火成岩测井储层评价方法及应用.docx

火成岩测井储层评价方法及应用.docx

《火成岩测井储层评价方法及应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火成岩测井储层评价方法及应用.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

火成岩测井储层评价方法及应用

火成岩测井储层评价方法及应用

王忠东黄铁坤将中华

（辽河石油勘探局测井公司）

摘要：

本文以辽河油田火成岩测井储层识别与评价为例，以常规测井资料和先进的声电成像、核磁共振、多极阵列声波等测井方法为手段，以岩心分析和实验井模拟作刻度，在地层岩性识别的基础上，利用常规测井、核磁测井、声电成像测井进行储层识别，计算储层总孔隙度、有效孔隙度、裂缝孔隙度、渗透率、束缚水饱和度等储层参数，并利用阵列声波资料估算地层流体迁移指数，有效地评价火成岩等复杂岩性储层的有效性。

采用双孔隙度指数模型计算地层含油饱和度，并利用核磁测井地层可动流体回波串衰减信号的多指数拟和寻优技术计算储层含油气孔隙体积，利用模糊识别等模式识别技术判断储层的流体性质。

上述火成岩储层评价方法在辽河油田东部凹陷火成岩油气藏解释评价中得到了广泛的应用，获得了良好的应用效果，并为其它类似的复杂岩性储层的测井评价提供了可资借鉴的方法和经验。

关键词：

火成岩测井储层评价常规测井成像测井技术

一、引言

辽河油田火成岩勘探开发虽然起步较晚，但已发现了大量的火成岩复杂岩性油气藏，取得了显著的经济效益，通过结合本地区特点，建立测井信息与火成岩储层特征的对应关系，充分利用该地区的测井资料，将定性与定量等多种评价方法相结合对火成岩储层进行全面的、定量的综合评价，总结出适合区域特点的、可操作性强的火成岩储层测井评价方法，指导火成岩储层的进一步勘探开发，为其它地区火成岩油气藏识别与解释评价提供了一个成功的实例。

二、火成岩储层评价的测井系列选择

在火成岩等复杂岩性储层解释评价中，测井系列的选择至关重要，利用各种测井资料进行综合解释分析是一种重要的技术手段。

在辽河油田早期火成岩测井储层评价中，由于测井项目不全，缺乏有效的解释评价手段而造成的解释失误较多，测井储层评价更多地停留在定性识别的水平。

辽河油田火成岩储层测井评价方法研究及应用效果表明，齐全、充分的测井资料是保证火成岩等复杂岩性地层储层解释评价精度的基础。

在辽河油田火成岩储层评价中，我们主要选择如下的测井系列：

常规数控测井（包括深、浅双侧向、微侧向电阻率，三孔隙度（时差、补偿中子、补偿密度或岩性密度），及自然伽玛、自然电位、井径等，以及自然伽玛能谱、倾角等）可以用于确定岩性及储层，计算孔、渗、饱参数等。

高质量的数控测井系列，能够较好地识别火成岩岩性及储层，是目前阶段测井评价火成岩储层最基础的不可替代的测井系列。

声电成像测井（CBIL、EMI、STAR-II等）可以用于直观识别和评价裂缝和孔洞，确定储层储集空间类型，在对裂缝拾取准确基础上，可以对宏观裂缝的倾向、倾角、裂缝宽度、密度、孔隙度等进行定量计算，并可进行井旁构造分析、地应力分析等。

