低孔低渗储层测井评价方法

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-中国石油大学（华东）论文低孔、低渗砂砾岩油气藏测井评价综合技术学生：尚翠红学号：S12010166专业班级：地质资源与地质工程12—2班指导老师：陈钢花2012年10月16日.-- -摘要本文主要针对低孔低渗砂砾岩储集层的问题，通过分析该类储集层形成的成因及地质环境，针对它在测井解释评价中遇到的问题以及其测井响应特征，提出了相应的对策，并且介绍了根据“岩心刻度测井”以及利用测井相分析进行储层岩石物理相划分，将非均质性问题转化成均质性，建立合适的储层参数模型对储层进行评价，还介绍了核磁共振、高分辨率阵列感应、多级阵列声波以及成像测井等测井新方法新技术在低孔低渗储层中的应用。关键字：低孔低渗；测井相；岩心分析。.-- -第1章前言1.1研究背景砂砾岩油藏储层物性差，属于低孔、低渗油藏，利用常规测井资料进行储层评价、油气水层判别以及地质特征研究存在很大困难，主要表现为：一是岩性复杂、储层基质孔隙度低，电阻率测井响应受岩石骨架和孔隙结构影响严重，反映储层孔隙流体性质的信息弱，使储层流体性质难以判断；二是非均质性强，各向异性明显增强、孔隙结构复杂，储层参数计算模型建立存在困难；三是地层埋藏深，地震资料构造特征不明显或无法确定构造特征。砂砾岩体岩石骨架对电阻的影响往往掩盖储层内部流体在电阻率曲线上的表现特征，造成常规测井资料难以正确评价油气层。同时，砂砾岩体非均质性强，造成油气层在纵向和横向上变化快，所以需要研究深层特低渗砂砾岩储层的非均质性。储层非均质性研究主要是揭示岩性、物性和含油性的纵横向变化规律，即在三维空间上的非均质特征，这可以为合理划分开发层系、选择注采系统、预测产能与生产动态、改善油田的开发效果及进行二、三次采油提供可靠的地质依据。针对深层砂砾岩体的地质特征，充分利用核磁、成像测井等一些新技术，成功地描述及评价砂砾岩有效储层，建立一套适合于砂砾岩储集层的油水层判别方法，对砂砾岩等复杂油气藏的勘探开发具有重要指导意义。2.2国内外研究现状目前，石油勘探与开发过程中一个重要的环节是油气层的测井评价，测井分析家与地质家一直十分重视油气层的测井解释及其流体性质识别方法的研究。随着油气勘探开发难度的增加和测井新技术的发展，储层流体性质及分布规律研究的重要性日益增强，深入研究储层流体性质及分布规律对于进一步寻找富集高产油区提供可靠的地质支撑。目前采用的油水层解释方法很多，总体来说，测井油水层解释技术及显示方法经历了由快速直观到应用新技术准确定量识别的过程。非均质性是指岩石的地质-物理性质的变化特征。实际资料表明储集层几乎所有的性质都是非均质的，例如岩性、厚度、渗透率、孔隙度、润湿性及原油饱和度等，但是在实际的油田开发研究中，渗透率的各向异性和位置组合决定储层采收率，所以把渗透率看作非均质性的集中体现。1989年在美国Dallas.-- -举行的第二届国际储层表征技术研讨会上，大量论文都涉及到储层非均质性问题，之后储层非均质性研究成为国际油气勘探研究的热点领域。主要的发展方向为：从宏观到微观，从定性到定量，从静态到动态，从单一学科研究到结合多学科综合分析。.-- -第1章低孔低渗砂砾岩储层成因中国陆上各个盆地几乎发育低孔低渗储集层,而且面积大,成因复杂,在各个盆地所属的地质年代不同，物源的母岩类型不同导致成岩后的矿物成分有差异,此外,沉积环境、沉积相带和成岩作用的差异使得这些低孔低渗储集层孔隙类型多样,且在物性和生产能力上有很大的区别;在低孔低渗储集层测井解释中,各个地区的测井评价方法特点不同且无规律性,对于一个地区适用的测井解释评价方法不能适用于另一个地区。为形成“低孔低渗储集层测井评价”的整体概念,有必要探索不同类型低孔低渗储集层测井评价方法的规律性。2.1储集层物性的影响因素中国陆上的低孔低渗储集层几乎是湖盆沉积的地层,其储集层物性受多种地质因素的控制。