劉 宏,吳興波,譚秀成,周 彥,姚宴波,唐青松,周成剛

(1.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,四川成都 610500; 2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司川中油氣礦,四川遂寧 629000; 3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司東方地球物理公司研究院庫(kù)爾勒分院,新疆庫(kù)爾勒 841001)

多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率測(cè)井評(píng)價(jià)

劉 宏1,吳興波1,譚秀成1,周 彥1,姚宴波2,唐青松2,周成剛3

(1.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,四川成都 610500; 2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司川中油氣礦,四川遂寧 629000; 3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司東方地球物理公司研究院庫(kù)爾勒分院,新疆庫(kù)爾勒 841001)

以四川盆地中部磨溪?dú)馓锵氯B統(tǒng)嘉陵江組二段第二亞段多旋回碳酸鹽巖為例,通過(guò)巖心觀察,利用物性分析、壓汞、鑄體、掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)室分析資料,從儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)層成因機(jī)理出發(fā),提出地質(zhì)約束條件下的滲透率測(cè)井評(píng)價(jià)方法。根據(jù)不同巖性及不同孔喉結(jié)構(gòu)建立儲(chǔ)層滲透率測(cè)井解釋模型。實(shí)際應(yīng)用效果表明,利用該方法所得到的滲透率與巖心分析數(shù)據(jù)相關(guān)性較好,其結(jié)果能準(zhǔn)確表征非均質(zhì)性極強(qiáng)的多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率,為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

孔-滲關(guān)系;滲透率模型;孔喉結(jié)構(gòu);嘉陵江組;碳酸鹽巖儲(chǔ)層;四川盆地中部

在多沉積旋回的碳酸鹽巖地層中,因沉積環(huán)境及成巖作用類型復(fù)雜多樣,使碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型多樣,孔-喉配置關(guān)系復(fù)雜,孔-滲關(guān)系常表現(xiàn)出低孔-高滲、高孔-低滲等相對(duì)特殊的孔-滲關(guān)系特征,此時(shí),孔隙度并不能作為表征儲(chǔ)層質(zhì)量好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn),滲透率嚴(yán)格控制了儲(chǔ)集體中流體的產(chǎn)出能力,因而在多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中起著至關(guān)重要的作用。然而滲透率的準(zhǔn)確求取一直是碳酸鹽巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)中的一大難題,因傳統(tǒng)的滲透率解釋均建立在均質(zhì)的、理想的模型之上[1,2],其滲透率解釋結(jié)果往往不能準(zhǔn)確表征不同沉積微相內(nèi)的不同類型儲(chǔ)集巖的滲透性能。

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者逐漸認(rèn)識(shí)到地質(zhì)因素在測(cè)井解釋中應(yīng)該扮演著重要角色[3,4],提出相控測(cè)井解釋方法[5]、基于巖石物理相分類的測(cè)井解釋方法[6,7]等,這些考慮地質(zhì)條件的測(cè)井解釋方法較大地提高了儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)井解釋的準(zhǔn)確程度。本文以四川盆地中部磨溪?dú)馓锵氯B統(tǒng)嘉 (嘉陵江組)二段第二亞段碳酸鹽巖儲(chǔ)層為例,提出地質(zhì)約束下的測(cè)井精細(xì)解釋,利用地質(zhì)-測(cè)井相結(jié)合的方法,從儲(chǔ)層成因機(jī)理出發(fā),以儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征為依據(jù),分小層建立具有不同類型儲(chǔ)集巖的滲透率解釋模型,準(zhǔn)確求取滲透率,為復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

