張世懋　葛　祥

（中國石化西南石油工程有限公司測井分公司）

川西坳陷低阻致密砂巖儲層測井評價方法

張世懋葛祥

（中國石化西南石油工程有限公司測井分公司）

對四川盆地川西坳陷疊覆型致密砂巖氣藏的勘探由正向構(gòu)造轉(zhuǎn)向負向構(gòu)造中的有利圈閉，在低阻致密儲層中也獲得了較好的油氣發(fā)現(xiàn)，但低阻致密砂巖儲層難以利用沉積微相分析、井間類比分析等方法進行識別與有效評價。通過對低阻致密儲層地質(zhì)與測井特征進行分析，總結(jié)低阻致密儲層與常規(guī)致密儲層的特征差異，研究儲層、地層水特征，結(jié)合其構(gòu)造特征，認為在中—高地層水礦化度背景下，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、束縛水飽和度偏高是導(dǎo)致氣層低阻的主要原因，其分布規(guī)律受構(gòu)造因素控制。利用測井方法對低阻致密儲層進行評價時，可先對儲層的含氣性進行判別，再通過可動水飽和度計算與侵入特征分析等多方法的結(jié)合，對地層水的可動性進行分析，并計算儲層品質(zhì)參數(shù)，對低阻致密儲層進行綜合評價。該方法較好地解決了川西坳陷低阻致密儲層測井評價的難題，在天然氣勘探開發(fā)中取得了良好的應(yīng)用效果。圖5表1參16

四川盆地川西坳陷負向構(gòu)造致密砂巖氣藏低阻儲層束縛水飽和度測井評價

0　引言

“十二五”以前，四川盆地川西坳陷致密砂巖氣藏的勘探主要針對正向構(gòu)造，幾乎不存在低阻氣層。2010年以后，隨著對川西坳陷疊覆型致密砂巖氣區(qū)勘探的深入，勘探目標開始轉(zhuǎn)向負向構(gòu)造，尋找向斜和斜坡區(qū)的有利圈閉?？碧街邪l(fā)現(xiàn)疊覆型致密砂巖氣區(qū)存在儲層致密、氣水關(guān)系復(fù)雜等特點，難以在其中尋找統(tǒng)一的氣水界面［1-2］。在對崇州—郫縣、馬井—什邡、中江—高廟等研究區(qū)致密砂巖儲層進行測井評價時，遇到了低阻致密砂巖儲層測試產(chǎn)氣不產(chǎn)水的情況，證實了低阻致密砂巖氣層的存在［3-6］。在低阻致密砂巖氣層中僅僅利用沉積微相分析或井間簡單類比的方法難以準確識別與評價儲層。因此有必要對低阻致密砂巖氣層的成因和識別、評價方法進行研究，以提高測井解釋的準確率。

1　低阻致密氣層特征

川西坳陷侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組均有低阻致密氣層發(fā)育，其巖性通常為中—細粒巖屑長石砂巖，導(dǎo)電礦物含量少，礦物顆粒分選中等—好，磨圓度以次棱角狀為主，孔隙式膠結(jié)，孔隙類型多為剩余粒間孔與次生溶孔，裂縫不發(fā)育，黏土礦物類型以綠泥石、伊利石為主，蒙脫石含量較少。

川西坳陷負向構(gòu)造中的低阻致密氣層具致密儲層典型的低孔、低滲—特低滲特征，孔隙度通常小于15%，滲透率多小于0.6 mD，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具較強的非均質(zhì)性。低阻致密砂巖氣層的自然伽馬值較常規(guī)氣層略高，反映黏土含量可能更高，孔隙度曲線值與常規(guī)氣層近似，電阻率值較常規(guī)氣層低，與鄰近的泥巖、水層電阻率值相當，視電阻率值通常小于20 Ω·m、電阻率指數(shù)小于2；氣層段常見“挖掘效應(yīng)”；因儲層致密，泥漿侵入淺，深淺側(cè)向電阻率值常呈正差異（圖1）。

2　低阻致密氣層成因

目前國內(nèi)外對氣層低阻的成因主要劃分為內(nèi)因與外因兩種［7-9］。內(nèi)因可具體概括為與儲層特性有關(guān)的成因，如存在導(dǎo)電礦物、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、束縛水含量高、黏土礦物附加導(dǎo)電性；與流體性質(zhì)有關(guān)的成因，如高地層水礦化度；與成藏背景有關(guān)的成因，如低幅度構(gòu)造油氣充滿程度低；與工程因素有關(guān)的原因為外因，如薄互層段測井儀器分辨率不足、低阻泥漿深侵入等。針對川西坳陷，可從6個方面來進行低阻致密氣層的成因分析。

