碳酸盐岩油气藏测井评价
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发布时间：2023-07-27 09:08
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时间：2024-10-25 10:46
碳酸盐岩作为油气重要的储集层早已由于大量的油气产出被世人广泛接受，但其储层的评价技术及效果与碎屑砂岩的评价技术相比较所面临的困难及挑战性要大得多，其主要的原因表现在岩石具有极强的非均质性，传统的评价方法和模型适用能力差，给出的结果不确定性程度高。随着成像测井技术的发展，提高了碳酸盐岩的测井评价能力，同时拓宽了评价的范围，取得了很大进展。
9.2.1 储层的主要特性
碳酸盐岩地层主要的岩性是碳酸盐岩和白云岩，主要的沉积环境有海相沉积、陆相岩溶沉积，储集空间主要有基质孔隙、裂缝、溶蚀孔洞、溶洞。碳酸盐岩油气藏由于储层的孔隙结构和渗流特性的不同，形成不同类型的油气层，衍生了不同的评价难度，需要采用不同应对性的分析思路和评价方法，进行储层评价。
1)孔隙型碳酸盐岩储层的测井响应特征与碎屑岩相似，基本能适用于碎屑岩的分析思路和测井评价方法，但仍要注意具有的其他特殊性，如骨架、裂缝等因素的影响。
2)裂缝与孔隙都十分发育的碳酸盐岩储层，虽然具有复杂的双重孔隙空间，由于缝、孔、洞十分发育，储层连通性好，使得碳酸盐岩储层固有的非均质性明显退化，趋于各向同性。具有这种储层特性的油气藏，往往有比较统一的气－水或油－水界面，如任丘、王庄油田等。这是碳酸盐岩复杂储层评价中比较简单的一种类型，基本可借鉴碎屑岩的分析思路和测井评价方法。主要的特殊性表现在:油气水层的显示特点与孔隙度有十分密切的关系，需要作过细分析。
3)具有强烈非均质性的复杂储集空间型碳酸盐岩储层，是目前评价难度最大的主要类型，也是勘探和分析的难点和重点。
9.2.2 基本思路和评价方法
(1)基本思路
重新审视碳酸盐岩的岩石物理特性。强烈的非均质性引起复杂的导电和渗流的传输特性，润湿性的差异，表现在反映储层孔隙结构指数m、n值的变化非常大，导致描述碎屑岩导电特性的电阻率经验公式———阿尔奇公式的不适应性，孔隙度、渗透率及其他岩石特性之间也出现更为复杂的关系。近期研究表明，碳酸盐岩储层的原生、次生孔隙网络、裂缝网络等都具有分形结构，它们的形状、大小和位置，孔隙度、渗透率以及其他属性的非均匀分布，都可以用分形几何很好地描述，仅用少量的参数 ( 例如分数维) 便可以表征这些貌似复杂的现象，而该分数维与阿尔奇公式的 m 值直接相关。
搞清碳酸盐岩的岩性。在钻井液性质合适的条件下，岩性密度测井综合其他常规测井资料基本上可解决碳酸盐岩岩性问题，针对岩性复杂且层薄的情况，可采用测井新技术———地层元素测井来解决岩性识别问题。
分析与描述储层裂缝特性。裂缝发育及分布规律与地质构造密切相关，分析与描述储层的裂缝特性及其分布格局，可有效指导油气藏的勘探和开发方案的设计。
分析原生孔隙与次生孔隙匹配关系，特别是分析裂缝与孔隙、溶孔、溶洞的匹配关系。尽管裂缝对储集层孔隙度的贡献不突出，但对渗透率的贡献是巨大的。油田勘探实践表明，原生孔隙与次生孔隙的匹配，或者说总孔隙与裂缝、溶蚀孔隙度的相互匹配是决定裂缝性储层储、渗性能优劣和产能大小的主要因素。总体上说，次生孔隙 ( 裂缝和溶蚀孔隙) 的大小往往具有主导作用。
分析微孔隙、中孔隙、大孔隙的类型和分布。研究发现，孔径小于 0. 5μm 的微孔隙中通常大部分为束缚水，小部分是油气; 孔径在 0. 5 ～5μm 之间的中孔隙，含有大量的油气; 孔径大于 5μm 的大孔隙，在许多碳酸盐岩储层中，对油气产量起着很大的作用，但常常成为早期水窜的通道，使相当部分的油气滞留在中孔隙内。同时，在研究中利用了核磁共振测井技术评价孔喉半径。
( 2) 评价方法
1) 储层的综合评价。采用三孔隙度测井与核磁孔隙度测井结合，计算地层孔隙度包括总孔隙度、有效孔隙度、自由流体孔隙度和束缚水孔隙度。在划分大、中、微三种孔隙系统的基础上，采用核磁共振测井计算地层渗透率; 结合阵列声波测井，进一步评价储层的渗流特性。提高电阻率 － 孔隙度测井组合，利用双重孔隙模型计算地层含水饱和度的可信度; 探讨利用核磁共振确定的束缚水饱和度计算油气层的油气饱和度; 探讨利用核磁共振 T2分布谱转换为毛管压力曲线，确定自由水界面以上油气层的饱和度。
2) 井旁构造分析。通过对成像测井资料的精确处理、解释，提供各段地层的产状、接触关系和断层发育情况，分析井旁构造形态。
3) 岩石结构与孔隙结构的描述: 根据成像测井、核磁共振的结合，描述碳酸储层的岩石结构、原生与次生孔隙度的发育和匹配情况。
