三分量感应测井在海外深水低电阻率砂泥岩薄互层中的应用分析

丁一,王桂萍,郭立新,张莉莉,魏海云,侯秋元

(1.中国石油集团测井有限公司国际公司,北京102206;2.中国石油集团测井有限公司大庆分公司,黑龙江大庆163412)

0 引 言

研究区位于印度板块与欧亚板块交汇处,所在盆地可以划分为3个构造带:高陡褶皱带、平缓褶皱带及深海平原带。高陡褶皱带位于陆上及海岸地区,主要表现为大型的、相互平行的、北西-南东向延伸的背斜,一些背斜的边界为逆冲断层及逆断层。平缓褶皱带主要位于现今的外陆架以及陆坡-盆底地区,主要表现为平缓褶皱背斜以及相对未变形的沉积地层。形成演化受南北向陆陆碰撞和东西向俯冲碰撞控制,属残留洋盆或类前陆盆地,发育全球最大的深水扇;主要为新生代第三纪、第四纪地层,以深海相碎屑岩沉积为主,岩性粒径较细,成岩性较差;主要成分为砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质砂岩等,上部储层以砂泥岩薄互层为主,下部储层以块状砂岩为主。

研究区目标层为深海海域第四系Y层组,以深水浊积砂岩生物成因气藏为主,上覆地层为近千米的海水,压实程度低,成岩性较差,深水沉积砂体内部储层横向变化快,非均质强,岩石粒径较细,呈低电阻率特征,密度、声波时差、自然伽马曲线整体分层能力较差,应用常规测井资料很难准确划分储集层,气水层识别困难,此类储集层的综合评价一直是困扰测井解释的难题。本文针对研究区深水浊积砂岩细粒、薄互层、低电阻率的特征,应用三分量感应测井提供的水平电阻率、垂直电阻率等参数判别流体性质,并根据垂向和水平方向电阻率求取地层真实电阻率,实现含气饱和度的精确求取[1-3]。

1 区域储层特征及难点

研究区测井、录井资料显示,储层为细粒薄砂泥及过渡岩性的交互沉积层,这类储层束缚水含量高,且受深海海水高地层水矿化度(深海海水电阻率Rw约为0.05 Ω·m)影响,电阻率值普遍较低。自然伽马幅度中等、深感应电阻率在储层与上下围岩处差异不明显,储层处电阻率幅值低且平缓,储层含泥重、以细粒组分为主。电成像动态图显示,储层呈砂泥薄交互沉积特征、且极薄,地层相对较平稳,水体能量较弱。核磁共振测井资料显示,可动流体占比相对较小,毛细管和黏土束缚水含量高,占比达60%以上。这类储层厚度小,不同粒级组成的砂岩层交互层叠出现,岩性精细识别困难;薄层使得油气层的识别以及真实厚度的计算不准确,导致油气层漏判严重;常规电阻率响应很难有效地反映实际薄地层的情况,测得的砂岩层电阻率低于其真实值,导致计算的含油气饱和度比实际地层小很多,影响储量评价。针对以上难点,建立一套适合该区解释评价方法[2-3]。

2 深水低电阻率砂泥岩薄互层生物气藏评价方法

2.1 三分量感应测井资料解析

研究区储层以砂泥岩薄互层为主,此类储层即使含油气,往往也表现为低电阻率测量值,因为此类地层电阻率各向异性,即垂直方向和水平方向测量结果不同,水平方向测得的电阻率为低值,垂直方向往往为高值。而常规电测井仪器测量的电阻率只是水平分量,根据其测量结果进行解释,计算地层的含油气饱和度,会出现低估现象,很容易漏判产层。三分量感应测井仪能够探测到传统方法难以探测到的薄储层,减小围岩对砂泥岩薄互层的影响,它能够提供多种探测深度的三维测井信息。三分量感应测井仪通过平行于井轴方向的发射-接收线圈,得到地层水平电阻率(Rh),通过垂直于井轴方向的发射-接收线圈得到垂直电阻率(Rv)(见图1);另外测量2个交叉分量,用于获取各向异性指数、地层倾角和方位角等参数。对各向异性地层进行垂直方向评价,能提高对砂泥岩薄互层的认识,通过水平电阻率、垂直电阻率、泥质含量等信息可以求取真实砂岩电阻率,有效消除泥岩影响。因此,三分量感应测井仪在低电阻率薄互层解释中具有独到的优势,尤其在砂泥岩薄互储层的划分、流体性质判别、地层真电阻率及含油气饱和度精确计算等方面效果更好[4-5]。