磨溪?dú)馓镂挥谒拇ㄅ璧卮ㄖ泄怕≈行逼骄彉?gòu)造帶的南部,緊鄰加里東期形成的龍女寺古隆起(圖 1)。早三疊世嘉陵江期,四川盆地以發(fā)育海相碳酸鹽巖臺(tái)地為特征[8],由于臺(tái)地上水體較淺,其沉積物對(duì)地殼震蕩性升降變化、海平面升降變化以及氣候周期性變化等的響應(yīng)比較明顯,導(dǎo)致下三疊統(tǒng)嘉陵江組尤其是嘉二段發(fā)育了多個(gè)不同成因、不同級(jí)次的沉積旋回。磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍螢闅馓锏闹髁Ξa(chǎn)層之一,主要由海相碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖和少量陸源碎屑巖組成,鉆厚從 39 m到 48 m不等,根據(jù)巖性、電性及沉積旋回的不同界面特征,可將第二亞段自下而上細(xì)分為 A,B,C 3個(gè)小層。A層巖性以深灰色泥巖、泥晶灰?guī)r及淺灰色鮞粒灰?guī)r為主,地層厚度在 10～14 m之間;B層為深灰色泥晶灰?guī)r、土黃色泥-粉晶云巖及膏巖,地層厚度為 14～22 m;C層巖性以淺灰色砂屑云巖、深灰色塊狀及紋層狀膏巖為主,地層厚度為10～16 m。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)及物性特征

圖 1 研究區(qū)構(gòu)造位置及下三疊統(tǒng)嘉二段第二亞段巖性剖面Fig.1 Location of structures in the study area and lithologic profile of the 2ndinterval in the 2nd member of the Lower Triassic Jialingjiang Formation

受古氣候變化旋回、水體鹽度變化旋回、海侵方向和海侵 -海退旋回及微地貌的影響,嘉二段第二亞段具有了多種巖性組合,使得儲(chǔ)集巖石類型多樣,其中 A層儲(chǔ)集巖主要為淺灰-灰色亮晶鮞?；?guī)r,巖心可見(jiàn)明顯針孔,孔隙度范圍在 0.11%～26.50%之間,而滲透率多小于 0.1×10-3μm2,往往表現(xiàn)為高孔-低滲特征。B層儲(chǔ)集巖主要以褐灰色、土黃色中層-塊狀粉晶云巖為主,白云石晶體較粗,溶蝕孔隙極為發(fā)育,面孔率最高可超過(guò)20%,巖心分析孔隙度范圍在 0.38%～24.72%之間,平均值為 7.68%,53%的樣品滲透率值大于0.1×10-3μm2,儲(chǔ)層物性較好,是嘉二段最重要的儲(chǔ)集巖類。C層儲(chǔ)集巖則以褐灰色砂屑云巖和鮞粒云巖為主,孔隙值范圍在 0.14%～15.34%之間,35%的樣品滲透率值大于 0.1×10-3μm2,儲(chǔ)層物性較好,但局部因膏質(zhì)膠結(jié)使得物性變差。

2.2 儲(chǔ)集空間類型

圖 2 四川盆地中部磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍沃饕紫额愋虵ig.2 Main types of pores in the 2ndinterval of the 2ndmember of the Lower Triassic Jialingjiang Formation inMoxi gasfield,theMiddle Sichuan Basin

多旋回碳酸鹽巖地層的儲(chǔ)集巖類型多樣,加上后期復(fù)雜的成巖作用,使得儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間具有多種類型,變化較大[9]。微觀照片表明磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍沃饕獌?chǔ)集空間類型為晶間孔、晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？缀蜌堄嗔ｉg孔等。其中:A層以鮞?；?guī)r相對(duì)孤立的鑄模孔及粒內(nèi)溶孔為主,雖孔隙度較高但連通性較差 (圖 2a,b); B層以粉晶云巖的晶 (溶)孔為主,連通性較好(圖 2c,d);而 C層主要表現(xiàn)為砂屑、鮞粒云巖的殘余粒間孔及粒內(nèi)溶孔 (圖 2e,f)。本區(qū)裂縫及溶洞不發(fā)育。

表 1 四川盆地中部下三疊統(tǒng)嘉二段第二亞段各小層儲(chǔ)層樣品主要壓汞參數(shù)Table 1 Ma in mercury penetration parameters of reservoir samples from different layers in the 2ndinterval of the 2nd member of the Lower Triassic Jianglingjiang Formation in theMiddle Sichuan Bas in

