曾大乾 彭鑫嶺 劉志遠(yuǎn) 宿亞仙

1.中國(guó)石化中原油田普光分公司 2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院

普光氣田礁灘相儲(chǔ)層表征方法

曾大乾1彭鑫嶺1劉志遠(yuǎn)2宿亞仙2

1.中國(guó)石化中原油田普光分公司 2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院

針對(duì)普光氣田以礁灘相儲(chǔ)層為主,儲(chǔ)層巖相復(fù)雜、儲(chǔ)集空間類型多、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)層特征參數(shù)難以定量或定性表征的特點(diǎn),應(yīng)用模式聚類識(shí)別技術(shù)開(kāi)展單井儲(chǔ)層巖相識(shí)別,結(jié)合層序地層研究成果,明確了儲(chǔ)層巖相橫向展布特征;采用聲密幅值比等識(shí)別儲(chǔ)集空間類型,并分類評(píng)價(jià)儲(chǔ)層特征參數(shù);最終采用儲(chǔ)能系數(shù)等參數(shù)表征儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力與展布,實(shí)現(xiàn)全面表征礁灘相儲(chǔ)層的目標(biāo)。形成了一套適用于巖相、儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜,物性特征多樣,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的川東北礁灘相儲(chǔ)層表征方法。研究結(jié)果認(rèn)為,沉積相是控制礁灘相儲(chǔ)層展布的主要因素,巖相對(duì)礁灘相儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型影響明顯,儲(chǔ)集空間類型又制約了儲(chǔ)層參數(shù)特征,儲(chǔ)能系數(shù)能有效反映儲(chǔ)層的物性特征。實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層特征參數(shù)的定量或定性表征,為培育高產(chǎn)井創(chuàng)造了有利條件。

四川盆地 東北部 普光氣田 礁灘相 模式聚類 地層層序 儲(chǔ)集空間 孔隙結(jié)構(gòu) 儲(chǔ)能系數(shù)

普光氣田位于四川省宣漢縣境內(nèi),區(qū)域構(gòu)造位于川東斷褶帶東北段,緊鄰大巴山褶皺帶的南緣,主要目的層段為二疊系上統(tǒng)的長(zhǎng)興組和三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組,均為海相碳酸鹽巖地層。普光氣田主要包括普光主體和大灣區(qū)塊等(圖1、2),已累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量4 121×108m3。目前,普光主體產(chǎn)能建設(shè)工程已基本完成;大灣區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)工程正抓緊實(shí)施。

普光氣田礁灘相儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素多,主要包括沉積相、成巖后生作用、巖石類型和構(gòu)造作用等。造成該類儲(chǔ)層巖相復(fù)雜,儲(chǔ)集空間類型多,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的,難以定量或定性表征[1]。影響到井位部署方案設(shè)計(jì)和井身軌跡設(shè)計(jì)等。據(jù)此,開(kāi)展了礁灘相儲(chǔ)層表征方法研究,確定了以巖相識(shí)別為基礎(chǔ),以儲(chǔ)集空間識(shí)別為主線的研究思路,開(kāi)展了孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)滲能力、成巖相等儲(chǔ)層特征研究,實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層特征參數(shù)的定量或定性表征,認(rèn)清了有效儲(chǔ)層,特別是高孔滲儲(chǔ)層的發(fā)育特征和規(guī)律,為培育高產(chǎn)井創(chuàng)造了有利條件。

圖1 普光氣田主體及大灣區(qū)塊平面位置圖

1 礁灘相儲(chǔ)層巖相表征

大量研究成果表明,巖相的差異對(duì)儲(chǔ)層特征影響較大,而礁灘相儲(chǔ)層更為明顯,巖相不但與儲(chǔ)層分布有關(guān),并且與儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)滲能力等關(guān)系密切[2]。在深入研究不同巖心及巖相樣品測(cè)井響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上,應(yīng)用模式聚類識(shí)別技術(shù)開(kāi)展單井儲(chǔ)層巖相研究,結(jié)合層序地層研究成果,明確了儲(chǔ)層巖相橫向展布特征。