2.1地層水礦化度

川西坳陷侏羅系致密砂巖儲層中的地層水型多為CaCl2型，礦化度為中—高值，對15口井145個樣本水樣進行分析，其平均礦化度為32 146 ppm，靠近斷層位置的地層水礦化度可達70 000 ppm以上，但高阻氣層與低阻氣層之間的地層水礦化度無顯著差異。部分致密儲層中的地層水型為Na2SO4、MgCl2型，具中等的地層水礦化度。因此，中—高地層水礦化度是致密儲層低阻的形成背景，但并非儲層低阻的主要原因。

2.2導(dǎo)電礦物

川西坳陷低阻致密砂巖儲層巖性以巖屑長石砂巖為主，石英含量較少，巖石粒度為中砂、細砂，局部可見黃鐵礦、鋯石等導(dǎo)電礦物呈分散狀分布，含量普遍較少。JS301井Js33-2砂體測井響應(yīng)為中下部電阻率值陡降，巖心可見鋯石、磁鐵礦、電氣石、黃鐵礦等重礦物，局部黃鐵礦含量最高可達2%，但典型低阻致密氣層電阻率曲線整體偏低，且同一河道的低阻氣井并非全都發(fā)育大量導(dǎo)電礦物。馬井—什邡、崇州—郫縣研究區(qū)的情況與此類似，黃鐵礦等導(dǎo)電礦物僅在局部低阻致密氣層可見，證明了導(dǎo)電礦物并非導(dǎo)致川西坳陷致密氣層低阻的主要原因。

圖1　川西坳陷沙溪廟組不同性質(zhì)儲層的測井響應(yīng)特征對比圖（1ft=0.304 8 m，in=28.4 mm，下同）

圖2　川西坳陷下沙溪廟組砂巖中的綠泥石鏡下圖

2.3黏土礦物

川西坳陷低阻致密砂巖儲層中的黏土礦物含量總體較常規(guī)儲層高，低阻致密儲層中的黏土礦物含量平均為10.3%，侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組與沙溪廟組，三疊系須家河組黏土礦物類型均以綠泥石、伊利石為主，蒙脫石含量較少。鏡下常見巖石顆粒周圍包裹有綠泥石環(huán)邊，掃描電鏡下可見綠泥石、伊利石充填于喉道中（圖2）。綠泥石的存在對儲層的影響是雙面的，一方面綠泥石環(huán)邊阻止了石英的次生加大、膠結(jié)作用等破壞性成巖作用的進行，保留了原生孔隙，在有些地區(qū)還可以作為優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的指示性標志之一［10-11］；另一方面綠泥石的存在導(dǎo)致喉道變窄，烴類流體滲流變得異常困難，綠泥石溶蝕形成的微孔使儲層的孔隙結(jié)構(gòu)進一步復(fù)雜，儲層的束縛水飽和度增加，形成新的導(dǎo)電路徑，易導(dǎo)致氣層低阻。據(jù)前人研究，伊利石與綠泥石的陽離子交換能力（CEC）遠小于蒙脫石的CEC能力。因此研究區(qū)黏土礦物對氣層低阻的影響力主要體現(xiàn)在使孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，束縛水含量增加，而黏土礦物的附加導(dǎo)電性并非導(dǎo)致其低阻的主要原因。

2.4孔隙結(jié)構(gòu)

川西坳陷致密砂巖儲層孔隙類型以溶蝕孔與少量原生粒間孔為主，裂縫發(fā)育程度低，孔隙結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，少有雙峰孔隙發(fā)育。鉆井過程中泥漿侵入不深，對深側(cè)向電阻率的測井響應(yīng)影響不大。分析壓汞實驗結(jié)果（表1），發(fā)現(xiàn)相對于常規(guī)致密氣層來講，低阻致密氣層具有更高的排驅(qū)壓力與中值壓力及更小的中值半徑（一般小于0.1 μm）與最大孔喉半徑，反映其喉道極為狹窄，滲流能力小于常規(guī)致密儲層。極小的喉道半徑構(gòu)成了復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，孔滲相關(guān)性差，氣體難以充注，更易形成具有高束縛水飽和度的低阻儲層。利用相滲曲線法分析5口井的低阻致密氣層含水飽和度，最高達到66%，即低阻致密氣層的含氣飽和度僅為34%。故復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致高束縛水飽和度是致密氣層低阻的主要原因。

