测井地质综合解释系列报告之五——利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层

利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 汇报人 : 宋子齐 （西安石油大学 石油工程学院 陕西 西安 710065） 以 特低渗储层评价为例 测井地质综合解释系列报告之五 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 摘要： 针对陕北斜坡中部特低渗透储层受沉积环境、成岩作用、构造等因素影响，储层储集性能和渗流结构差异较大，测井响应复杂特点， 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层，实现了将非均质、非线性问题转化为相对均质、线型问题解决 。分别利用岩心分析、试油和各类测井资料，采用分类岩心刻度测井方法建立测井储层参数解释模型， 分析了不同岩石物理相储层有效厚度参数下限的差异及特征 ，准确地表达不同类别岩石物理相油层有效厚度孔隙度、渗透率及其电阻率、声波时差、补偿中子、密度、自然电位减小系数下限标准及其变化。通过确定该区不同岩石物理相油层有效厚度应用中， 结合微电极电阻率曲线幅度、差异及性质 ，研究了特低渗透储层岩石物理相类别及其背景特征， 有效地提取了不同类别特低渗透储层岩石物理相表征参数 ，阐明了利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层的方法。 关键词：特低渗透储层；岩石物理相；分类测井解释；有效厚度下限差异； 微电极电阻率；相对均质、线性问题；精细评价 引 言 一平缓的西倾单斜构造（倾角仅半度左右），断层和褶皱不发育。该区油层主要为三角洲前缘相沉积，发育水下分流河道及其河道叠置型河口坝微相，储层受沉积环境、成岩作用、构造等因素影响，具有低孔隙度、低渗透率、油层薄、非均质性强等特点，属典型的特低渗透非均质岩性油藏。区内储层微观孔隙类型多样，结构复杂，残余粒间孔、溶孔及微孔的不同组合交织搭配，储集性能相差县殊。在宏观物性上则表现为孔隙度、渗透率分布范围宽，孔渗关系复杂，高孔低渗、低孔高渗、低孔低渗并存，流动层带复杂 1特别是该区特低渗透储层泥浆对地层侵入作用弱，泥饼难于形成，微电极电阻率曲线在渗透层上的正幅度差异不明显；直观指示油气层和水层的深、中、浅电阻率在常规储层的有序排列基本消失；发育在储层中的微裂缝呈现的不规则扩径使测井曲线背景值失真。其综合效应反映出测井响应来自油气成分少，有生产能力的低孔隙度储层与无效层段之间差异很小 6因此， 有必要利用声波时差、密度、中子、自然电位、自然伽马和微电极电阻率幅度及差异等多种测井曲线特征，结合反映储层几何特征的流动层带指标 11， 研究岩石物理相分类精细评价特低渗透储层的方法 ，实现将非均质、非线性问题转化为相对均质、线性问题解决，有效地提高测井精细评价储层的精度及效果 11。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 1 储层岩石物理相特征及分类评价分析 通过对鄂尔多斯盆地低渗透岩性油气藏储层岩石物理相和测井响应特征的研究发现，对储层进行 岩石物理相分类后 ，同类岩石物理相储层表现出如下特点： 具有相似的岩石学和沉积 成岩作用特征； 孔隙类型、结构及其孔渗关系趋于一致； 岩电关系和测井响应趋于吻合； 分类分析储层参数与测井响应参数的相关关系明显提高。 这表明，岩石物理相是控制低渗透岩性油气藏储集层 “ 四性 ” 关系和测井响应特征的主导因素。特别在其普遍存在 早中成岩期的压实压溶及胶结作用 ，使得 长 6储层原生孔隙由 35% 40%下降为 10% 13%，由于强烈的成岩作用大大改变了原始孔隙结构，从而导致该储层孔隙结构复杂化，形成了以 剩余粒间孔、成岩溶孔 为主、 多孔隙类型 共存的混合型储集特征 。 大部分孔隙被限制性喉道所控制 ，造成储层退汞效率低，难采体积大13为此，分析安塞油田沿河湾地区砂岩储层沉积、成岩作用和物性、孔隙结构特征，将该区岩石物理相类型划分为 有利的、较低渗砂层及较为致密 的等三类岩石物理相类别： 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 1 储层岩石物理相特征及分类评价分析 （ 1） 类岩石物理相 有利的岩石物理相 该类岩相储层岩性以细砂岩及中 细粒砂岩为主，岩石主要以长石砂岩沉积，是沉积物中最粗的部分。该类岩相底界与下伏岩层为冲刷接触，通常底部为中 细砂，含泥砾，向上变为细砂。砂层为厚层箱状、块状，中间不夹泥质层。