2.3 孔喉結(jié)構(gòu)特征

孔喉結(jié)構(gòu)特征在多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中具有重要意義,喉道的大小及其連通孔隙的方式對(duì)儲(chǔ)層的滲流有決定性的作用[10,11]。

A層的鮞粒灰?guī)r儲(chǔ)層中,作為其主要儲(chǔ)集空間類型的粒內(nèi)溶孔及鑄?？锥喑使铝?喉道極細(xì),粒內(nèi)溶蝕孔隙之間連通不暢,其壓汞參數(shù)表現(xiàn)為低排驅(qū)壓力,高中值壓力,低退汞效率,分選差,孔-喉配置關(guān)系為粗孔-微喉,滲透性能較差(表 1)。

B層發(fā)育質(zhì)純的泥-粉晶、細(xì)粉晶云巖,鏡下觀察發(fā)現(xiàn)白云石晶體較粗,片狀喉道連通大量發(fā)育的晶間孔和晶間溶孔,孔徑大,連通性好,反映出良好的儲(chǔ)集性能,為嘉二段主力產(chǎn)層;壓汞曲線的平臺(tái)段較寬(圖 3),具體表現(xiàn)為低排驅(qū)壓力,低中值壓力,高退汞效率,分選好,粗歪度,孔-喉配置關(guān)系為中孔-中喉,滲透性能較好。

C層以為砂屑云巖為主,孔隙類型為殘余粒間孔和粒間溶孔,孔隙間連通性較好,以縮頸喉道為主,壓汞曲線的平臺(tái)段較短,孔、喉分選相對(duì)較差,孔-喉配置關(guān)系為中孔-細(xì)喉,滲透性較 B層差,但好于A層。

2.4 電性特征

碳酸鹽巖儲(chǔ)層在常規(guī)測(cè)井曲線上主要表現(xiàn)為“三低兩高”的響應(yīng)特點(diǎn),即:低自然伽馬背景下的低電阻率、低密度、高聲波時(shí)差以及高中子孔隙度。但是由于多旋回碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔隙及喉道多受到后期復(fù)雜成巖作用的影響,使得儲(chǔ)層孔喉的形狀、大小、配置等變化較大,因而在測(cè)井曲線上也出現(xiàn)不同響應(yīng)特征。如在磨溪?dú)馓颩151井綜合測(cè)井曲線圖(圖 4)可以看出:3個(gè)儲(chǔ)層段自然伽馬均呈現(xiàn)低值,平均為 22.23 API;聲波時(shí)差和補(bǔ)償中子明顯增大,特別是B層儲(chǔ)層段中,聲波時(shí)差最大值可達(dá) 70.12μs/ft,中子孔隙度達(dá) 19.56%,顯示其良好的儲(chǔ)集性能;補(bǔ)償密度明顯降低,平均值為 2.53 g/cm3;儲(chǔ)層段電阻率降低明顯,深側(cè)向電阻率值分布于 10.36～240.09Ω·m,而致密碳酸鹽巖電阻率一般都大于 1 000Ω·m,B和 C層儲(chǔ)層段深、淺側(cè)向電阻率差異明顯,反映良好的滲透性能,而A層基本無(wú)差異,主要是由于鮞?；?guī)r儲(chǔ)層粗孔-微喉的孔-喉配置關(guān)系導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率較低,造成泥漿難以侵入。

圖 3 四川盆地中部下三疊統(tǒng)不同儲(chǔ)集巖典型壓汞曲線Fig.3 Typicalmercury penetration curves of different reservoir rocks in the Lower Triassic of theMiddle Sichuan Basin

圖 4 四川盆地中部磨溪?dú)馓颩151井嘉二段第二亞段綜合測(cè)井曲線Fig.4 Composite log of the 2ndinterval in the 2ndmember of the Lower Triassic Jialingjiang Formation inM-151 well ofMoxi gasfield,theMiddle Sichuan Basin