多极子阵列声波测井（MAC、XMAC）可以计算地层流体迁移指数，进行地层渗透性层段的识别、评价，估算地应力各向异性的方向及大小，进行岩石力学特性分析等。

核磁共振测井（如MRIL、MRIL-P）可用于储层识别、确定储层的孔隙度、渗透率、束缚水饱和度，评价储层孔径尺寸分布，进行储层流体性质识别。

三、火成岩储层测井评价方法

1、利用测井资料识别划分火成岩岩性

火成岩的测井响应特征主要是岩石的矿物成份、孔隙结构、裂缝及孔隙的发育程度及孔隙流体等综合反映，而火成岩矿物组份的不同，即岩性的不同是测井响应的内在因素。

根据火成岩的岩石学特征分析，辽河油田火成岩主要有玄武岩类和粗面岩类及其过渡岩类，其次为玄武岩或粗面岩矿物组份形成的凝灰岩。

火成岩成岩后期多发生了较强烈的蚀变，一般长石矿物蚀变为高岭石，辉石及橄榄石最终蚀变为绿泥石，同时较强烈的沸石化，产生了充填矿物方沸石。

因此组成辽河油田火成岩的主要造岩矿物归纳起来主要为斜长石类、碱性长石类及辉石，其次为橄榄石、角闪石、绿泥石、高岭石、方沸石等13种。

利用取心岩石氧化物分析及薄片鉴定资料划分火成岩岩性并标定刻度测井，进而利用各种测井曲线识别划分火成岩岩性，表3-1给出了辽河油田三类火成岩岩性划分表。

表3-1小龙湾火成岩岩性划分表

岩性

岩石化学

自然伽玛

API

K2O（%）

CaO（%）

Na2+K2O（%）

SiO2（%）

玄武岩类

0.3～3.0

﹥3.5

4-7

40-53

﹤78

粗安岩类

3～4.5

1.6～6.34

7-10

52-59

70-102

粗面岩类

4.3～8.0

一般﹤3.5

10-13

53-63

﹥98

2、火成岩储层识别与划分

火成岩储层测井识别是综合各种测井资料显示特征，在岩性准确识别基础上，根据取心资料和试油资料，总结电阻率（深、浅、微侧向）、密度、中子、声波时差等测井曲线在储层的相互对应关系特征，定性识别、划分储层。

大量的试油资料业已证实，辽河油田火成岩地层储层发育区主要集中在轻度及中度蚀变火成岩中，如在粗面岩地层中储层发育，可获得工业产能，而玄武岩地层蚀变程度普遍较强，储层发育程度较差，试油结果大多为干层。

辽河油田火成粗面岩储层的测井综合响应特征如下：

（1）高电阻率背景下的电阻率相对中、低值，深浅双侧向电阻率具有较明显的幅度差，且微侧向电阻率低于深浅侧向电阻率。

（2）同时对应上述电阻率特征，三孔隙度曲线反映地层孔隙度较大（中子、声波时差增大；密度减小）。

（3）在储层段，核磁测井T2谱多为双峰或多峰显示，有可动流体信号指示（弛豫时间甚至大于150ms以上），核磁孔隙度、渗透率校大。

（4）在储层段，声（电）成像测井有裂缝显示，或图像在亮的背景下，有指示孔隙、微孔洞发育的红色、黄色显示特征。

由上述分析可知道，对同一种岩性，若储层发育，声波时差相对增大，密度减小，中子孔隙度增大，同时孔隙—裂缝型储层由于泥浆侵入，电阻率相对降低，但可靠的储层划分标准，应针对不同特征的火成岩进行试油验证，确定储层测井划分标准。

图3-1、火成岩储层Rt-Δt交会图及储层分类

根据辽河油田东部凹陷火成岩试油、试采资料制作了Rt、Δt、ρb、ΦCNL任意两参数相互之间的交会图，诸如Rt－Δt、ρb-Δt等交会图，根据交绘图能够比较好的把储层划分出来。

图3-1为Rt-Δt交会图，图中将火成岩储层划分为三类。

图3-2为测井解释孔隙度Φe与深浅侧向电阻率差比（Rt-Rxo）/Rxo交会图，确定的储层最小有效孔隙度在5%以上，这与Rt-Δt交会图确定储层的Δt下限标准58μs/ft是一致的。

