对标产能的碳酸盐岩储集层测井分类评价——以塔里木盆地托甫台地区一间房组为例

唐军，何泽，申威，齐戈为，郭为民

(长江大学 地球物理与石油资源学院，武汉 430100)

采用测井技术评价储集层有效性是目前常用的方法[1-5]，但碳酸盐岩储集层非均质性强，需要建立考虑储集层平均厚度、裂缝孔隙度等因素的碳酸盐岩储集层有效性评价方法；另外，仅依据岩石学特征表征储集层结构比较单一，测井资料不但可反映地下地质体特征，精度也较地震数据高[6-7]。因此，在采用测井资料表征储集层物性的基础上，开展多信息的储集层有效性综合评价，是碳酸盐岩储集层评价的趋势。除了岩溶作用之外，裂缝发育是导致碳酸盐岩储集层非均质性强的另一重要原因[8-9]。虽然利用成像测井可以实现裂缝的识别与评价[10]，但其成本较高，多数油井仍采用常规测井方法。因此，从可利用数据量和普及率出发，研究基于常规测井的裂缝性碳酸盐岩储集层评价仍具有意义。碳酸盐岩储集层类型包括孔洞型、裂缝型、裂缝-孔洞型等[11-13]，建立与产能相关的储集层有效性评价方法是碳酸盐岩储集层评价的热点[14]。塔里木盆地托甫台地区奥陶系一间房组受构造以及岩溶作用的影响，储集层类型及其发育程度差异较大，需要建立不同类型储集层的产能评价方法[15]。依据成像测井、常规测井等资料，本文对托甫台地区碳酸盐岩储集层孔隙类型进行了划分，讨论了成像测井、电法测井以及孔隙度测井参数在储集层评价中的应用；引入累计有效孔隙厚度和平均有效孔隙度，对标各井段的生产测试数据，分类型建立了储集层判别图版，为碳酸盐岩储集层有效性评价提供借鉴。

1 储集层特征

1.1 储集空间类型

塔里木盆地托甫台地区一间房组碳酸盐岩有效储集空间为孔洞和裂缝。孔洞分为粒间溶孔、粒内溶孔和溶蚀孔洞。其中，溶蚀孔洞的发育与岩溶作用有关，岩心上可见溶蚀孔洞具有无组构选择性溶蚀、沿裂隙分布的特点。孔洞多由方解石和粉砂级—泥级碳酸盐岩碎屑充填，分布极不均匀，多沿先期渗透带发育，常与裂缝构成裂缝-孔洞型储集层。裂缝分为构造缝、压溶缝和溶蚀缝，构造缝与溶蚀缝对改善储集层物性贡献较大。裂缝的长度、开度和密度变化均较大，储集层非均质性较强。

1.2 测井响应特征

（1)孔洞 泥质充填的孔洞，自然伽马较大，井筒略有扩径，电阻率相对围岩明显较小，且深侧向电阻率和浅侧向电阻率存在差异，补偿中子和密度相对围岩较大，成像测井可见暗色团块(图1a)；方解石充填的孔洞，孔隙度曲线与围岩无明显差别，电阻率略大于围岩，成像测井可见亮色团块(图1b)。

图1 研究区一间房组储集层孔洞和裂缝测井响应特征Fig.1.Logging response characteristics of vugs and fractures in Yijianfang formation reservoirs in the study area

（2)裂缝 泥质充填的裂缝，自然伽马略大于围岩，井筒略有扩径，深侧向电阻率和浅侧向电阻率略有差异，且深侧向电阻率较小，成像测井可见清晰裂缝(图1c)；方解石充填的裂缝，自然伽马较小，深侧向电阻率和浅侧向电阻率均较大，声波时差较围岩小，密度较围岩大，成像测井可见清晰裂缝(图1d)。

分析研究区多口井的测井响应特征可知，一间房组孔洞和裂缝均发育，碳酸盐岩储集层主要为孔洞型和裂缝-孔洞型，裂缝型储集层少见。

2 储集层测井识别参数

2.1 孔隙度

根据阿尔奇公式，由成像测井电导率确定孔隙度，构建孔隙度谱。若储集层主要发育孔洞，则孔隙度分布相对均匀(图2a)；若储集层裂缝发育，特别是裂缝宽度不一时，孔隙度谱的谱峰会横向偏移(图2b)，因此，可用孔隙度谱判别储集层类型。

