川西深层致密碎屑岩储层测井评价

张筠 朱小红 李阳兵 吴见萌 葛祥

中国石化集团石油工程西南有限公司测井公司

川西深层致密碎屑岩储层测井评价

张筠 朱小红 李阳兵 吴见萌 葛祥

中国石化集团石油工程西南有限公司测井公司

张筠等.川西深层致密碎屑岩储层测井评价.天然气工业,2010,30(1):31-35.

川西深层致密碎屑岩储层属低孔低渗、致密超致密储层,储层包括孔隙性、裂缝性、裂缝—孔隙型三类储层,其中裂缝—孔隙型储层是目前获得较高产量的主产层。因此,其裂缝的有效性评价及储层中的含气性识别是川西深层致密碎屑岩储层评价的关键所在。针对储层特征及储集空间类型,首先确定储层的基质孔隙度下限;再根据储层中裂缝的充填及溶蚀程度、构造应力场的变化程度、裂缝走向与现今主地应力方向的匹配关系、斯通利波的能量衰减与反射、钻井过程中的井漏显示等来评价裂缝系统是否有效;通过泊松比与岩石体积压缩系数交会法、核磁共振差谱与移谱法及井温异常法等对该类储层进行含气性判别。该方法弥补了以往用电阻率、中子等常规测井来判断储层流体性质的缺陷,在川西深层致密碎屑岩储层综合评价中应用效果显著,从而形成了一套针对致密碎屑岩储层更有效的测井评价方法。

四川盆地 西 碎屑岩 致密层 储集层 裂缝 测井 评价

1 储层特征

四川盆地西部深层致密碎屑岩储层埋藏深(3000～5000m),岩性变化大,主要有岩屑砂岩、岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩、钙屑砂岩和砾岩等,储层基质物性差,孔隙度一般低于10%,平均介于3%～5%,渗透率一般在0.1×10-3μm2以下,气水关系复杂,属低孔低渗、致密超致密的碎屑岩含气储层。对这类储层基质孔隙是主要储集空间,裂缝是主要的渗流通道,单纯的孔隙性储层与单纯的裂缝性储层均难以获得高产、稳产。裂缝—孔隙型储层是目前获得较高产量的主产层[1]。

2 基质孔隙度下限的确定

对低孔低渗的裂缝—孔隙型储层,如果仅发育有单纯的裂缝,其基质孔隙非常低,储集空间有限,很难获得较好的产能或产量递减非常快,不能形成稳产。只有当储层具备一定的基质孔隙的前提下,匹配一定的有效裂缝系统方能成为有效储层。因此,确定储层基质孔隙度下限标准是有效储层的基本前提。对于基质孔隙度下限值的确定方法主要有压汞曲线法、核磁共振法、岩心分析数据与生产测试资料结合统计法及含水饱和度与孔隙度交会法等。本区采用经岩心刻度后的含水饱和度与孔隙度交会法确定的孔隙度下限为2.1%。即:当孔隙度小于2.1%时,含水饱和度急剧增大,此时反映的是储层毛细管束缚的非可动流体。只有当储层基质孔隙度大于此值时才有可能成为有效的储层[2]。

3 裂缝的有效性评价

裂缝是否有效是控制储层产出的关键因素。评价裂缝的有效性主要从裂缝的发育程度、张开度及裂缝走向与今地应力方向的匹配关系等方面进行评价[3]。

3.1 根据储层中裂缝的充填及溶蚀程度评价裂缝有效性

裂缝形成后在漫长的地史中必然伴随充填与溶蚀的改造作用,充填对裂缝起破坏作用,影响裂缝有效性,而溶蚀则对裂缝起改造作用,可提高裂缝的有效性。裂缝充填包括高阻充填与低阻充填,高阻充填物一般为次生石英或方解石晶体,低阻充填一般为泥质充填。高阻充填缝在成像图上表现为较亮的正弦波条纹,在电阻率曲线上无明显低阻特征,一般为无效的闭合缝。泥质充填缝与有效张开缝在成像图上均表现为黑色条纹,具有低阻特征,差别主要在自然伽马,有效张开缝与背景岩性比较其伽马值几乎无变化[4]。

在川西深层碳酸钙含量较高的灰质砾岩和钙屑砂岩和长石含量较高的长石岩屑石英砂岩或岩屑长石石英砂岩中,由于各种侵蚀沟通,在裂缝发育段附近形成次生溶蚀孔洞,缝洞的良好沟通提高了裂缝的有效性。

3.2 根据构造应力场的变化程度评价裂缝有效性

已有的资料表明,研究区的裂缝类型主要分为3种:构造缝、成岩缝及与异常压力相关的裂缝。其中较好的储层均以构造缝为主,经统计其产状多为斜交缝和高角度缝,其发育程度及分布规律与构造应力场的变化有密切关系[5]。位于构造应力场变化较大的转换部位裂缝最发育,裂缝的张开度也较高,其有效性越强。

