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儲蓋組合測井解釋方法研究
儲蓋組合測井解釋方法研究 主題詞：封閉性油氣藏 未封閉性油藏 總孔隙度 滲透率 蓋層 測井解釋 生儲蓋組合 引 言 多年來，測井界為了提高測井解釋精度，一直非常注重儲層物性、流體性質(zhì)、巖電關(guān)系等方面的研究，儲層參數(shù)計算精度不斷提高。即使如此，在一些地區(qū)個別層位的油氣水性質(zhì)的判別上仍經(jīng)常出現(xiàn)失誤。原因是油氣聚集成藏后，如果地質(zhì)運動使蓋層封蓋性能變差，油氣藏就會被破壞，輕質(zhì)組分大量散失，地層水潛入，重組分滯留在孔喉之中，形成殘余油氣藏。這種油氣藏，鉆井顯示有時相當(dāng)好，巖屑錄井或鉆井取心�？擅枋鰹楹汀⒂徒�、油斑等高級別的油氣顯示，但是實際含油飽和度一般低于50%。這類儲集層試油結(jié)果常為水層或含油水層，與油氣顯示不相稱，與測井計算的含油飽和度指標也不符合。為此，測井解釋不能只偏重油氣藏的儲層研究，蓋層封閉性能好壞，直接影響著油氣的聚集和保存。測井解釋不但要考慮儲層條件，也應(yīng)從油氣成藏的保存條件出發(fā)，分析油氣藏是封閉的還是開啟的，在此基礎(chǔ)上充分利用測井資料，進行全井段、全剖面儲蓋組合綜合解釋。 泥頁巖蓋層測井評價
用測井方法研究泥頁巖蓋層，主要包括總孔隙度φt、有效孔隙度φe、滲透率K、含砂量Vsd、厚度H、突破壓力Pa等參數(shù)。 1.厚度 厚度是蓋層評價必不可少的參數(shù)之一。盡管國內(nèi)外學(xué)者普遍認為，只要有幾米厚泥巖就能封閉油氣，但厚度的增加，必須能提高蓋層的質(zhì)量。 世界上大型油氣田無不具較厚蓋層條件為前提，如西西伯利亞、歐洲西北部盆地、北美西部盆地等。我國陜甘寧盆地中部奧陶系風(fēng)化殼大氣田，直接蓋層是石炭系本溪組的鋁土巖，厚度變化范圍為6～18m不等，平均厚度13m；輔助蓋層是石炭系太原組的泥質(zhì)巖、致密灰?guī)r及煤層，厚度為7～56m，平均厚度40.5m。 2.含砂量 蘇聯(lián)學(xué)者K.A.阿不杜拉曼諾夫?qū)ιw層研究表明，當(dāng)深度大于1000m時，蓋層中粉砂質(zhì)的多少對封閉性能的影響十分明顯。隨著粉砂組分的增長，大直徑的孔隙優(yōu)勢增大，滲透率增大，突破壓力減小，封閉能力降低。當(dāng)埋藏深度超過3000m后，隨著泥巖中粉砂顆粒含量的增加，孔道直徑雖也增大，但由于壓實作用強烈，泥質(zhì)粉砂巖的孔隙度、滲透率降低，含砂量對封閉性能影響減弱。 3.總孔隙度 泥巖蓋層總孔隙度反映了泥巖的壓實程度，總孔隙度越小，壓實程度越高，孔隙喉道半徑越小，泥巖孔隙毛細管力越大，滲透率越低，封閉性能越好。因此，泥頁巖蓋層總孔隙度是反映蓋層封閉質(zhì)量的重要參數(shù)。圖1是實驗室分析突破壓力與總孔隙度及有效孔隙度關(guān)系圖。從圖1中可以看到，泥頁巖總孔隙度與突破壓力呈非線性函數(shù)變化。據(jù)理論計算，對連續(xù)油氣柱不太大的油氣藏來說，只要有1MPa以上突破壓力的泥巖即可封閉油氣藏。這個量值所對應(yīng)的泥巖總孔隙度約30%，從成巖角度考慮，只要泥巖埋深達1000m左右，泥巖總孔隙度即可由70%降低到30%，具備封閉油氣藏的能力。