基于vp／vs定量计算碳酸盐岩储层参数方法探讨

廖元垲，何传亮

（中石化西南石油工程有限公司测井分公司，四川 成都610100）

0 引 言

YB气田位于四川盆地东北部，目的层位为二叠系长兴组碳酸盐岩礁滩相储层，其主要岩性为亮晶生屑灰岩及亮晶生屑白云岩［1］，黏土矿物含量低，单井天然气产量普遍较高。目前该气田已进入产能建设阶段，基于测井解释提供的精确储层参数是单井储层评价及开发方案决策的重要依据。由于开发需要，完井方式普遍为水平井筛管完井，具有造斜率大、井身结构复杂、井眼尺寸较小等特点。目的层埋深普遍超过6000m，且具有高温、高含硫化氢、中含二氧化碳的特征［2］，导致测井难度及风险极大，测井项目仅有自然伽马、声波时差及双侧向电阻率。因此，极其有限的测井资料给碳酸盐岩储层的岩性识别及储层参数的准确计算带来很大困难。

由于工区内目的层横向非均质性强［3］，且纵波时差受含气性影响大，传统方法计算结果准确性欠佳。利用有限的测井资料解决这一难题，为气藏精细评价提供可靠的储层参数，具有非常重要的意义。基于此，本文利用vp／vs开展了川东北地区YB气田的碳酸盐岩储层参数的计算方法探讨。

1 思路及可行性分析

基于双矿物体积模型采用2种孔隙度测井曲线交会法求解矿物含量以及孔隙度。如中子声波交会法，设V1、V2、φ分别为2种矿物的体积含量和储层孔隙度，建立体积模型

在已知声波和中子测量值的情况下，求解方程组可获得V1、V2、φ；但在YB气田开发井中仅有声波测井曲线的条件下，直接利用该交会方法不现实。由该体积模型可知，在有声波测井资料的前提下，若能够确定V1、V2、φ中任一未知量，则可联立式（1）和式（2）获取其余未知量，测井记录的声波全波列测井信息为解决这一难题提供了可行途径。

声波全波列测井可以提取纵波和横波时差，纵横波速度比vp／vs可有效识别碳酸盐岩的岩性。在YB气田，通过对多口井取心段的白云石含量与vp／vs值对比分析发现，其含量与vp／vs值具有很好的相关性。以YB123井为例（见图1），该井通过中子密度测井交会处理的物性剖面（分别为第4、第5道）与岩心分析数据吻合很好，黏土矿物含量很低；声波变密度测井图像（第9道）与地层特征对应，提取的纵波、横波时差（第8道）及计算的vp／vs值（第7道）可靠，并且与岩性剖面中的白云石含量（第6道）具有很好的对应关系。由于目的层为二叠系长兴组礁滩相储层，其岩性为亮晶生屑灰岩及亮晶生屑白云岩［1］。因此，通过对声波全波列测井信息进行处理，提取纵、横波时差，再利用不同岩性vp／vs的变化规律［4］，可建立vp／vs与V1及V2之间的定量关系，结合双矿物体积模型进行长兴组碳酸盐岩储层孔隙度和矿物含量的定量计算是完全可行的。

图1 YB123井长兴组储层岩心分析及测井资料成果图

2 储层参数计算模型

2．1 YB气田长兴组vp／vs 特征

对YB气田内已完钻井vp／vs与纵波时差Δtc关系研究发现，YB气田长兴组地层vp／vs与岩性、物性和含气性具有如下特征（见图2）。

（1）致密纯灰岩vp／vs值较集中地分布于1．90～1．94之间，平均1．92；致密纯白云岩vp／vs值较集中分布于1．78～1．82之间，平均1．80；过渡岩性vp／vs值分布于1．80～1．91，且vp／vs值随白云化程度增高而减小。

（2）vp／vs受储层含气性影响较大，随着含气性变好，纵波时差逐渐增大，vp／vs逐渐减小，当减小到1．58左右，变化趋势逐渐趋于平缓。

（3）通常，储层基质孔隙的发育情况受白云化程度控制，白云化程度越高，其含量越高，则孔隙越发育，储层含气性也越好，vp／vs值减小越显著。

图2 YB气田长兴组储层vp／vs特征

2．2 vp／vs 影响因素分析

理论和实验研究表明，岩石的声速和岩石的成分、孔隙度 和 流 体 性 质 有 关［5］。 楚 泽 涵［6］指 出，vp／vs随孔隙度的变化不大；在孔隙度0～20%时，vp／vs比值可能不变或仅有很小的变化，在孔隙度数值较大时，孔隙度对vp／vs的影响不能忽略［7］；纵波对气体含量敏感，横波对气体含量不敏感，含有少量气体时即可使纵波速度显著减小，对横波速度影响不大，当储层含气时，vp／vs会显著减小［8］。YB气田长兴组生物礁储层具有中孔隙度、高渗透率特征，平均孔隙度4．77%［9］。因此，YB气田内长兴组储层的孔隙度对vp／vs值影响较小，岩性、含气性是影响vp／vs值的主要因素，利用vp／vs计算矿物含量则需要进行含气性校正。

