周功才 曹延旭

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 2.中石化華北石油局測(cè)井公司 3.中國(guó)石化華北分公司工程監(jiān)督中心

塔巴廟區(qū)塊風(fēng)化殼巖性及流體類型的測(cè)井識(shí)別

周功才1,2曹延旭3

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 2.中石化華北石油局測(cè)井公司 3.中國(guó)石化華北分公司工程監(jiān)督中心

由于風(fēng)化殼原巖經(jīng)過長(zhǎng)期風(fēng)化、淋濾等作用,其儲(chǔ)層的巖性和孔隙類型變得復(fù)雜多樣,用常規(guī)測(cè)井方法進(jìn)行儲(chǔ)層巖性識(shí)別和流體類型判別存在很大難度。為此,通過對(duì)風(fēng)化殼儲(chǔ)層測(cè)井解釋方法的研究,利用Pe(U)曲線分析法、多巖性三孔隙度曲線交會(huì)法等測(cè)井方法來識(shí)別風(fēng)化殼儲(chǔ)層的巖性,并在準(zhǔn)確計(jì)算地層泥質(zhì)含量基礎(chǔ)上,通過泥質(zhì)校正將泥質(zhì)雙礦物巖石模型變換成純雙礦物巖石模型,再進(jìn)行交會(huì)求解孔隙度與礦物成分,較好地解決了只有通過鉆井取心和薄片分析才能解決的儲(chǔ)層巖性識(shí)別問題;在分析影響流體類型判別因素的基礎(chǔ)上,通過電阻率數(shù)值判別法、深淺側(cè)向電阻率的差值法、孔隙度—含水飽和度交會(huì)判別法等測(cè)井評(píng)價(jià),研究解決了鄂爾多斯盆地塔巴廟風(fēng)化殼儲(chǔ)層流體類型的判別問題。利用該測(cè)井評(píng)價(jià)方法對(duì)鄂8井進(jìn)行了流體類型判別,得出的結(jié)論與測(cè)試結(jié)果相吻合,印證了該方法在塔巴廟區(qū)塊應(yīng)用的有效性。

鄂爾多斯盆地 早古生代 風(fēng)化殼 儲(chǔ)集層 巖性 流體性質(zhì) 測(cè)井 識(shí)別

0 引言

鄂爾多斯盆地塔巴廟區(qū)塊下古生界奧陶系馬家溝組風(fēng)化殼主要為碳酸鹽巖儲(chǔ)層,具有良好的油氣生成及儲(chǔ)存條件,蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。從已有的巖心分析數(shù)據(jù)、錄井資料、測(cè)井資料、試氣數(shù)據(jù)來看,塔巴廟區(qū)塊下古生界的風(fēng)化殼儲(chǔ)層巖性特征如下:①馬五1亞段,以泥微晶云巖、微晶云巖、泥微晶灰?guī)r為主;②馬五2亞段,以泥微晶云巖為主,泥云巖次之,夾典型的透鏡狀泥云巖及泥質(zhì)巖、砂礫屑云巖;③馬五3亞段,以泥微晶云巖為主,泥云巖次之,夾透鏡狀泥云巖、微晶砂礫屑云巖、鮞粒云巖、泥微晶灰?guī)r、泥微晶白云巖;④馬五4亞段,以泥微晶云巖、白云質(zhì)膏巖為主,夾透鏡狀泥云巖、微晶砂礫屑云巖;⑤馬五5亞段,中上部為粉晶白云巖,白云質(zhì)微晶灰?guī)r,中下部為深灰、灰黑色泥微晶灰?guī)r、微晶砂礫屑灰?guī)r,微晶灰?guī)r組成[1-2]。根據(jù)以上特征,馬家溝組風(fēng)化殼有很多不同于碎屑巖儲(chǔ)層的地質(zhì)特征,具有強(qiáng)非均質(zhì)性,儲(chǔ)集空間十分復(fù)雜,主要以裂縫為滲流通道和儲(chǔ)集空間[3-4]。因此,孔隙度與滲透率的關(guān)系不同于砂泥巖,常?？紫抖刃　B透率大,鉆井液侵入張開縫處于較深部位,受其影響儲(chǔ)層中流體性質(zhì)識(shí)別困難,無法正確解釋出巖性和氣層、水層。因此由于巖性的復(fù)雜和氣水層流體類型判別困難為該區(qū)勘探帶來很大的難度。

