低孔低渗碎屑岩储层流体性质测井识别技术

摘 要

低孔低渗碎屑岩储层流体性质测井识别技术——以四川盆地安岳气田须家河组气藏为例摘　要：四川盆地上三叠统须家河组二段是安岳气田的主要产气层段。由于该储层非均

低孔低渗碎屑岩储层流体性质测井识别技术

——以四川盆地安岳气田须家河组气藏为例

摘　要：四川盆地上三叠统须家河组二段是安岳气田的主要产气层段。由于该储层非均质性强、孔隙结构复杂，属于低孔、低渗—特低渗、高含束缚水饱和度储层，加之受到构造、岩性的影响，气水分异程度差，气层、气水同层，水层的测井响应特征差异不明显，致使储层流体性质识别难度大，试气成功率较低。针对这一现状，利用测井、试气等资料，结合须家河组储层特点，系统地分析了储层气水测井响应特征；采用饱和度重叠法、电阻率—孔隙度交会法、侧向  感应电阻率比值法、纵横波速度比法，从不同角度反映储层物性和气、水、干层之间的差异，综合判别安岳气田须二段的储层性质。通过对2011—2012年的新井跟踪对比分析，最终优选出以饱和度重叠法、电阻率  孔隙度交会法为主的流体性质判别技术，在对该区46层的储层流体性质识别中，测井解释符合率由60％提高到了83％，试气成功率也明显提高。该套技术适用性强，具可操作性，对川中地区其他区块也具有很好的指导作用。

关键词：低孔低渗气藏  碎屑岩  流体性质  测井识别  饱和度重叠法  电阻率  孔隙度交会法  四川盆地  安岳气田

Logging identi fication of fluid properties in low porosity and low permeability clastic reservoirs：A case study of Xujiahe Fm gas reservoirs in the Anyue Gas Field,Sichuan Basin

Abstract：The 2nd member of the Upper Triassic Xujiahe Fm in the Sichuan Basin is the major pay zone in the Anyue Gas Field．The reservoirs in this member are characterized by strong heterogeneity，complex pore structure，low porosity，low to ultra-low permeability，and high irreducible water saturation．In addition，these reservoirs are strongly influenced by tectonic structures and lithological facies，the degree of differentiation of gas and water is rather low，the differences in the logging responses of gas layers，intermediate gas-water layers and water layers are ambiguous．Therefore，the identification of fluid types is challenging and the success ratio of formation test is low．In this paper，logging data and formation test data in combination with the characteristics of the Xujiahe Fm reservoirs are used to systematically analyze the logging responses of the gas and water in the reservoirs．Various methods，such as the saturation superposition method，the resistivity-porosity cross-plotting method，the lateral-induction resistivity ratio method，and the compressional shear wave velocity ratio method are used to identify reservoir properties and reveal the differences between gas，water and dry layers，so as to comprehensively determine the properties of reservoirs in the 2nd member of Xujiahe Fm in the Anyue field．Through tracking and analyzing the new wells drilled during 2011—2012，the saturation superimposition and resistivity-porosity cross-plotting methods were finally selected as the maj or technologies for the discrimination of fluid types．They were applied to identify fluid types of 46 layers．The coincidence rate of logging interpretation was raised from 60％t0 83％，and the success ratio of formation test was also improved significantly．These technologies have strong applicability and operability，and can be applied in other blocks in the Middle Sichuan Basin．

Key words：low porosity and low permeability gas reservoir，clastic rock，fluid type，logging identification，saturation superimposition method，resistivity porosity cross-plotting method，Sichuan Basin，Anyue Gas Field

四川盆地安岳气田位于川中古隆中斜平缓构造带中部，上三叠统须家河组为一套辫状河三角洲的砂泥岩沉积，地层厚度一般介于500～650m。由于安岳气田须家河组储层属于典型的低孔、低渗—特低渗储层，横向变化大，非均质性强，受构造幅度及岩性和物性影响，气水分异程度差，气层、气水同层、水层的测井响应特征差异不明显，给测井解释评价带来了诸多不确定性，致使储层流体识别难度大[1-5]。针对这一状况，经测井、地质综合研究，深入分析储层气水测井响应特征，优选出适合安岳气田须家河组储层流体性质识别技术，为气田的勘探开发提供了有力的技术支持。

