基于自然電位計算泥質砂巖儲層孔隙度的方法

任杰, 翟芳芳, 李風玲, 陳彬

(中石化中原油田分公司勘探開發研究院, 河南 濮陽 457001)

0 引 言

阿根廷EH油田主要含油層系為Chubut群Canadon Seco/Bajo Barreal組,主要為陸相河流相沉積,砂體分布不穩定,橫向變化快,連續性差。該油田大部分井采用的測井系列僅有自然電位、沖洗帶電阻率和深感應電阻率3條曲線,傳統技術中利用這3條曲線僅能夠實現儲層厚度粗略劃分和儲層滲透性好壞的定性評價,但油藏地質建模和老井挖潛等方面的研究工作對這些井的儲層孔隙度、滲透率、飽和度提出了連續定量解釋的需求。

常規測井解釋中,孔隙度的定量計算往往采用密度、聲波時差和補償中子三孔隙度曲線的理論孔隙度模型,或結合巖心分析建立區域經驗孔隙度模型[1],而目前EH油田只有很少量的井測取聲波時差曲線,測井資料綜合定量評價遇到了困難?；诖?本文通過研究EH油田的儲層特征,利用EH油田有限的測井曲線,優選出對孔隙度敏感的曲線,構建孔隙度定量計算模型,并利用傳統方法對孔隙度計算結果進行驗證,為油藏精細評價提供可靠的儲層參數。

1 孔隙度敏感曲線優選

EH油田目的層段為河流相的泥質砂巖儲層,實驗室取心電鏡分析表明,目的層段的泥巖完全分散在砂巖之中,部分充填了粒間孔隙或包敷于砂巖顆粒,為分散狀泥質。

斯倫貝謝公司把泥質在砂巖中的分布形式歸納為3種類型:分散泥質、層狀泥質和結構泥質,層狀泥質和結構泥質并不影響砂巖的孔隙度、滲透率,而分散泥質使砂巖的有效孔隙度和滲透率明顯降低[2]。因此,EH油田的儲層中砂巖的泥質含量越大,對應儲層的孔隙度就越小,滲透率也就越低,即孔隙度與泥質含量理論上應成負相關關系。利用自然電位計算泥質含量的公式為[3]

(1)

(2)

式中,ESP為自然電位測井值,mV;ESP,max為純泥巖處的自然電位測井值,mV;ESP,min為純砂巖處的自然電位測井值,mV;Ish為自然電位相對值;GCUR為希爾奇(Hilchie)指數;Vsh為泥質含量,小數。由式(2)可以看出,泥質含量和自然電位相對值為正相關關系,而孔隙度和泥質含量為負相關關系,即孔隙度和自然電位相對值理論上為負相關。

利用EH油田儲層段7口取心井計算的自然電位相對值與對應92個巖心分析孔隙度作交會圖(見圖1),圖1中交會關系的相關系數R為0.730 7,表明巖心分析孔隙度與自然電位相對值有較好的負相關關系。因此,自然電位曲線可作為建立孔隙度計算模型的1條敏感曲線。

統計表明,EH油田各井儲層段埋藏深度范圍比較大,約為1 000～3 000 m,理論上屬正常壓實地層,隨著埋藏深度的增加,受到上覆地層壓力的影響,孔隙度有一定的減小趨勢[4],因此建立埋藏深度和對應92個巖心分析孔隙度的交會關系圖(見圖2)。圖2中交會關系的相關系數R為0.771 5,表明孔隙度和埋藏深度也有較好的負相關關系,測井深度曲線也可作為建立孔隙度計算模型的1條敏感曲線。

除此之外,理論上沖洗帶電阻率一定程度上也能夠反映儲層泥漿橫向侵入深度的大小,與儲層孔隙度有一定的關系,但沖洗帶電阻率經常受鉆井過程、泥漿狀況和地層條件等因素的影響,在儲層中的沖洗帶電阻率比較復雜多變,在EH油田取心井中,通過作沖洗帶電阻率Rxo和對應92個巖心分析孔隙度φ的交會關系圖(見圖3),圖3反映孔隙度和沖洗帶電阻率的相關關系差,因此,在EH油田,不能將沖洗帶電阻率曲線作為建立孔隙度計算模型的敏感曲線。

圖3 沖洗帶電阻率和巖心分析孔隙度交會關系圖

2 孔隙度計算模型

2.1 自然電位的層厚校正

測井中自然電位曲線的縱向分辨率為4 m,當儲層厚度小于4 m時,自然電位曲線受圍巖、泥漿侵入等因素的影響,由實測自然電位計算的自然電位相對值比儲層真實自然電位相對值大,且儲層越薄,由實測自然電位計算的自然電位相對值越大,求取的泥質含量就越大。因此,在求取儲層泥質含量之前,要對自然電位曲線做層厚校正處理,利用斯倫貝謝公司給出的地層自然電位校正圖版[5],首先確定出儲層各采樣點對應的圍巖電阻率Rs、泥漿電阻率Rm、沖洗帶電阻率Rxo、深感應電阻率Rt、地層厚度h、井徑dh、自然電位值ESP,然后查圖版確定出儲層段各采樣點對應的校正后的自然電位ESP,cor。