主要孔隙类型为残余粒间孔，但次生溶孔发育，包括长石溶孔、岩屑溶孔和浊沸石溶孔占总面孔率 40% 50%左右，孔隙半径在 30m 或 30m 以上，毛管压力曲线位于中部，排驱压力 直段较明显，微孔隙低于 40%， 该类岩相储层处于中压实、强溶解、次生孔隙发育区 ，平均孔隙度可达 12 14%，平均渗透率达 1 3 10，处于 有利的沉积、成岩储集相带渗砂体 中。测井响应具“ 三低两高 ” 特征，即 自然电位低、自然伽马低、低密度和高声波时差、高补偿中子特征 ， 反映出一种相对有利的岩相成因单元 。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 1 储层岩石物理相特征及分类评价分析 （ 2） 类岩石物理相 较低渗砂层岩石物理相 该类岩相储层岩性以细砂岩及粉 细砂岩为主，常夹有薄层湖相泥岩或泥质粉砂岩。该相储层原生粒间孔、长石、浊沸石溶孔发育，且直接控制储层物性、含油性分布，孔隙半径在 20m 左右，毛管压力曲线偏上，排驱压力 直段明显，微孔隙达到 50%或 50%以上。该类岩相储层处于 中压实、中胶结、次生孔隙尚发育区 ，平均孔隙度可达 10 12%，平均渗透率 1 10右，一般处于 水下分流河道或侧翼延伸、河口坝及其边缘较为有利沉积、成岩储集相带（低渗砂体） 中。测井响应主要呈 较低值 特征，即 自然电位、自然伽马、声波时差、补偿中子具较低值，仅密度值较高 ，反映出 一种相对较低渗砂层岩相成因单元 。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 1 储层岩石物理相特征及分类评价分析 （ 3） 类岩石物理相 较致密砂层岩石物理相 该类岩相储层岩性以致密细砂岩、粉砂岩或细 粉砂岩为主，常与泥岩组成薄互层。该相储层河道砂体较窄、砂层薄、物性差，代表强压实、强胶结、次生孔隙不发育区。孔隙半径在 10 20m ，毛管压力曲线偏上，排驱压力大，微孔隙比例大，平均孔隙度 10%或 10%以下，平均渗透率 10以下，一般 处于河道边缘胶结致密储集相带 中。测井响应呈 “ 三升高、两降低 ” 特征。即 自然电位、自然伽马、密度值升高，声波时差、补偿中子值降低 ，反映出 一种较为致密的岩相成因单元 。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 1 储层岩石物理相特征及分类评价分析 利用 、 、 类岩石物理相的测井地质分析准则，结合流动层带指标 17并根据油田具体地质特征进行适当调整，建立起该区长 6特低渗透储层岩石物理相评价划分标准及权系数（表 1）。 表 1 安塞油田沿河湾地区长 6储层岩石物理相评价划分指标 征性评价参数 储层岩石物理相评价划分标准 权系数 类 类 类 泥质层 自然电位减小系数 然伽玛减小系数 波时差（ s 226 214 209 225 偿中子（ %） 17 14 13 18 度（ g 动层带指标 评价表 1中 、 、 类岩石物理相类别，采用上述 5种测井响应特征性参数和利用测井储层参数计算的流动层带指标，利用灰色理论综合评价方法，进行被评价井点数据的综合分析处理。采用矩阵分析、标准化、标准绝对差的极值加权组合放大技术 17利用 灰色理论集成和综合上述多种测井地质信息，实现对该区长 6特低渗储层岩石物理相的综合评价和定量分析 ， 确定和划分出有利的、较低渗砂层及较为致密的三类岩石物理相储层 。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 岩石物理相分类集中地体现出岩性对储层岩石物理相的控制作用，岩石物理相分类的测井储层参数处理则主要是通过规则化消除孔隙流体的影响，集中地提取反映储层骨架特征的参数 。从而，在岩石物理相分类评价基础上，采用岩心刻度测井方法更为有效地建立测井储层参数解释模型。 表 2是该区长 6特低渗透储层不同岩石物理相类别建立的测井储层参数解释模型。 岩石物理相分类的测井储层参数建模 表 2 不同岩石物理相类别测井储层参数模型 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 其中孔隙度 、参数中的 s、 D、 N、分别代表声波、密度、中子测井值计算的归一化视孔隙度值（以百分数表示）： %1 0 0 1） %1 0 0 （ 2） （ 3） 式中： t、 声波时差测井值、骨架值、孔隙流体值， s/m； b、 b 密度测井值、骨架值、孔隙流体值， g/ 渗透率参数 4 2 5 I （ 4） 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 渗透率 232计 1F Z 4K （ 5） 自然电位减小系数 ： S S L （ 6） 微电极差比值 （ 7） 式中 自然电位泥岩基线值， 储层静自然电位幅度值， 微电位电阻率值， m; 微电位电阻率值， m; 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 图 1为表 2中岩石物理相分类的 类岩石物理相岩心分析孔隙度与声波、密度、中子孔隙度关系图 ，图中反映出分类后 长 6低渗砂储层孔隙度与测井响应参数的对应关系明显较好（图 1）。 