1 儲(chǔ)層巖性識(shí)別方法

在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,孔隙度測(cè)井主要有以下方式:①聲波測(cè)井孔隙度(φS),主要是反映基塊巖石孔隙度(φb);②中子測(cè)井孔隙度(φN),經(jīng)過泥質(zhì)校正、巖性校正及含氣校正后能得到總孔隙度;③密度測(cè)井孔隙度(φD),巖性密度測(cè)井可以直接提供光電吸收截面指數(shù)(Pe)來進(jìn)行巖性指示。對(duì)于純碳酸鹽巖地層,在三孔隙度測(cè)井中,聲波測(cè)井主要反映基塊巖石孔隙度,中子、密度測(cè)井基本反映的是地層總孔隙度(φT)。

利用測(cè)井資料識(shí)別碳酸鹽巖地層巖性就是利用上述曲線,其主要手段有 Pe(U)曲線分析法、三孔隙度交會(huì)圖識(shí)別巖性等方法[5-6]。

1.1 Pe(U)曲線分析法

巖性密度測(cè)井中的光電吸收截面指數(shù)對(duì)地層巖性很敏感,區(qū)分巖性能力很強(qiáng)。而且石灰?guī)r和白云巖的Pe相差較大,如石灰?guī)r為5.08 B/e、白云巖為3.14 B/ e等。因此可用它來區(qū)分主要成分?？墒?Pe不能直接用于體積模型,但根據(jù) Pe和ρb得到體積光電吸收截面指數(shù)(U),可用于體積模型。因此,實(shí)際應(yīng)用時(shí),可先將 Pe轉(zhuǎn)換成U。即

在塔巴廟區(qū)塊風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育段,巖性主要為白云巖、石灰?guī)r及其組成的混合巖類,泥質(zhì)含量較低。因此,巖性測(cè)井曲線(Pe或U)能較好地分辨出白云巖、石灰?guī)r及兩者在其組成的混合巖類中所占的比例。

第一步是計(jì)算地層白云巖、石灰?guī)r各自的相對(duì)百分含量;第二步是計(jì)算三孔隙度曲線的巖石視骨架參數(shù);第三步是確定孔隙度;第四步是根據(jù)確定的孔隙度確定礦物的百分含量。

1.2 三孔隙度曲線交會(huì)法

對(duì)于由白云巖、石灰?guī)r兩種巖性構(gòu)成儲(chǔ)層,Pe曲線識(shí)別巖性效果較好。但是,當(dāng)有兩種以上礦物存在時(shí),宜采用三孔隙度曲線交會(huì)法來識(shí)別巖性和求解孔隙度。

三孔隙度曲線交會(huì)法確定巖性、計(jì)算孔隙度的公式為:

式中:φ為地層有效孔隙度,%;CNL為地層中子測(cè)井值,%;NSH為泥質(zhì)中子值,%;φn為骨架礦物中子值,%;ρb、ρf、ρSH、ρma分別為地層、流體、泥質(zhì)及骨架礦物的密度,g/cm3;D T、D Tf、D TSH、D Tma分別為地層、流體、泥質(zhì)及骨架礦物的聲波時(shí)差,μs/m;Vi為第i種礦物的百分含量,%;VSH為泥質(zhì)的百分含量,%。

求解方程組便可以得到礦物骨架百分含量V1、V2和孔隙度(φ)。

實(shí)際應(yīng)用中,一般在準(zhǔn)確計(jì)算地層泥質(zhì)含量基礎(chǔ)上,通過泥質(zhì)校正將泥質(zhì)雙礦物巖石模型變換成純雙礦物巖石模型,再進(jìn)行交會(huì)求解孔隙度與礦物成分。

2 流體類型的測(cè)井判別

用測(cè)井資料判別儲(chǔ)層含流體類型首先必須排除巖性與物性的影響,其次還要確定儲(chǔ)集層的巖性與儲(chǔ)集類型,然后在此基礎(chǔ)上綜合分析油氣的響應(yīng)特征。