表1　低阻致密氣層與常規(guī)致密氣層壓汞實驗結(jié)果對比表

2.5砂泥巖薄互層

目前川西坳陷低阻致密氣層多見于三角洲、濱淺湖等沉積亞相。在砂體厚度比較大的沉積微相（河道砂體、較厚的壩砂）中，低阻致密砂巖儲層的成分、結(jié)構(gòu)成熟度相對較高，電阻率曲線在低值背景下呈箱狀；在一些砂體厚度較小的沉積微相（河道邊緣、席狀灘砂）中，低阻致密砂巖儲層電阻率曲線常呈指狀特征，由于薄互層厚度小于測井儀器的縱向分辨率，可能導(dǎo)致氣層低阻現(xiàn)象發(fā)生（圖3）。

圖3　砂泥巖薄互層低阻致密氣層測井曲線特征圖（1ft=0.304 8 m，in=28.4 mm，下同）

2.6構(gòu)造位置

川西坳陷低阻致密砂巖儲層主要存在于侏羅系巖性圈閉中，而侏羅系氣藏全部是遠源次生氣藏，其烴源層主要是上三疊統(tǒng)須家河組五段。天然氣的運移主要依靠連接烴源的斷層，其次是擴散作用。雖然烴源豐富，但因構(gòu)造幅度小、儲層致密、運移距離遠等原因，侏羅系氣藏的氣柱高度較小，這也是負向構(gòu)造區(qū)氣層低阻的原因之一。

侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組儲層、沙溪廟組儲層均在K2早期—E1早期成藏。蓬萊鎮(zhèn)組地層在古近紀受成巖作用影響而變得致密，整個成藏過程屬先成藏后致密，油氣充注相對充分。沙溪廟組地層為K2末期—E初期受壓實作用、膠結(jié)作用等破壞性成巖作用影響而致密，其成藏過程屬邊成藏邊致密，油氣充足程度會受到斷層與儲層配置關(guān)系的制約。離斷層近的高廟子構(gòu)造沙溪廟組油氣以水溶相運移為主，面狀充注，相對充分；遠離斷層的中江構(gòu)造沙溪廟組儲層為游離相擴散，網(wǎng)狀充注，油氣運移路徑為孔隙及裂縫、微裂縫，充注程度不高，易受構(gòu)造位置影響，在低部位較易發(fā)育低阻致密氣層。

綜上分析，川西坳陷致密砂巖儲層在高礦化度地層水背景下，復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致高束縛水飽和度，這是其呈現(xiàn)低阻特征的主要原因，而相對較高的黏土含量、砂泥巖薄互層、氣柱高度較低等因素為次要原因。

3　低阻致密儲層測井評價

針對川西坳陷低阻致密砂巖儲層特有的地質(zhì)、測井特征，結(jié)合前人的研究［12-14］，可在低阻成因分析的基礎(chǔ)上，首先定性判別致密砂巖儲層的含氣性，評價地層水的可動性，再計算儲層品質(zhì)參數(shù)，進而對低阻致密儲層進行綜合評價。

3.1致密儲層含氣性判別

川西坳陷致密砂巖儲層中的烴類流體主要為天然氣，由于儲層中天然氣的存在會導(dǎo)致補償中子測井曲線出現(xiàn)“挖掘效應(yīng)”，即ФCNL＜ФDEN＜ФAC，因此利用反映儲層孔隙度的聲波時差曲線或密度曲線與中子孔隙度曲線進行等孔隙度重疊，可以快速有效地識別致密砂巖儲層的含氣性（圖4）?；谥凶印巴诰蛐?yīng)”，還可利用測井、測試資料制作聲波-中子、密度-中子交會圖版，定性識別低阻致密砂巖儲層的含氣性。

圖4　低阻致密砂巖儲層含氣性的重疊法測井曲線識別圖

由于單一或少數(shù)測井信息在解釋時常常存在多解性，有時需要綜合利用盡可能多的信息對低阻儲層流體性質(zhì)進行判別，多參數(shù)綜合判別法是解決這個難題的方法之一，其構(gòu)建原理是將測井資料進行正態(tài)化處理，選擇對氣響應(yīng)敏感的聲波時差、中子、密度和自然伽瑪、自然電位及電阻率測井資料，構(gòu)筑VV函數(shù)，VV值大反映孔隙度高或含氣性好，氣層的VV值一般大于1。VV函數(shù)的準確性與測井資料的豐富程度密切相關(guān)，因此多參數(shù)判別法適用于較為成熟的勘探目標區(qū)，有大量的巖心實驗結(jié)果可用于構(gòu)建較為完善的判別模型。