3 滲透率測(cè)井解釋模型

“巖心刻度測(cè)井”一直是測(cè)井解釋所遵循的原則。上述研究表明,多旋回碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有多種類型的巖性、儲(chǔ)集空間類型、孔喉結(jié)構(gòu)特征等,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),常規(guī)測(cè)井解釋在一個(gè)區(qū)塊采用同一個(gè)滲透率解釋模型并不能準(zhǔn)確反映孔-滲之間的變化,勢(shì)必造成較大的誤差[12,13]。因此本次研究以巖心的各項(xiàng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征為依據(jù),利用孔滲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分不同巖性、不同孔喉結(jié)構(gòu)特征建立滲透率解釋模型,利用地質(zhì)認(rèn)識(shí)去約束測(cè)井解釋,從而為多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

3.1 孔-滲關(guān)系

3.1.1 A層鮞?；?guī)r儲(chǔ)層

磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍蜛層的鮞?；?guī)r儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間以孤立的粒內(nèi)溶孔及鑄模孔為主,殘余粒間孔少見(jiàn),喉道細(xì)小連通性較差,因此,雖儲(chǔ)層孔隙度發(fā)育較好,但滲透率值普遍不高,從孔-滲關(guān)系圖上看(圖 5a),滲透率隨孔隙度增大而增大的關(guān)系不甚明顯,擬合直線的斜率較低,即使儲(chǔ)層樣品孔隙度值大于 12%時(shí),滲透率值一般都小于 1× 10-3μm2,體現(xiàn)為高孔-低滲的典型特征。

3.1.2 B層粉晶云巖儲(chǔ)層

磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍蜝層粉晶云巖儲(chǔ)層為氣田主力產(chǎn)層,粗大的白云石晶體之間大量發(fā)育連通性較好的晶間溶孔,因而孔-滲相關(guān)性較好,表現(xiàn)在隨孔隙度的增加,滲透率顯著增大 (圖 5b),且高孔樣品占有相當(dāng)?shù)谋壤?儲(chǔ)層滲透性明顯優(yōu)于A層,平均滲透率值可達(dá) 4×10-3μm2?？紫抖却笥?12%的樣品,滲透率一般大于 10×10-3μm2,良好的孔-喉配置關(guān)系,使得儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能優(yōu)良。

3.1.3 C層砂屑云巖儲(chǔ)層

磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍?C層砂屑云巖儲(chǔ)層孔-滲關(guān)系較分散 (圖 5c),說(shuō)明該層孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,受微裂縫的影響稍大。該段儲(chǔ)層孔隙度相對(duì)較低,但滲透性較好,平均滲透率為 2.63× 10-3μm2,儲(chǔ)集性能優(yōu)于 A層。

圖 5 四川盆地中部磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍尾煌愋蛢?chǔ)集巖孔-滲關(guān)系Fig.5 Relationship be tween porosity and permeability of different reservoir rocks in the 2ndinterval of the 2ndmember of the Lower Triassic Jialingjiang Formation inMoxi gasfield,theMiddle Sichuan Basin

表 2 四川盆地中部磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍螠y(cè)井滲透率解釋模型Table 2 Logg ing interpretation model of permeability for the 2ndinterval of the 2ndmember of the Lower Triassic Jialingj iang Formation in Moxi gasfield,theMiddle Sichuan Basin

3.2 滲透率解釋模型

3類不同的孔滲關(guān)系 (圖 5)代表了 3種不同成因類型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層。以巖心分析為基礎(chǔ),根據(jù)不同巖性、不同孔隙類型以及不同孔喉結(jié)構(gòu)特征,建立了磨溪?dú)馓锛味蔚诙喍蝺?chǔ)層滲透率測(cè)井解釋模型 (表 2),其意義在于通過(guò)巖性識(shí)別技術(shù)[14,15],把非均質(zhì)性極強(qiáng)的多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層等效轉(zhuǎn)換為相對(duì)均質(zhì)性的儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)測(cè)井解釋,準(zhǔn)確求取儲(chǔ)層滲透率。