2.1.1物源和沉积环境的影响物源区是沉积物产生的地方,每种母岩类型都具有其特殊的矿物组合,因此构成了沉积岩石特征的指标。物源区母岩类型有花岗片麻岩、花岗岩、沉积岩和火山岩等,由于在沉积岩石成分中,石英的硬度较高而且稳定性好,所以母岩为花岗片麻岩和花岗岩的物源沉积形成的储集层趋向于物性较好;而母岩为火山岩的物源,由于含有较多的可塑性矿物成分,沉积形成的储集层物性最差;其他类型母岩的物源所沉积形成的储集层物性介于两者之间。在沉积环境中,湖盆有淡水湖盆、微咸水湖盆、半咸水湖盆、含盐湖盆和湖泊、沼泽交替湖盆等,对于储集层物性最为有利的湖盆水介质是淡水、微咸水和半咸水。2.1.2沉积相的影响大量统计资料表明,沉积相是影响物性的最基本因素,不同沉积砂体和不同沉积相带储集层往往具有不同的物性参数,一般水动力强的环境下沉积的储集层粒级相对较粗且岩石中填隙物少,分选好,其物性常较好,即使经受长期成岩作用改造,物性仍较好。2.1.3成岩作用的影响成岩作用对储集层物性的改造,主要以压实作用、胶结作用、溶解作用、交代作用及破裂作用的影响最为明显,其中机械压实作用和胶结作用是破坏原生孔隙的重要原因。.-- -压实作用与上覆地层厚度、埋藏深度、埋藏时间、岩石骨架颗粒粒级、成分、物理化学稳定性、填隙物含量有关,还与构造应力作用强弱、有无异常高压存在等有关。胶结作用包括碳酸盐、硫酸盐、各类沸石及石英、长石次生加大和各种自生黏土矿物的析出,它们对孔隙及喉道大小有重要影响,使孔隙和渗透性变差。溶解作用有利于物性的改善。溶解作用除与埋藏过程中有机酸的溶解有关以外,表生淋滤作用下形成的次生孔隙在我国碎屑岩储集层中也有广泛分布。交代作用是指一种矿物为另一种矿物替代的作用,是砂岩中常见的重要的成岩和后生变化。交代矿物可以交代颗粒的边缘,将颗粒交代成锯齿状或鸡冠状不规则的边缘;也可以完全交代碎屑颗粒,从而成为它的假象。后来的胶结物还可以交代早成的胶结物。交代完全时甚至可以使被交代的矿物印迹消失。砂岩中常见的交代作用有氧化硅和方解石的相互交代作用、氧化硅交代黏土矿物、方解石交代黏土矿物、黏土矿物交代石英等作用。交代作用使得储集层物性变差。2.1.4构造应力作用的影响构造应力作用对物性的影响,既有有利的一面,也有不利的一面。如吐哈盆地台北凹陷中侏罗统一般物性较差,但由于裂缝的发育并伴随有溶解作用的产生使物性得到明显改善,所以有的储集层可达中孔中渗级别。其不利方面是由于挤压应力使岩石变得更加致密,如台北凹陷的博格达山由北而南的挤压,使山前带储集层物性在全区内是最差的。2.2低渗储层的成因类型从低渗透砂岩储层的成因演化上看，与沉积环境、成岩作用和构造活动密切相关。根据不同地质因素在低渗透储层形成过程中控制作用的大小，可将其分为以下三种类型：1.沉积型低渗透储层。主要受沉积背景和物源作用的控制，由粒度细、泥质含量高、分选差的岩层沉积而成。储层孔隙以原生孔隙为主，一般埋藏较浅，多数没经过强烈的成岩作用，裂缝相对不发育。2.成岩型低渗透储层。这类储层在沉积初期物性较好，但由于后期一系列破坏成岩作用降低了储层孔隙度和渗透率，形成致密储层(有时为非储层)。后由于有酸性水使碳酸盐矿物和长石等矿物溶蚀，产生次生孔隙，形成低渗透储层。3.构造—.-- -裂缝型低渗透储层。随埋藏深度增大，成岩作用的增强加剧了储层岩石致密程度和脆性，构造运动外力作用使岩层产生裂缝而形成的低渗透储层。裂缝在提高储层孔隙度和渗透率的同时也增强了储层非均质性，我国新疆、吉林等地的诸多油田等均属此类。.-- -第1章低孔低渗储层测井评价的技术难点及对策根据低孔低渗油气藏勘探开发对测井评价技术所提出的需求及其测井评价技术的难点，低孔低渗油气藏测井评价的主要需求是:建立精细孔渗饱模型、储集层参数计算、产能级别评估、储集层性能评价，其核心内容是储集层孔隙结构评价。3.1储层测井评价的技术难点低孔低渗油气藏测井评价的技术面临着许多技术难点，主要体现在以下几点:①次生孔隙的存在使储集层孔隙结构变得复杂化。