3.2致密儲層可動水分析

對致密砂巖儲層可動水進行分析時，可基于侵入特征判別流體在儲層中的賦存形式。具體應(yīng)用時可考慮利用淺探測與深探測電阻率的測井響應(yīng)差異來反映儲層的可動流體性質(zhì)，選用微球聚焦（RMSF）或淺側(cè)向電阻率與深側(cè)向電阻率（RD）比較，從而進行可動水（RMT）分析：

當儲層含高礦化度地層水時，儲層具高侵特征，RMT＞1；當儲層含氣時，具低侵特征，RMT＜1。

川西坳陷中淺層發(fā)育的低阻致密砂巖氣層主要是由于高束縛水含量引起，因此可通過計算可動水飽和度Swm來對儲層流體性質(zhì)進行分析?？偤柡投葴p去束縛水飽和度Swi即可獲得可動水飽和度，計算公式為：

式中：

Sw—總含水飽和度，一般用Archie公式計算。

束縛水飽和度Swi的獲得方法一般有3種，①利用巖心壓汞實驗求取Swi；②利用巖心相滲實驗求取Swi；③利用測試和生產(chǎn)證實的純氣層段密閉取心的巖心含水飽和度作為束縛水飽和度Swi。川西氣田主要根據(jù)密閉取心氣層段的含水飽和度確定Swi。由于束縛水飽和度Swi與儲層的泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率、粒度中值存在一定關(guān)系，可利用測井計算的孔隙度、滲透率與自然伽馬曲線值建立統(tǒng)計關(guān)系求取。

川西坳陷致密砂巖儲層生產(chǎn)經(jīng)驗證明，儲層低阻但含氣特征明顯，且可動水飽和度Swm不大于8%時，為低阻致密氣層。

3.3孔喉中值半徑計算

川西坳陷致密砂巖氣層低阻的主要原因是小孔喉導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并具有高束縛水飽和度，因此低阻與反映孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)（如孔喉中值半徑相對較小等）密切相聯(lián)。儲層孔喉中值半徑的大小受儲層泥質(zhì)含量高低的影響，與反映儲層孔隙條件的地層密度值、聲波時差值有一定的相關(guān)性［15］。因此可以研究由巖心實驗得出的孔喉中值半徑與伽馬、密度、聲波時差、電阻率值的統(tǒng)計關(guān)系，建立地區(qū)經(jīng)驗公式，定量計算儲層的孔喉中值半徑，評價儲層品質(zhì)。楊錦林（1998）在對川西地區(qū)致密碎屑巖儲層進行研究時，利用GR測井值與孔喉半徑建立統(tǒng)計關(guān)系，有效地利用測井資料計算出了孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，評價了致密砂巖儲層品質(zhì)［16］。

3.4應(yīng)用效果

CZ7井是位于川西坳陷負向構(gòu)造中一處有利圈閉的探井，遠離斷層，具備低阻致密氣層發(fā)育的地質(zhì)基礎(chǔ)。鉆井過程中，在Jp16砂組（井深1 519.0～1 531.3 m）鉆遇到良好的油氣顯示，測井資料顯示該段深側(cè)向電阻率值最低為6 Ω·m，按常規(guī)認識應(yīng)解釋為水層。利用聲波-中子交會法判斷本層具備良好的含氣性，可動水分析RMT＜1，計算的可動水飽和度值近似于0，綜合評價該砂組為低阻致密氣層（圖5）。實事上，該層在測試中獲得天然氣產(chǎn)量2.293 3×104m3/d，證實了測井評價結(jié)果是正確的。

圖5　CZ7井J砂組測井評價成果圖

4　結(jié)論

（1）川西坳陷低阻致密儲層的成因復(fù)雜多樣，綜合分析認為中高礦化度背景下的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了較高的束縛水飽和度，這是致密氣層低阻的主要形成原因，而相對較高的黏土含量、砂泥巖薄互層、氣柱高度較低等因素為次要原因。

（2）評價低阻致密儲層時，可以首先定性判別致密砂巖儲層的含氣性，再分析地層水的可動性，最后結(jié)合儲層品質(zhì)參數(shù)計算，對低阻致密儲層進行綜合評價。該方法在川西坳陷致密砂巖儲層測井評價中取得了良好的應(yīng)用效果。

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（修改回稿日期2016-03-01編輯陳玲）

張世懋，男，1987年出生，博士研究生在讀，工程師；從事測井資料解釋與測井地質(zhì)綜合研究。地址：（610100）四川省成都市龍泉驛區(qū)鯨龍路66號。電話：13688086577。E-mail：itinyfull@163.com