利用测井曲线评价碎屑岩岩石物理参数——以埃及尼罗河三角洲El-Wastani气田上中新统为例

（1. 利比亚苏尔特大学工程学院石油工程系；2. 埃及苏伊士运河大学石油与矿物工程学院地质系；3. 埃及石油研究院（EPRI）勘探部；4. 埃及苏伊士运河大学科学学院地质系；5. 加拿大西安大略大学科学学院地球科学系）

1 研究区概况

尼罗河三角洲是巨型天然气产区。自1966年Abu Madi-1井证实上中新统Abu Madi砂岩[1]的油气资源潜力以来，渐新统/下中新统—更新统碎屑岩储集层一直是尼罗河三角洲的重点勘探层位。El-Wastani气田是尼罗河三角洲最重要的陆上气田之一（见图 1），上中新统Qawasim组和Abu Madi组[2-5]碎屑岩储集层是该气田主要产层，本文利用该气田10口气井的测井数据，基于测井参数交会图对Qawasim组和Abu Madi组进行岩性分析，并评估泥质含量、孔隙度、含水饱和度、含油气孔隙体积等岩石物理参数。

图1 研究区位置图

2 数据和方法

本文评价了El-Wastani气田10口井（EW-4、EW-5、EW-6、EW-7、EW-8、EW-9、EW-10、EW-12、EW-13和EW-15）上中新统Abu Madi组下部和Qawasim组碎屑岩储集层的油气资源潜力。储集层油气资源潜力评估的基础是各油井钻遇目的层的岩石物理分析，包括岩石物理参数的纵向分布分析、测井交会图岩性解释及各参数等值线图绘制。

收集了各井的裸眼测井数据，包括深浅侧向电阻率测井（阵列侧向RLA5、RLA3测井系列和冲洗带电阻率）、中子孔隙度、地层密度、声波时差以及无铀伽马测井曲线。利用斯伦贝谢交互式测井分析软件IP3.5进行井眼环境校正和解释，包括根据测井图头识别钻井液和井眼性能，从而消除冲蚀对页岩层段及粗糙井壁的影响[6]。对比原始测井数据和校正后测井数据发现，两者间的差异可以忽略不计。

利用测井交会图（包括中子孔隙度-密度交会图和中子孔隙度-无铀伽马交会图等）研究各井 Abu Madi组和Qawasim组岩性组成及各组分含量，由不同交会图得到的结果略有差异。泥质含量增加会使图中的交会点从净砂层基准线向右方或右下方偏移[7]。

泥质含量为单位体积储集岩石中湿黏土的体积。黏土用“湿”来描述是因为水被束缚在黏土（即颗粒环边型、孔隙衬边型及孔隙填充型黏土）表面，形成水化层。对于泥质砂岩储集层，泥质含量增加将导致储集层有效储集空间的减少，且导电黏土会使地层电阻率降低，因而需要用岩石物理方法考虑束缚水层的影响。对泥质含量进行校正时，考虑无效束缚水组分的影响，校正孔隙度和含水饱和度测井解释结果[8]，从而对油气储量计算产生很大影响。可以采用伽马、中子孔隙度、电阻率以及中子孔隙度/密度（双黏土体积指标）等不同指标来计算泥质含量，取各种方法（单一指标或双重指标）求得的泥质含量的算术平均数，将其视为与实际值相近的泥质含量。

本文结合密度和中子测井数据，采用中子/密度/孔隙度模型[9]校正孔隙度，采用泥质地层双水模型[10]计算有效含水饱和度。

3 交会图岩性解释

3.1 中子孔隙度-密度交会图

分析各井的中子孔隙度-密度交会图（图2为EW-4井的中子孔隙度-密度交会图）发现，Abu Madi组下部主要为砂岩，夹页岩：在 EW-4井、EW-5井、EW-6井、EW-9井、EW-12井、EW-13井及EW-15井中，Abu Madi组下部主要岩性为砂岩，偶夹页岩，EW-7井、EW-8井及EW-10井Abu Madi组下部页岩增多。Qawasim组主要岩性为页岩，偶夹砂岩，EW-7井、EW-8井及EW-13井Qawasim组中部砂岩增多。

