郝騫，李武科，閆麗，郝晉美，趙占良，石林輝，王文勝

（1.中國石油長慶油田蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018；3.中國石油長慶油田第三采氣廠，陜西西安710018）

電成像在蘇里格山西組儲層精細描述中的應用

郝騫1，2，李武科1，2，閆麗3，郝晉美1，2，趙占良1，2，石林輝1，2，王文勝1，2

（1.中國石油長慶油田蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018；3.中國石油長慶油田第三采氣廠，陜西西安710018）

摘要：應用電成像深入探討蘇里格氣田某區(qū)塊山西組儲層裂縫類型、分布及其與試氣效果之間的關系，識別并建立更為精細的沉積微相模型，解釋古水流方向，開展綜合性的沉積環(huán)境精細描述以還原地下儲層真實沉積特征，加深對非常規(guī)天然氣儲層的認識和開發(fā)能力.研究表明，山西組儲層多見天然裂縫，裂縫傾角分布在45°~90°之間，走向分布在75°~256°之間，在電成像板狀交錯層理砂體前積方向指示古水流方向分析的基礎上，結(jié)合三維地震和重要電性參數(shù)綜合分析，明確低滲氣藏在強水動力、氣測飽滿、砂體電性及物性響應好的配置下，發(fā)育天然裂縫的儲層捕獲高產(chǎn)氣井的幾率較大.①

關鍵詞：蘇里格；電成像；山西組；儲層精細描述；裂縫分析；古水流方向

0　引言

蘇里格是目前我國年產(chǎn)氣量最大的整裝氣田［1］，通過5年前期評價、7年全面開發(fā)，截至2015年初，

蘇里格氣田總產(chǎn)氣量突破1 000×108m3，相當于替代煤炭1.33×108t，減少CO2排放量1.42×108t、SO2排放量220×104t.在推動中國經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展的同時，蘇里格氣田已成為覆蓋京津地區(qū)及全國30多個中小城市，惠及人數(shù)超過2.5億的中國陸上天然氣樞紐中心.

地質(zhì)科技進步是推動綠色能源高效發(fā)展的源動力，近年來，以電成像為代表的裂縫精細識別［2-3］、古水流分析［4］及沉積微相精細描述技術［5-6］，還原了地下儲層真實沉積特征，提高了對非常規(guī)天然氣藏的認識和評價水平.電成像是將陣列掃描或旋轉(zhuǎn)掃描采集的地層信息，經(jīng)過電阻率圖像化處理以獲取井筒周圍地層信息并加以三維可視化顯示的測井解釋新方法［7］.不同于常規(guī)測井解釋效果，電成像能更細膩、更直觀地表征巖層變化，更快速對儲層非均質(zhì)性做出響應［8］，是現(xiàn)代復雜儲層精細描述的新方法.國際專業(yè)石油服務公司哈里伯頓、斯倫貝謝和阿特拉斯分別推出了各自的電成像掃描儀EMI、FMI、STAR，它們代表了當今電成像技術服務和綜合解釋的最高水平［9］.本文中以蘇里格氣田某區(qū)塊山西組儲層為例，通過細致解析FMI和STAR電成像地質(zhì)信息，結(jié)合三維地震及典型測井參數(shù)綜合分析，為儲層精細描述和氣田開發(fā)決策提供技術依據(jù).

1　研究區(qū)概況

1.1研究區(qū)地理位置研究區(qū)位于中國內(nèi)陸第二大沉積盆地鄂爾多斯盆地蘇里格氣田中南部，構造隸屬伊陜斜坡中部.區(qū)塊北抵哈汗兔廟，西至召皇廟，南臨城川地區(qū)，東接河南區(qū)，地形平緩，地表主要由沙地、鹽堿地和草地構成.

1.2研究區(qū)氣候特點研究區(qū)位于中溫帶，屬于半干旱到干旱大陸性氣候，干旱少雨，蒸發(fā)作用強，強風伴有沙塵，光照充足.最高月（7月）平均溫度28°C，氣溫最低月（1月）平均溫度零下17°C.

2　山西組儲層特征

2.1山西組儲層巖石學特征研究區(qū)山西組儲層巖性主要由含硅粗粒石英砂、淺灰色中粒巖屑石英砂及綠灰色含泥中粒巖屑組成.礦物成分以石英為主，其次為巖屑，長石含量極少.巖屑組分以變質(zhì)巖屑為主，其次為火成巖屑，含少量沉積巖屑.填隙物多為高嶺石、水云母及硅質(zhì)，陸源雜基以粘土礦物為主，反映了該時期水動力穩(wěn)定，砂體經(jīng)歷了長期淘洗分選過程.

