第35卷第5期 测井技术 Vo1.35 No.5 Oct 2011 2011年1O月 文章编号:1004—1338(2011)05—0455—05 WELL L0GGING TECHN0L0GY 最优化测井解释方法在复杂碎屑岩储层中的应用 程超 ,桑琴 ,杨双定 ,赵海华 , (1.西南石油大学,四川成都610500;2.中国石油集团测井有限公司长庆事业部,陕西西安710201) 摘要:榆林气田山西组碎屑岩储层岩性低孑L隙度低渗透率、孔隙结构复杂,石英砂岩储层和岩屑砂岩储层具有不 同的特点,是控制孔隙类型、孔隙结构、物性和含气性的主导因素,并使得各类储层在测井响应方面有着显著的差 异,储层物性与电性之间不具有简单的相关关系。以岩心实验分析和测试结果为研究基础,通过深入分析典型储 层岩性、物性及含油气性在电性上的响应特征,在研究区首次采用最优化测井解释方法,在准确识别石英砂岩和岩 屑砂岩岩性的基础上完成较高精度的测井资料数字处理,取得了比较满意的效果。最优化测井解释方法不仅能在 碳酸盐岩储层中应用,在复杂碎屑岩储层的测井解释中也能取得良好的效果。 关键词:测井解释;碎屑岩;复杂岩性储层;石英砂岩;岩屑砂岩;最优化方法 中图分类号:TE19 文献标识码:A Application of the Optimization Log Interpretation Method to Complex Clastic Resservoir CHENG Chao ,SANG Qin ,YANG Shuangding ̄,ZHAO Haihua (1.Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China;2.Changqing Division. China Petroleum Logging CO.LTD.,Xi’an,Shaanxi 710201,China) Abstract:The reservoirs in Shanxi formation group in Yulin gas—field are clastic reservoirs with lower porosity,lower permeability and complex pore structures;Quartzose sandstone reservoir and detritus sandstone reservoir in this gas field have quite different lithologic characteristics.In— fluence of lithology on log responses are often heavier than that of pores and fluids,being the main factors to control pore types,pore structures,physical properties and gas-bearering,and al— SO,making various reservoirs have obvious different log responses,therefore,there isn’t simple correlation between the physical properties and electric properties.Based on core experiments and log interpretations,thoroughly analysed are log responses of typical reservoirs lithologies,physi— cal properties and oil—gas bearings,the optimization log interpretation method is first used in the above mentioned reservoir.On the basis of accurately identifying lithologies of the quartzose sandstone and detritus sandstone