地球物理学进展  2017, Vol. 32 Issue (5): 2120-2125   PDF    
花岗岩储层测井解释方法研究及应用
肖玉峰, 石强, 陈鹏, 王秀芹, 刘凤新     
中国石油勘探开发研究院, 廊坊 065007
摘要:针对花岗岩储层非均质性特点,采用了三重孔隙结构解释模型对其进行解释评价.该模型的储集空间包括基质、裂缝和孔洞三部分,随着储集空间的变化,可将该模型转化为孔隙型储层解释模型、孔洞型储层解释模型和裂缝型储层解释模型,这样就可适应多种储层性质的解释需要.由此利用常规测井资料计算了花岗岩储层的总孔隙度、基质孔隙度、孔洞孔隙度和裂缝孔隙度,利用岩心和电成像测井对裂缝孔隙度和孔洞孔隙度的计算结果进行标定和验证,并根据这些参数划分储层类型,计算含油气饱和度,划分油气水层.含油气饱和度的计算是采用反映储层孔隙结构变化的孔隙结构指数变m值,使阿尔奇公式适用于非均质花岗岩储层含油气饱和度的计算.应用上述测井解释方法,对目标井进行精细处理解释和综合评价,取得了很好的应用效果.
关键词花岗岩储层    裂缝孔隙度    孔洞孔隙度    孔隙结构指数    饱和度    
Research and application of logging interpretation method for granite reservoirs
XIAO Yu-feng , SHI Qiang , CHEN Peng , WANG Xiu-qin , LIU Feng-xin     
Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Langfang 065007, China
Abstract: For the heterogeneity of granite reservoirs, a logging interpretation model of triple pores structure is used to interpret and evaluate the reservoirs. The reservoir spaces in the model are made up of matrix, vug and fracture. As the pore spaces change, the model can be transformed into different types to interpret porous reservoir, vug reservoir and fractured reservoir, thus applicable to the interpretation of a variety of reservoirs. Conventional logging data are used to calculate lithology, total porosity, matrix porosity, vug porosity and fracture porosity of granite reservoirs. The results of fracture and vug porosity could be calibrated and examined via core data and electrical imaging logging. These parameters can be used to determine the types of granite reservoirs, calculate oil and gas saturation and divide oil layers, gas layers as well as water layers. The variable m value as the exponent of pore structure that reflects the changes of the pore structure in complex reservoirs, is used to calculate oil and gas saturation. This makes the Archie formula applicable to calculation of hydrocarbon saturation in heterogeneous granite reservoirs. The logging method produces good application results through fine processing, interpreting and evaluating target wells. Thereupon, good application results have been acquired by the application of the above mentioned logging method which is valid to target wells' precise procession, interpretation and overall evaluation.
Key words: granite reservoir     fracture porosity     vug porosity     pore structure exponent     hydrocarbon saturation    
0 引言

近年来,中石油在柴达木盆地东坪地区花岗岩潜山和乍得H区块花岗岩潜山均获得了油气的重大发现和突破,拓展了油气勘探的领域(窦立荣等,2011).两个区块花岗岩潜山油气藏的共性就是储层均为花岗岩,而花岗岩储层均有强烈的非均质性.针对这类储层,早期主要是基于常规曲线对裂缝进行定性分析(卢颖忠等,2000),利用双侧向电阻率的幅度差异估算裂缝张开度、裂缝孔隙度(金燕和张旭,2002刘兴刚和张旭,2003),对影响因素的考虑不够周全且难以定量评价含油气饱和度;而成像测井的方法是利用电成像的高分辨率阵列微电极测量的电流信号与常规双侧向进行刻度求取裂缝孔隙度(张审琴等,2014),但也没有实现逢洞型非均质储层含油气饱和度的定量计算,只是简单将油气藏油气水界面上的裂缝定为100%含油气,界面之下的裂缝完全含水,前提是在油气水界面已知的情况下,而往往在油气勘探初期,油气水的界面是未知的,所以,单纯用成像测井很难实现逢洞型储层含油气性的评价.

本文结合国内外花岗岩潜山油气藏的勘探实践和研究成果(李晓光等,2009龚再升,2010牛虎林等,2010),针对花岗岩储层的地质特征和存在的主要问题,采用非均质储层三重孔隙结构解释模型,对花岗岩的储层参数进行计算,进而对其流体性质做出准确判断.