图2 研究区一间房组储集层孔隙度谱Fig.2.Porosity spectra of Yijianfang formation reservoirs in the study area

2.2 导电效率

岩石导电效率[16]：

将含有孔洞和裂缝的岩石简化为长度为L、宽度为l的长方体，岩石中心有一边长为d的正方体孔洞，裂缝宽度为Df(图3a)，地层水电阻率为Rw，则岩石含水体积：

标准毛细管电阻：

地层电阻：

则岩石导电效率：

令L=l=1，即L和l均为单位长度，岩石为单位体积立方体，则：

由此计算裂缝与孔洞2 类储集空间共存时的岩石导电效率。结果表明，裂缝宽度越大，岩石导电效率越高；且相同裂缝宽度下，孔洞边长越大，岩石导电效率越低(图3b)。

图3 岩石中裂缝和孔洞示意图及不同孔洞边长下岩石导电效率随裂缝宽度的变化Fig.3.Schematic diagram of fractures and vugs in rocks and variations of electrical conductivity with fracture width under different side lengths of cubic vugs

2.3 电阻率

裂缝发育的碳酸盐岩储集层，裂缝开度越大，孔喉半径越大，电阻率变化幅度越大，深侧向电阻率和浅侧向电阻率差异越大。借鉴前人研究方法[17]，计算裂缝孔隙度。

深侧向电阻率大于浅侧向电阻率时，裂缝孔隙度：

深侧向电阻率小于浅侧向电阻率时，裂缝孔隙度：

致密层段渗透性差，导电能力弱，电阻率高；裂缝发育层段渗透性好，导电能力强，电阻率低，且裂缝越发育，地层渗透性越好，电阻率降幅也越大，深侧向电阻率变化幅度：

根据以上方法进行裂缝特征参数的计算，并结合成像测井资料进行储集层类型的识别。由图4 可知，解释结论中的6 号层和7 号层计算得出孔隙度为1.9%～3.6%，导电效率和裂缝孔隙度均较低，且对应深度成像测井可见麻点状斑点，故综合判断该层段发育孔洞型储集层。

图4 研究区典型井一间房组测井识别储集层类型综合柱状剖面Fig.4.Comprehensive column of reservoir types identified using logging data from typical wells in Yijianfang formation in the study area

3 对标产能的储集层测井分类评价方法

碳酸盐岩储集层类型影响储集层有效性，而储集层有效性对产能有一定影响。储集层评价量化参数有孔隙度、渗透率等[18]，此外，还可依据孔洞和裂缝的发育程度评价储集层有效性[19]。但以上都是从物性角度判别储集层有效性，开采出工业油气流才是储集层评价的最终目的[20-21]。在完成储集空间测井定性识别的基础上，以生产井产能为依据，针对不同类型储集层建立储集层等级划分标准。

3.1 储集层测井分类评价

计算储集层导电效率、裂缝孔隙度、深侧向电阻率变化幅度等，按照不同类型储集层进行参数提取，建立储集层类型判别图版，将研究区一间房组碳酸盐岩储集层划分为孔洞型储集层、裂缝-孔洞型储集层和裂缝型储集层(图5)。在此基础上，形成储集层类型测井定量划分标准(表1)，可作为快速判别研究区储集层类型的依据。

表1 研究区一间房组储集层类型测井定量划分标准Table 1.Logging-based quantitative classification criteria for Yijianfang formation reservoirs in the study area

图5 研究区一间房组储集层类型判别图版Fig.5.Reservoir type discrimination charts for Yijianfang formation reservoirs in the study area

3.2 对标产能的储集层分类

根据产液量将研究区一间房组碳酸盐岩储集层划分为3 类：Ⅰ类储集层，日产液量大于90 t；Ⅱ类储集层，日产液量为50～90 t；Ⅲ类储集层，日产液量为10～50 t。日产液量小于10 t 的试油井段为非工业油流井段。此外，本文将含有有效孔隙的储集层总厚度定义为累计有效储集层厚度：