2.1 影響流體類型判別的因素

2.1.1 泥質(zhì)含量的影響

電阻率的高低是判斷儲(chǔ)層是否含氣的關(guān)鍵因素,實(shí)際上電阻率的高低不僅由儲(chǔ)層是否含氣決定,還受泥質(zhì)含量的影響。在高阻背景下,泥質(zhì)含量稍有增加,就會(huì)使束縛水含量隨之增加,從而出現(xiàn)電阻率降低的現(xiàn)象。泥質(zhì)含量增加時(shí),縱橫波的波速比也會(huì)出現(xiàn)下降的現(xiàn)象,與含氣造成的特征近似。因此在泥質(zhì)含量稍重的情況下,進(jìn)行綜合分析是必要的,能最大限度地避免解釋失誤。

2.1.2 物性的影響

當(dāng)?shù)貙訋r性一定時(shí),物性的好壞對(duì)測(cè)井響應(yīng)特征影響很大。通常情況下,隨著孔隙度的增大,會(huì)導(dǎo)致電阻率下降(即使在氣層段,由于鉆井濾液侵入、束縛水等原因,地層電阻率也會(huì)下降,只有當(dāng)含氣飽和度極高時(shí),地層電阻率才不隨孔隙度增高而下降)。

2.1.3 儲(chǔ)集空間類型的影響

對(duì)于均質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層,儲(chǔ)層電阻率一般沒有異常部分,主要受流體性質(zhì)影響。但對(duì)于裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層,儲(chǔ)集空間為多重孔隙介質(zhì)的儲(chǔ)層(孔隙、溶洞、裂縫)。這種多重孔隙介質(zhì)儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。而各種測(cè)井儀器都是以均勻介質(zhì)為模型設(shè)計(jì)的。因此,儲(chǔ)層及儲(chǔ)層孔隙空間的非均質(zhì)性對(duì)測(cè)井響應(yīng)有較大的影響。特別是不同產(chǎn)狀的裂縫對(duì)電阻率的影響很大,嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層流體性質(zhì)的判斷。

2.2 氣、水層的識(shí)別方法[4]

依據(jù)塔巴廟區(qū)塊的地質(zhì)特征以及該區(qū)塊下古生界碳酸鹽巖地層已有的試氣資料,分析了測(cè)試段的測(cè)井曲線特征,提取了幾個(gè)關(guān)鍵特征參數(shù)來識(shí)別氣層,主要建立了以下幾種識(shí)別方法。

2.2.1 電阻率數(shù)值判別法

淺側(cè)向電阻率的徑向探測(cè)深度為30～50 cm,反映侵入帶地層電阻率變化情況;深側(cè)向電阻率的徑向探測(cè)深度為1.5～2 m,反映了井壁周圍深部原狀地層。顯然,雙側(cè)向測(cè)井探測(cè)深度大,受環(huán)境條件影響較小,電阻率的高低與儀器探測(cè)范圍內(nèi)地層所含流體類型具有密切關(guān)系。因此,雙側(cè)向測(cè)井是反映地層中所含流體類型的基本方法之一。

采用測(cè)試已證實(shí)的氣層、水層測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)做孔隙度—電阻率交會(huì)圖(圖1),可以看出,測(cè)試出水的地層中,孔隙度較大、物性好的部分電阻率都低于100Ω· m,而測(cè)試為氣層的層段不論孔隙度大小,對(duì)應(yīng)電阻率都大于100Ω·m?？偟膩砜?氣層電阻率高,水層電阻率低。

圖1 試井資料氣、水、干層孔隙度和電阻率交會(huì)圖

經(jīng)理論分析和實(shí)踐驗(yàn)證,上述方法只要滿足下述條件就有比較好的使用效果:①適用于以孔隙型為主的儲(chǔ)層,包括裂縫—孔隙型儲(chǔ)層,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),要考慮不同角度裂縫的影響;②適用于鉆井液侵入不太深(沒有過分影響深側(cè)向的測(cè)井響應(yīng))的儲(chǔ)層。而塔巴廟區(qū)塊風(fēng)化殼儲(chǔ)層就能滿足這2個(gè)條件。

