挖掘系数法在苏里格气田马五碳酸盐岩储层流体识别中的应用

任小锋, 魏娇, 马一宁, 陈义祥, 姚海林, 韩世峰

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部, 陕西 西安 710201)

0 引 言

苏里格气田包含2套含气层系,上古生界致密砂岩气藏和下古生界碳酸盐岩气藏。利用常规测井资料进行流体性质判识方法的研究,主要集中在上古生界致密砂岩储层[1-4],对下古生界碳酸盐岩储层流体性质判识方法的研究相对较少。

常规测井资料储层流体性质判识方法主要依据是天然气和地层水的电阻率及含氢指数具有明显的差异响应特征[5]。基于电阻率的判识方法对高孔隙度、高电阻率的碳酸盐岩气层识别效果较好,对高电阻率水层和低电阻率气层识别效果较差。基于天然气和地层水含氢指数的差异,除了三孔隙度交会法[6],张齐[7]提出利用三孔隙度差值及比值法,还有一些研究者利用三孔隙度的复合运算识别气层[8-9],以上研究的对象都是砂泥岩地层,且判识参数的物理意义及其与中子孔隙度测井探测地层的含气饱和度的关系不明确。本文利用挖掘系数法基于中子孔隙度测井岩石体积模型得到挖掘系数与含气饱和度的关系,结合物性参数,进行流体性质判识。实际资料的处理解释结果证明,该方法能够准确判识碳酸盐岩储层的流体性质。

1 苏里格气田马五41储层特征

图2 马五41岩心渗透率统计图

苏里格气田马五41储层是下古生界奥陶系马家沟组第5段第4亚段第1层。储层岩性主要为白云岩和含灰白云岩。63颗储层岩心X衍射全岩分析数据表明,白云岩平均相对含量为87.3%,方解石平均相对含量为10.8%,石英平均相对含量为1.9%,不含黏土矿物成分。孔隙类型以溶孔型、裂缝溶孔型、晶间孔型为主。溶孔充填程度为全充填-半充填,溶孔填充物与岩石组分一致。桃37溶洞内充填的白云石、方解石及自生石英的相对含量分别为60%、38.5%、1.5%。595块岩心孔隙度统计表明,岩心孔隙度介于0.12%～16.35%,平均值为5.09%,中值为4.53%,8%以下分布较集中(见图1);渗透率介于(0.001～88.26)×10-3μm2,平均值为1.88×10-3μm2,中值为0.11×10-3μm2,(0.01～0.05)×10-3μm2和(0.1～0.5)×10-3μm2分布较集中(见图2);地层水水型为氯化钙型,矿化度介于83.39～324.52 g/L。

储层岩电参数变化大。从186个单试层的电阻率—声波时差双对数坐标交会图上看(见图3),含水饱和度线无法有效区分气层与气水同层、气水同层与含气水层。高电阻率水层和低电阻率气层难以判识,如L92井和SD53-17井。

图3 苏里格气田马五41电阻率—声波时差交会图

2 挖掘系数法

2.1 挖掘系数法原理

与饱含淡水的地层相比,地层含有天然气时,孔隙空间的水被气代替,含氢指数减小,岩石对快中子的减速能力减小。油气对中子孔隙度测井的这种影响称为挖掘效应[10]。

由中子测井的岩石体积模型

CNL=VmaφN,ma+φ[φN,g(1-Sw)+φN,wSw]

(1)

变形得

(2)

式中,CNL为补偿中子测井值,p.u.;φ为孔隙度,%;φN,ma为岩石骨架含氢指数,无量纲;φN,g为天然气含氢指数,无量纲;φN,w为地层水含氢指数,无量纲;Vma为岩石骨架相对体积,%;Sw为中子测井地层含水饱和度,%。

定义储层孔隙度与经过岩性校正的中子孔隙度测井值的比值为挖掘系数。即挖掘系数Eve由式(3)所定义。

(3)

式中,C为岩性校正参数,C=VmaφN,ma。

同一气藏的温度和压力基本一致,即天然气的含氢指数基本不变。对于白云岩含气储层,气体含氢指数φN,g=0.35(数据根据地层测试得到的温度和地层压力由理想气体状态方程计算得到)时,挖掘系数与含水饱和度的关系见图4。

图4 挖掘系数—含水饱和度响应图版(φN,g=0.35)

2.2 碳酸盐岩储层岩性校正参数

苏里格气田马五41有效储层岩性为白云岩和灰质白云岩。岩石骨架为白云岩、石灰岩、石英的混合骨架。石英含量低,测井响应弱,近似为0。只需按相对体积含量校正白云岩骨架。储层孔隙度和白云石相对含量用计算孔隙度和计算白云石含量。

