有以下区别：①天然裂缝通常单个出现，或成组出现，但不对称；天然裂

缝开启度不均匀，边缘不光滑，而钻探诱导裂缝开启度稳定，边缘光滑，裂缝面平直；③天然裂缝在砾岩层中绕砾石而过，钻井裂缝则直接穿透砾石.

图3　SN*-C井山西组气层内发育裂缝

根据上述判识要点，对区内12口开发井电成像数据详细区分，解释结果表明：3口井山西组发现钻探诱导裂缝，最大水平主应力方向为NEE-SWW，平均约为81°~261°；最小水平主应力方向为SSENNW，平均约为171°~351°.9口井山西组气层段发育天然裂缝，裂缝倾角分布在45°~90°之间，主要集中在80°~85°，平均走向分布在75°~256°之间.天然裂缝类型多见高角度缝及垂直缝，裂缝横向贯穿砂岩内部层理面，纵向切穿了泥质条带.

为进一步寻找裂缝发育部位与试气效果之间的关系，统计了这12口开发井山西组24个含气储层（根据测井综合解释结果）的参数特征.结果表明，在13个山西组气层内部见天然裂缝，占统计层数的54%.SN*-A井第52层、SN*-06B井第54层、SN*-01C井第54层测井解释均为气层，虽然电成像显示气层中均发育多条高角度裂缝（图1~3），然而试气无阻流量差异非常大，分别为5.467×104、0.701 8×104和7.998×104m3/d.通常裂缝的存在对改善储层渗透性和提高压裂改造效果方面具有积极的作用，但实际数据表明，低渗致密砂岩气藏不能仅凭是否发育天然裂缝来预测试气效果的优劣.上述3口开发井中试气无阻流量最大的SN*-01C井重要电性参数响应较好：DT平均值为225.85 μs/m，DEN平均值为2.52 g/cm3，PHI平均值为7.53%，Vsh仅为9.91%，GR为低值短箱形，反映沉积背景为水动力较强的河道沉积，全烃曲线形态饱满，全烃解释厚度大于测井气层解释厚度，说明储层含气性高.SN*-06B井DT平均值为197.33 μs/m，DEN平均值为2.61 g/cm3，PHI平均值仅为2.77%，Vsh达到14.96%，GR形态为圣诞树状，全烃曲线前沿缓慢爬升，后沿陡，高点在下部，说明储层含气性欠饱和，虽然电成像揭示其发育数条天然裂缝，但对提高储层孔渗性贡献极小.分析可见，裂缝发育部位与试气效果之间无典型对应关系，决定试气效果的重要因素与储层物性和沉积环境密切相关.

3.2沉积微相分析常规划分、识别和描述沉积微相的主要方法是通过电测曲线的形态、幅度以及组合特征等方式判识［13-14］，方法单一，已不能满足当前天然气勘探开发难度增大、复杂陆相河流储层描述

精细化程度更高的实际要求［15］.研究区山西组是在大范围深湖-浅湖环境下发育的低弯度顺直河-高弯度曲流河组成的过渡河道沉积，根据沉积环境背景（图4），应用电成像对储层岩石层理做深入描述，结合典型测井曲线，识别并建立精度更高的沉积微相模型.

图4　SN*-D及SN*-C井山1段沉积微相划分图

①曲流河道沉积微相：在沉积地质模型中该类河道通常位于陆相河流体系的中下游，特点是河道截面窄而深、弯曲度高，河道基底的GR通常小于60 API，河道砂体整体呈现向上变细的正粒序.发育板状交错层理、水平层理及斜层理，电成像静态图中曲流河道呈现较为均匀的浅黄亮色、厚块状样式，指示地层由电阻率中等-较高的均匀致密砂岩构成，配合常规测井可综合判定为曲流河道沉积.

②决口河道（决口扇）沉积微相：河流在洪水期冲破天然堤，在决口处堆积形成决口河道（决口扇），在平面上呈指状或舌状向河漫平原变薄尖灭.岩性主要为砂、泥岩互层，粒度较天然堤粗.GR呈现多个幅值不同的连续指状，其RT值高于下伏洪泛平原.电成像静态图可见高黄亮度、短块状和数条线状、单一暗色斜层理发育，指示地层由电阻率较高的砂岩和电阻率较低的泥岩以互层样式构成，进一步根据其连续性和常规测井可判定为决口河道（决口扇）沉积.

图5　山西组砂岩层理电成像特征

③天然堤沉积微相：洪水期河流水位较高，河水携带的细粒沉积物沉积于河床岸边，形成以泥质砂岩为主的细粒沉积物.垂向序列中天然堤常位于曲流河道的上部，厚度较小，一般为几十厘米到几米. 其GR为快速变化的低-中值指状，电成像静态图可见浅黄亮色、薄块状与暗色厚块平行层理发育，指示

地层是由岩性快速变化的低电阻沉积物构成，进一步根据其发育部位和常规测井可判定为天然堤沉积.