3.3 根据裂缝走向与现今主地应力方向的匹配关系评价裂缝有效性

根据以往的研究成果,当裂缝走向与现今最大主应力间的夹角小于30°时,裂缝有效;当二者夹角大于30°时,裂缝的有效性变差,即:并非所有的高角度裂缝都是有效缝,而仅仅是裂缝走向与现今最大主应力方向相近时才有效[6]。

图1为川西3口井上三叠统须家河组二段裂缝走向与地应力方向示意图。从图1可以看出,XX3、CC658井主要储层裂缝走向与今最大主应力方向基本一致或低角度相交,这些井的产能较高。CC658井在46～50MPa的井口压力下平均产气58.76×104m3/d;XX3井完井测试,产气23.59×104m3/d。而CC565井的裂缝走向与现今最大主应力(压应力)方向夹角较大(大于60°),成像资料表明裂缝以充填或半充填缝为主,多为闭合缝,张开缝较少,裂缝有效性较差。完井测试在47MPa的井口压力下天然气产量仅0.0321×104m3/d。因此,只有当裂缝的走向与今主地应力方向基本一致或夹角较小时储层才更为有效。

3.4 依据斯通利波的能量衰减与反射评价裂缝有效性

图1 川西须二段裂缝走向与地应力方向示意图

斯通利波是一种具有较大径向探测深度的管波,它在井筒中的传播近似于活塞运动,造成井壁在径向上的膨胀和收缩,这时如有有效裂缝与井壁连通,井液将沿着裂缝流进和流出,从而消耗能量,使其幅度降低;而在无效裂缝处则不会发生能量衰减,结合测井的岩性特征,排除岩性界面和砂岩中交错层理的影响,利用斯通利波“人字形”干涉条纹及反射系数的增大来判断有效裂缝的存在。图2为XX3井3808～3814.6m的斯通利波反射成果图。图中显示该储层段裂缝有效性较强,经射孔测试,获天然气产量23×104m3/d。

3.5 根据钻井过程中的井漏显示评价裂缝有效性

川西地区深层须家河组系高压地层,地层的压力较高,而对裂缝十分发育、连通性极好的储层,由于其地层压力得到部分释放,在钻遇该类缝洞体时常会发生一些规模不等的井漏现象,如XX3井的主产层,钻井钻遇该层漏失钻井液205.8m3,也证实了裂缝的有效性。因此钻井过程中的井漏异常显示则是该类有效储层的表征之一。

4 储层含气性识别

以往储层的含气性识别方法以基于电阻率和孔隙度测井资料进行判别的为主,但对低孔低渗、岩性成分复杂的储层,一方面由于储集空间极为有限,电阻率和孔隙度资料受岩石骨架影响大,流体对其响应特征贡献小;二是本区储层裂缝发育,电阻率受裂缝发育程度、裂缝产状等影响较大;三是本区岩石成分复杂,岩石中因含特殊的矿物致电阻率值极低,如 XX3井4981.3～4985.0m电阻率值低至3Ω·m,当时现场分析认为是含水特征,但经过地层元素俘获测井证实电阻低的原因是岩石中含有黄铁矿引起。因此对该类储层的含气性识别最好是尽量避开岩石骨架的影响或者就直接从岩石学特征出发研究饱含不同流体性质的岩石响应特征,进而达到准确判别含流体的目的。

4.1 泊松比与体积压缩系数交会判断储层含气性

通过前人在岩石学参数的研究成果[7],泥岩的泊松比较大(0.2～0.3),致密砂岩相对泥岩有所减小,体积压缩系数较小;饱含水的砂岩泊松比与泥岩相近或减小,体积压缩系数更小;当砂岩饱含气时其泊松比明显降低(0.1～0.16),尤其当含气饱和度大于80%时,泊松比值急剧降低,体积压缩系数明显增大。因此,利用偶极横波测井资料计算的岩石学特征参数—泊松比与体积压缩系数交会,能较好的识别储层的含气性。

图3为利用泊松比与体积压缩系数交会法对XX3井须二段储层进行的含气性识别成果图。识别结果:井段4957～4962m为主要的含气性储层段,4938～4943.5m、4946.5～4950.5m次之。对4937.7～4962.4m完井测试为23.59×104m3/d。

4.2 核磁共振测井识别储层的含流体性质

本地区储层岩性为致密碎屑岩,物性差,孔隙度小,流体在常规测井资料上的响应信息弱,很难用其准确识别储层的含流体性质。而核磁共振测井是一种不受岩石骨架影响,主要反映储层孔隙结构及流体性质的测井方法。它不但对孔隙大小有指示作用,还能判断可动流体性质,在评价致密气藏方面取得了较好的应用效果。经研究,通过采用核磁差谱法与移谱法的综合分析,能克服本地区储层孔隙度较小的不利影响,较为有效地将气水层识别出来。