1　储层特征

1．1　岩性特征

依据安岳气田须家河组岩性组合和电性特征将其划分为六段。须一、三、五段为黑色页岩、泥岩夹薄层泥质粉砂岩、煤层或煤线，是须家河组的主要烃源层和盖层；须二、四、六段为灰色中粒、中—细粒岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩，是须家河组的主要含油气储集层段，优质储层主要集中在须二段[1-2]。

1．2　物性特征

由岩心实测物性统计分析安岳气田须家河组纵向上须二段物性较好，孔隙度主要分布在4％～l0％之间，平均孔隙度7.24％；渗透率主要分布在0.01～lmD之间，平均0.898mD。岩心分析储层含水饱和度普遍较高，介于46.9％～79.5％，揭示安岳气田须二段储层具有低孔低渗、高束缚水饱和度的特点。

1．3　孔隙结构及储集类型

储层储集空间类型有粒间孔、粒内溶孔、杂基孔和微裂缝等，以粒间孔和粒内溶孔为主，其发育程度对储集岩的物性好坏影响较大。根据钻井、录井、取心、测井、试采资料分析，须二段储层储集类型以孔隙型和裂缝—孔隙型为主。

1．4　储层测井响应特征

储层测井响应特征表现为：自然伽马50～90API之间，其幅度变化反映了粒度的变化，声波时差大于64ms／ft(1ft=0.3048m，下同)，中子孔隙度大于7％，密度低于2.6g／cm3，电阻率小于30W·m。概括为“中—低自然伽马、中—高声波时差、高中子、低密度、中—低电阻率”。

2　储层流体性质识别技术

从岩石物理基本理论出发，结合安岳气田基本地质特征，分析声、电测井的响应特征，研究利用电阻率、孔隙度、阵列声波资料识别储层流体性质的方法。优选出4种方法(即饱和度重叠法、电阻率—孔隙度交会法、侧向—感应电阻率比值法、纵横波速度比法)识别气层、气水同层和水层，其效果较好[6-15]。

2．1　饱和度重叠法

根据可动水饱和度和束缚水饱和度概念可知，地层含水饱和度(Sw)是束缚水饱和度(Swi)与可动水饱和度(Swm)之和，即Sw=Swi+Swm因此，可利用束缚水饱和度与含水饱和度重叠判断地层是否存在可动水。如果Sw≈Swi，表明Swm≈0，不存在可动水，测井解释为气层；如果Sw≥Swi，表明Swm≥0，存在可动水，测井解释为水层；如果Sw>Swi，表明Swm>0，存在少量可动水，测井解释为气水同层[6]。

根据相渗和压汞分析束缚水饱和度与孔隙度交会图(图1)，得到束缚水饱和度的经验公式为：

Swi=178.1j-0.7207　　　　　　　　　　（1）

式中Swi为束缚水饱和度；j为孔隙度。

 

利用式(1)计算连续的束缚水饱和度曲线，与测井计算的含水饱和度进行分析对比，建立饱和度重叠法判别流体性质图版(图1)。由图1可见，经试油成果标定的安岳气田须二段气层和气水同层分界线(气层上限)含水饱和度与束缚水饱和度比值为1.3，气水同层与水层分界线(水层下限)含水饱和度与束缚水饱和度比值为l.75。生产应用表明，该图版可将气层、气水同层、水层较好地区分开来。

2．2　电阻率一孔隙度交会法

分析经典的饱和度模型阿尔奇公式，当岩电参数a、b、m、n为理论值时，地层电阻率(Rt)的平方根倒数与其孔隙度(j)存在线性关系，直线的斜率取决于地层水电阻率(Rw)和含水饱和度(Sw)。已知Rw或已知水层孔隙度j及Rt，则可绘出一簇不同饱和度Sw的直线，因而可用j与Rt交会判断储层含流体性质。

在生产实际应用中，为了简便和跳过岩电参数的不确定性，常针对一定的岩性，结合试油资料，用Rt与j交会法判别流体性质。在Rt—j交会图中分析典型气层、水层、气水同层测试成果，确定气水分界线，并回归出气水分界线方程。落在气水分界线上方的数据点为气层或干层，落在气水分界线下方的数据点为水层，在分界线附近的数据点为气水同层。

根据安岳气田须二段试油层Rt—j交会图(图2)，确定气层和含水层(气水同层和水层)的分界线为：

RLLD-j=34.322j-0.6616     　　　　　   (2)