reservoirs,higher precise log data are successfully processed, which shows the above method is not only used for carbonat reservoir evaluation but also for log interpretation of the complex clastic reservoir. Key words:log interpretation,clastic rock,complex lithologic reservoir,quartz sandstone,de— tritus sandstone,optimization method 0 引 榆林气田山西组气藏是近年来鄂尔多斯盆地勘 性强烈;岩性复杂,石英砂岩储层和岩屑砂岩储层具 有完全不同的特征;单层一般无自然产能或产能低, 须经压裂或酸化改造才能投产。储层的低孔隙度低 渗透率和岩性的复杂性大大增加了测井资料解释的 难度,主要表现在孔隙度低,储集空间小,储集空间 探发现的非均质砂岩岩性气藏。其地层为低孔隙度 低渗透率复杂岩性碎屑岩;成岩后生作用和非均质 作者简介:程超,男,1979年生,讲师,博士,从事应用地球物理和油藏描述方面的教研工作。 ・456・ 测井技术 类型复杂,单位体积岩石中的含油气量少,地层骨架 对测井信息的贡献远大于孔隙部分的贡献,大大降 低了测井信息对孔隙流体的分辨率;致密砂岩储层 成岩后变化强烈,通用的测井解释模型岩性复杂,不 同岩性的储层具有不同的特征,常规测井解释方法 无法准确地识别各类砂岩岩性。这些困难主要在于 低的测井信噪比、储层参数解释模型的非线性作用 和常规测井系列的局限性。为提高致密砂岩气层常 规测井解释的精度,国内外广泛采用的方法是加强 岩性特征分析[1]。最优化方法[2_5]在具有复杂岩性 的碳酸盐岩和火山岩储层的测井解释中取得了良好 的解释效果,但在碎屑岩储层中还未进行有效的应 用。研究表明,常规碎屑岩测井解释方法在该区应 用效果差,岩心孔隙度与测井解释孔隙度相关系数 仅有80 ,达不到规范要求的精度。本文基于工究 区储层的岩石学特征研究,采用在碳酸盐岩和火山 岩储层中岩性识别适应性最好的最优化方法研究岩 性特征,在准确识别岩性的前提下完成测井解释与 评价的研究工作,取得了良好的效果。 1榆林气田山西组储层基本特征 1.1岩石学特征 研究区关键井岩心薄片分析资料表明,该区山 西组砂岩碎屑成分以石英和岩屑颗粒为主,长石含 量小,大部分蚀变为高岭石。砂岩中填隙物结构类 型以杂基一胶结物混合填隙为主,胶结类型主要为孔 隙式胶结。储层岩性为石英砂岩和岩屑砂岩(见图 1)。其中石英砂岩在结构和成分上成熟度较高,利 于原生孔隙的保存。岩屑砂岩分选性及磨圆度较石 英砂岩差,较高含量的岩屑和长石利于储层溶蚀作 用的发生,发育次生孔隙,但是较低的石英含量对于 原生孔隙的保存相对不利。因此,对于溶蚀作用发 育的地区,岩屑砂岩储层相对石英砂岩储层有较高 的孔隙度;反之,石英砂岩储层相对岩屑砂岩储层有 较高的孔隙度。另外同等孔隙度的岩屑砂岩储层渗 透率较石英砂岩储层的渗透率则要低得多。石英砂 岩的粒径比岩屑砂岩大,胶结类型主要为孔隙式,碎 屑颗粒接触关系多为线一凹凸接触;而岩屑砂岩颗粒 接触关系以线接触为主,其次为点一线接触。 1.2孔隙结构及物性特征 研究区岩心物性分析孔隙度平均4.21 ,主要 分布范围3.5 ~7.0 ,大部分样品的渗透率集中 在(O.1~1)×10 /Lm 之问(见图2)。根据天然气 储层的开发分类标准,该区储层是较典型的低孔隙 石英(Q) 长石(F) 75 50 25 岩屑 图1研究区砂岩三角形图解分类 度低渗透率致密砂岩储层。以岩心薄片鉴定结论和 压汞曲线为依据,该区砂岩储层的储集空间主要是 孔隙,残余粒间孔和溶蚀孔隙是该区主要的储集空 间。岩石喉道类型主要为片状喉道和管束状喉道。 各类储层压汞曲线形态有显著差别(见图3),可以 看出石英砂岩比岩屑砂岩具有孔隙结构相对好的特 点。复杂的孔隙结构特征是造成山西组储层低孔隙 度、低渗透率、低产能的主要因素。 