1 地质特征

柴达木盆地东坪地区花岗岩储层岩性复杂(张审琴等,2014),主要有两大岩性:花刚片麻岩和花岗岩;储层致密、物性差,基质孔隙度均在6%以下,多数基质孔隙度介于1%~3%之间;孔隙结构复杂,岩石薄片分析结果表明,储集空间有原生孔、次生孔、裂缝;乍得花岗岩岩心照片表明,花岗岩储集层既有基质孔隙,也有裂缝孔隙;既有溶蚀孔隙,也有溶蚀裂缝;既有溶蚀孔洞,也有溶蚀缝洞等多种类型储集空间,常规解释模型难以对这种非均质储层参数和含油气饱和度进行准确评价(宋陨冰和王兆年,2002).

2 测井解释模型

针对花岗岩储层的地质特点,采用了复杂储层三重孔隙结构解释模型,该模型的储集空间包括裂缝孔隙、基质孔隙和孔洞孔隙三部分,如图 1所示.随着储集空间的变化,该模型可变为各种储层类型的解释模型,以适应多类储层性质解释需要.当裂缝和孔洞孔隙体积均为零时,模型变为孔隙型储层测井解释模型;当裂缝孔隙体积为零,模型变为孔洞型储层测井解释模型;当孔洞孔隙体积为零,模型变为典型的双重孔隙介质解释模型(李国平,1986),适用于裂缝型储层的解释.

图 1 三重孔隙结构体积模型 Figure 1 Volume model of triple pore structure

图 2 中子密度交会图 Figure 2 Neutron and density crossplot

图 1中,V为岩石的总体积,Vma为岩石骨架体积,Vϕ为总孔隙体积,VBD为基质和孔洞的体积,VL为裂缝体积,VB为基质孔隙体积,VD为孔洞体积.

3 储层参数计算

储层参数是流体性质判别、储层评价和储量参数计算的主要依据,花岗岩储层参数包括总孔隙度、基质孔隙度、裂缝孔隙度、孔洞孔隙度、渗透率和饱和度等.

3.1 总孔隙度的计算

由于花岗岩储层岩性变化大,岩石的密度骨架值的变化范围也很大(罗利等,1998),有的层段大于2.8 g/cm3,所以花岗岩储层总孔隙度的计算是利用中子密度交会的方法进行的,该方法可消除单一因素的影响(李国平等,1995).首先用中子-密度和中子-声波交会图进行骨架参数的选取,再根据中子密度交会图计算花刚岩剖面的岩性和总孔隙度(李国平,1998).该方法的关键在于骨架点的选取,对于常规砂岩储层,密度骨架值一般选2.65 g/cm3,而对于花岗岩储层孔隙度的计算,交会图的骨架参数选取可采用作零孔隙度线方法确定密度测井的第一种岩性骨架值,然后用交会图骨架参数法选取其他骨架参数(肖玉峰等,2012),公式为

(1)
(2)

式中:ρbϕN分别是密度中子的测井值,ρmt是混合骨架密度值,Nmt是混合骨架中子值,ρf是地层流体密度值,Nf是地层流体中子值.

3.2 基质孔隙度ϕB计算

根据声波的传播机理,可用声波孔隙度ϕs、总孔隙度ϕT和地层电阻率Rt,建立不同类型储层基质孔隙度ϕB的综合判别式(见表 1),从而得到随储层结构变化的基质孔隙度.

表 1 不同储集空间基质孔隙度分析判识表 Table 1 Analysis and identification of matrix porosity of different reservoir space table
3.3 裂缝、孔洞孔隙度计算

在得到基质孔隙度之后,次生孔隙度或缝洞孔隙度ϕfd=ϕTϕB,用地层电阻率RtRxo计算裂缝发育系数W=(RCL/Rt)2RCL是含水裂缝层的电阻率.由此可从缝洞孔隙度ϕfd中提取裂缝孔隙度ϕf=W×ϕfd,则孔洞孔隙度ϕkd=ϕfdϕf.由此得到花岗岩储层的总孔隙度、基质孔隙度、裂缝孔隙度和孔洞孔隙度,为划分储层类型和计算孔隙指数奠定基础(李国平,1986肖玉峰等,2013).

3.4 渗透率计算

对均质地层来说,孔隙度越大,渗透率越高;束缚水和泥质含量越大,渗透率越低.对双重孔隙介质来说,每种介质渗透率都遵守均质地层渗透率的一般规律,储层的渗透率则是双重孔隙介质各自渗透率的总和:K=KB+KL.根据双重孔隙解释模型,建立双重孔隙渗透率解释模型,公式为

(3)
(4)

式中:KBKL分别为基质渗透率和裂缝渗透率(李国平等,1995),SWB为束缚水饱和度,%.

图 3可知,岩心分析的孔隙度、渗透率与测井计算的孔隙度、渗透率具有很好的相关性,说明测井计算的孔隙度、渗透率均具有较高的精度,也证明了上述方法的可靠性.