RLLD-j=40.524j-0.8734   　　　　　　　 (3)

式中RLLD-j为根据深侧向—孔隙度交会图版估算的气水层电阻率，W·m；RLLD-j为根据深感应孔隙度交会图版估算的气水层电阻率，W·m。

 

2．3　侧向一感应电阻率比值法

侧向与感应测井的测量原理与测井响应范围有很大区别，在保证测井质量可靠的前提下，利用侧向与感应电阻率比值可以进行储层流体性质识别。这种方法的一个优势在于对测井资料不需要任何校正。

分析安岳须家河组储层深侧向和深感应电阻率数值所表现出的“差异”特征，是由侧向和感应测井的测量方式不一样以及地层水矿化度与钻井液矿化度的差异导致的。如果钻井液滤液矿化度介于8000～10000mg／L，可以计算出冲洗带的电阻率基本与气层(含气饱和度约50％，地层水矿化度l3×104mg／L)的电阻率相当。如果地层水矿化度更高，即使使用矿化度更高一些的钻井液，淡水钻井液(钻井液矿化度相对地层水矿化度仍然低)侵入导致的侵入带电阻率仍然与含气层的电阻率数值非常接近。说明在安岳须家河组储层条件下，淡水钻井液对气层的侵入不会引起电阻率测井数值的明显改变，即探测深度较浅的深侧向电阻率仍然与探测深度较深的深感应电阻率相当。

水层则表现为深感应电阻率明显低于深侧向电阻率数值的特征。其原因是由于淡水钻井液滤液的侵入导致探测深度较浅的侧向测井受高阻冲洗带的影响更大。而水层由于含高矿化度地层水，其电阻率非常低，深感应测井主要反映原状地层的低电阻率特征。因此，水层的第二个特征是深感应电阻率比较低，而且储层的孔隙度愈高、其电阻率数值愈低。因此在测井资料质量可靠的前提下，根据试油成果，建立了深侧向与深感应电阻率比值法气水识别图版(图3)，气层深侧向／深感应比值介于l～1.3，深感应测量值大于7W·m；水层深侧向／深感应比值大于l.3，深感应测量值小于4W·m；其间为气水同层过渡区。

 

2．4　纵横波速度比法

由于地层含流体性质的差异会导致地层岩石力学性质发生变化，因此通过计算岩石力学参数可以间接反映地层的流体性质。从声波传播的机理分析，地层横波传播速度(us)仅仅受骨架胶结情况的影响，与孔隙流体性质无关，而地层纵波传播速度(up)同时受骨架胶结情况和孔隙流体性质的影响，地层含气饱和度增大时，纵波时差增大，纵波速度(us)降低，横波速度(up)基本不变。因此在岩性一定的情况下，随含气饱和度增大，up／us将降低。

根据安岳气田须家河组测试成果，确定气水识别界限值为l.65，即小于l.65为气层，大于l.65为气水同层或水层。

3　应用效果

图4为YX井须二段流体判别成果图。储层段2246.5～2266m饱和度比值小于1.3，反映不存在可动地层水；孔隙度反算的电阻率低于实测电阻率，具有含气特征；侧向—感应比值法判别为气层，纵横波速度比小于l.65为气层。本段录井显示为气侵，测井综合解释为气层。储层段2246.5～2266m(射孔段：2246.5～2250.5m、2257～2266m)测试获气ll.43×104m3／d。

 

利用4种流体性质判别方法在2011—2012年对安岳气田开展了19口新井跟踪评价工作(表1)，优选出以饱和度重叠法、电阻率与孔隙度交会图法为主的流体性质判别技术，测井解释符合率从研究前的60％提高至83％，大大提高了试气符合率。

 

4　结束语

采用饱和度重叠法、电阻率与孑L隙度交会图法、侧向—感应电阻率比值法、纵横波速度比法从不同角度反映储层物性和气、水、干层之间的差异，综合判别安岳须家河组储层流体性质，经试油验证的测井解释符合率得到了极大的提高。采用边研究、边应用、边完善、边推广的方式，在安岳气田新钻井中见到了明显的地质效果，具有较好地适用性和可操作性，对大川中地区须家河组储层流体的识别具有很好的指导性。

 

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本文作者：李梅  赖强  黄科  刘兴刚  金燕

作者单位：中国石油西南油气田公司勘探事业部

  中国石油西南油气田公司勘探开发研究院