3.3基于电成像古水流方向识别的沉积环境精细描述层理是沉积岩的主要构造现象，沉积物在漫长的地质时期逐渐形成的沉积构造能反映当时的水动力特征，是判断古水流方向的重要标志之一［16］.电成像数据蕴含丰富的地质信息［17］，通过提取岩层层理倾角、倾向数据，结合区域地质及电测资料，可用于解释古水流方向、沉积能量变化、层理类型及沉积韵律等细微特征，更真实还原储层沉积特征.

电成像动态图可见山西组储层发育槽状交错层理、板状交错层理、平行层理及块状构造（图5）.槽状交错层理呈多角度圆弧形截切状，层理无固定倾角和倾向，无法对古水流方向做进一步判识.板状交错层理层系界面为平行、向底部收敛、向顶部截切的明暗反射状，在其倾角图上多呈现一组相互平行的绿、蓝模式，是识别古水流方向的良好标志.对研究区12口开发井山西组储层的电成像地层倾角特征详细分析，重点识别位于河道底部的板状交错层理砂岩蝌蚪图.这些蝌蚪倾角分布于10°~30°之间，组合模式为蓝模式或倾角范围更加集中的绿模式.分别统计这些蝌蚪图的倾角和倾向数据，判断井点处古水流方向，标注在沉积微相平面图上以做综合沉积环境分析.

以电成像古水流方向识别和裂缝分析为基础，结合三维地震振幅属性表征的河道分布［18］和重要电性参数反映的单井沉积微相，为研究区开展综合性的沉积环境精细描述和新一轮井位决策奠定基础（图6）.

图6　基于三维地震-电成像古水流及裂缝-单井沉积微相的沉积环境精细描述

4　结论

1）电成像裂缝分析表明，研究区山西组储层裂缝类型以天然裂缝为主，钻井诱导裂缝偶有发育.天然裂缝角倾角分布在45°~90°之间，平均走向分布在75°~256°之间，裂缝类型多见高角度缝及垂直缝，裂缝横向贯穿砂岩内部层理面，纵向切穿了泥质条带.

2）裂缝发育部位与试气效果之间无典型对应关系，决定试气效果的重要因素与储层物性和沉积环境密切相关.在强水动力、气测饱满、储层电性及物性响应好的背景下发育天然裂缝的储层捕获高产井的几率较大.

3）对河道相沉积体系不同部位岩石层理做电成像特征分析，结合典型测井曲线，可以有效划分和识别主要沉积微相.电成像静态图中曲流河道呈现均匀的厚块状浅黄亮色，指示地层由电阻率中等-较高的均匀致密砂岩构成，是山西组较理想的储集体.

4）在电成像图中利用板状交错层理在平行于水流方向上可代表砂体前积的方向的特点，配合区域地质及电测资料，可综合解释沉积能量变化、沉积韵律及古水流方向.以电成像古水流分析为基础，结合高精度三维地震和重要电性参数反映的单井沉积微相及电成像裂缝分析，能够更精细地描述沉积环境，更好地服务于气田开发决策.

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（责任编辑游俊）

Application of imaging logging in fine reservoir description in Shanxi formation of Sulige gas field

HAO Qian1，2，LI Wuke1，2，YAN Li3，HAO Jinmei1，2，ZHAO Zhanliang1，2，SHI Linhui1，2，WANG Wenshen1，2
（1.Sulige Gasfield Research Center，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Petroleum，Xi’an 710018，China；3.The Third Gas Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China）

Abstract：Take Shanxi formation in some block in Sulige gas field as an example，this paper restored the real sedimentary characteristics and improved the understanding of the unconventional natural gas reservoir through the imaging logging fracture identification，the relationship between fracture and well testing，palaeocurrent direction analysis，and fine description of sedimentary micro-facies. The results shows，natural fracture is the mainly type of the target reservoir fracture，the average fracture dip angle is 45°90°，and the average angle of fracture trend is 76°256°. Based on sand progradational directions indicating the palaeocurrent direction，seismic interpreting and some important logging parameters，the reservoir with nature fracture should be get good production under strong hydrodynamics，good gas bearing in logging curves and sand properties.

Keywords：Sulige gas field；imaging logging；Shanxi formation；fine reservoir description；fracture analysis；palaeocurrent direction

作者简介：郝骞（1982-），男，博士，工程师，E-mail：haoq1_cq@petrochina.com.cn

基金项目：国家科技重大专项(2011ZX05044)及致密气藏开发重大工程技术研究项目（2012E-1306）资助

收稿日期：2015-04-20

文章编号：1000-2375（2015）06-0513-07

中图分类号：P618.13

文献标志码：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-2375.2015.06.001