图2 EW-4井中子孔隙度-密度交会图

3.2 中子孔隙度-无铀伽马交会图

中子孔隙度-无铀伽马交会图中，中等无铀伽马（40～55 API）、中等中子孔隙度代表泥质砂岩，而高无铀伽马（大于55 API）、高中子孔隙度代表页岩发育程度高[11]，且各井均呈现中子孔隙度和无铀伽马值随页岩含量增加而增加的特征。分析各井中子孔隙度-无铀伽马交会图（图3为EW-8井的中子孔隙度-无铀伽马交会图）发现：在EW-4井、EW-5井、EW-6井、EW-7井、EW-9井、EW-12井、EW-13井及EW-15井中，Abu Madi组下部主要岩性为砂岩，偶夹页岩，而在EW-8井及EW-10井中，Abu Madi组下部页岩含量增加；除了 EW-8井和 EW-9井、EW-12井、EW-13井的部分层段，其他各井Qawasim组页岩含量均较高。这与中子孔隙度-密度交会图解释结果基本一致。

图3 EW-8井中子孔隙度-无铀伽马交会图

3.3 岩性-饱和度交会图

岩性-饱和度交会图显示了岩性、含水饱和度以及油气含量在纵向上的不规则变化，利用无铀伽马、密度、声波时差、中子孔隙度、电阻率及光电吸收系数测井评价各储集层段。分析各井岩性-饱和度交会图（图4为 EW-13井岩性-饱和度交会图）发现：Abu Madi组下部顶、底均为发育砂岩夹层的页岩，中部大部分为砂岩，各井（除EW-7井、EW-8井、EW-9井页岩夹层稍有增加、EW-10井发育大量页岩夹层外）明显具此特征，这一规律从伽马曲线上清晰可见。Qawasim组主要为页岩，含少量砂岩，EW-8井中该组砂岩含量上升。

由连井岩性剖面图（见图5）可见：EW-9井和EW-10井Abu Madi组下部厚度最小，分别约为106 m和105 m；EW-15井Abu Madi组下部厚度最大，约为195 m。

图4 EW-13井岩性-饱和度交会图

4 参数临界值确定

4.1 泥质含量临界值

泥质含量临界值用于区分砂岩和页岩层以及识别整个砂层段。泥质含量临界值可根据多井泥质含量-有效孔隙度关系图，结合伽马测井来确定。图 6为用于确定泥质含量临界值的泥质含量-孔隙度交会图及伽马测井结果，可以看出：储集岩与非储集岩的泥质含量临界值为50%。

4.2 孔隙度临界值

孔隙度临界值用于区分整个砂层段中具孔渗性的砂层段和致密砂层段，相当于允许油气流动的最小渗透率对应的孔隙度。孔隙度临界值可根据多井常规岩心孔隙度-渗透率交会图，结合伽马测井来确定。图 7为用于确定孔隙度临界值的孔隙度-渗透率交会图及伽马测井结果，可以看出：孔隙度 10%（对应渗透率约为1×10-3μm2）可作为储集层与非储集层的临界值。

4.3 含水饱和度临界值

含水饱和度临界值用于区分具孔渗性层段中的产层和非产层。含水饱和度临界值可根据多井有效含水饱和度-有效孔隙度交会图及伽马测井来确定。图8为用于确定含水饱和度临界值的含水饱和度-孔隙度交会图及伽马测井结果，认为含水饱和度小于等于 70%的层段为产层，含水饱和度大于70%的层段为非产层。