80J00 70肿 印_舯 50-加 霹 搂40.00 3n0o 2n00 ln00 n0o 分布范围 图2储层段岩心孑L隙度与渗透率分布频率图 *非法定计量单位,1 mD=9.87×10 “m ,下同 图3山西组典型岩样压汞曲线特征图 1.3储层岩性与物性的关系 该区山西组砂岩储集体在漫长的地质年代中经 历了强烈的成岩作用和漫长的孑L隙演化过程,储集 层岩性对物性及孑L隙结构控制作用十分明显。石英 砂岩的硬组分含量高,抗压实能力强,主要发育残余 \ 第35卷第5期 程超,等:最优化测井解释方法在复杂碎屑岩储层中的应用 石 ;砂岩:In Y=1.316 Y一9.672 N=15 R=0.779 100岩屑 :ha Y 5 10 矗650心8曼 674 和测井资料,各统计类岩性的测井响应特征见表1。 石英砂岩自然伽马值较低,电阻率值相对略高,声波 时差低,在58 ̄65 s/ft(非法定计量单位,1 ft=12 自 in=0.304 8 m,下同)之问变化,补偿中子数值低为 1~6 P.u.,密度测井曲线数值为2.45~2.60 g/cm3;静态图像为亮黄色到暗黄色。发育块状层 理、各种交错层理、斜层理。岩屑砂岩自然伽马值较 石英砂岩高,电阻率值较石英砂岩略低,密度值为 2 4 6 8 10 12 鬟 0.0001 n00001 O 孔隙度P/o 2.45~2.58 g/cm。,静态图像为亮黄色到暗黄色,比 图4岩心分析孔隙度与渗透率关系图 石英砂岩色度暗。发育块状层理、各种交错层理、斜 层理。石英砂岩与岩屑砂岩在中子密度测井交会图 粒间孔、溶孔和高岭石晶间微孑L的孑L隙组合,物性特 征表现为低孔隙度和低渗透率背景下的相对高渗透 率;岩屑砂岩软组分含量高,压实作用强烈,储层发 上分布在不同的区域(见图5)。煤层自然伽马值很 低,电阻率值很高,井眼扩径严重;微电阻成像图呈 或明或暗杂乱模糊状,声波幅度图像呈暗黑色,井眼 扩径严重。 育高岭石晶间微孑L、溶蚀孔的孑L隙组合,物性特征表 现为低孔隙度低渗透率。总体上,在溶蚀作用很强 的条件下,岩屑砂岩的孑L隙度可能大于石英砂岩,但 石英砂岩的渗透性好于岩屑砂岩。图4为岩心分析 2最优化测井解释方法在研究区的应用实例 2.1岩性评价 当地层的岩性不复杂时,常规的碎屑岩测井解 2 孔隙度与渗透率关系图,石英砂岩和岩屑砂岩孔隙 度与渗透率对数均呈线性关系,表明该区砂岩储层 为孑L隙型储层。但石英砂岩和岩屑砂岩具有不同的 孑L渗关系,从图4可见,当孔隙度大于5 时,石英 砂岩渗透率随孑L隙度的变化较快,斜率较陡;岩屑砂 岩渗透率随孔隙度的变化较慢,斜率较平缓。 1.4岩性的电性特征 释程序l6]一般都能给出较好的解释结果。但是,对 于研究区地层岩性比较复杂、储层具有低孔隙度低 渗透率特征的情况下,测井解释模型和有关参数的 选取远比常规储层复杂得多。基于多矿物模型的最 优化解释方法通过选择适当的区域参数、目的层参 根据区域地质和岩心描述资料,该区山西组地 层主要钻遇的岩性有砂岩、泥岩和煤层。结合岩心 数的初值,反算出理论值并使之与测井值相比较,确 定是否在允许的误差范围内,充分逼近的目的层参 表1研究区山西组测井响应特征表 补偿中子 (a)石英砂岩 图5储层中子与密度测井交会图 (b)岩屑砂岩 ・458・ 泥质 际曲线 孔隙 d 24 马 侧向电阻率 测井技术 渗透率 含水翎硇 试油结果 爿熟 体积分析 孔隙度 ‘ 陡恻向脾・ 深度,地 孑U晾 测焖谵嫂 酣 隧遮 I l000c 质 D l6 ∞ 【 l0 含划l和 岩. u;5c度 龅 解释 试油情况 结论 孽片 【 l0000 m 翳 一 0 l6 n_01 l0 l00 0 } ’ , 嚣 : J 露 j 山 257O 2 (2岩屑597~砂2岩 502 m1 ●■●■■■■■■■■■I i- . 毒 段 亚 至 i l ^ 参 ; I 段 米8井 1/37 \ S 2580 _ { 山 259o段 3 ÷ 茜 J■■1 1-__-J■一 f + 1亚 — I ={ 翟———啊 段 曰4 = 5 囊 米8井,10-2 10 ●●●■r-m. I2600 泥目指示峨 孑1隙度测井 侧向电阻率 d ■麟 米8井10-31/37 图6米8井山西组岩屑砂岩测井解释成果图 体 孔隙度 渗透率 K{蚜唛 试油结果 井壁取心 井径血24 l俪马 中子% I ’‘ j曳恻向 Q・m 深度/ 地 孔隙 涮焖馕渡 醐埔}透率枷 l0000 质 分 英砂岩鲞 l砂 0 歙 I 10000 -●r m 层 冁 _ 岩 L隙度 e腑 n “ 16 A_01 01 跷甯l皿 ;捌饱 l口 解释 试油情况 尊片 10 100 T J 0 结论 ● 碡 挂 ● i 蕊 ● i2990 { i一 { ‘ 譬 3000 ● {. 