2.2山西組儲層電性特征山西組儲層段自然伽馬（GR）在整體表現(xiàn)為低值，自然電位（SP）在滲透層表現(xiàn)為負異常幅度大，致密層幅度較小或平直，孔隙度（PHI）時高時低，聲波時差（DT）分布在200.00~ 265.50 μs/m之間，密度（DEN）分布在2.30~2.60 g/cm3之間，電阻率（RT）分布在40.00~525.00 Ωm之間，泥質(zhì)含量（Vsh）分布在5.52%~27.06%之間，井徑（CAL）曲線規(guī)則或縮徑.

2.3山西組儲層沉積及含氣性特征山西組儲層整體為高彎度曲流河（早-中期）向低彎度順直河（晚期）過渡沉積，沉積背景為大范圍深湖-淺湖環(huán)境.曲流河道攜砂能力變?nèi)?，砂體寬度窄，厚度大，河道砂易見向上變細結(jié)構，頂部?？梢姺凵百|(zhì)細粒物.河道砂多以單砂層為主，雖然砂體橫向連片性低，但蜿蜒距離較長.山西組試氣不產(chǎn)水，當鉆遇純凈河道儲層時，即使砂體較薄，通過壓裂改造也能獲取較高的無阻流量.

3　電成像精細地質(zhì)描述

應用電成像深入探討儲層裂縫類型、分布及其與試氣效果之間的關系，識別并建立更為精細的沉積微相模型，解釋古水流方向，開展綜合性的沉積環(huán)境精細描述，這些對于壓裂參數(shù)設計、井網(wǎng)部署、氣田開發(fā)決策等都具有積極的指導作用.

3.1儲層裂縫分析裂縫是儲層巖石在外力作用下沿層面破裂后形成的不連續(xù)聚集狀態(tài)，可成為深

部油氣輸送的有利通道［10-11］.識別裂縫空間分布并加以利用，有望提高非常規(guī)天然氣動用程度，從而提升氣田最終采收率［12］.研究區(qū)內(nèi)山西組巖層沉積特征各異，天然裂縫與鉆探誘導裂縫交織共存，需對裂縫的形成機理、形態(tài)特征及產(chǎn)狀認真分析，有針對性地識別出天然裂縫并加以改造利用.

圖1　SN*-A井山西組氣層內(nèi)發(fā)育裂縫

圖2　SN*-B井山西組氣層內(nèi)發(fā)育裂縫

鉆探誘導裂縫是在鉆探過程中巖石受鉆具震動形成的裂縫，其特點是：①裂縫十分微小且徑向延伸短，在電成像中可見高電導率異常和暗色條紋特征；②易受鉆井液侵入影響，裂縫分布多呈現(xiàn)近180°成對出現(xiàn)，在雙側(cè)向測井曲線上可見“雙軌”現(xiàn)象；③常伴有高角度主裂縫及兩側(cè)羽毛狀的微裂縫.天然裂縫在形態(tài)上與鉆探誘導裂縫有以下區(qū)別：①天然裂縫通常單個出現(xiàn)，或成組出現(xiàn)，但不對稱；天然裂

縫開啟度不均勻，邊緣不光滑，而鉆探誘導裂縫開啟度穩(wěn)定，邊緣光滑，裂縫面平直；③天然裂縫在礫巖層中繞礫石而過，鉆井裂縫則直接穿透礫石.

圖3　SN*-C井山西組氣層內(nèi)發(fā)育裂縫

根據(jù)上述判識要點，對區(qū)內(nèi)12口開發(fā)井電成像數(shù)據(jù)詳細區(qū)分，解釋結(jié)果表明：3口井山西組發(fā)現(xiàn)鉆探誘導裂縫，最大水平主應力方向為NEE-SWW，平均約為81°~261°；最小水平主應力方向為SSENNW，平均約為171°~351°.9口井山西組氣層段發(fā)育天然裂縫，裂縫傾角分布在45°~90°之間，主要集中在80°~85°，平均走向分布在75°~256°之間.天然裂縫類型多見高角度縫及垂直縫，裂縫橫向貫穿砂巖內(nèi)部層理面，縱向切穿了泥質(zhì)條帶.

