试井资料在复杂碳酸盐岩储层类型识别中的应用——以磨溪地区震旦系碳酸盐岩储层为例

胡 燕 易 劲 欧家强 袁 权 郭静姝 蔡珺君 颜 平

1.中国石油西南油气田公司川中油气矿 2.中国石油西南油气田公司川中北部采气管理处3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 4.成都理工大学能源学院

0 引言

储层类型识别是气藏开发的基础，目前的研究方法有：岩心观察、薄片、测井、录井、地震等实验手段和方法[1]。近期在储层类型识别方面已有大量的研究成果，如：周红涛、赵永刚、傅海成等在塔里木盆地提出基于测井响应特征识别储层类型的方法[2-4]；郝敏哲等在鄂尔多斯盆地提出岩心描述识别储层类型的方法[5]；杨鹏飞、朱正平等在塔里木盆地提出基于地震响应特征识别储层类型的方法[6-7]。上述储层类型识别方法都局限于某种单一的地质研究手段，各有优缺点，如：测井以及岩心描述的精度高，但研究对象是单井，研究范围较小；地震的覆盖范围大，但是对储层的识别精度较低[8]。在一些非均质性强的碳酸盐岩储层中，发育不同尺度的孔、洞和缝[9]；另外，如果在生产井投产前进行过酸压改造，会进一步增加储渗空间的复杂性。

相较于前述地质研究方法，试井的研究对象是地下流体的渗流过程，划分的储层类型更符合油气井的实际生产特征。近年来，在识别碳酸盐岩储层的类别方面，试井技术已经得到现场推广[10-12]。但是，在复杂碳酸盐岩储层的试井解释中，仍存在下面几个问题：①如果生产井在增产改造后投产，在分析试井曲线时，如何甄别增产改造的影响，进而判断储层的原始类型？②孔-洞型储层和缝-洞型储层的渗流模型都同属于双重介质类型，仅从试井曲线的形态难以区分，在试井解释中如何综合识别？

针对以上问题，本文以磨溪地区上震旦统灯影组台缘带碳酸盐岩储层为例，通过对研究区的储层类型进行先导分析，总结工区气井的试井曲线特征后，提出一套基于试井资料的储层类型分析方法。

1 根据取心和钻完井资料识别储层类型

磨溪地区灯影组台缘带碳酸盐岩储层位于四川盆地川中古隆平缓构造区的威远—龙女寺构造群，东至广安构造，西邻威远构造，南与川东南中隆高陡构造区相接，属川中古隆平缓构造区向川东南高陡构造区的过渡地带。

根据磨溪区块灯影组四段储层的单井取心、成像测井以及钻井液漏失等资料，可用于识别储层类型。

1.1 基于钻井取心识别储层类型

现场岩心描述和常规薄片鉴定等分析结果表明：磨溪区块灯影组台缘带气藏的储集岩主要是富含菌藻类的藻凝块云岩、藻叠层云岩、藻砂屑云岩；孔隙以晶间、粒间溶孔为主；溶洞以顺层状溶洞为主；裂缝以构造缝、构造-溶蚀缝为主。在孔-洞型岩心上，可观察到溶蚀孔洞发育，溶洞以小洞为主。与之对照，缝-洞型碳酸盐岩储层段取心收获率低，收获的岩心一般较破碎[1]。

1.2 基于成像测井的储层类型分析

在FMI成像测井图中，能够定性反映储集层类别。缝-洞型储层储集空间以较大的溶洞为主，裂缝发育，成像测井可见较大的黑色斑块。

如图1所示，在A井灯影组四段下部5 315.5～5 318.0 m处成像测井图中，显示一条暗色正弦曲线，表征一条斜交缝。

图1 A井成像测井图

孔-洞型储层的储集空间以溶洞和溶孔为主，裂缝不发育。如图2所示，成像图上显示团块状高电导异常，孔洞颜色随着孔隙度的增大而变深。

图2 C井成像测井图

根据成像测井统计结果，在磨溪区块灯影组储层中，裂缝的总体发育程度较低，平均在0.2条/m左右；溶蚀孔洞发育，但主要以小孔和微孔为主。

1.3 基于泥浆录井资料识别储层类型

缝-洞型储层和孔-洞型储层在较小的压差下会发生漏失。统计磨溪台缘地层的钻井记录发现：在20口井中，有15口井出现不同程度的漏失，比例高达75%。漏失量为9.8～4 554.2 m3，差异性较大。由于缝-洞型储层的裂缝与洞穴搭配关系较好，储层的发育规模往往大于孔-洞型储层。在钻井过程中，缝-洞型储层的漏失量较孔-洞型储层大。