如青海東部澀北氣藏、臺吉乃爾氣藏為第四系砂巖儲氣，封閉層泥巖孔隙度為28%～30%。因此，30%這個孔隙度量值可以作為泥巖蓋層封閉油氣的下限臨界值。 泥頁巖蓋層總孔隙度的計算，其關(guān)鍵參數(shù)是干粘土的中子、密度測量值。測井計算處理可依據(jù)單井資料的中子-密度頻率交會圖，取得該井干粘土的中子、密度測井值，然后利用圖2計算泥頁巖蓋層的總孔隙度。取得泥巖總孔隙度后，再計算泥巖的突破壓力。 4.有效孔隙度 討論泥巖總孔隙度同突破壓力的關(guān)系，是把蓋層看成均一化的理想蓋層為前提。實際上，在大范圍內(nèi)泥巖的巖性、結(jié)構(gòu)和孔隙并不是單一的，在各種成巖作用和構(gòu)造作用下，還常產(chǎn)生次生孔隙和微裂縫，它在某一局部范圍內(nèi)或某一深度段可能存在各種形式的微滲漏空間。 對比圖1中有效孔隙度、總孔隙度與突破壓力關(guān)系曲線，兩者有相似的變化規(guī)律，但曲率、兩個端點的漸變穩(wěn)定值有所差別。有效孔隙度與突破壓力關(guān)系曲線變化曲率比總孔隙度與突破壓力關(guān)系曲線變化曲率大的多，說明有效孔隙度比總孔隙度對突破壓力的制約作用強，換言之，即有效孔隙度比總孔隙度對蓋層封蓋性能的影響大。兩圖中的端點漸變穩(wěn)定值：總孔隙為30%時突破壓力趨于極小穩(wěn)定值，而有效孔隙度為22%左右時突破壓力即趨于極小穩(wěn)定值；總孔隙度為5%左右時，突破壓力趨于極大穩(wěn)定值，而有效孔隙度為0.5%左右時，突破壓力才趨于極大穩(wěn)定值。有效孔隙度在0～6%之間變化時，對突破壓力的影響最為顯著，是影響蓋層質(zhì)量的敏感區(qū)間；而總孔隙度在這個區(qū)間變化時，對蓋層質(zhì)量影響不大。有效孔隙度在大于6%的范圍內(nèi)，孔隙度的變化對突破壓力的影響最為顯著，是影響蓋層質(zhì)量發(fā)生變化的關(guān)鍵區(qū)間段。 5.滲透率 滲透率對泥頁巖蓋層封蓋性能的影響很大，值得注意的是，當(dāng)泥頁巖存在裂縫時，滲透率將會失去均質(zhì)地層孔滲關(guān)系，使?jié)B透率急劇增大，使蓋層失去封閉油氣的能力，即使是少量連通裂縫，也常造成油氣田的巨大破壞。特別是，垂直滲透率比水平滲透率對泥頁巖蓋層封閉質(zhì)量的影響更大。研究滲透率對泥巖封蓋性能影響時，特別要注重對高角度裂縫的研究。 有效蓋層的識別及蓋層等級劃分
有效蓋層是指能夠封閉油氣的直接蓋層。它可以是泥巖，也可以是巖性致密的泥質(zhì)砂巖或砂巖，關(guān)鍵是蓋層突破壓力的大小。 當(dāng)泥巖存在裂縫時，會大大降低其對油氣的封閉作用，但也并非只要存在裂縫，就一定完全喪失其封閉能力，它有一個從量變到質(zhì)變的過程。當(dāng)泥巖裂縫比較稀少，裂縫寬度微小，裂縫連通性比較差的情況下，地層仍可具有一定的突破壓力。如果巖層突破壓力大于足使油氣通過它發(fā)生滲漏的壓力時，該巖層就能對油氣起封隔作用成為蓋層，這樣的泥巖蓋層稱為“有效蓋層”。當(dāng)裂縫比較發(fā)育，且連通性比較高的情況下，巖層的突破壓力大大降低，油氣就可進入此巖層，并在其中滲濾，散失在大地中。這樣的泥巖不能封閉油氣藏，稱之為“假蓋層”。 大量實際資料證明，當(dāng)蓋層的φe≤6%和K≤0.08×10-3μm2時，蓋層為有效蓋層，可以起到封閉油氣的作用。另外，建議采用Pa≥0.5MPa，且H≥2m做為有效蓋層的下限值。 由于各種參數(shù)對蓋層封堵性的貢獻不同，在有效蓋層的下限值確定之后，按著不同參數(shù)對蓋層質(zhì)量影響程度，對這些測井參數(shù)賦予不同的權(quán)值，見表1。根據(jù)這些測井參數(shù)權(quán)值大小，可擬定泥頁巖蓋層質(zhì)量等級，見表2。 表1 判別參數(shù)權(quán)值表