有效储集层厚度：

平均有效孔隙度：

利用累计有效储集层厚度和平均有效孔隙度分别对裂缝-孔洞型储集层和孔洞型储集层进行分类评价。

（1)裂缝-孔洞型储集层 研究区一间房组裂缝以构造缝为主，后期在溶蚀改造过程中，裂缝越多的地层，溶蚀效果越好，平均有效孔隙度越大。在孔洞数量一定的前提下，单个孔洞体积越大，地层孔隙总体积也越大，即地层孔隙度越大。依据平均有效孔隙度—累计有效储集层厚度裂缝-孔洞型储集层分类判别图版可知，当储集层平均有效孔隙度超过6%、累计有效储集层厚度超过5 m时，为Ⅰ类储集层；当储集层平均有效孔隙度为1%～6%、累计有效储集层厚度为1～5 m时，为Ⅱ类储集层；其余为Ⅲ类储集层。以气泡面积表征产液量，统计研究区测试井段产能可知，研究区裂缝-孔洞型储集层以Ⅱ类为主，日产液量一般大于55 t(图6a)。

图6 研究区一间房组裂缝-孔洞型储集层和孔洞型储集层分类判别图版Fig.6.Classification and discrimination charts for fractured-vuggy reservoirs and vuggy reservoirs in Yijianfang formation in the study area

（2)孔洞型储集层 依据研究区孔洞型储集层分类判别图版，该区孔洞型储集层为Ⅱ类储集层和Ⅲ类储集层，其中，储集层平均有效孔隙度大于1%、累计有效储集层厚度大于1 m 时，为Ⅱ类储集层，其余为Ⅲ类储集层。统计测试井段产能可知，研究区孔洞型储集层以Ⅱ类为主，日产液量一般大于50 t(图6b)。

4 结论

(1)托甫台地区一间房组碳酸盐岩储集空间为孔洞和裂缝，储集层以孔洞型和裂缝-孔洞型为主。孔洞型储集层导电效率小于0.008，裂缝孔隙度小于0.13%；裂缝-孔洞型储集层导电效率为0.008～0.024，裂缝孔隙度为0.13%～0.60%。

(2)研究区孔洞型储集层平均有效孔隙度大于1%，累计有效储集层厚度大于1 m时，为Ⅱ类储集层。裂缝-孔洞型储集层累计有效孔隙厚度大于5 m，平均有效孔隙度大于6%时，为Ⅰ类储集层；平均有效孔隙度为1%～6%，累计有效孔隙厚度为1～5 m 时，为Ⅱ类储集层。

(3)托甫台地区一间房组裂缝-孔洞型储集层和孔洞型储集层均主要为Ⅱ类储集层，测试井段日产液量通常分别大于55 t和50 t。

符号注释

d——孔洞边长，mm；

Df——裂缝宽度，mm；

E——岩石导电效率；

E1——单位体积立方体岩石的导电率；

He——有效储集层厚度，m；

Hy——累计有效储集层厚度，m；

i——第i个深度记录点；

l——岩石宽度，mm；

L——岩石长度，mm；

mf——裂缝胶结指数，一般为1.5～2.2；

N——深度记录点数；

Ps——标准毛细管产生的功率，J；

Pt——岩石平均功率，J；

rb——标准毛细管电阻，Ω；

rt——地层电阻，Ω；

RD——深侧向电阻率，Ω·m；

Rmf——钻井液电阻率，Ω·m；

RMXD——致密无裂缝地层电阻率，Ω·m；

RS——浅侧向电阻率，Ω·m；

Rw——地层水电阻率，Ω·m，一般为0.016 Ω·m；

Vw——岩石含水体积，mm3；

βR——深侧向电阻率变化幅度；

φA——平均有效孔隙度，%；

φf1——深侧向电阻率大于浅侧向电阻率时的裂缝孔隙度，%；

φf2——深侧向电阻率小于浅侧向电阻率时的裂缝孔隙度，%；

φi——第i个深度记录点对应孔隙度，%；

Δh——深度采样间隔，m。