2．3 vp／vs 含气性校正

利用vp／vs定量计算矿物含量时首先需要消除储层含气性对vp／vs影响，保留岩性响应信息，然后建立与矿物含量的关系，从而求取白云岩及灰岩含量。由不同岩性的vp／vs规律［4］可知，致密灰岩的vp／vs为1．9左右，致密白云岩vp／vs为1．8左右，随白云化程度增高，vp／vs从1．9附近逐渐减小到1．8左右。根据岩石物理理论数据及实验数据，对取心段的纯灰岩及纯白云岩进行刻度，可得到与白云岩含量直接相关的纯碳酸盐岩vp／vs的理论曲线C；结合YB气田长兴组储层实测vp／vs数据建立理论曲线C与实测vp／vs的含气性校正关系模型。

理论曲线C反映了纯碳酸盐岩的vp／vs，能直接反映白云石含量，但与含气性无关。选取长兴组气层，其实测vp／vs受到储层含气性影响。理论曲线C与实测vp／vs二者之间建立的关系式可认为是对实测vp／vs的含气性影响校正。实现的具体步骤如下。

（1）理论曲线C的建立。设白云石含量为VDol（单位为%），建立方程

当白云石含量VDol＝0时，令C＝1．92（纯灰岩vp／vs比值）；当VDol＝100%时，令C＝1．80（纯白云岩vp／vs比值），系数a＝0．0012，b＝1．92。纯碳酸盐岩的vp／vs理论曲线C为

（2）vp／vs含气性校正关系式。根据实验分析的白云岩及灰岩体积，利用式（5）正演获得理论曲线C；结合测井获得的vp／vs建立二者的关系模型，并用于vp／vs的含气性影响校正（见图3）。校正式为

图3 vp／vs含气性校正关系

图4 含气性校正前后（vp／vs）—Δtc 交会图

（3）vp／vs含气性校正。依据式（6）将测井获得的vp／vs进行校正，得到与岩性相关的曲线。图4为含气校正前后的（vp／vs）—Δtc交会图。可以看出，校正前的vp／vs受到岩性和含气性的共同影响，交会数据点（蓝色）分布较广；利用上述模型进行含气性校正后的交会点（红色）介于1．8～1．92之间，基本消除了含气性影响，主要反映岩性特征，与实验分析数据吻合。

2．4 储层参数计算

上述对vp／vs进行天然气影响校正是通过刻度白云岩含量间接实现的，因此，将理论曲线C刻度到区间0～100%后，利用式（4）和式（6）反演即可获得白云岩含量。在体积模型中，在声波曲线已知的情况下，将其代入式（1）和式（3）可获得方解石含量及孔隙度φ。

实际应用中，通常是在利用自然伽马准确计算地层泥质含量基础上，通过泥质校正将泥质双矿物岩石模型变换成纯双矿物岩石模型，再进行求解。确定岩石矿物含量和孔隙度后，结合前期建立的渗透率及饱和度模型，可完成渗透率、饱和度等其他储层参数计算。

3 应用效果分析

利用建立的基于vp／vs储层参数计算模型，在YB气田长兴组储层开展了处理解释应用。图5为YB272－1井测井处理成果与实钻分析成果图。利用该方法处理计算的岩性剖面、物性参数等与实验分析数据及地质录井成果对应很好。测井计算的白云石含量与XRF元素分析［10］的白云化程度相吻合，测井计算孔隙度与岩屑核磁共振孔隙度基本一致，说明该方法计算的储层参数成果较准确可靠。另外，校正前后的vp／vs重叠区间与录井全烃显示对应好，该重叠区间可定性指示储层含气性，在测井资料有限的情况下，可作为指示储层含气性的有效方法。

图5 YB272－1井长兴组处理成果图

4 结论

（1）利用声波全波列提取地层的纵横波时差信息，分析总结了区域内vp／vs特征及影响因素，研究了对vp／vs的含气性影响校正，探索性提出了基于vp／vs定量计算该气田长兴组碳酸盐岩储层参数的方法和模型。

（2）通过在长兴组储层中的应用实践表明，该方法具有较高的计算精度，较好地解决了有限测井资料情况下的储层参数准确计算和测井解释难题，为川东北地区YB气田长兴组储层开发及储量计算提供了可靠的依据。

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