儲蓋組合測井解釋方法研究
李國平 石 強 王樹寅
李國平 1962—1966年在北京石油學(xué)院學(xué)習(xí)；1966—1982年在青海石油局工作；1982—1986年在華北石油局工作；1986—現(xiàn)今在石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院工作。
摘 要 根據(jù)油氣藏成藏理論，油氣藏形成之后，上覆蓋層質(zhì)量的變化會嚴重影響油氣的聚集。大量事實證明，一些鉆孔顯示很好的層段曾經(jīng)有過油氣聚集，但由于后來蓋層封閉性能變差，油氣大量散失，形成了現(xiàn)今的殘余油氣藏。因此，測井解釋不能僅對儲層進行研究，還要對蓋層封閉性能進行評價才能準確解釋其含油氣性。在此基礎(chǔ)上提出了儲蓋組合測井解釋觀點，并建立了封閉、開啟型油氣藏測井解釋模式。 主題詞：封閉性油氣藏 未封閉性油藏 總孔隙度 滲透率 蓋層 測井解釋 生儲蓋組合 引 言 多年來，測井界為了提高測井解釋精度，一直非常注重儲層物性、流體性質(zhì)、巖電關(guān)系等方面的研究，儲層參數(shù)計算精度不斷提高。即使如此，在一些地區(qū)個別層位的油氣水性質(zhì)的判別上仍經(jīng)常出現(xiàn)失誤。原因是油氣聚集成藏后，如果地質(zhì)運動使蓋層封蓋性能變差，油氣藏就會被破壞，輕質(zhì)組分大量散失，地層水潛入，重組分滯留在孔喉之中，形成殘余油氣藏。這種油氣藏，鉆井顯示有時相當(dāng)好，巖屑錄井或鉆井取心�？擅枋鰹楹�、油浸、油斑等高級別的油氣顯示，但是實際含油飽和度一般低于50%。這類儲集層試油結(jié)果常為水層或含油水層，與油氣顯示不相稱，與測井計算的含油飽和度指標也不符合。為此，測井解釋不能只偏重油氣藏的儲層研究，蓋層封閉性能好壞，直接影響著油氣的聚集和保存。測井解釋不但要考慮儲層條件，也應(yīng)從油氣成藏的保存條件出發(fā)，分析油氣藏是封閉的還是開啟的，在此基礎(chǔ)上充分利用測井資料，進行全井段、全剖面儲蓋組合綜合解釋。 泥頁巖蓋層測井評價
用測井方法研究泥頁巖蓋層，主要包括總孔隙度φt、有效孔隙度φe、滲透率K、含砂量Vsd、厚度H、突破壓力Pa等參數(shù)。 1.厚度 厚度是蓋層評價必不可少的參數(shù)之一。盡管國內(nèi)外學(xué)者普遍認為，只要有幾米厚泥巖就能封閉油氣，但厚度的增加，必須能提高蓋層的質(zhì)量。 世界上大型油氣田無不具較厚蓋層條件為前提，如西西伯利亞、歐洲西北部盆地、北美西部盆地等。我國陜甘寧盆地中部奧陶系風(fēng)化殼大氣田，直接蓋層是石炭系本溪組的鋁土巖，厚度變化范圍為6～18m不等，平均厚度13m；輔助蓋層是石炭系太原組的泥質(zhì)巖、致密灰?guī)r及煤層，厚度為7～56m，平均厚度40.5m。 2.含砂量 蘇聯(lián)學(xué)者K.A.