為進一步尋找裂縫發(fā)育部位與試氣效果之間的關系，統(tǒng)計了這12口開發(fā)井山西組24個含氣儲層（根據(jù)測井綜合解釋結(jié)果）的參數(shù)特征.結(jié)果表明，在13個山西組氣層內(nèi)部見天然裂縫，占統(tǒng)計層數(shù)的54%.SN*-A井第52層、SN*-06B井第54層、SN*-01C井第54層測井解釋均為氣層，雖然電成像顯示氣層中均發(fā)育多條高角度裂縫（圖1~3），然而試氣無阻流量差異非常大，分別為5.467×104、0.701 8×104和7.998×104m3/d.通常裂縫的存在對改善儲層滲透性和提高壓裂改造效果方面具有積極的作用，但實際數(shù)據(jù)表明，低滲致密砂巖氣藏不能僅憑是否發(fā)育天然裂縫來預測試氣效果的優(yōu)劣.上述3口開發(fā)井中試氣無阻流量最大的SN*-01C井重要電性參數(shù)響應較好：DT平均值為225.85 μs/m，DEN平均值為2.52 g/cm3，PHI平均值為7.53%，Vsh僅為9.91%，GR為低值短箱形，反映沉積背景為水動力較強的河道沉積，全烴曲線形態(tài)飽滿，全烴解釋厚度大于測井氣層解釋厚度，說明儲層含氣性高.SN*-06B井DT平均值為197.33 μs/m，DEN平均值為2.61 g/cm3，PHI平均值僅為2.77%，Vsh達到14.96%，GR形態(tài)為圣誕樹狀，全烴曲線前沿緩慢爬升，后沿陡，高點在下部，說明儲層含氣性欠飽和，雖然電成像揭示其發(fā)育數(shù)條天然裂縫，但對提高儲層孔滲性貢獻極小.分析可見，裂縫發(fā)育部位與試氣效果之間無典型對應關系，決定試氣效果的重要因素與儲層物性和沉積環(huán)境密切相關.

3.2沉積微相分析常規(guī)劃分、識別和描述沉積微相的主要方法是通過電測曲線的形態(tài)、幅度以及組合特征等方式判識［13-14］，方法單一，已不能滿足當前天然氣勘探開發(fā)難度增大、復雜陸相河流儲層描述

精細化程度更高的實際要求［15］.研究區(qū)山西組是在大范圍深湖-淺湖環(huán)境下發(fā)育的低彎度順直河-高彎度曲流河組成的過渡河道沉積，根據(jù)沉積環(huán)境背景（圖4），應用電成像對儲層巖石層理做深入描述，結(jié)合典型測井曲線，識別并建立精度更高的沉積微相模型.

圖4　SN*-D及SN*-C井山1段沉積微相劃分圖

①曲流河道沉積微相：在沉積地質(zhì)模型中該類河道通常位于陸相河流體系的中下游，特點是河道截面窄而深、彎曲度高，河道基底的GR通常小于60 API，河道砂體整體呈現(xiàn)向上變細的正粒序.發(fā)育板狀交錯層理、水平層理及斜層理，電成像靜態(tài)圖中曲流河道呈現(xiàn)較為均勻的淺黃亮色、厚塊狀樣式，指示地層由電阻率中等-較高的均勻致密砂巖構成，配合常規(guī)測井可綜合判定為曲流河道沉積.

②決口河道（決口扇）沉積微相：河流在洪水期沖破天然堤，在決口處堆積形成決口河道（決口扇），在平面上呈指狀或舌狀向河漫平原變薄尖滅.巖性主要為砂、泥巖互層，粒度較天然堤粗.GR呈現(xiàn)多個幅值不同的連續(xù)指狀，其RT值高于下伏洪泛平原.電成像靜態(tài)圖可見高黃亮度、短塊狀和數(shù)條線狀、單一暗色斜層理發(fā)育，指示地層由電阻率較高的砂巖和電阻率較低的泥巖以互層樣式構成，進一步根據(jù)其連續(xù)性和常規(guī)測井可判定為決口河道（決口扇）沉積.

圖5　山西組砂巖層理電成像特征

③天然堤沉積微相：洪水期河流水位較高，河水攜帶的細粒沉積物沉積于河床岸邊，形成以泥質(zhì)砂巖為主的細粒沉積物.垂向序列中天然堤常位于曲流河道的上部，厚度較小，一般為幾十厘米到幾米. 其GR為快速變化的低-中值指狀，電成像靜態(tài)圖可見淺黃亮色、薄塊狀與暗色厚塊平行層理發(fā)育，指示

地層是由巖性快速變化的低電阻沉積物構成，進一步根據(jù)其發(fā)育部位和常規(guī)測井可判定為天然堤沉積.

3.3基于電成像古水流方向識別的沉積環(huán)境精細描述層理是沉積巖的主要構造現(xiàn)象，沉積物在漫長的地質(zhì)時期逐漸形成的沉積構造能反映當時的水動力特征，是判斷古水流方向的重要標志之一［16］.電成像數(shù)據(jù)蘊含豐富的地質(zhì)信息［17］，通過提取巖層層理傾角、傾向數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)及電測資料，可用于解釋古水流方向、沉積能量變化、層理類型及沉積韻律等細微特征，更真實還原儲層沉積特征.