低渗透储集层次生孔隙发育,孔隙类型多样,孔隙结构十分复杂,非均质性强,具有特殊的渗流特性,即低渗透层孔喉半径与渗透率往往呈非线性函数关系;同时,孔隙结构的复杂化使岩石的导电性与含油性偏离阿尔奇的线性关系,使其成为非阿尔奇岩石。②储集层的低孔低渗特性导致测井响应复杂。储集层物性差,含油饱和度低,测井响应中来自油气的信息较少,相对而言,岩性(大多含有含量较高的沉积岩、变质岩和火山岩等岩屑)、孔隙结构等非流体因素对测井响应的影响增大,造成测井信噪比低,油气水层难以识别,工业产层与低产层、干层界限模糊,其孔渗饱模型将更加复杂、建立难度也更大。③泥饼不容易形成,侵入作用严重。相对于高孔高渗储集层而言,低孔低渗储集层更易受钻井液侵入的污染,钻井液滤液对低孔低渗储集层的侵入较深,进一步加剧了测井区分油(气)、水层的难度。④产能级别评估与储集层性能评价困难。影响储集层产能的因素很多,其中有些因素是在测井采集之后发生的,因此测井信息不能反映,即使有些因素在测井采集之前已经产生,但测井揭示的能力往往也较弱,再加上低孔低渗储集层的渗流特性并不完全满足达西定律,造成应用测井资料进行产能评价的难度很大。⑤测井精度要求高,常规测井系列难以满足要求。3.2提高测井质量评价的对策根据上述分析认为,提高低孔低渗储集层测井评价质量的对策应从以下几个主要方面入手。①选择储集层测井评价的重点和解释方法时,应视储集层的具体情况区别对待。低孔低渗储集层有多种类型,不同类型的低孔低渗储集层测井评价的重点和解释方法应根据其地质成因、岩性矿物成分、.-- -孔隙类型及孔隙结构情况而变化。①优选低孔低渗油藏测井系列,力求准确采集信息,使用测井新技术,重视声电成像、核磁共振、偶极声波、模块式地层测试及元素俘获测井的应用,并与常规测井相结合,形成以储集层分类为基础的测井方法及技术,提高低孔低渗油藏测井采集精度。②重视储集层孔隙结构的测井评价,建立以岩石物理为基础的测井孔隙结构评价方法,发挥测井新技术(核磁共振、偶极横波和阵列电法测井等)在孔隙结构评价中的独到优势,建立评价孔隙结构的方法。③建立精细的孔渗饱模型。针对低孔低渗、孔隙结构复杂,而且岩性矿物成分也较复杂的储集层,在有效的测井系列的前提下,结合岩石物理研究建立基于储集层分类和孔隙结构分析条件下的精细孔渗饱计算模型,同时还需要注意钻井液侵入作用对储集层电性质的影响。④油气层识别应重视测井评价结果与录井、气测等第一性资料的综合应用。综合对比测井、地质等资料,建立储集层“四性”(岩性、物性、电性、含油性)之间的内在联系,达到综合评价其含油气性的目的。⑤开展产能级别评估与储集层性能评价,测井产能评价研究应以产能级别评估、储集层性能评价等定性结论为主。通过测井产能基本评价,划分出优质储集层的发育段及分布区域。同时,结合对储集层孔隙结构及其含油饱和度、储集层产液性质之间相互关系的研究,开展油气藏流体分布规律的分析评价。.-- -第4章低孔低渗砂砾岩储层测井评价方法由于砂砾岩体储层岩性变化快，岩石矿物成分变化大，常规测井资料在计算泥质含量、孔隙度和渗透率等储层参数方面存在局限性，同时，深层砂砾岩储层孔隙结构、孔隙度与渗透率关系的复杂性给常规测井资料评价该类储层物性、储层有效性提出了更大的挑战。由于该类储层存在的特殊性，这就要求我们要利用常规测井与测井新技术相结合，更加准确的评价油气层。4.1各类储层的测井响应特征4.1.1含砾砂岩（砾状砂岩）油层该类储集层物性好，是深层砂砾体主要的储集层，在浊积岩、扇三角洲和水下扇扇中、扇缘亚相中，自然电位曲线呈明显的负异常，在水下扇扇根沉积中，含砾砂岩与砾岩一起沉积叠置成巨厚储层，自然电位异常不明显；微电极曲线数值较低或中等，正差异明显；侧向电阻率与孔隙度对应性良好，电阻率值随着孔隙度减少而增加，电阻率侵入特征为低侵或无侵，核磁共振谱有长组分。4.1.2砂岩油层储集层物性较好，测井特征类似含砾砂岩油层，与含砾砂岩油层相比，砂岩油层岩石颗粒分选好，岩性细，毛管束缚水增加，电阻率低于含砾砂岩油层。