2.2.2 深淺側(cè)向電阻率差值法

在塔巴廟區(qū)塊海相碳酸鹽巖地層,尤其在馬五5亞段中溶孔發(fā)育的氣層段,侵入帶孔隙中的天然氣部分被鉆井濾液取代,導(dǎo)致侵入帶地層電阻率降低,造成雙側(cè)向多為正差異且深電阻率一般大于100Ω·m。在水層;若鉆井濾液電阻率大于地層水電阻率,深淺雙側(cè)向呈負(fù)差異且電阻率低于100Ω·m;若鉆井濾液電阻率小于地層水電阻率,深淺雙側(cè)向電阻率則可能呈正差異或無差異。

從實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料看,上述特征在塔巴廟區(qū)塊具有普遍性,孔隙度大的氣層中深淺雙側(cè)向電阻率出現(xiàn)正幅度差的頻率高,而致密地層的雙側(cè)向電阻率基本重合。

2.2.3 孔隙度—含水飽和度交會(huì)判別法

文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，由于文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)屬于精神類服務(wù)產(chǎn)業(yè)，園區(qū)的產(chǎn)品不止是有形的物質(zhì)產(chǎn)品，更多的成果體現(xiàn)為無形的精神食糧，價(jià)值很難量化.此外,園區(qū)發(fā)展考量中存在許多環(huán)境與制度性因素也難以量化，所以指標(biāo)設(shè)置中要兼顧定性和定量指標(biāo).

沉積巖儲(chǔ)層在形成之初是完全被水充填的,隨著儲(chǔ)層對(duì)油氣的捕獲,其中的可動(dòng)水會(huì)逐漸被排擠出去。這一過程進(jìn)行的程度也就決定了儲(chǔ)層的流體類型:如果可動(dòng)水完全被天然氣所驅(qū)替,儲(chǔ)層就是氣層;如果可動(dòng)水基本上沒被天然氣驅(qū)替(儲(chǔ)層根本沒有或很少捕獲油氣,或者油氣逐漸散失),儲(chǔ)層就是水層;如果可動(dòng)水被部分驅(qū)替,儲(chǔ)層就是氣水同層。同時(shí),通過對(duì)這一過程的分析不難看出,可動(dòng)水飽和度的高低與孔隙度無關(guān)。因此,問題的根本就是怎樣判斷儲(chǔ)層是否含有可動(dòng)水。根據(jù)測(cè)井解釋中最經(jīng)典的公式—阿爾奇公式可導(dǎo)出:

一般令a=b=1,取m=n=c。當(dāng)?shù)貙又缓惺`水時(shí),含水飽和度Sw=Swi,對(duì)應(yīng)的地層電阻率為 Rti,可寫成:

大量實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果表明:如果地層只含束縛水,此時(shí)φ與Swi的乘積趨于一個(gè)常數(shù)。這個(gè)數(shù)值在一定程度上反映巖石的類型,同時(shí)也說明,如果地層只含束縛水,在φ—Swi交會(huì)圖中,點(diǎn)子呈近雙曲線分布特征。因此,在φ—Swi交會(huì)圖中,如交會(huì)點(diǎn)呈近雙曲線分布規(guī)律,說明儲(chǔ)層只含束縛水,不含可動(dòng)水,儲(chǔ)層為油氣層;如交會(huì)點(diǎn)不呈近雙曲線分布規(guī)律,說明儲(chǔ)層不僅含束縛水,還含可動(dòng)水,儲(chǔ)層為水層或油氣水同層。

3 應(yīng)用效果

根據(jù)研究結(jié)果,對(duì)大29井進(jìn)行了詳細(xì)的巖性分析,該井2 819.54～2 821.64 m鉆井取心為含泥灰?guī)r,局部有溶洞發(fā)育,被方解石充填,實(shí)際處理結(jié)果為含泥灰?guī)r,泥質(zhì)含量小于20%;2 821.64～2 834.98 m鉆井取心為灰黑色石灰?guī)r,溶洞被方解石充填,下部發(fā)育一溶洞,直徑約3 cm,溶洞內(nèi)發(fā)育方解石晶體,實(shí)際處理結(jié)果為石灰?guī)r,泥質(zhì)含量小于5%。資料處理結(jié)果和巖心分析較吻合。