图5 El-Wastani气田连井岩性剖面

图6 泥质含量-孔隙度交会图及伽马测井结果

图7 岩心孔隙度-渗透率交会图及伽马测井结果

综上，含水饱和度下降、有效孔隙度上升以及泥质含量较低是出现油气产层的标志。

图8 含水饱和度-孔隙度交会图及伽马测井结果

5 地层评价

从测井结果中提取Abu Madi组下部与Qawasim组储集层参数数据并计算平均值（见表1），用Surfer v.8绘制各参数等值线图。

5.1 产层有效厚度等值线图

Abu Madi组下部砂岩总厚度由研究区东南方向（EW-10井为29 m）向西北方向（EW-4井为147 m）增加。根据各参数临界值（有效孔隙度大于等于10%、泥质含量小于等于 50%以及含水饱和度小于等于70%）计算产层有效厚度。从Abu Madi组下部有效厚度等值线图（见图 9a）可以看出：有效产层厚度为 3（研究区东部EW-10井）～33 m（研究区中部EW-6井和东南部EW-9井），研究区被一北西向延伸的狭窄产层带平分，该条带是钻探新生产井的最佳区域。从Qawasim组的有效厚度等值线图（见图9b）可以看出：研究区西北部EW-15井处有效厚度最小，为0.25 m，中部EW-8井处有效厚度高达69 m，为最大值。

表1 Abu Madi组下部与Qawasim组储集层参数

图9 Abu Madi组下部及Qawasim组有效厚度等值线图

5.2 平均孔隙度等值线图

从 Abu Madi组下部平均孔隙度等值线图（见图10a）可以看出：研究区中南部EW-12井处平均孔隙度达到最大值 17%，东南部 EW-9井处平均孔隙度为最小值12%。从Qawasim组的平均孔隙度等值线图（见图10b）可以看出：研究区中部EW-6井处平均孔隙度达到最大值18%，西北部EW-15井处平均孔隙度达到最小值11%。平均孔隙度较大的区域为研究区的中部、南部和中东部。

5.3 泥质含量等值线图

从 Abu Madi组下部平均泥质含量等值线图（见图11a）可以看出：研究区中部EW-7井处平均泥质含量达到最大值 42%，西北部 EW-4井处平均泥质含量达到最小值14%。从Qawasim组平均泥质含量等值线图（见图11b）可以看出：研究区西南部EW-12井处泥质含量最大，超过 40%，中部 EW-6井处泥质含量最小，为 20%。泥质含量沿有效孔隙度和产层有效厚度增加的方向降低。

图10 Abu Madi组下部及Qawasim组平均孔隙度等值线图

图11 Abu Madi组下部及Qawasim组平均泥质含量等值线图

5.4 含水饱和度等值线图

从 Abu Madi组下部含水饱和度等值线图（见图12a）可以看出：研究区东部EW-10井和中东部EW-8井处含水饱和度最大，超过 60%，中部 EW-6井处含水饱和度最低，为38%。从Qawasim组含水饱和度等值线图（见图12b）可以看出：东南部和中部含水饱和度低（EW-9井和EW-7井分别为42%、44%），向东、西方向含水饱和度升高，东部EW-10井处达64%，西部EW-12井处达63%，低含水饱和度区域呈北西—南东向展布。

图12 Abu Madi组下部及Qawasim组平均含水饱和度等值线图

5.5 φeSoh等值线图

从Abu Madi组下部和Qawasim组φeSoh等值线图（见图13）可以看出：Abu Madi组下部φeSoh值在EW-6井处最大，在EW-10井处最小；Qawasim组φeSoh值在EW-8井最大，在EW-15井与EW-10井处最小。

图13 Abu Madi组下部及Qawasim组φeSoh等值线图

6 结论

采用埃及尼罗河三角洲El-Wastani气田10口气井测井数据，研究上中新统岩石地球物理参数及油气资源潜力。测井曲线交会图分析表明：Abu Madi组下部主要岩性为砂岩，偶夹页岩；Qawasim组主要岩性为页岩，偶夹砂岩。有效产层临界值分别为：泥质含量50%、孔隙度 10%、含水饱和度70%。有效产层厚度、平均孔隙度、泥质含量、含水饱和度等参数的等值线图表明，研究区Abu Madi组下部和Qawasim组（尤其下Abu Madi组）碎屑岩物性好，北西—南东向优质储集层展布区是天然气聚集的有利地区，研究区中部尤为有利。

致谢：感谢埃及石油总公司（EGPC）以及埃及El-Wastani公司为本研究提供测井数据，也感谢在样品准备和数据解释过程中提供协助的所有工作人员。

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