4.1.3砾岩油层致密砾岩因岩性致密，储层物性差，一般为干层。但砾岩具有一定的孔隙或裂缝存在时，可成为良好储层。4.1.4泥质砂岩（或泥质含砾砂岩）油层油层因含泥质增加，电阻率降低，在泥岩夹层厚度达到一定值时，中子、声波孔隙度增大而密度孔隙度变化很小。在杂基支撑、无内部结构的砾岩中，成分复杂，泥质含量增加，使砾岩油层的电阻率减小。由于泥质含量的增加，油层电阻率降低，容易引起测井解释人员误判。4.1.5油水同层砂砾体储层的油水同层的电性特征与其它类型储层有所区别，砂砾储层的油水同层有二种类型，一是物性特征与油层基本一致，但电阻率值稍低于油层，电阻率曲线有下滑趋势；二是多层油水同层叠加在一起，形成复杂的油水过渡带。4.1.6水层.-- -自然电位曲线显负异常，电性侵入特征为高侵，水层在区域上明显的低阻特征，录井没有显示，电阻率受岩性物性影响较明显。4.1.2干层泥质含量重的储层：微电极低值，正负差异不定，呈锯齿状，自然电位幅度小，声波时差数值增大，电阻率数值随泥质成分不同而不同，中子、声波孔隙度增大。致密砾岩层：微电极呈高值无差异或负差异，自然电位小，声波、中子和密度孔隙度数值小，电阻率高值。4.2低孔低渗储层测井评价方法低孔低渗砂砾岩储层岩性变化快，岩石矿物成分变化大，储层非均质性强，油水层判断困难，利用常规测井资料计算储层参数就存在局限性，因此需要采用其他的方法来求取储层参数。4.2.2岩心刻度测井测井解释最终目的是应用已取得的测井信息,最大限度的解决地质问题,其中最主要的应用是利用测井资料准确计算储层的参数和油水层评价。利用“岩心刻度测井”的方法,根据不同区块的地质特征,建立储层参数解释模型,准确计算储层参数。利用岩心核磁共振实验及核磁共振测井资料,建立了束缚流体和可动流体饱和度解释模型;在对储层的四性关系研究的基础上,建立了储层孔隙度、渗透率、含水饱和度等参数解释模型。根据岩心实验、测井及试油资料,作物性与产液能力关系图、含水饱和度与关系图、泥质含量与关系图及声波时差与电阻率交会图可以得到储层有效厚度的下限及油水层的判别标准。4.2.3测井相分析针对特低渗砂砾岩储层非均质性强，油水判别困难的问题，提出了采用测井相分析技术以及基于岩石物理相类型建立测井参数评价模型的储层判别方法。方法的思路是，基于测井相分析进行储层岩石物理相划分，使同类岩石物理相具有相似的岩石学特征，孔—渗关系呈规律性变化，表现出相似的岩电关系和测井响应特征，将地层的非均质性问题转化为均质性问题；采用分类建模，选取与油水层关系密切的测井参数或计算参数，采用主成分分析等数学方法，提取反应油水层特征的综合特征参数，进行油水层判别。4.2.4核磁共振测井.-- -对于低孔、低渗的砂岩、砂砾岩储层，岩石骨架对测井信息的贡献大于孔隙流体的贡献，导致油(气)层与水层的测井响应特征差异小，不易区分和识别，这增大了流体识别的难度。核磁共振测井以全新的测井原理提供了与岩石骨架无关的孔隙度，并在已知截止值的条件下，提供准确的可动流体体积和束缚流体体积，因此在储层识别尤其是对于该类低孔低渗储层，核磁测井的烃检测观测模式(双TW，双TE)及其分析方法(差谱或TDA分析)在砂砾岩体的轻烃识别中发挥了重要作用，达到了流体识别的目的。4.2.5高分辨率阵列感应测井高分辨率阵列感应测井可获得三种垂向分辨率、六种探测深度的测井曲线。径向探测深度大，可以探测3m以外的地层；纵向分辨能力强，达0.3m；径向侵入特征一目了然。高分辨率阵列感应测井资料在低孔低渗储层测井评价中可以依据阵列感应测井所获得的不同探测深度且不同分辨率的六条电阻率曲线，可以计算得到更为真实的地层电阻率，对于电阻率表现为低阻的低孔低渗储层的测井评价具有较大帮助。对于储层物性相对较好的低孔低渗储层，易受钻井液侵入影响。依据阵列感应测井，可以获得钻井液侵入半径、储层受污染程度、侵入带流体驱替特征等钻井液侵入特征，有助于分析钻井液的侵入对油气层测井响应特征的影响及产层可采程度的研究及储层流体性质的评价。