圖2 過(guò)毛壩4井—大灣1井—普光11井—普光5井氣藏剖面圖

1.1 采用模式聚類識(shí)別技術(shù),開(kāi)展巖相識(shí)別

由于取心資料有限,要深入研究巖相特征,需要利用測(cè)井資料來(lái)實(shí)現(xiàn)。其基本原理主要是:不同沉積環(huán)境形成的巖石類別,其礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等存在差異,導(dǎo)致地球物理屬性的差異,可在各種測(cè)井系列上出現(xiàn)差別響應(yīng),因而可根據(jù)各種測(cè)井信息的集總,建立各類巖相測(cè)井響應(yīng)歸一化模式庫(kù)(圖3)[3]。

圖3 泥晶云巖、細(xì)晶云巖與鮞粒云巖相測(cè)井響應(yīng)模式圖

進(jìn)一步將測(cè)井信息作為變量進(jìn)行有序樣品分割并進(jìn)行測(cè)井相自動(dòng)分層,方法按多變量離差值進(jìn)行最優(yōu)分割統(tǒng)計(jì),要求各分層內(nèi)部樣本之間差異最小,各層段間差異最大。計(jì)算樣品段變差矩陣 dij,其中 Zαβ為樣本觀測(cè)值,?Zα為樣品第j項(xiàng)指標(biāo)的平均值。

確定段內(nèi)方差W及段間方差B,其中n為有序樣品個(gè)數(shù),l為分段長(zhǎng)度。

各段的分界點(diǎn)取在使W/B為最小的地方,或規(guī)定一個(gè)分界系數(shù)(R)。即

分界點(diǎn)取在R為最大的地方,由于R<1,故R越接近于1時(shí),取此分界點(diǎn)越佳,進(jìn)一步采用聚類分析將測(cè)井相剖面轉(zhuǎn)化為巖相剖面,從而達(dá)到利用測(cè)井信息定量識(shí)別巖相誤差(MOD)的目的。

式中 Pi表示該模式特征的權(quán)值,z表示樣品層對(duì)應(yīng)模式特征值的數(shù)據(jù),Zi表示模式的特征值。

1.2 結(jié)合地層層序沉積相特征,明確礁灘相儲(chǔ)層巖相展布

儲(chǔ)層巖相的展布與沉積相特征關(guān)系密切,研究中結(jié)合單井巖相劃分與振幅—波阻抗特征等,采用層位拉平技術(shù)、古地貌恢復(fù)以及三維屬性分析等方法,明確礁灘相儲(chǔ)層巖相展布特征。

在層序地層研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)展四級(jí)層序下的巖相分布研究,認(rèn)為飛仙關(guān)組早期四級(jí)層序下的快速海侵導(dǎo)致灘體高部位水動(dòng)力能量明顯增強(qiáng),在致密的蒸發(fā)坪上形成高孔滲的顆粒灘(圖4),內(nèi)部明顯具有進(jìn)積特征[4],形成中強(qiáng)軸不連續(xù)反射,體現(xiàn)為可容空間增大的高位體系域特征(HST),而灘體低部位在高位體系域中形成的顆粒灘被快速海侵沉積的泥晶灰?guī)r覆蓋,體現(xiàn)為弱軸反射,形成了礁灘相獨(dú)特的巖相疊置模式。

圖4 普光7—普光4井層序巖相圖

2 儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間表征

由于礁灘相儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型紛繁復(fù)雜,研究中對(duì)儲(chǔ)集空間類型進(jìn)行了歸類,劃分出粒間、粒內(nèi)、裂縫與礁相孔隙4種類型,并深入進(jìn)行了識(shí)別方法與展布規(guī)律研究。

2.1 建立孔滲關(guān)系交會(huì)圖版,識(shí)別儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)對(duì)巖心分析孔隙度與滲透率交會(huì),認(rèn)為數(shù)據(jù)分布規(guī)律與儲(chǔ)集空間類型關(guān)系密切:粒間孔隙類型儲(chǔ)層表現(xiàn)為中高孔高滲;而粒內(nèi)孔隙類型為中高孔低滲特征;礁相孔隙類型的樣品介于這兩種趨勢(shì)之間,其中也包括部分混合類型的樣品;裂縫主要對(duì)應(yīng)孔隙度較差的樣品,正是由于裂縫的存在導(dǎo)致這些樣品滲透率明顯增大。