阿不杜拉曼諾夫?qū)ιw層研究表明，當(dāng)深度大于1000m時，蓋層中粉砂質(zhì)的多少對封閉性能的影響十分明顯。隨著粉砂組分的增長，大直徑的孔隙優(yōu)勢增大，滲透率增大，突破壓力減小，封閉能力降低。當(dāng)埋藏深度超過3000m后，隨著泥巖中粉砂顆粒含量的增加，孔道直徑雖也增大，但由于壓實作用強烈，泥質(zhì)粉砂巖的孔隙度、滲透率降低，含砂量對封閉性能影響減弱。 3.總孔隙度 泥巖蓋層總孔隙度反映了泥巖的壓實程度，總孔隙度越小，壓實程度越高，孔隙喉道半徑越小，泥巖孔隙毛細管力越大，滲透率越低，封閉性能越好。因此，泥頁巖蓋層總孔隙度是反映蓋層封閉質(zhì)量的重要參數(shù)。圖1是實驗室分析突破壓力與總孔隙度及有效孔隙度關(guān)系圖。從圖1中可以看到，泥頁巖總孔隙度與突破壓力呈非線性函數(shù)變化。據(jù)理論計算，對連續(xù)油氣柱不太大的油氣藏來說，只要有1MPa以上突破壓力的泥巖即可封閉油氣藏。這個量值所對應(yīng)的泥巖總孔隙度約30%，從成巖角度考慮，只要泥巖埋深達1000m左右，泥巖總孔隙度即可由70%降低到30%，具備封閉油氣藏的能力。如青海東部澀北氣藏、臺吉乃爾氣藏為第四系砂巖儲氣，封閉層泥巖孔隙度為28%～30%。因此，30%這個孔隙度量值可以作為泥巖蓋層封閉油氣的下限臨界值。 泥頁巖蓋層總孔隙度的計算，其關(guān)鍵參數(shù)是干粘土的中子、密度測量值。測井計算處理可依據(jù)單井資料的中子-密度頻率交會圖，取得該井干粘土的中子、密度測井值，然后利用圖2計算泥頁巖蓋層的總孔隙度。取得泥巖總孔隙度后，再計算泥巖的突破壓力。 4.有效孔隙度 討論泥巖總孔隙度同突破壓力的關(guān)系，是把蓋層看成均一化的理想蓋層為前提。實際上，在大范圍內(nèi)泥巖的巖性、結(jié)構(gòu)和孔隙并不是單一的，在各種成巖作用和構(gòu)造作用下，還常產(chǎn)生次生孔隙和微裂縫，它在某一局部范圍內(nèi)或某一深度段可能存在各種形式的微滲漏空間。 對比圖1中有效孔隙度、總孔隙度與突破壓力關(guān)系曲線，兩者有相似的變化規(guī)律，但曲率、兩個端點的漸變穩(wěn)定值有所差別。有效孔隙度與突破壓力關(guān)系曲線變化曲率比總孔隙度與突破壓力關(guān)系曲線變化曲率大的多，說明有效孔隙度比總孔隙度對突破壓力的制約作用強，換言之，即有效孔隙度比總孔隙度對蓋層封蓋性能的影響大。兩圖中的端點漸變穩(wěn)定值：總孔隙為30%時突破壓力趨于極小穩(wěn)定值，而有效孔隙度為22%左右時突破壓力即趨于極小穩(wěn)定值；總孔隙度為5%左右時，突破壓力趨于極大穩(wěn)定值，而有效孔隙度為0.5%左右時，突破壓力才趨于極大穩(wěn)定值。有效孔隙度在0～6%之間變化時，對突破壓力的影響最為顯著，是影響蓋層質(zhì)量的敏感區(qū)間；而總孔隙度在這個區(qū)間變化時，對蓋層質(zhì)量影響不大。有效孔隙度在大于6%的范圍內(nèi)，孔隙度的變化對突破壓力的影響最為顯著，是影響蓋層質(zhì)量發(fā)生變化的關(guān)鍵區(qū)間段。 5.滲透率 滲透率對泥頁巖蓋層封蓋性能的影響很大，值得注意的是，當(dāng)泥頁巖存在裂縫時，滲透率將會失去均質(zhì)地層孔滲關(guān)系，使?jié)B透率急劇增大，使蓋層失去封閉油氣的能力，即使是少量連通裂縫，也常造成油氣田的巨大破壞。特別是，垂直滲透率比水平滲透率對泥頁巖蓋層封閉質(zhì)量的影響更大。研究滲透率對泥巖封蓋性能影響時，特別要注重對高角度裂縫的研究。 有效蓋層的識別及蓋層等級劃分