由图3-2还可以看出，利用深浅侧向电阻率差比法可以定性的识别划分小龙湾火成岩储层流体性质。

3、火成岩储层参数的定量计算

辽河油田东部凹陷火成岩储层参数计算主要包括孔隙度（包括基质孔隙和宏观裂缝）、渗透率和饱和度。

储层基质孔隙包括微观裂缝和各种孔隙，主要采用岩心分析及核磁测井孔隙度刻度常规测井曲线的方法来计算。

储层渗透率也主要采用岩心及核磁测井渗透率刻度常规测井曲线的方法来计算。

用核磁测井资料作刻度来计算储层的束缚水饱和度。

应用成像测井技术对于裂缝型储层的裂缝参数进行评价。

（1）储层孔隙度计算

我们以岩心分析孔隙度及核磁测井孔隙度为刻度，采用统计方法建立储层孔隙度解释模型，采用最优化求解测井线性体积响应方程的方法反演计算地层粗面岩、玄武岩等岩石组分及泥质含量。

辽河油田东部凹陷火成岩地层有效孔隙度Φe利用GR、AC、CN、DEN、Rt、DRt（即深、浅侧向电阻率差值）计算：

cpor=0.0826GR-0.1494AC+0.7045CN-5.8183DEN-0.000714Rt+0.00107DRt+10.8273R2=0.801

同样，辽河油田东部凹陷火成岩地层束缚水孔隙体积计算如下：

bvi=0.0237GR-0.0607AC+0.2327CN-7.002DEN-0.0005Rt+0.00052DRt+19.087R2=0.713

除上面的储层有效孔隙度模型外，我们还可以用声波时差计算地层基质孔隙度Φb：

R2=0.9602

火成岩地层的宏观裂缝产状参数以及裂缝宽度、裂缝密度、裂缝孔隙度等参数可利用井壁成像测井资料或深浅侧向电阻率资料计算。

利用井壁成像测井计算的裂缝基本参数主要包括裂缝宽度（包括平均宽度和水动力平均宽度）、裂缝长度、裂缝密度、裂缝孔隙度（裂缝视孔隙度）等。

图3-3给出了X23井井壁成像测井裂缝参数计算成果图，图中计算的裂缝参数包括裂缝长度曲线FVTL、裂缝密度曲线PDVC、裂缝宽度FVA、裂缝视孔隙度曲线FHTW等。

从图上可以看出，该层段裂缝非常发育，在3108-3118m存在多条走向近南北的高角度裂缝，且裂缝开度变化较大。

在3118-3132m有多条低角度裂缝。

裂缝密度平均为每米5条左右，在3120-3124m处裂缝密度高达10条，裂缝宽度为2.5mm，平均面孔率约为5.5%左右，最高处超过了10%。

（2）储层渗透率计算

本文以岩心分析渗透率和核磁测井确定的渗透率数据为样本对测井曲线进行刻度来近似地估算基质孔隙的渗透率Kb，作为储层渗透率的下限。

如图3-4所示，有

宏观裂缝渗透率按下式计算：

式中，Kf为岩石裂缝渗透率；f为岩石裂缝孔隙度；b为裂缝宽度。

则火成岩储层渗透率的上限为

4、火成岩储层有效性评价

复杂岩性储层的有效性评价是对复杂岩性地层孔、洞、缝的有效性的评价，其实质是对其渗透性能的评估。

通常有两类方法来评估这些储集空间的有效性，一类是间接的方法，如用孔隙度的大小、裂缝张开程度、裂缝径向延伸度、洞缝的充填程度等来推测渗透性的好坏；另一类是直接的方法，如用重复式地层测试器测压，地层全波列斯通利波能量衰减等直接指示井筒与地层之间有无流体的流动。

本文采用阵列声波全波列资料分析斯通利波传播特征，计算地层流体迁移指数来判断评价储层的有效性。

地层流体迁移指数（Kst）定义为地层实测斯通利波时差（Dst）与理论估算致密地层斯通利波时差（Dstc）的差别，该参数可以反映地层的渗透性。

在渗透性地层，岩石的切变模量将下降，从而使斯通利波时差增大，Kst增大。

致密地层斯通利波时差（Dstc）的理论估算为

则地层流体迁移指数（Kst）为

5、火成岩储层流体性质识别及含油饱和度计算

对辽河油田火成岩这种孔隙—裂缝型储层，储层电阻率在30—600Ω.m之间，岩性是影响电阻率变化的主要因素，地层电阻率的变化反映储层流体性质变化的能力远不如砂泥岩碎屑岩地层，传统的综合电阻率、声波、密度、中子孔隙度曲线的反映特征，即各曲线相互对应的关系特征定性识别储层流体性质的方法存在较大的局限性，