2.2 研究不同儲(chǔ)集空間儲(chǔ)層電性響應(yīng)特征,明確識(shí)別方法

上述儲(chǔ)集空間類型中主要的粒間與粒內(nèi)類型,可以通過(guò)聲密幅度比進(jìn)行區(qū)分(圖5),聲波具有選擇性傳播的特征。粒間孔隙中,聲波傳播經(jīng)過(guò)孔隙,整體聲速慢[5];粒內(nèi)孔隙中,聲波沿骨架進(jìn)行傳播獲得更短的傳播時(shí)間,而通過(guò)密度測(cè)井可以獲得巖石整體的孔隙度。

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征表征

礁灘相儲(chǔ)層由于儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜,導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)特征也較為復(fù)雜,故以儲(chǔ)集空間類型為主線開(kāi)展研究工作。

分析認(rèn)為排驅(qū)壓力、中值壓力、飽和度中值油柱高度等孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對(duì)于不同的儲(chǔ)集空間類型,其與孔隙度的關(guān)系明顯不同,粒間孔隙儲(chǔ)層明顯好于粒內(nèi)孔隙,粒間孔隙滲透率大,有利于流體流動(dòng),而粒內(nèi)孔隙喉道狹小(圖6)。

裂縫特征與此不同,裂縫樣品點(diǎn)分布較散。這可能與裂縫類型、裂縫與試驗(yàn)巖心滲流測(cè)試方向等因素有關(guān)。特別是在壓力敏感型實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)裂縫走向與最大主應(yīng)力方向一致時(shí),影響最小,敏感性最弱;而當(dāng)走向與最大主應(yīng)力方向垂直的時(shí)候,由于有效裂縫沒(méi)有或少有填充物支撐,應(yīng)力敏感性最強(qiáng),對(duì)滲流能力影響也最大。

圖5 普光102-1井儲(chǔ)集空間識(shí)別與孔滲對(duì)比圖

圖6 中值壓力、壓力敏感性與儲(chǔ)集空間類型的關(guān)系圖

4 儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力表征

孔隙度反映了儲(chǔ)層中流體可容空間的大小,而儲(chǔ)層厚度與展布面積反映了儲(chǔ)集體宏觀體積。采用儲(chǔ)能系數(shù)將上述二者結(jié)合起來(lái)研究?jī)?chǔ)層展布特征,儲(chǔ)能系數(shù)是儲(chǔ)層厚度與孔隙度的乘積,能夠反映儲(chǔ)層的厚度、規(guī)模、形態(tài)、物性和級(jí)別等特征,其大小決定了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力,并與儲(chǔ)量和產(chǎn)能密切相關(guān)。

通過(guò)建立四級(jí)層序下儲(chǔ)能系數(shù)平面分布圖,可以看到平面上長(zhǎng)興組晚期的PSQ2Ⅴ層序中礁體附近以及礁間灘體儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能系數(shù)高(圖7),相應(yīng)的儲(chǔ)層厚度大、物性好。而在飛仙關(guān)組各四級(jí)層序中,對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能系數(shù)高的部位主要是層序多期灘核集中發(fā)育的區(qū)域,主要集中在飛仙關(guān)組早中期的層序TSQ1Ⅱ～Ⅴ中。

圖7 PSQ2Ⅴ層序儲(chǔ)能系數(shù)平面分布圖

5 結(jié)論

1)礁灘相儲(chǔ)層巖相的展布與沉積相特征關(guān)系密切,采用模式聚類法能夠有效識(shí)別單井巖相,結(jié)合層序劃分與地震響應(yīng)特征,能夠確定巖相的展布,而巖相對(duì)礁灘相儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型影響明顯,儲(chǔ)層粒內(nèi)孔隙多發(fā)育在鮞粒云巖中,而中粗晶云巖、內(nèi)碎屑云巖中只發(fā)育粒間孔隙。

2)儲(chǔ)集空間類型決定了儲(chǔ)層的孔滲關(guān)系以及孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)特征,并對(duì)聲波、密度等儲(chǔ)層地球物理特征影響顯著,采用聲密幅值比能夠有效識(shí)別儲(chǔ)集空間類型,粒內(nèi)孔隙的聲密幅值比明顯偏大,而粒間孔隙儲(chǔ)層較小。

3)儲(chǔ)能系數(shù)能夠有效反映儲(chǔ)層的形態(tài)、物性和級(jí)別等特征,其大小與儲(chǔ)量和產(chǎn)能密切相關(guān)。

4)在巖相特征研究的基礎(chǔ)上,以儲(chǔ)集空間類型為主線,表征孔隙結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)層的特征,以儲(chǔ)能系數(shù)等參數(shù)為關(guān)鍵表征儲(chǔ)層展布,從而形成了一套適用于巖相、儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜,物性特征多樣,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的川東北礁灘相儲(chǔ)層表征方法。

[1]福里格.碳酸鹽巖微相:分析、解釋及應(yīng)用[M].馬永生,譯.北京:地質(zhì)出版社,2006:128.