電成像動態(tài)圖可見山西組儲層發(fā)育槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理及塊狀構造（圖5）.槽狀交錯層理呈多角度圓弧形截切狀，層理無固定傾角和傾向，無法對古水流方向做進一步判識.板狀交錯層理層系界面為平行、向底部收斂、向頂部截切的明暗反射狀，在其傾角圖上多呈現(xiàn)一組相互平行的綠、藍模式，是識別古水流方向的良好標志.對研究區(qū)12口開發(fā)井山西組儲層的電成像地層傾角特征詳細分析，重點識別位于河道底部的板狀交錯層理砂巖蝌蚪圖.這些蝌蚪傾角分布于10°~30°之間，組合模式為藍模式或傾角范圍更加集中的綠模式.分別統(tǒng)計這些蝌蚪圖的傾角和傾向數(shù)據(jù)，判斷井點處古水流方向，標注在沉積微相平面圖上以做綜合沉積環(huán)境分析.

以電成像古水流方向識別和裂縫分析為基礎，結(jié)合三維地震振幅屬性表征的河道分布［18］和重要電性參數(shù)反映的單井沉積微相，為研究區(qū)開展綜合性的沉積環(huán)境精細描述和新一輪井位決策奠定基礎（圖6）.

圖6　基于三維地震-電成像古水流及裂縫-單井沉積微相的沉積環(huán)境精細描述

4　結(jié)論

1）電成像裂縫分析表明，研究區(qū)山西組儲層裂縫類型以天然裂縫為主，鉆井誘導裂縫偶有發(fā)育.天然裂縫角傾角分布在45°~90°之間，平均走向分布在75°~256°之間，裂縫類型多見高角度縫及垂直縫，裂縫橫向貫穿砂巖內(nèi)部層理面，縱向切穿了泥質(zhì)條帶.

2）裂縫發(fā)育部位與試氣效果之間無典型對應關系，決定試氣效果的重要因素與儲層物性和沉積環(huán)境密切相關.在強水動力、氣測飽滿、儲層電性及物性響應好的背景下發(fā)育天然裂縫的儲層捕獲高產(chǎn)井的幾率較大.

3）對河道相沉積體系不同部位巖石層理做電成像特征分析，結(jié)合典型測井曲線，可以有效劃分和識別主要沉積微相.電成像靜態(tài)圖中曲流河道呈現(xiàn)均勻的厚塊狀淺黃亮色，指示地層由電阻率中等-較高的均勻致密砂巖構成，是山西組較理想的儲集體.

4）在電成像圖中利用板狀交錯層理在平行于水流方向上可代表砂體前積的方向的特點，配合區(qū)域地質(zhì)及電測資料，可綜合解釋沉積能量變化、沉積韻律及古水流方向.以電成像古水流分析為基礎，結(jié)合高精度三維地震和重要電性參數(shù)反映的單井沉積微相及電成像裂縫分析，能夠更精細地描述沉積環(huán)境，更好地服務于氣田開發(fā)決策.

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（責任編輯游?。?/p>

Application of imaging logging in fine reservoir description in Shanxi formation of Sulige gas field

HAO Qian1，2，LI Wuke1，2，YAN Li3，HAO Jinmei1，2，ZHAO Zhanliang1，2，SHI Linhui1，2，WANG Wenshen1，2
（1.Sulige Gasfield Research Center，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-permeability Petroleum，Xi’an 710018，China；3.The Third Gas Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China）

Abstract：Take Shanxi formation in some block in Sulige gas field as an example，this paper restored the real sedimentary characteristics and improved the understanding of the unconventional natural gas reservoir through the imaging logging fracture identification，the relationship between fracture and well testing，palaeocurrent direction analysis，and fine description of sedimentary micro-facies. The results shows，natural fracture is the mainly type of the target reservoir fracture，the average fracture dip angle is 45°90°，and the average angle of fracture trend is 76°256°. Based on sand progradational directions indicating the palaeocurrent direction，seismic interpreting and some important logging parameters，the reservoir with nature fracture should be get good production under strong hydrodynamics，good gas bearing in logging curves and sand properties.

Keywords：Sulige gas field；imaging logging；Shanxi formation；fine reservoir description；fracture analysis；palaeocurrent direction

作者簡介：郝騫（1982-），男，博士，工程師，E-mail：haoq1_cq@petrochina.com.cn

基金項目：國家科技重大專項(2011ZX05044)及致密氣藏開發(fā)重大工程技術研究項目（2012E-1306）資助

收稿日期：2015-04-20

文章編號：1000-2375（2015）06-0513-07

中圖分類號：P618.13

文獻標志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-2375.2015.06.001