图1 三分量感应测井仪水平电阻率、垂直电阻率模拟图

2.2 深水低电阻率砂泥岩薄互层气水层判别方法

三分量感应测井获得的垂向电阻率对砂泥岩薄互层中高电阻砂岩敏感,能更好地反映低电阻率薄互层中高电阻部分,更接近地层真实值,测量的水平电阻率与深感应电阻率相近。在气测异常层段垂向电阻率明显高于水平电阻率、高于深感应电阻率、并呈倍数增加,在围岩或水层变化不明显。因此,应用(Rv/Rh)的值,可以作为气水层识别的有效指数。研究区域为生物气藏,流体性质以气为主。气层含氢指数低并具有“挖掘效应”,声波、密度孔隙度变大,中子孔隙度变小。因此,根据三孔隙度测井曲线在气层上的不同响应机理,采用三孔隙度比值法重构含气指示参数。通过多种方法对比,优选含气指示参数与(Rv/Rh)的比值建立解释图版,进行气水层识别(见图2)。选取研究区试油井11层,应用建立的图版进行解释,解释结果7层落在油层区域,4层落在水层区域,与试油结果进行对比,其中10层与试油结果相符,1层落在油层与水层边界处,与试油结果略有偏差,图版解释符合率为90%。目前研究区试油井三分量感应测井资料较少,气水层边界划分不够精确,需要随着试油资料的增多,进一步完善图版。

图2 (Rv/Rh)与三孔隙度含气指示图版

2.3 深水低电阻率砂泥岩薄互层含气饱和度定量计算方法

2.3.1纯砂岩电阻率计算

三分量感应测井能够提供各向异性地层的水平电阻率、垂直电阻率等参数,根据这2个参数可以求取真实砂岩电阻率。目前电阻率各向异性评价模型很多,本文选取Klein模型,该模型按照毛细管压力在纵向的变化将层状地层分成大小孔隙地层[7]。

Rv=VuRu+VLRL

(1)

(2)

式中,Rv为垂直方向电阻率,Ω·m;Rh为水平方向电阻率,Ω·m;VL和Vu分别为大孔隙地层和小孔隙地层的体积,VL+Vu=1,小数;RL和Ru分别为宏孔隙和微孔隙地层的电阻率,Ω·m。

根据这一模型,在泥岩各向异性的条件下,水平电阻率和垂直电阻率满足方程

Rv=(1-Vsh)Rsd+VshRsh,v

(3)

Rh=(RsdRsh,h)/[(1-Vsh)Rsh,h+VshRsd]

(4)

式中,Rsd为砂岩电阻率,Ω·m;Rsh,h为泥岩水平方向电阻率,Ω·m;Rsh,v为泥岩垂直方向电阻率,Ω·m;Vsh为泥质含量,小数。

根据以上方程,应用三分量感应测井资料结合电成像、自然伽马、补偿中子、密度等测井信息进行反演计算,最终求得砂岩电阻率Rsd。

2.3.2饱和度模型选择

由于研究区目标地层泥质含量较重、地层水矿化度高,因此,饱和度模型选择西门度公式,经对比优于其他模型。

(5)

式中,Rt为根据三分量感应测井计算的砂岩电阻率,Ω·m;Por为中子、密度几何平均值,小数。

3 应用效果

应用该解释方法对研究区XX-1井进行解释,在该井Y层组首次发现天然气藏。应用传统电阻率测井值计算该井含油气饱和度为10%～45%,均解释为水层,应用三分量感应反演出真实砂岩电阻率计算含气饱和度,在该井段其值明显提高,有效识别气层9层,分层厚度32.0 m,有效厚度30.4 m(见图3)。图3中第5道绿色填充饱和度,为应用常规深感应电阻率计算的含气饱和度;红色填充饱和度,为应用Rsd电阻率计算的含气饱和度,比常规曲线计算的含气饱和度高20%～40%,更接近地层真实值,更真实地反映地层特性。

该井进行MDT(Modular Formation Dynamics Tester)地层测试测压、取样,并进行气体组分分析。应用深度与地层压力绘制交会图,确定流体密度低于0.4 g/cm3,为气层,气体组分分析主要为C1,组分含量大于95%,样品分析为纯甲烷气。应用三分量感应测井资料对该井重新解释,其结果与基于常规资料的解释结果相比,有效厚度增加了19.2 m,含气饱和度平均增加25%,预测的天然气地质储量增加150%,为该区深海海域天然气地质储量准确评估提供重要支持。

图3 XX-1井Y层组测井处理解释成果图*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m; 1 b/eV=6.241 46×10-10 m2/J

4 结 论

(1)应用三分量感应测井资料,建立低电阻率砂泥岩薄互层测井综合解释评价技术。和基于常规测井资料的解释方法相比在有效储层划分、流体性质识别、含气饱和度计算方面,更加准确,计算地质储量的依据更加充分、更可信。

(2)三分量感应测井在低电阻率薄互层解释评价中,能更真实地反映地层特性,在油气层识别、有效储层划分方面,具有很大优势。