2.2 孔隙度計算模型的構建

由上述分析可知,孔隙度與泥質含量、埋藏深度在EH油田儲層段都有一定負相關關系,因此,孔隙度模型可構建為以泥質含量和埋藏深度為自變量的二元關系表達式。

圖4 孔隙度二元模型交會圖

首先在EH油田取心井儲層段92個采樣點,用上述自然電位的層厚校正方法得到校正后的自然電位ESP,cor,由式(1)和式(2)計算對應的泥質含量Vsh,然后采用巖心孔隙度刻度法和多元擬合方法建立巖心分析孔隙度φ和泥質含量Vsh、埋藏深度D的二元交會關系,運用異常點剔除技術,最終應用84個采樣點建立了孔隙度φ的二元模型(見圖4),該二元模型表達式為

φ=-0.0031D-21.7115Vsh+28.8071

(3)

相關系數R為0.825 0,表明該孔隙度模型相對可靠。

通過作巖心分析孔隙度和二元模型計算孔隙度的交會圖(見圖5),取心點基本上都落在對角線附近,相對誤差控制在±5%以內,這在有限的測井資料條件下達到了相對理想的效果。

圖5 巖心分析孔隙度與二元模型計算孔隙度交會圖

3 方法可靠性驗證

3.1 聲波時差驗證

在EH油田選取測井系列中同時包含聲波時差和自然電位曲線的A井和B井,讀取能夠反映儲層段特征的32個采樣點對應的聲波時差,利用研究區已有的聲波時差計算孔隙度的經驗模型計算對應的孔隙度φΔt

φΔt=0.6102Δt-31.597

(4)

圖6 二元模型計算孔隙度與聲波時差計算孔隙度交會圖

式中,Δt為聲波時差測井值。利用聲波時差計算的孔隙度φΔt與利用式(3)計算的孔隙度φsp作交會圖(見圖6)。圖6中2種方法計算的孔隙度基本上都能夠落在對角線附近,相對誤差小于±3%。

為了實現各井儲層的連續處理,根據史金安等[6]的自然電位校正圖版量化方法,編制對應的自然電位校正程序,然后進行測井綜合解釋。圖7是B井1 895～1 950 m井段測井綜合解釋成果圖。圖6中第2道藍色曲線即為校正后的自然電位曲線,第5道紅色曲線是利用本文構建的二元孔隙度計算模型計算的孔隙度,藍色曲線是聲波時差求取的孔隙度。2種方法得到的孔隙度曲線具有很好的一致性,表明該二元孔隙度計算模型實用性好。

圖7 B井測井綜合解釋成果圖*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2; 1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

3.2 阿爾奇公式驗證

阿爾奇公式可變形為孔隙度φ的表達式[7]

(5)

純水層段可假定儲層段含水飽和度Sw為1,EH油田儲層段地層水分析礦化度約為22 000 mg/L,可通過查圖版[5]確定出地層水的電阻率Rw為0.07 Ω·m,并通過巖電實驗分析數據確定出地層參數a=1、b=1、m=2.34、n=1.51,在純水層段可利用深感應電阻率Rt計算出對應的孔隙度φA。

在EH油田選取C井等7口井,讀取13個典型水層采樣點的深感應電阻率,利用式(5)求取對應的孔隙度φA,與利用式(3)計算的孔隙度φsp做交會圖(見圖8),圖8中2種方法計算的孔隙度也基本上能夠落在對角線附近,一致性較好,相對誤差在±3%以內,再次驗證了本文構建的二元孔隙度模型是可靠的。

圖8 二元模型計算孔隙度與阿爾奇反演孔隙度交會圖

4 結 論

(1) 利用校正自然電位計算的泥質含量結合儲層埋深定量計算泥質砂巖儲層孔隙度的方法是可行的,為在無三孔隙度測井曲線條件下定量求取儲層參數提供了一條簡單且有效的途徑。

(2) 本文提供的泥質砂巖儲層的孔隙度計算方法適用條件是研究區儲層的泥質類型為分散泥質,且單井測井系列中無三孔隙度測井曲線。在有孔隙度測井曲線的條件下,還是應用孔隙度曲線和巖心分析等建立的理論或經驗的孔隙度解釋模型計算更為精確。

參考文獻:

[1] 雍世和, 張超謨. 測井數據處理與綜合解釋 [M]. 東營: 中國石油大學出版社, 2007.

[2] ROBERTO AGUILERA. 皮克特交會圖在泥質地層測井分析中的擴展應用 [J]. 國外油氣勘探, 1993, 5(3): 362-363.

[3] 王曉光, 曠紅偉, 伍澤云, 等. 無孔隙度測井條件下儲層孔隙度求取方法探討 [J]. 巖性油氣藏, 2008, 20(3): 101-103.

[4] 李桂梅. 地層上覆壓力對儲層巖石孔隙度、滲透率的影響規律研究 [J]. 內江科技, 2012(9): 61-62.

[5] Schlumberger Educational Services. Log Interpretation Charts [Z]. 1989.

[6] 史金安, 李園媛, 張羽, 等. 自然電位計算地層水電阻率的程序設計 [J]. 國外測井技術, 2011(4): 36-39.

[7] 洪有密. 測井原理與綜合解釋 [M]. 東營: 中國石油大學出版社, 2007.