综合以上研究，可以将磨溪台缘带碳酸盐岩储层划分为3种储层类型：孔隙型、孔-洞型、缝-孔洞型。

2 储层的压力恢复试井曲线特征

压力恢复试井可表征气井压降漏斗范围内的渗流特征，研究的覆盖范围远大于测井和岩心描述，准确度高于地震解释[13]。下面先分析各类储层中直井的试井曲线特征。

2.1 单一介质储层模型

单一介质储层模型主要适用于孔隙型储层，在双对数试井曲线上表现为0.5水平直线（图3）。

图3 单一介质的试井曲线示意图

2.2 双孔介质模型

在磨溪灯影组台缘带储层，相较于缝-洞和孔-洞，基质孔隙的渗透率极低，所以渗流模型常表现为双重介质类型，不是三重介质类型。根据工区的成像测井统计结果，在缝-洞型储层中，裂缝的发育程度不高；另外，在孔-洞型储层中，主要发育小孔和微孔。因此，在磨溪区块台缘带的缝-洞型储层和孔-洞型储层，都适用双重介质中的双孔模型，不是双渗模型（图4）。

图4 双孔地层试井曲线示意图

缝-洞型和孔-洞型储层的试井曲线形态是相似的，无法从试井曲线特征上来区分储层类型。但是，根据其中储容比和窜流系数两个参数的定义，可以将这两种储层类型分开。

2.2.1 储容比

在单位体积岩石内，每改变一个大气压力，裂缝孔隙体积变化与岩石总孔隙体积的比值就是岩石的储容比。其表达式为：

根据式（1），如果高渗介质的孔隙度越大，则储容比应该越大，反之则越小。

2.2.2 窜流系数

表征流体从基质流到裂缝的能力。其表达式为：

式中α表示形状系数；Kf表示高渗介质的渗透率，mD；Km表示低渗介质的渗透率，mD；rw表示井筒的半径，m。

根据式（2），高渗介质与低渗介质的渗透率差距越大，则窜流系数应该越小，反之则较大。

在式（1）、（2）中，下标f代表高渗介质。在磨溪灯影组台缘带的缝-洞型储层，由于洞的尺度较小，高渗介质是裂缝；对于孔-洞型储层，高渗介质是洞。

根据磨溪灯影组台缘带储层的孔、缝、洞的孔隙度和渗透率特征，可作以下推断：

①就储集能力而言，溶洞>孔隙>裂缝。因此，孔-洞型储层的储容比大于缝-洞型储层的储容比；

②就渗透率而言，裂缝>溶洞>孔隙。裂缝与溶洞之间的渗透率差距，远小于溶洞与孔隙之间的渗透率差距。因此，缝-洞型储层的窜流系数大于孔-洞型储层的窜流系数[14]。

因此，根据储容比以及窜流系数的值，可以区分孔-洞型储层以及缝-洞型储层。

3 试井甄别增产改造的影响

根据目前直井的改造工艺，可能会有两种可能的结果。

3.1 形成单一压裂缝

在酸压过程中，如果只形成一条以井筒为轴线对称扩展的双翼缝，在双对数曲线的早期段，出现线性或双线性裂缝渗流特征（图5、6）。

图5 有限导流垂直裂缝的试井曲线图

图6 无限导流垂直裂缝的试井曲线图

3.2 形成网缝

在磨溪区块灯影组台缘带气藏，目前有3套酸压工艺：①在缝洞发育的储层，采用缓速酸酸压工艺疏通缝洞；②在缝洞较发育储层，采用深度酸压工艺沟通缝洞；③在缝洞欠发育储层，采用复杂网缝酸压形成网缝，尽量增加改造体积。