有效蓋層是指能夠封閉油氣的直接蓋層。它可以是泥巖，也可以是巖性致密的泥質(zhì)砂巖或砂巖，關(guān)鍵是蓋層突破壓力的大小。 當(dāng)泥巖存在裂縫時，會大大降低其對油氣的封閉作用，但也并非只要存在裂縫，就一定完全喪失其封閉能力，它有一個從量變到質(zhì)變的過程。當(dāng)泥巖裂縫比較稀少，裂縫寬度微小，裂縫連通性比較差的情況下，地層仍可具有一定的突破壓力。如果巖層突破壓力大于足使油氣通過它發(fā)生滲漏的壓力時，該巖層就能對油氣起封隔作用成為蓋層，這樣的泥巖蓋層稱為“有效蓋層”。當(dāng)裂縫比較發(fā)育，且連通性比較高的情況下，巖層的突破壓力大大降低，油氣就可進入此巖層，并在其中滲濾，散失在大地中。這樣的泥巖不能封閉油氣藏，稱之為“假蓋層”。 大量實際資料證明，當(dāng)蓋層的φe≤6%和K≤0.08×10-3μm2時，蓋層為有效蓋層，可以起到封閉油氣的作用。另外，建議采用Pa≥0.5MPa，且H≥2m做為有效蓋層的下限值。 由于各種參數(shù)對蓋層封堵性的貢獻不同，在有效蓋層的下限值確定之后，按著不同參數(shù)對蓋層質(zhì)量影響程度，對這些測井參數(shù)賦予不同的權(quán)值，見表1。根據(jù)這些測井參數(shù)權(quán)值大小，可擬定泥頁巖蓋層質(zhì)量等級，見表2。 表1 判別參數(shù)權(quán)值表 含砂量(Vsd)
蓋層厚度(H)
總孔隙度(φt)
有效孔隙度(φe)
%
權(quán)值
%
權(quán)值
%
權(quán)值
%
權(quán)值
0～20 20～40 ＞40 —
1 0 -1 —
＞10 5～10 ＜5 —
2 1 0 —
＜20 20～30 ＞30 —
2 1 0 —
0～2 2～3 3～4 4～6
3 2 1 0
如：某蓋層φt=19%，φe=1%，Vsd=10%，H=8。蓋層權(quán)級數(shù)=2+3+1+1=7，蓋層等級為優(yōu)質(zhì)。對于每層泥頁巖，根據(jù)以上參數(shù)，都可以得到一個蓋層權(quán)級數(shù)，根據(jù)權(quán)級大小便可劃分蓋層待級，分析蓋層的質(zhì)量。 儲蓋組合測井解釋 對每層泥頁巖作出蓋層質(zhì)量評價后，便可進行儲蓋組合測井分析。其中包括：儲層、蓋層的搭配關(guān)系；有利儲集層段分析；油氣層和殘余油氣層解釋。前兩項主要用于地質(zhì)評價，本文僅就第三項技術(shù)的應(yīng)用分析如下： 1.當(dāng)儲層上覆直接蓋層為優(yōu)質(zhì)蓋層時，儲層的孔、滲、飽和含氣指示參數(shù)比較真實地反映了儲層物性情況和含油氣情況，可以按照正常解釋標準劃分油、氣、水層。 如圖3是大港油田板橋凹陷板深25井綜合解釋成果圖，從圖3中可以看出3752m以下有5組砂巖體孔、滲、飽參數(shù)均較高：φe=13%～17%，K=3×10-3～50×10-3μm2，Sog=50%～80%，儲層物性較好，儲層含油氣豐富，Sog平均約60%，含氣指示明顯，平均φg約16%，有效孔隙度平均約16%左右，滲透率平均約30×10-3μm2，氣層厚度約70m，是板橋凹陷的主力產(chǎn)油氣層段。