阵列感应测井可得到探测深度分别为10in、20in、30in、60in和90in的五条地层电阻率曲线。根据探深不同的各测井曲线所反映出的油、水层的差异特征，可以有效地进行油气水层的识别。阵列感应测井纵向分辨能力强，可分辨厚为0.3m的地层，可以用来划分和评价薄层型及砂泥岩薄互层形式的低孔低渗储层。阵列感应测井曲线可以以二维图像方式显示出含油气饱和度径向特征、侵入带混合液电阻率特征及钻井滤液侵入剖面特征等，与常规图像相比，图像显示更为清晰、直观。4.2.6成像测井.-- -成像测井技术有两大类：1）井壁成像测井：此技术可以识别井壁地层的岩性、产状、构造及沉积特征等，从而可以将常规测井的一维显示拓展为三维显示，实现对井下储层的直观显示，这是测井技术的重大发展。2）地层高垂向分辨率成像测井：由于此技术具有较高的垂向分辨率，在砂泥岩薄互层型低孔低渗储层中具有广泛的应用。成像测井技术在低孔低渗储层评价中可以用于岩性与裂缝的识别、地应力分析、沉积特征研究。4.2.7多级阵列声波测井多极阵列声波仪器能记录声波全波信号，与常规声波测井不同，其在硬地层亦能获得良好的横波测井资料。利用横波信息，可以得到更多有关储层及岩性的信息，有助于储层测井解释及评价。多级阵列声波测井技术可以依据XMAC测井资料中的纵波首波幅度、横波时差及流体声阻抗，可以进行低孔低渗储层的流体识别。依据横波资料所识别出的油气层相对较为准确。此方法在金湖凹陷的低孔低渗储层流体识别中效果较为显著。也可以测得软地层中的横波资料，依据横波测井资料可以获得最小水平主应力等力学参数，进而可进行地应力特征分析，在此基础上用于指导射孔施工及压裂开采。.-- -第5章结论根据上述分析结果，结合低孔低渗储层勘探开发的发展进程，为了更好的发挥测井技术在低孔低渗储层中应用，应注意以下几点：1.低孔低渗储集层的物性受物源、沉积环境、成岩作用及构造应力等多种因素控制，形成了多种类型的低孔低渗储层。2.测井技术在评价低孔低渗储层中存在着诸多难点，根据这些难点提出了相应的测井评价对策，应用这些对策可以使我们的测井解释精度得到一定的提高。3.各类储层的测井响应特征不同，根据他们不同的测井响应特征，来定性的判断储层及流体的类型。4.在解释低孔低渗储层的过程中，岩心分析是很重要的一个工具，要学会使用岩心分析和交会图的方法来定量识别油气层。用测井相分析低孔低渗储层时，也需要用到岩石物理相及岩电实验来建立模型，定量判断油气层。5.近年来成像测井、核磁共振测井等测井新技术的应用，给测井解决疑难问题提供了重要的解决途径及全新的解释思路。各种测井新技术与常规测井方法相比，有更高的精度及分辨率，对地层的反映能力更准确，获取的信息量更大。.-- -参考文献[1]张龙海，周灿灿，刘国强等.不同类型低孔低渗储集层的成因、物性差异及测井评价对策.石油勘探与开发：2007,34（6）：702-710.[2]陈钢花，张孝珍，吴素英等.特低渗砂砾岩储层的测井评价.石油物探：2009,48（4）：412-416.[3]张凤生，郭红旗，杨萱.用核磁共振测井资料评价砂砾岩体低孔低渗油气藏.石油仪器.2008,22（4）：55-57.[4]申本科，赵红兵，崔文富等.砂砾岩储层测井评价研究.地球物理学发展.2012,27（3）：1051-1058.[5]宋延杰，王海琦，唐晓敏等.南海东部低孔低渗储层测井评价方法.大庆石油学报.2010,34（6）：106-110.[6]朱春俊.低孔低渗砂岩储层成因及控制因素研究.2009.[7]王有涛.特低渗砂砾岩储层油水层判别方法研究.2010.[8]王会丽.金湖凹陷低孔低渗储层分布与测井评价方法研究.2011.[9]于文芹.准噶尔盆地腹部低孔低渗油气层的测井评价.中国西部油气地质.2007,3(1):69-73.[10]付金华，石玉江.利用核磁测井精细评价低渗透砂岩气层.天然气工业.2002,22（6）：39-42..--