本文利用双孔隙度指数模型计算地层孔隙胶结指数，利用Archie饱和度模型计算地层含油饱和度；利用核磁测井地层可动流体回波串衰减信号的多指数拟和寻优技术计算地层含油气孔隙体积，识别判断辽河油田东部凹陷火成岩地层的流体类型；采用模糊识别等模式识别技术对储层的流体性质进行判断识别。

上述方法在辽河油田东部凹陷火成岩储层流体的定性判断识别中取得了较好的应用效果。

四、火成岩储层测井评价方法在辽河油田的应用

本文研究的火成岩储层测井评价方法在辽河油田东部凹陷小龙湾等油田火成岩储层综合解释评价中取得了较好的应用效果，同时也为其它地区复杂岩性储层测井解释评价提供了借鉴。

1、实例1—X23井

X23井是辽河东部凹陷中段小龙湾油田黄沙坨构造上的一口预探井，测井项目除常规3700测井项目外，还加测了声、电成像测井、核磁共振测井、多极子阵列声波测井等项目。

测井资料表明本井沙三段中下部3000-3384m发育一套高自然伽玛的火成喷发粗面岩，岩性较致密，局部有基质孔、裂缝发育。

图4-1为该井3107.0-3134.0m井段测井综合解释评价成果图。

图中包括14道，其中前三道给出了常规测井曲线，包括自然伽玛GR、井径CAL、自然电位SP、深侧向电阻率RT、浅侧向电阻率RS、微侧向电阻率RMLL、补偿密度DEN、补偿中子CN、补偿声波等AC；第四道为深度道；第五道为新方法处理的核磁T2谱（NMRT2）及其T2截止值（T2cut）；第六、七道分别为井壁声波及微电阻率成像（BHTA、LogResc）；第八道为地层全波列的变密度显示（MACWave）；第九道为地层渗透率解释结果，包括核磁测井计算渗透率（NMRK）及回波串幅度和（SEcho）、常规曲线计算渗透率（CKPERM）；第十道为MAC全波列储层有效性分析结果，包括地层流体迁移指数S-Se、斯通利波衰减渗透性分析（Stonly-KFLG）,以及斯通利波衰减系数（ATTN）；第十一道储层流体分析道，包括地层含水饱和度（Sw）、束缚水饱和度（Swire）、含油气烃孔隙度（HCPOR）等；第十二道为核磁测井流体体积分析结果，包括总孔隙度（TPOR）、核磁孔隙度（NMRPOR）、束缚水孔隙度体积（BVIE）、可动水孔隙体积（BVWE）、含烃孔隙体积（HC）；第十三道为常规测井资料地层体积组分分析结果，包括地层粗面岩、玄武岩岩石组分（V1、V2）、泥质含量Vsh、以及孔隙体积POR；第十四道为测井综合解释结论。

分析本井综合解释成果图及井壁成像裂缝参数计算成果图，我们可以看出，常规深浅双侧向电阻率曲线呈锯齿状，呈明显的正差异，电阻率在40-120Ω.m之间；声波时差在65-75μs/ft之间，时差曲线随电阻率的降低而增大；密度在2.38-2.48g/cm3之间，密度曲线随电阻率的降低而降低；中子测井孔隙度也较大，为9-15%；上述常规测井曲线特征显示该段粗面岩裂缝、孔隙较发育，具有一定的储集能力，满足本区储层划分的电性标准。

核磁测井T2谱具有一定的包络面积，核磁有效孔隙度中具有较大的可动流体孔隙度。

在T2截止值后一般有明显的可动流体峰存在，甚至存在较明显的长弛豫时间组分，裂缝越发育、裂缝宽度越大，可动流体峰弛豫时间也越长，在泥浆侵入不太深时，油气的弛豫响应信号较水长，可动流体信号分析显示储层具有较高的含油气孔隙度（HCPOR）。