图 1 类岩石物理相岩心分析孔隙度与声波、密度、中子孔隙度关系图 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 岩石物理相分类 不但明显体现出岩性对储层岩石物理相的控制作用，而且它们在 识别划分油层有效厚度的参数下限差异也很大 。 采用不同岩石物理相 物性分析、试油、试采和测井资料 ，进行储层含油性、物性和电性关系分析。利用岩心分析和试油资料确定油层孔隙度、渗透率有效厚度下限标准；利用测井和试油资料确定油层电阻率 （ 声波时差 （ t）、补偿中子 （ N）、密度 （ b）、自然电位减小系数 （ ）有效厚度下限标准；利用岩心分析和鉴定资料，确定岩性有效厚度下限标准为细砂岩级，岩心含油性下限标准为油斑级。并结合夹层分析和研究方法，确定油层有效厚度起算下限 19 分别不同岩石物理相类别建立起该区长 6储层有效厚度下限标准 如表 3。 表 3 分类岩石物理相油层有效厚度下限标准 of 石物理相孔隙度（% ）渗透率（1 0 - 3 阻率（ 波时差 （ s / m ）与电阻率（ 补偿中子（% ）与电阻率（ 度（g / c m 3 ）自然电位减小系数岩性 含油性有效厚度起算下限（m ）夹层扣除下限（m ）类 2224 t 2 3 2 ，R t - 0 . 8 7 5 t+225 t232 ， N 1 7 . 7 ，R t - 2 . 5 N+65 N， 砂岩 油斑 0215 t 2 2 7 ， R t - 0 . 9 t+t227 ， N 1 6 . 7 ，R t - 3 . 6 N+， 砂岩 油斑 岩石物理相分类的油层有效厚度下限标准 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 表 3中长 6储层 类岩石物理相渗透率下限取 10时，在渗透率频率分布图上查得累积产能丢失 图 2）；在渗透率 10对应的孔隙度为 相应 丢失储能 图 3）。相应储能、产能丢失不大，因此确定 类岩石物理相孔隙度下限 渗透率下限 10。 图 2 长 6储层 类岩石物理相渗透率频率分布图 图 3 长 6储层 类岩石物理相孔隙度频率分布图 用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 表 3中长 6储层 类岩石物理相渗透率下限取 10时，在渗透率频率分布图上查得累积 产能丢失 图 4）；渗透率 10对应孔隙度 8%，相应储层 储能丢失 图 5）。相应储能、产能丢失不大，因此确定 类岩石物理相孔隙度下限 8%，渗透率下限 10。 图 4 长 6储层 类岩石物理相渗透率频率分布图 图 5 长 6储层 类岩石物理相孔隙度频率分布图 从 图 2、图 4中可见， 渗透率下限取 10， 类 岩石物理相 产能丢失 8%，而 类 岩石物理相 产能丢失40%；同样 图 3、图 5孔隙度下限取 类 岩石物理相 储能丢失 而 类 岩石物理相 储能丢失达 50%。显然， 不同类别岩石物理相渗透率、孔隙度下限的差异是很大 的。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 2 利用岩石物理相分类储层参数建模及油层有效厚度下限 再以图 6、图 7的 、 类岩石物理相油层有效厚度下限分析对比，不同类别岩石物理相电阻率与声波时差下限的差异也是较大的（图 6、图 7）。 图 6 类岩石物理相储层电阻率（ 声波时差 （ t） 关系图 图 7 类岩石物理相储层电阻率（ 声波时差 （ t） 关系图 从图 6、图 7中 声波时差下限取 224s/m ， 类 岩石物理相 电阻率下限 30 m，而 类 岩石物理相 电阻率下限则 22 m，它们的不同类别也显示出明显的差异。显然岩石物理相， 分类后才能准确建立不同类别油层有效厚度的声波时差、电阻率下限标准 。 因此，采用 分类岩石物理相油层有效厚度下限标准 ，可以 准确地表达不同类别岩石物理相油层有效厚度参数的变化及其差异 。 of of 用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 3 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 在该区特低渗透储层钻井过程中，泥浆柱压力略大于地层压力，其压力差驱使泥浆滤液向 渗透性较好砂岩处渗透 ，在井壁附近形成泥饼和冲洗带，其 泥饼厚度一般3 30电阻率约为泥浆电阻率 1 3倍 ； 泥浆冲洗带厚度 100 150电阻率约为泥饼电阻率 5倍以上 19因此，在 类 岩石物理相砂层渗透性相对较好并 形成泥饼时 ，主要反映冲洗带电阻率 微电极曲线呈现 数较低 ；而当 、 类 岩石物理相砂层渗透性差且泥浆侵入 不足以形成泥饼时 （侵入量太小），极板直接贴在井壁上，由于 泥浆增阻侵 ，造成微梯度 微电极曲线呈现读数较大 。 