[2]克萊德 H莫爾.碳酸鹽巖儲(chǔ)層:層序地層格架中的成巖作用和孔隙演化[M].姚根順,沈安江,潘文慶,等譯.北京:石油工業(yè)出版社,2008:58.

[3]康永尚,沈金松,諶卓恒.現(xiàn)代數(shù)學(xué)地質(zhì)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005:82.

[4]張延充,彭才,楊雨,等.四川盆地飛仙關(guān)組高能鮞灘儲(chǔ)層地震層序識(shí)別[J].天然氣工業(yè),2010,30(3):8-11.

[5]靳秀菊,畢建霞,曾正清,等.普光地區(qū)儲(chǔ)層精細(xì)研究及儲(chǔ)層建模[R].濮陽(yáng):中國(guó)石油化工集團(tuán)公司項(xiàng)目研究報(bào)告, 2009.

Characterization methods of reef-beach facies reservoirs in the Puguang Gas Field

NATUR.GAS IND.VOLUM E 31,ISSUE 3,pp.9-13,3/25/2011.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

The dominantly distributed carbonate reef-beach facies reservoirs in the Puguang Gas Field,the no rtheastern Sichuan Basin,are characterized by multifold lithofacies,diverse and comp lex reservoir space types,and strong heterogeneity,and the involved parameters are difficult to be described in either qualitative or quantitative way.In view of this,the technology of pattern recognition/clustering is adop ted to identify the fo rmation lithofaciesof a singlewell,then,in combination w ith achievements from the stratigraphic sequence study,the ho rizontal distribution of reef-beach facies reservoirs is clarified.On basisof this,reservoir space types are then identified by useof acoustic/density logging data in amp litude ratio and the reservoir characteristic parameters are thus classified.Finally,the sto rage capacity and distribution of reservoirsare p resented by such parameters like the energy storage facto r.A ll those above help achieve the purpose of characterization methods of reef-beach facies reservoirs.This study also show s that the distribution of reef-beach facies reservoirs is closely related to the characteristicsof sedimentary facies;while the lithofacies has a great impact on the reservoir space typesof reef-beach facies reservoirs,by w hich the parametric characteristic of reservoirs are restricted. Therefo re,the carbonate reef-beach facies reservoirs can be characterized only by a better understanding of lithofacies distribution and reservoir space types and distribution.

Sichuan Basin,northeast,Puguang Gas Field,reef-beach facies,pattern clustering,stratigraphic sequence,reservoir space,po re structure,energy sto rage factor

國(guó)家“十一五”科技重大專項(xiàng)“高含硫氣藏安全高效開(kāi)發(fā)技術(shù)”(編號(hào):2008ZX05017)、“四川盆地普光大型高含硫氣田開(kāi)發(fā)示范工程”(編號(hào)2008ZX05048)。

曾大乾,1965年生,教授級(jí)高級(jí)工程師,博士;現(xiàn)任中國(guó)石化中原油田普光分公司副經(jīng)理,主要從事天然氣開(kāi)發(fā)研究與管理工作。地址:(635000)四川省達(dá)州市宣漢縣土主鄉(xiāng)。電話:(0818)4736666。E-mail:zengdaqian@126.com

曾大乾等.普光氣田礁灘相儲(chǔ)層表征方法.天然氣工業(yè),2011,31(3):9-13.

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.03.003

2011-01-28 編輯 趙 勤)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2011.03.003

Zeng Daqian,p rofessor,bo rn in 1965,ismainly engaged in research and management of gas development.

Add:Renheyuan Hotel,Huofengshan,Nanwai Street,Dazhou,Sichuan 635000,P.R.China

Tel:+86-818-4736 666 E-mail:zengdaqian@126.com