在井壁声、电成像上，粗面岩储层多呈暗红（黄）色显示，并有多少不等的不规则暗线裂缝显示，如3106—3133m粗面岩地层，低、中、高角度裂缝互相交错，形成网状裂缝，其中3107—3120、3130—3132.5m井段各发育一条近垂直的裂缝，裂缝部分被矿物充填，该井段平均裂缝密度为4条/米,裂缝最大开度为2.5mm,平均面孔率5.0%左右,次生孔隙度平均为1.2%左右。

本井3104—3134m井段均具有不同程度的斯通利波能量衰减和传播时间变大的情况，计算的地层流体迁移指数也相对较大，指示这些层段具有一定的渗透能力，是较好的储集层。

综合分析该井段第104层解释为I类储层，结合录井为油迹、油斑显示，该层测井综合解释为油层。

该段射孔试油,5mm油嘴，获得日产油79.05t，日产气5799m3的高产油气流。

2、实例2—O52井

本井是辽河油田O48断块上的一口新近完钻的评价井，除3700常规测井系列外，加测了MRIL-C标准T2测井及CBIL成像测井。

图4-2、4-3分别给出了本井测井综合解释成果图以及相应井段的CBIL井壁成像裂缝参数处理成果图。

图4-2中第5、6道分别为采用MAPII和SIRT方法反演的核磁测井T2谱。

图4-3中第5道给出了CBIL成像图上所识别裂缝的底部宽度曲线FLOW1、裂缝上升段宽度曲线FLOW2、裂缝顶部宽度曲线FLOW3、裂缝下降段宽度曲线FLOW4，以及裂缝平均宽度曲线FLOW；第6道中给出了单位井段内所有裂缝的平均宽度FVA曲线、裂缝平均水动力宽度FVAH曲线、裂缝总条数PDVC曲线，以及每平方米井壁上所见到的裂缝长度之和FVTL、裂缝视孔隙度PORF等。

综合分析各种测井资料，O52井粗面岩储层是以孔隙为主的孔隙—裂缝型储层，个别层段可见低角度微细裂缝。

图中2652-2692m井段的第32层综合解释为Ⅰ类孔隙型储层，试油，压裂酸化后日产油84.4t/d、气6903m3/d，累计产油148.8t、气6902m3。

五、结论

火成岩复杂岩性储层的测井解释评价是一个各种资料综合的解释过程，综合应用各种定性与定量评价方法技术，才能保证储层解释评价的准确性。

本文以辽河油田东部凹陷火成岩储层的岩矿分析、岩性识别为基础，以常规和先进的声电成像、核磁共振等测井方法为手段，应用测井、地质等多种资料进行综合研究，探讨了辽河盆地火成岩储层的测井综合解释评价方法及其在勘探开发中的应用，建立和完善了适合于辽河盆地火成岩储层的测井评价方法，优选出适合火成岩储层评价的最佳测井系列，提高了测井储层解释评价符合率，取得了良好的应用效果，同时也为其它地区火成岩等复杂岩性储层的测井解释识别及评价提供了可资借鉴的方法和经验。

参考文献

[1]斯仑贝谢测井公司.《测井解释常用岩石矿物手册》.吴庆岩张爱军译，石油工业出版社，1998.

[2]石油测井情报协作组.《测井新技术应用》.石油工业出版社，1998.

[3]潘保芝等.《裂缝性火成岩储层测井评价方法与应用》.石油工业出版社，2003.

[4]王忠东肖立志.等核磁共振弛豫谱反演新方法及应用《中国科学》G辑2003.8，Vol33、No4.

[5]MariaSilviaAguilera,etalImprovedModelsforPetrophsicalAnalysisofDualPorosityReservoirs.PETROPHYSICS,Vol.44,No.1.（January-February2003,P21-35）.

图4-1X23井测井综合解释成果图

图4-2O52井测井综合解释成果图

图4-3O52井CBIL成像测井裂缝参数处理成果图