在酸压过程中，如果在近井带地层中形成复杂的网缝，在双对数曲线的早期段，无明显的线性或双线性裂缝渗流特征。在双对数曲线，会表现出内好外差的径向复合型储层特征（图7）。

图7 直井的径向复合地层的试井曲线图

4 井型对试井识别储层类型的影响

目前，在采用试井资料分析地层类别时，所采用的渗流模型和特征曲线都是基于直井井型建立的。但是，井型同样也会对试井曲线造成影响，从而干扰储层类型的识别。到2020年12月为止，在磨溪气田灯影组台缘带的生产井中，有大斜度井和水平井共34口，直井8口，讨论井型对试井曲线的影响是必要的。

4.1 斜井及水平井的试井曲线特征

在钻完井中，“斜井”泛指井轨迹具有倾斜角度的井[15]。但是，在试井分析中，“斜井”是指在储层段的井轨迹与铅垂线成一定角度θ的井[16]

斜井的双对数曲线示意图如图8所示：

图8 斜（水平）井的理论试井曲线图

从图8可以看出，斜井的压力导数曲线包含4个流动阶段[17-19]，特征分别为：

①早期的纯井储阶段，在压力及压力导数曲线上反映为45°直线上升；

②早期径向流期，压力波尚未传到储层的上下盖层,在压力导数曲线上反映为出现第1个水平直线段，反映了垂直径向渗流段的特征；

③过渡流段，压力导数曲线上表现为一条斜率为0.5的斜直线段。

④拟径向流期，压力导数曲线上反映为出现第2个水平直线段，即0.5水平线，反映了水平径向渗流段的特征。

水平井的试井响应特征与斜井相似[20]，也呈明显的4段特征。

4.2 井斜角对试井曲线的影响

目前，磨溪区块的斜井一般是井斜角大于60的大斜度井。为了讨论井斜角对试井曲线的影响，采用试井软件模拟了不同井斜角的试井曲线。

从图9中可以看出：随着井斜角逐渐增大，试井曲线逐渐呈现出水平井的特征。

图9 不同井斜角的试井曲线图

对比图7和图8、图9发现：受井斜角的影响，斜井的试井曲线与直井在径向复合地层（外区物性变差）的试井曲线特征非常相似。所以，在应用试井资料进行储层类型识别的时候，应当尽量选择直井，避免井型对储层类型识别结果产生干扰。

5 综合分析流程

1)排除井型对储层识别的干扰

在储层类型识别中，首选直井的试井资料进行分析。

2)基于取心和钻完井资料预判储层类型

在试井分析前，应尽量收集岩心描述、成像测井以及钻井液漏失等资料，综合识别储层类型。

3）根据压裂工艺预判近井地带的储层类型

考虑增产改造的有效性，增产改造对储层的渗流规律的影响可以分为两种情况。

①孔隙型储层

对于孔隙型储层，如果酸压成功在近井地带形成缝网，气井的渗流规律应符合“单一介质+径向复合”模型。反之，如果缝网改造不成功，应为“单一介质”模型。

②孔-洞型和缝-洞型储层

如果酸压改造成功，应为“双孔介质+径向复合”模型。反之，应为“双孔介质”模型

4）甄别孔-洞型储层和缝-洞型储层

图10所示：①由于经过了酸压改造，储层物性已经发生变化。在径向复合模型中，内区的试井曲线段表征近井地带的渗流特征；②在径向复合模型中，外区的试井曲线段表征了储层的原始渗流特征。

图10 双孔介质+径向复合地层试井曲线图

所以，在进行储层识别时，应选用径向复合模型外区的试井曲线段。根据外区的储容比以及窜流系数的值，可以区分孔-洞型储层以及缝-洞型储层：孔-洞型储层的储容比大于缝-洞型储层的储容比；缝-洞型储层的窜流系数大于孔-洞型储层的窜流系数。

6 分析实例

6.1 实例井选择

通过上文的分析，斜井和水平井会对试井曲线造成影响，进而干扰储层类型的识别结果。因此，应当选用直井开展储层类型分析。本次分析选择的实例井A井和C井在产层段均为直井。A井和C井的产层段以及相应的井斜角如表1所示。