图3 泊松比与体积压缩系数交会识别气层图

图4 X22井核磁流体判别成果图

图4以X22井3830.6～3834.0m为例,岩性为浅灰色中粒钙屑砂岩,气测无异常,无录井显示。常规测井反映该层储集物性相对较差,含气特征不明显。但 T2分布谱幅度较低,谱分布范围相对较窄,即基质物性相对较差;长等待时间 T2谱右峰延后,反映流体可动性较强,其主峰分布范围在100～400ms,差谱分布范围同在100～400ms。可见其气层特征明显。同时,核磁处理平均有效孔隙度为3.85%,平均可动气孔隙度为2.57%,平均含水饱和度为33.2%,综合评价为气层。该储层段经套管射孔、改造后获2.4131×104m3/d的天然气产量,证实了核磁测井资料判别储层流体性质的可靠性。

4.3 井温异常法识别储层的含流体性质

通常情况下,井温测井在测井分析中的作用往往容易被忽视。一般而言,如果井温曲线呈低温异常变化,则指示含气;反之,井温曲线呈高温异常变化,则指示含水。图5为 YD1井须二段主产层段5010～5170m综合曲线与井温曲线组合图,储层5051.5～5134m井温曲线呈低温异常变化特征,指示储层含气较为明显。该井目前产量为37.7×104m3/d。

图5 YD1井须二段主产层段井温曲线分析图

5 结论

1)在川西深层致密碎屑岩储层中,基质孔隙度大于2.1%并配之有一定规模、有效的裂缝系统是最为有效的储层。

2)今地应力方向及变化格局对裂缝性储层的发育及有效性起着极其重要的作用。位于今构造应力场变化程度较大的部位,储层裂缝不仅发育且有效性极强;当裂缝的走向与今主地应力方向基本一致时裂缝最为有效。

3)钻井过程中的井漏等异常显示往往是有效储层的表征。

4)泊松比与体积压缩系数交会法、核磁共振的差谱移谱法和井温异常法能够弥补电阻率、中子等常规测井判断储层流体性质的缺陷,是川西深层致密碎屑岩储层中含气性识别较为有效的方法。

[1]葛祥,张筠.川西地区须家河组三段勘探前景分析[J].天然气工业,2006,26(5):8-9.

[2]张筠.川西地区致密碎屑岩储层的测井评价技术[J].测井技术,2004,28(5):419-422.

[3]张筠.川西坳陷裂缝性储层的裂缝测井评价技术[J].天然气工业,2003,(增刊):43-45.

[4]张筠,徐炳高.成像测井在川西碎屑岩解释中的应用[J].测井技术,2005,29(2):129-132.

[5]李建良,葛祥,张筠.成像测井新技术在川西须二段储层评价中的应用[J].天然气工业,2006,26(7):49-51.

[6]张景和,孙宗欣.地应力、裂缝测试技术在石油勘探开发中的应用[M].北京:石油工业出版社,2001.

[7]楼一珊.利用声波测井计算岩石的力学参数[J].探矿工程,1998,32(3):49-50.

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.008

Zhang Yun,professor,born in1964,is engaged in research of logging techniques and management.

Add:No.1,Middle Xingguang Rd.,Longquanyi District,Chengdu,Sichuan610100,P.R.China

Tel:+86-28-84872353 E-mail:zhangyunzhy@163.com

Log evaluation of tight clastic reservoirs in the deep of western Sichuan Basin

Zhang Yun,Zhu Xiaohong,Li Yangbing,Wu Jianmeng,Ge Xiang
(Well-L ogging B ranch of Sinopec Southwest Petroleum Engineering Co.,L td.,Chengdu,Sichuan610100, China)

The tight clastic reservoirs in the deep of western Sichuan Basin are characterized by low porosity and low permeability, and belong to tight to super-tight reservoirs.Three types of reservoirs are identified,including porous,fractured,and fractured-porous reservoirs,among which the fractured-porous reservoirs are the major pay zones.Therefore,evaluation of fracture effectiveness and identification of gas-bearing property are critical to the evaluation of reservoirs in the study area.First,the lower limit of matrix porosity is defined according to reservoir features and reservoir space types.Then the effectiveness of fractures is evaluated with various parameters,such as the filling and dissolution of fractures,the change of tectonic stress field,the relationship between fracture orientation and principal stress direction,the attenuation and reflection of Stoneley wave,and the lost circulation during drilling.Various methods,including the crossplot technique of Poisson’s ratiovs.volume compressibility,NMR differential and shifted methods,and anomalies in well temperature logging,are used to identify gas-bearing properties of these reservoirs,and they can overcome the disadvantages of conventional logging technologies.They have been successfully applied to the comprehensive evaluation of the tight clastic reservoirs in the deep of western Sichuan Basin.

Sichuan Basin,west,clastic rock,tight layer,reservoir,fracture,log,evaluation

book=31,ebook=1

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.008

2009-06-17 编辑 韩晓渝)

张筠,女,1964年生,教授级高级工程师;曾主持过国家重点科技攻关项目,曾获中国石化科技进步一等奖、三等奖、四川省科技进步二等奖多次,公开发表论文十余篇;从事测井技术研究与管理工作。地址:(610100)四川省成都市龙泉驿区星光中路1号。电话:(028)84872353。E-mail:zhangyunzhy@163.com

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE1,pp.31-35,1/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)