4 應(yīng)用效果

以上述不同巖性的滲透率解釋模型對(duì)磨溪?dú)馓锒嗫诰M(jìn)行測(cè)井滲透率解釋,與常規(guī)方法得出的滲透率值比較發(fā)現(xiàn) (圖 6),常規(guī)方法解釋的滲透率與巖心實(shí)測(cè)偏差較大。主要表現(xiàn)在當(dāng)儲(chǔ)層孔隙度較低時(shí),所解釋滲透率嚴(yán)重低于真實(shí)值,而當(dāng)儲(chǔ)層孔隙度較高時(shí),所解釋滲透率又普遍高于真實(shí)值。特別是對(duì)于孔-喉配置較差的鮞?；?guī)r儲(chǔ)層,其差異程度可達(dá)數(shù)個(gè)量級(jí),而考慮儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)特征,利用地質(zhì)約束的測(cè)井解釋所得到的滲透率與巖心分析數(shù)據(jù)相關(guān)性較好,其解釋結(jié)果能準(zhǔn)確表征非均質(zhì)性極強(qiáng)的多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率,為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

5 結(jié)論

通過(guò)地質(zhì)與測(cè)井相結(jié)合的方法,建立起地質(zhì)約束下的測(cè)井滲透率解釋模型,其意義在于通過(guò)小層劃分、巖性分析、儲(chǔ)層孔-喉分類以及儲(chǔ)層孔喉配置關(guān)系等研究,把非均質(zhì)性極強(qiáng)的多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層等效轉(zhuǎn)換為相對(duì)均質(zhì)性的儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)測(cè)井解釋。從測(cè)井解釋的效果來(lái)看,所得到的滲透率值與巖心分析數(shù)據(jù)吻合度高,達(dá)到了把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的目的,較好地解決了準(zhǔn)確求取復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層滲透率這一長(zhǎng)期困擾人們難題。該方法特別適用于受微觀孔喉結(jié)構(gòu)影響的多旋回復(fù)雜碳酸鹽巖儲(chǔ)層的測(cè)井精細(xì)解釋,為后續(xù)的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供了準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)參數(shù)。

圖 6 四川盆地中部磨溪?dú)馓锵氯B統(tǒng)地質(zhì)約束的滲透率解釋結(jié)果與常規(guī)解釋結(jié)果對(duì)比Fig.6 Correlation be tween permeability from geology-constrained interpretation and that from conventional interpretation in the Lower Triassic ofMoxi gasfield,theMiddle Sichuan Basin

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Logging evaluation of permeability of multicyclic carbonate rock reservoirs in the Middle Sichuan Basin

Liu Hong1,Wu Xingbo1,Tan Xiucheng1,Zhou Yan1,Yao Yanbo2,TangQingsong2and Zhou Chenggang3

(1.School of Resources and Environm ent,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan610500,China;2.Chuanzhong Oil and Gas Field,PetroChina Southwest Oil and Gas Com pany,Suining,Sichuan629000,China;3.PetroChina BGP Korla B ranch,Korla,Xinjiang841001,China)

Taking multicyclic carbonate reservoirs in the 2ndinterval of the 2ndmember of the Lower Triassic Jialingjiang For mation in the Moxi gas field as an example,and from the perspective of microscopic pore-throat structure and reservoir genesis,this paper puts for ward a geology-constrained logging evaluation method of per meability based on experimental data such as core observation,physical property analysis,mercury penetration,cast and electron scanningmicroscope.Various logging interpretationmodelsofper meability are set up according to different lithologies and pore-throat structures.Practical application shows thatper meability obtainedwith thismethod correlateswellwith core analysis and can accurately characterize per meability of multicyclic carbonate reservoirs with great heterogeneity.This new method provides another reliable tool for reservoir evaluation.

porosity-permeability relationship,per meability model,pore-throat structure,Jialingjiang Formation, carbonate rock reservoir,Middle Sichuan Basin

TE121.3

A

0253-9985(2010)05-0678-07

2009-07-29,

2010-09-25。

劉宏(1981—),男,博士、講師,油氣藏描述。

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司石油科技中青年創(chuàng)新基金項(xiàng)目(06E1018);四川省教育廳省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(SZD0414)。

(編輯 高 巖)