4) 裂缝及储层有效性分析: 通过成像测井、偶极横波阵列测井、核磁共振的综合分析，分析天然裂缝 ( 开启缝与充填缝) 、诱导缝和断层等的发育情况，提供产状及其纵向分布特点，通过定量计算裂缝、流体渗流等有关参数和 T2分布形态，分析裂缝的连通性和储层的有效性，描述储层的静态与动态特性，划分储层类型。
5) 地应力分析和岩石力学参数计算: 根据成像测井、偶极横波阵列测井和双井径的综合分析，确定现今地应力方向和可能的古应力方向，估算最大、最小主应力数值; 计算岩石力学参数，分析井眼稳定性，进行压裂高度预测进一步分析地层的非均质性。
9. 2. 3 实例分析
( 1) 测井油气水层评价
普光气田是中国石化近几年成功勘探的一个特大型气田，普光构造主要目的层段为三叠系飞仙关组及二叠系长兴组海相碳酸盐岩地层，储层类型以孔隙型为主，裂缝次之，储层岩性主要为白云岩及含灰质白云岩。从区域特征看，飞二段至飞一段与长兴组分界以上地层多发育100m左右的白云岩或岩性较纯的灰岩，储层的孔隙以粒间溶孔、晶间、晶粒、溶孔和鲕模型孔为主，孔隙度在2%～15%，最大孔隙度可达到20%以上，平均7%左右。
图9.2.1 普光×井测井资料显示气水界面的实例(据曾文冲等，2006)
实践表明，在裂缝不发育的情况下，利用常规测井资料可有效识别储集层流体性质(图9.2.1)，储集层段自然伽马为低值，6101.8～6141.5m为气层储集段，深侧向测量电阻率为200～20000Ω·m，双侧向电阻率明显正差异，气测具有异常显示;6141.5～6205m为气水过渡带，深侧向测量电阻率为50～1000Ω·m，深侧向电阻率明显低于其相邻的气层，但高于下面的水层，其间的高电阻率多是由于地层物性变差引起;6205m以下为主要产水段，深侧向测量电阻率为30～130Ω·m，双侧向电阻率负差异。
(2)测井地质参数计算
在普光气田，根据其储层物性特征，采用了岩性密度等能很好反映地层岩性的测井项目，首先计算地层矿物成分，然后考虑到气对孔隙度测量的影响，建立了测井解释模型，计算的孔隙度与岩心分析孔隙度对比，其相关系数达到0.9059，计算结果满足了储量申报的要求(图9.2.2)。
图9.2.2 测井与岩心分析孔隙度对比
对于裂缝性储层，利用常规测井资料很难反映裂缝及次生孔隙的响应特征，成像测井特别是微电阻率扫描成像测井在解决该类储层的评价方面提供了有效手段。通过对成像测井资料定量处理，可得到裂缝平均宽度、裂缝长度、裂缝密度、裂缝视孔隙度等参数，为测井储层有效评价及储量计算提供了可靠依据。图9.2.3是渤深6－X井裂缝参数定量分析成果图。图中，FVDC为裂缝密度，FVTL为裂缝长度，FVA为裂缝平均宽度，FVAH为水动力宽度，FVPA为裂缝孔隙度。
(3)井旁构造解释
地层微电阻率扫描成像测井(FMI)可清楚地显示井周地质特征，帮助分析断层、褶皱、层理、裂缝等地质现象，并能准确地确定出其位置、形态等，如断层就能确定出断层的断点位置、断距的大小及断层的走向等。
富台油田是胜利探区“九五”以来新探明的碳酸盐岩裂缝性油气藏，断裂系统复杂。在该油田的大多数井中都测了微电阻率扫描成像测井，为进行精细构造解释提供了可靠依据。例如车古X03井，其地层产状的倾向基本上都是北北西倾，变化不大。地层倾角模式显示在3880～4020m之间存在一个很大的正断裂带，断裂带内小断面很发育;在3950～3970m存在有较大的断面(图9.2.4)。断裂带的走向基本上是东西向。由断裂带引起小断层、地层变形及断裂带附近的角砾岩等在FMI成像图上清晰可见。再如在车古X05井，在4012m附近存在一个小的褶皱构造现象，是什么原因造成车古X03井及车古X05井这种断裂、变形褶皱等构造现象发生的呢?是因为该井正处在潜山中部的地堑块上，由于该地堑块的深度分割，加上埕南大断层东倾和二台阶断层落差大，使得车古X0－车古X01断块在向东滑时失去支撑而倾倒在下降盘上，从而形成地层断裂及褶皱等构造，甚至在局部呈现逆断层的特点。
图9.2.3 渤深6－X井裂缝参数定量分析
通过对FMI成像测井资料的解释，可以确定出井点所在位置的各种地质构造现象，通过对多井构造现象的综合研究，就可以确定出区域地质构造特征。另外利用FMI成像资料还可以细化地震剖面的精细解释，提高地震剖面的解释精度，从而为油田的勘探开发提供更为可靠准确的基础数据和资料。
此外，对于碳酸盐岩地层，裂缝发育分布规律及有效性评价也是一个主要的研究内容。比如，通过成像图与双侧向或方位电阻率成像测井比较，判断裂缝的有效性。当裂缝径向延伸大时，深浅侧向电阻率读数均降低，当裂缝径向延伸较小时，浅侧向电阻率读数降低，深侧向电阻率读数无明显变化。
图9.2.4 车古X03井断层识别成果示意图