磁 r, I- j 董 ● ; ≤ = I 3o1O 岩屑砂岩 (3027~3o31ln) 匡 ■ 寤 I ∞0 ; 3薹 l 榆138井,1..4/102 《 《 \ 髻I 3o30 :■ l■曩疆籁.= 段 翼! 翥 ii 日z 楹l38井.1.26,102 图7榆138井山西组石英砂岩段测井解释成果图 数就是解释点的最优解,亦即最能反映解释点地层 地质因素的目的层参数[7 。基于常规测井系列最 优化岩性组分测井解释分析技术是建立了一个关于 地层流体及各种矿物成分的方程组,方程组中各 参数互相关联,任何一种参数的变化都会引起其他 参数的相应变化,即地层的各种成分处于动态组合 果评价。图6、图7是米8井和榆138井测井解释 成果图。从图6、图7上可看出处理后的岩性剖面 中有石英砂岩、岩屑砂岩、煤层和泥岩。米8井 2 536 ̄2 540.5 m和2 597 ̄2 602 rn井段薄片分析 该井段岩性为岩屑砂岩,与解释岩性结果吻合。榆 138井3 026 m~3 029.5 In井段有取心薄片分析资 料,薄片分析该段岩性为石英砂岩,与最优化测井解 之中,这与实际情况更加符合,大大提高了解释 精度。 释岩性结果一致。通过对研究区20余口井的测井 资料进行处理,发现山一段主要发育岩屑砂岩储层, 山二段主要为石英砂岩储层,从西南向到北东向,在 在对关键取心井的测井曲线进行预处理、标准 化后用最优化测井处理软件进行逐点数字处理,同 时对岩心分析资料进行预处理和岩心归位,通过测 山二段段岩屑含量逐渐增加,储集性能变差,这与该 区沉积相的分布吻合。 井解释剖面与薄片分析、测试结果进行对比进行效 第35卷第5期 程超,等:最优化测井解释方法在复杂碎屑岩储层中的应用 3 结 论 罄 霎 n冒\糌 彗 澳 锎 犟孔隙度/% (a)孔隙度 10o 舛 m06/ ̄k-454 R--0.827 平均 l-16平均 l・4 1 0.1 n0o1 n0ol 0.01 nl 1 10 100 澳!阱I艄 参透率/mD (b)渗透率 图8测井解释物性参数与岩心物性分析交会图 2.2物性评价 研究区山西组砂岩在强烈的成岩后生作用下, 原生孔隙不发育,声波时差曲线对残余粒间孑L的反 应不够充分,采用声波时差计算孑L隙度就会造成计 算孔隙度偏低,易将储层当成致密层。由于密度测 井反应地层总孔隙度,可考虑采用密度测井曲线计 算孑L隙度,但研究区一些井在储层段井眼易垮塌,造 成密度测井曲线失真。研究区复杂的岩性和孔隙结 构、低孔隙度低渗透率的储层特征直接导致了物性 与电性的复杂关系,显然该区储层物性与电性之间 不具有简单的相关关系,测井解释模型和有关参数 的选取远比常规储层复杂得多。在准确识别岩性的 基础上进行储层物性参数解释是最优化测井解释评 价这类的独到之处。基于岩电实验和“四性”关系分 析,合理的选择测井解释参数,对研究区各井进行了 处理。从图6、图7可以看出,测井解释物性与岩心 分析物性具有很好的一致性,二者之问的相关关系 交会图见图8,其中孑L隙度的相关系数达到了89 , 相关系数比常规解释方法提高了9 。绝对误差仅 为0.23 ,渗透率相关系数也接近83 。由此可见 采用最优化方法来评价这类储层效果较好。 (1)该区储层为孔隙型储层,储集空间主要是 残余粒间孔和溶蚀孔隙。岩石喉道类型主要为片状 喉道和管束状喉道。储层岩性主要为石英砂岩和岩 屑砂岩,物性表现为孔隙度、渗透率低,分布范围宽, 孔渗关系复杂。 (2)岩心分析孔隙度与测井解释孔隙度的相关 系数在原来的基础上提高了9 ,通过测井解释剖 面与岩心物性分析、薄片分析和测试结果的对比表 明该方法在低孔隙度低渗透率复杂砂岩储层的测井 解释中有良好的应用效果和较强的实用价值。 参考文献: E12雍世和,孙建孟,毕卓新.用最优化方法评价复杂岩性 储集层[J].测井技术,1988,12(4):18—28. 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