白云岩骨架含氢指数的取值:φ>5.5%,φNdolo=0.085;φ=1.5%～5.5%,φNdolo=0.065;φ<1.5%,φNdolo=0.04[11]。

3 挖掘系数法在苏里格气田马五41储层中的应用

3.1 应用实例

L92井声波时差170.51 μs/m,密度2.73 g/cm3,深侧向电阻率较高,达到169.75 Ω·m,计算孔隙度6.47%,计算含气饱和度为58.38%;全烃数值较高,显示储层含气性好,应综合解释为气层。但是利用挖掘系数法进行解释,计算挖掘系数为0.71,不含气,孔隙度较高,储层主要饱含可动水(见图5),试气井口产量0,产水7.9 m3/d,挖掘系数法的解释结论与试气结果一致。说明识别高电阻率水层,挖掘系数法效果较好。

图5 L92井马五41挖掘系数解释成果图

SD53-17 井声波时差 186.67 μs/m, 密度值为2.67 g/cm3,计算孔隙度均值为11.92%,电阻率均值为35.15 Ω·m,最低值为22.58 Ω·m,电阻率低,计算含气饱和度为58.73%;全烃数值低,显示含气性差,综合解释为气水同层。但是利用挖掘系数法进行解释,挖掘系数均值为3.62,峰值达到4.54,含气性好,孔隙度达到11.92%,应解释为气层(见图6),试气井口产量5.564 1×104m3/d,产水0,挖掘系数法的解释结论与试气结果一致。说明识别低电阻率气层,挖掘系数法效果较好。

图6 SD53-17井马五41挖掘系数解释成果图

3.2 判识符合率对比

2016年,挖掘系数法应用到预探井及开发井的测井解释中(部分井解释成果见表1),通过应用实践,总结了挖掘系数法对苏里格气田马五41储层的解释标准:

(1)Eve>2,含气性好,解释为气层;

(2) 1.25

(3) 1

(4)Eve<1,含气性差,解释为水层或干层,需要物性参数判定。

根据18口井试气结果分析,基于电阻率的判识方法解释符合率为38.89%。对高电阻率水层和低电阻率气层判识误差大,如S8井、L3井、T4井。挖掘系数法判识符合率为66.67%,对含气水层判识符合率较低,如S7井、T2井、T3井。

3.3 适用性分析

泥岩中含有大量束缚水,补偿中子测井值高。储层泥质含量较高时,需要对泥质骨架进行含氢指数校正。

补偿中子测井受储层含水饱和度的影响。根据挖掘系数的定义,储层含水饱和度增加,孔隙度不变时,补偿中子测井值增大,挖掘系数降低;含水饱和度不变,孔隙度增加,挖掘系数不变。挖掘系数可以反映储层含水饱和度的变化。

补偿中子测井探测深度约0.7 m[12],测井响应受到储层泥浆侵入的影响。

含气饱和度较高的气层,地层压力较大,可以平衡甚至超过泥浆柱的压力,侵入深度较浅,中子测井值较低,挖掘系数值高;含气饱和度较低的气层,地层压力也较小,不能平衡泥浆柱的压力,泥浆侵入地层。补偿中子测井值相对增高,挖掘系数值相对降低。泥浆侵入深度受储层孔隙结构控制,喉道半径大的储层,侵入深度大,喉道半径小的储层,侵入深度浅。即对含气饱和度较低的储层,挖掘系数受到储层孔隙结构的影响,可靠性变差,如T3井马五41储层挖掘系数为1.34,产水率为90.19%,S5井马五41储层挖掘系数为1.28,产水率为14.77%。

挖掘系数只反映储层的含气性,通过公式Sw=1-Sg间接判识地层水。在孔隙度较低时, 挖掘系数只能评价储层的含气性,不能区分可动水和束缚水,即不能区分气水同层与差气层,或含气水层与干层,需要结合物性参数综合分析。

4 结 论

(1) 天然气和地层水的含氢指数差别较大,挖掘系数与含气饱和度正相关,可以评价碳酸盐岩储层的含气性。

(2) 相较电法测井,挖掘系数受到的影响因素较少。识别高电阻率水层与低电阻率气层,挖掘系数法有一定的优势。

(3) 补偿中子测井探测深度相对较浅,受泥浆侵入的影响。对含气饱和度较低的储层,挖掘系数受喉道半径控制,判识误差大。

参考文献:

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[10] 洪有密. 测井原理与综合解释 [M]. 东营: 中国石油大学出版社, 1998.

[11] 中华人民共和国石油天然气行业标准. 储层参数的计算方法: SY/T(5940-2010) [S]. 北京: 国家能源局, 2010-08-27.