图 3 乍得B井岩心孔渗与测井孔渗对比 Figure 3 Contrast diagram of porosity and permeability between core and well logging in B well, Chad

图 4中,第三道的蓝色虚线为常规测井计算的裂缝孔隙度,黑色和绿色实线分别为两种不同软件处理得到的成像裂缝孔隙度.从对比结果看,常规测井计算的裂缝孔隙度无论在纵向上的变化趋势上还是在数值大小上,均与成像测井计算的裂缝孔隙度有较好的一致性(篇幅所限,此处省略),表明常规测井计算裂缝孔隙度的可靠性与可行性.

图 4 东坪花岗岩常规裂缝与成像裂缝对比 Figure 4 Comparison of conventional fractures and imaging fractures of granite in Dongping area
3.5 含水饱和度计算

柴达木盆地东坪地区和乍得H区块花岗岩储层的基质孔隙度低,裂缝、孔洞发育,储层非均质性强,裂缝型储层的m值变化较大,因此采用变m值方法计算Sw,公式为

(5)

式中:ab为岩性系数,m为孔隙结构指数,n为饱和度指数,DM为双重孔隙结构指数,Rw为地层水电阻率,Rw由视地层水电阻率计算公式RWA=Rt×ϕTDM得到.

采用双重孔隙含水裂缝储集层电阻率测井解释模型获得的DM可以适应复杂裂缝型储层的地质特征,阿尔奇公式适用于中高孔均质地层,而DM反映的是储层结构的复杂性(李国平,1986肖玉峰等,2013).DM的计算公式为

(6)

式中:FL为裂缝孔隙度与总孔隙度比值,mb=1.87+0.019/ϕt为基质m值.

这样实现了用均质地层饱和度公式计算非均质裂缝型储层含油气饱和度的目的,从而准确求取饱和度.

4 应用效果

应用上述测井解释方法,根据花岗岩储层的总孔隙度、基质孔隙度、孔洞孔隙度和裂缝孔隙度,对目标井进行储集类型的判别、含油气饱和度的计算和油气水层的划分,并在柴达木盆地东坪地区和乍得H区块Bongor盆地花岗岩储层油气勘探中得到了广泛应用.

4.1 应用实例一

由东坪X3井测井解释成果图(图 5)可知,该井花岗岩储层次生孔隙非常发育,裂缝、孔洞孔隙度普遍较高,均属一二类缝洞型储层.在电成像图上也可以见到裂缝比较发育,沿裂缝面溶蚀作用强烈,还发育有网状裂缝(篇幅所限,图省略).本井花岗岩段含气性好,含气饱和度多在60%以上,且全井段含气,在其上部3243~3270 m井段测试,日产气20×104 m3.东坪X3井花岗岩段其余气层的解释结论在其邻井东坪X4井的3318~3394 m井段得到了证实,该井段试气最高日产气27×104 m3,扩大了整个东坪地区花岗岩储层的气层厚度.

图 5 东坪X3井测井解释成果图 Figure 5 Well Dongping X3 logging interpretation results chart
4.2 应用实例二

在乍得H区块花岗岩油气藏勘探中,上述方法也得到了成功应用.由B1井花岗岩段测井解释成果图(图 6)可知,从储层物性分布特征看,本井花岗岩储层总孔隙度并不高,但次生孔隙连续发育,裂缝、孔洞普遍存在,属于一类缝洞型储层;储层含油性很好,含油气饱和度平均可达80%左右,全井段含油.从储层物性和含油气性看,本井可获高产油气流.对B1井花岗岩段进行裸眼测试获得高产工业油流(日产原油4000 bbl、气1586 m3),证实了解释结果的正确性.通过该方法在乍得花岗岩潜山的成功应用,拓展了整个Bongor盆地的勘探领域.

图 6 乍得B1井测井解释成果图 Figure 6 Well Chad B1 logging interpretation results chart
5 结论

通过对花岗岩储层测井解释方法原理的研究和实际应用效果分析,得到以下几点结论与认识:

(1) 采用三重孔隙介质测井解释模型,可以用常规测井计算花岗岩非均质储层的总孔隙度、基质孔隙度、孔洞孔隙度和裂缝孔隙度,为评价储层物性和划分储层类型提供依据.

(2) 常规测井计算花岗岩储层裂缝孔隙度是可靠的,因其计算的花岗岩储层裂缝孔隙度与成像测井计算的裂缝孔隙度具有很好的一致性.

(3) 在花岗岩储层物性参数计算的基础上,构建了反映储层孔隙结构变化的孔隙结构指数变m值,使阿尔奇公式可以适用于非均质花岗岩储层含油气饱和度的计算.

(4) 花岗岩非均质储层测井解释方法具有很好的适用性,可以实现花岗岩储层参数的计算和油气层的识别,为花岗岩油气藏的勘探提供重要基础依据.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持!
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