因此在该区特低渗透储层研究中，通过 、 、 类岩石物理相分类精细评价储层，结合微电极电阻率测井曲线划分薄储层、识别较为致密的低渗砂或致密砂层岩石物理相背景特征，不同程度提高了测井解释精度及效果 21 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 3 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 图 7是沿河湾地区沿 25井长 611中 上部 微电极正差异 ，数值较高到 较低变化 ；自然伽马、自然电位减小幅度都明显较大；声波、中子孔隙度增大，密度明显减小，其储层评价 为 类岩石物理相渗透性好的油水层 。图中 下部 微电极负差异且读数不规则增大变化 ；自然伽马和自然电位减小出现明显幅度差，密度减小。其储层评价 为 类岩石物理相渗透性较差的油水层 。该 两层段在 日产油 d，日出水 d，有效地 证实了测井精细评价划分 类 (上部 )、 类 (下部 )岩石物理相油层（油水层）有效厚度的类别、差异及其合理性 。 两层合试） 日产油： d 日产水： d 两层合试） 日产油： d 日产水： d 图 7 沿 25井长 611og 11-2 in 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 4 结 论 （ 1）岩石物理相分类对特低渗透岩性油气藏储层岩性、物性、含油性及其非均质特征具有十分重要的控制作用， 同一种岩石物理相具有相似的岩性、物性、孔隙结构和含油气特征，不同岩石物理相则难以用一个统一的解释模型对储层进行表征 。通过岩石物理相分类精细评价储层 实质上是将非均质、非线性问题转为相对均质、线性问题解决 ，成为提高非均质特低渗储层测井解释的有效途径。 （ 2）基于岩石物理相分类建立该区特低渗透储层测井解释模型和油层有效厚度下限标准，分别利用岩心分析、试油和各类测井资料，采用 分类岩心刻度测井方法建立测井储层参数解释模型 。特别是分析了 不同类别岩石物理相油层有效厚度参数下限的差异大小及特征 ，更为有效地 建立不同岩石物理相油层有效厚度的孔隙度、渗透率及其电阻率、声波时差、补偿中子、密度、自然电位减小系数下限标准 ，形成一套完整的岩石物理相分类测井解释方法流程，为精细评价划分特低渗透油气层提供了有效方法。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 4 结 论 （ 3）特低渗透储层测井中直观指示油气层和水层的深、中、浅探测电阻率的有序排列基本消失，特别是低渗低阻油层泥浆增阻侵入，造成微电极曲线不同程度电阻率升高变化和负幅度差。我们在 确定 、 类岩石物理相低渗砂、砂密砂油层有效厚度时，把微电极电阻率曲线幅度、差异及性质作为岩石物理相背景加以分析研究 ，并利用自然伽马、自然电位幅度及幅度差和密度、声波、中子等多种测井曲线， 识别、提取特低渗透储层参数变化及其岩石物理相类别，有效地划分出低渗的砂、致密砂油层有效厚度 。 （ 4）岩石物理相分类主要基于储层的沉积、成岩作用特点和孔隙类型结构特点，同时要考虑多种测井资料的可识别性， 利用灰色理论从不同角度对储层微观几何特征、沉积、成岩及非均质特征进行全面分析 ， 提取有效储层中岩石物理相的多种信息，集中地反映出该区特低渗透储层不同岩石物理相形成的地质特点 。从而，深化特低渗透储层表征，进一步提高了低孔、特低渗储层沉积一成岩特征、分布规律及非均质性分布的认识。 利用岩石物理相分类精细评价特低渗透储层 参 考 文 献 1 张宁生，任晓娟，魏金星，等 J2006， 27（ 1）： 42of . 2006,27(1):422 王端飞，陈明强 成岩过程中孔隙度参数演化的定量分析 J2004， 78（ 6）： 1432of in . 2004,78(6):14323 宋子齐，程国建，杨立雷，等 J2006， 28（ 6）： 595 in 2006,28(6):5954 曾大乾，李淑贞 J1994， 15（ 1）： 38I .(1994,15(1):385 李斌凯，马海州，谭红兵 J2007， 22(5):1493A of in 2007,22(5):14936 赵培华 M油工业出版社， 2003： 106of 2003:1067 范晓敏 J2007， 22(1):142on of of . 2007,22(1):1428 张福明，查明，邵才瑞，等 J2007， 22(1):179of on 2007,22(1):1799 李军