無論是石灰?guī)r、白云巖,還是兩者之間的巖性,交會(huì)圖識(shí)別出的巖性剖面與鉆井取心巖性有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。故可利用光電吸收截面指數(shù)和交會(huì)圖方法識(shí)別研究區(qū)內(nèi)的巖性。對(duì)區(qū)內(nèi)地層巖性處理結(jié)果發(fā)現(xiàn):對(duì)于密度測(cè)井曲線的質(zhì)量較好的井,用光電吸收截面指數(shù)法識(shí)別地層巖性較為合理;對(duì)于密度測(cè)井曲線在部分井段失真的和沒有光電吸收截面指數(shù)的井,利用三孔隙度交會(huì)識(shí)別該段地層巖性更趨于合理。

利用流體類型的判別測(cè)井評(píng)價(jià)方法對(duì)鄂8井進(jìn)行了流體類型判別分析(圖2)。該井碳酸鹽巖剖面地層共解釋氣層3層8.2 m,井段為2 800.3～2 816.3 m。2 803.4～2 806.5 m井段,厚度3.1 m,處理孔隙度最小3.14%,最大8.72%,平均5.59%,含氣飽和度平均76%,該層綜合解釋為氣層;2 812.0～2 816.3 m井段,厚度4.3 m,處理孔隙度平均6.79%,含氣飽和度平均78.8%,該層綜合解釋為氣層。對(duì)該井2 800.37～2 816.57 m井段3層8.1 m進(jìn)行地層測(cè)試,該層段合試,日產(chǎn)氣14 587 m3,不含水,測(cè)試結(jié)果為氣層。這與解釋結(jié)論相吻合。

圖2 鄂8井測(cè)井解釋成果圖

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Logging iden tification of weathering crust lithology and fluid types in the Tabam iao Block,Ordos Basin

Zhou Gongcai1,2,Cao Yanxu3
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Logging Service Section,N orth China Petroleum A dm inistration,Sinopec Group,Xinxiang,Henan 450074,China;3.Engineering Supervision Centre, N orth China Com pany,China Petroleum &Chem ical Corporation,Renqiu,Henan 062552,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 3,pp.40-43,3/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

Lithologies and pore typesof weathering crust reservoirs are comp lex and varied due to long-term weathering and leaching, thus it is very difficult to identify them with conventional logging methods.Studies are made on the log interp retation methods of weathering crust reservoirs.Variousmethods such as the Pe(U)curve analysis and themultip le lithologies tri-po rosity curve cross plotting are used to identify the lithologiesof weathering crust reservoirs.Based on an accurate estimation of shale contentof the reservoirs,the shaly dualmineralmodel is transfo rmed into the pure dualmineralmodel through shale content calibration.Po rosity and mineral composition are determined then through cross p lotting.Thesemeasures successfully solve the p roblem of reservoir lithology identification w hich can be only solved through coring and thin section analysis.Based on an analysisof the factors influencing the identification of fluid types,various logging evaluation methods such as resistivity numerical discrimination,deep-shallow lateral logging resistivity difference,and po rosity-water saturation cross plotting are app lied to identify the fluid types of the weathering crust reservoirs in the study area.Thesemethods are used to identify the fluid typesof reservoirs in the E-8 well and the results coincide w ith the test results,verifying the effectiveness of these methods in the Tabamiao Block.

O rdos Basin,Early Paleozoic,weathering crust,reservoir,lithology,fluid p roperty,logging,identification

周功才,1964年生,高級(jí)工程師;從事測(cè)井技術(shù)研究工作。地址:(430074)河南省新鄉(xiāng)市洪門。電話:(0373) 5795605,13803730195。E-mail:hbsjzhougc@vip.163.com

周功才等.塔巴廟區(qū)塊風(fēng)化殼巖性及流體類型的測(cè)井識(shí)別.天然氣工業(yè),2010,30(3):40-43.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.03.009

(修改回稿日期 2010-01-13 編輯 韓曉渝)

Zhou Gongcai,senior engineer,was born in 1964.He is engaged in research of logging techniques.

Add:Hongmen,Xinxiang,Henan 430074,P.R.China

Tel:+86-373-5795 605E-mail:hbsjzhougc@vip.163.com