在這套儲集層之上，有一套厚約60m的泥巖蓋層。蓋層含砂量低，質(zhì)地純，粘土礦物主要為伊利石和蒙脫石，這套蓋層測井計算的有效孔隙度為0，說明沒有次生孔隙和次生裂縫存在，測井計算的突破壓力為5～7MPa，據(jù)理論計算，可封閉750m氣柱。本區(qū)氣層段最大單層厚度為30m，這套區(qū)域蓋層對板橋氣藏的封閉不成問題。本井3791.8～3870.4m三層段合試，日產(chǎn)油28.6t，氣79536m3，無水,氣油比2780.98，為高產(chǎn)油氣層。 2.當(dāng)儲層上覆直接蓋層為差劣蓋層時，此時的油氣藏屬開啟性的油氣藏，儲層中的含油氣飽和度為運移散失后的殘余油氣飽和度。此時，雖有較好的錄井油氣顯示和近于油氣層的孔、滲、飽參數(shù)，但是，一般得不到工業(yè)產(chǎn)能，常為殘余油氣層。圖4是山西沁水盆地一口科學(xué)探索井，本井二疊系石盒子組（404.5～947.5m）蓋層質(zhì)量很差，泥巖蓋層總孔隙度平均25%，有效孔隙度平勻15%，滲透率1×10-3～10×10-3，其孔隙度和滲透率已達儲集層范疇。測井計算的突破壓力很低，平均只有0.005MPa，這樣低的突破壓力不能封閉油氣，泥巖蓋層為差劣蓋層。本井702～733m井段，鉆井過程中有油氣顯示，曾給予地質(zhì)工作者很大期望。本井完井后，多家測井并行解釋，其結(jié)果多將3個砂層解釋為氣層。我們根據(jù)儲蓋組合解釋思路，認為3個砂層為殘氣層，不會取得工業(yè)產(chǎn)能氣。試氣結(jié)果：日產(chǎn)水20m3，無油氣。 3.當(dāng)儲層上覆蓋直接蓋層質(zhì)量界于優(yōu)良和差劣蓋層之間時，油仍可有不同程度的富集，但天然氣很難聚集。圖5是大港油田歧口凹陷港深55井差油蓋層（良好級別下）儲蓋組合解釋成果圖。從圖5中可以看出，儲層面3364～3391m以上為直接蓋層，含砂量高，且不均勻，壓實程度中等，總孔隙度15%；有效孔隙度0～10%，說明次生孔隙在蓋層中存在，但是連通性差，蓋層質(zhì)量呈現(xiàn)為層狀變化，泥質(zhì)較純段蓋層質(zhì) 儲蓋組合測井解釋方法研究量相對較好，含砂量高的段蓋層質(zhì)量相對變差，整體評價本段蓋層，質(zhì)量為良好級別以下。這樣的蓋層質(zhì)量只能封閉一定量的重質(zhì)油，氣和輕質(zhì)油均不能封閉，故其下儲層一般產(chǎn)能都不會高。圖5中3364～3391m三層砂巖，有效孔隙度為12～15%，滲透率5×10-3～50×10-3μm2，含油飽和度50%～60%，含氣指示微，厚度為1.65m，射孔后排液提撈，日產(chǎn)油0.709t，無氣無水，試油結(jié)果同儲蓋組合分析吻合。 參考文獻 1 李國平，等.測井地質(zhì)及油氣評價新技術(shù).北京：石油工業(yè)出版社，1995 2 李國平，等.油頁巖測井分析在源巖和蓋層評價中的應(yīng)用.見：第二屆全國油氣運移會議 論文集，1991 3 李國平，許化政.利用測井資料識別泥巖“假蓋層”.地球物理測井，1991，(4) 4 張萬選，張厚福.石油地質(zhì)學(xué).北京：石油工業(yè)出版社，1981
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