表1 A井和C井的井身轨迹表

6.2 基于取心和钻完井资料预判储层类型

6.2.1 A井产层的储层类型

A井灯影组储层厚度78.1 m，有效厚度49.2 m。在5 405.75～5 419.61 m井段，取心13.86 m，共观察到大洞64个，中洞254个，小洞1 620个；泥质充填缝12条。

成像测井观察到产层段发育裂缝13条，缝密度0.26条/m，主要发育在2#储层（图11）。

图11 A井储层成像测井解释成果图

钻井过程中在5 400～5 403 m井段发生井漏，一共漏失钻井液36.6 m3。

初步判断A井的局部井段存在天然裂缝，但整体的裂缝发育程度不高，产层为缝-洞型储层。

6.2.2 C井产层的储层类型

C井灯影组储层厚度100.6 m，有效厚度93.9 m。在5 299～5 401 m井段取心进尺21.86 m。岩心观察溶蚀孔、洞较发育，见小洞524个，中洞116个，大洞22个。

常规测井资料指示孔隙较发育，阵列声波能量衰减较明显,电成像资料指示溶蚀孔洞较发育（图12）。另外，核磁共振测井也指示孔隙结构以小孔为主，局部有中孔。

产层段钻井过程未发生井漏。初步判断C井产层为孔-洞型储层。

A井和C井产层段都进行了酸压改造。其中，A井2013年12月进行酸压改造,一共注入酸液283.50 m3；C井2015年7月进行酸压改造,一共注入酸液318.86 m3。

基于岩心描述、成像测井以及钻井液漏失等资料，A井和C井钻遇的原始地层符合图5描述的“双孔介质”模型。在酸压改造施工中，A井和C井的施工规模较大。如果在近井区形成缝网，其物性应好于远井区的原始地层。因此，在A井和C井的井控区，渗流特征均应符合图14描述的“双孔介质+径向复合”模型的特点。

6.3 根据试井曲线储层识别类型

A井在2019年5月的压力恢复试井，试井模型选择“双孔介质+径向复合”，试井曲线如图13所示。

图13 A井压力恢复试井曲线

C井在2018年进行了压力恢复试井测试，试井模型选择“双孔介质+径向复合”，试井曲线如图14所示。

图14 C井压力恢复试井曲线图

从图13和图14中，可发现两口井的试井曲线形态特征非常相似，都符合图10描述的“双孔介质+径向复合”模型的试井曲线形态：①在内区的试井曲线段，表现出双孔介质窜流段特有的凹型特征；②在外区的试井曲线段，也表现出双孔介质窜流段特有的凹型特征。

但是，仅从试井曲线形态，无法区分两井钻遇的原始储层的类型差异。根据“双孔介质+径向复合”试井模型，外区（原状地层）试井解释结果如表2所示。

表2 试井解释的地层参数表

对比两井的径向复合模型外区的试井解释结果：A井窜流系数大于C井窜流系数；同时，A井的储容比小于C井的储容比。结合前文的分析，A井的储层应该为缝-洞型储层；C井的储层应该为孔-洞型储层，与前述中的储层类型预判结果一致。

综上所述，应用试井解释的地层的储容比以及窜流系数的值，划分的储层类型符合前期的地质研究认识。

7 结论

1）根据试井曲线识别储层类型时，需要排除井型差异对试井曲线的影响，首选直井开展试井分析。

2）磨溪区块台缘带灯影组的储层主要为孔-洞型以及缝-洞型。由于酸压改造的影响，近井地带形成了网状裂缝，储层物性变好。应选择“双孔介质+径向复合”的试井模型。在径向复合模型中，内区的试井曲线表征了近井地带的特征，即酸压改造形成的缝网的物性；外区的试井曲线表征了远井区的储层的特征，即未受酸压改造影响的原始储层的物性。

3）根据试井解释结果统计，所有直井的远井区具有双孔介质的特征，表明台缘带的地层具有双重介质的渗流特征。基于窜流系数以及储容比的解释结果，孔-洞型储层的储容比大于缝-洞型储层的储容比；缝-洞型储层的窜流系数大于孔-洞型储层的窜流系数。因此，可以通过远井区的储容比以及窜流系数区分孔-洞型以及缝-洞型储层。