介电扫描测井在复杂碳酸盐岩储集层评价中的应用

赖　强，谢　冰，梁　涛，黄　科，郭洪波，曹江宁

（1.中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，成都610041；2.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

介电扫描测井在复杂碳酸盐岩储集层评价中的应用

赖强1，谢冰1，梁涛1，黄科1，郭洪波2，曹江宁2

（1.中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，成都610041；2.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000）

四川盆地龙王庙组气藏是中国目前最大的海相碳酸盐岩整装气藏，由于该气藏储集层储集空间类型多样、非均质性强，加之受岩性影响，背景电阻率较高，致使储集层含气饱和度准确计算和流体识别难度较大。通过对斯伦贝谢新一代多频介电扫描测井ADT（Array Dielectric Tool）的基本原理和方法的介绍，结合龙王庙组气藏ADT采集资料和介电扫描测井所提供的地层介电常数、含水孔隙度，以及介电频散技术反演得到连续的胶结指数，对该气藏储集层孔隙结构、含气饱和度和流体性质进行探索性研究，评价结果与岩心半渗透隔板实验、密闭取心和试油结论一致。

四川盆地；龙王庙组气藏；碳酸盐岩；介电扫描测井；孔隙结构；流体识别

自2008年斯伦贝谢公司新一代多频介电扫描测井ADT（Array Dielectric Tool）问世以来，国外在不同类型的储集层中进行了大量的数据采集及效果评价，尤其是在稠油碳酸盐岩、泥质砂岩、高矿化度碳酸盐岩含水饱和度准确计算及可动油气评价应用中，较常规测井具有明显优势[1-3]。在国内，多频介电扫描测井数据采集及其应用才刚开始，长庆油田近年来针对低孔渗碎屑岩储集层介电扫描测井数据采集及应用已见到好的效果[4]，而对于复杂碳酸盐岩储集层数据采集及应用目前国内还处于空白。2013年，针对四川盆地寒武系龙王庙组低孔低渗碳酸盐岩气藏进行了多口井的介电扫描测井资料采集，在国内首次利用介电频散技术对复杂碳酸盐岩储集层不同胶结指数下含气饱和度计算和流体识别进行探索性研究，取得较好的应用效果。

1　介电扫描测井原理

介电扫描测井也称电磁波传播测井，电磁波在地层中传播时，因为与地层中流体和矿物相互作用而发生改变，电磁波的幅度和速度随能量减弱而降低，相位也发生变化，这种变化与地层介电常数大小密切相关[5]。地层中烃类和大多数矿物的介电常数都很低，对电磁波影响很小，而水的介电常数相对较高，对电磁波影响很大[6]。因此，地层的总介电常数在很大程度上取决于单位体积中水的含量，介电扫描测井正是利用这一特性测量储集岩的含水孔隙度，其地层测量介电常数表达式为

实际上，介电常数并不是真正的常数，而是随频率变化的函数式，具有频散特征。在碳酸盐岩中，这种与频率相关的频散主要与碳酸盐岩结构差异相关[2]。基于此认识，新一代介电扫描测井仪采用4个不连续的工作频率（20~1 000 MHz）和多个发射器和接收间距来探测这种频散信息。其完善的频散分析模型[7]为

通过反演多种频率下记录的数据，除获得径向上不同深度范围内的介电常数和电导率外，还可以连续获得量化地层结构差异的地层胶结指数，这是阿尔奇含水饱和度方程中最重要的参数之一。对于碳酸盐岩，这些参数通常由岩心资料获得。但根据岩心测量这些参数既耗时成本又高，而利用介电频散信息提供的连续地层胶结指数，能更好地应用井下资料评价碳酸盐岩，这正是新一代介电扫描测井仪的核心价值体现。

图1　XA井（a）和XB井（b）介电测井胶结指数直方图

图2　XA井（a）和XB井（b）核磁测井T2谱分布

2　应用实例

四川盆地龙王庙组气藏是中国迄今为止发现的最大海相碳酸盐岩整装气藏，储集层以白云岩为主，岩心孔隙度为3.35%~5.83%，渗透率为0.000 8~ 6.777 0 mD，是典型的低孔低渗储集层。储集层发育有次生溶蚀孔、洞和缝，储集空间类型多样，非均质性强。面对这类储集层，含气饱和度计算以及流体性质判别存在较大困难。2013年对龙王庙组气藏进行了多频介电扫描测井资料采集，旨在评价龙王庙组气藏含气性以及定量评价储集层含气饱和度。

2.1地层胶结指数应用评价

地层胶结指数是体现储集层孔隙结构差异的重要参数，同时也是阿尔奇含水饱和度计算公式中的重要参数之一。利用介电扫描测井提供的连续地层胶结指数曲线，可以在纵向上对储集层的孔隙结构进行评价，还可以得到更精确的含水饱和度资料。

根据区内XA井和XB井龙王庙组介电扫描测井得到的胶结指数直方图（图1）可以发现：①2口井胶结指数分布范围较宽（1.7~3.0），与研究区岩心半渗透隔板法实验确定胶结指数分布范围（1.77~2.78）基本一致；②XA井胶结指数分布范围比XB井要宽，并且XA井直方图呈双峰形态，而XB井为单峰，表明XA井的孔隙结构较XB井更复杂，储集层非均质性更强。从这2口井核磁共振资料可以验证这一点。由图2可知，XA井核磁T2谱具有明显的双峰特征，大孔隙所占比例较小；而XB井核磁T2谱主要表现为单峰特征，大孔隙所占比例比XA井要大。XA井测试日产气30.32×104m3，XB井日产气116.87×104m3，证明利用介电扫描测井地层胶结指数评价碳酸盐岩储集层孔隙结构是可行的。

图3是XC井龙王庙组不同胶结指数下饱和度评价成果图。由图3可见，储集层段介电频散分析胶结指数为1.8~2.9，利用此胶结指数，结合岩心实验确定的饱和度指数值，所计算的含水饱和度，与密闭取心分析饱和度吻合较好。该井储集层段胶结指数计算含水饱和度为3.8%~30.7%，测井解释3个气层，经测试日产气11.45×104m3.

图3　XC井龙王庙组不同胶结指数下饱和度评价成果

2.2储集层流体性质判别

由于介电扫描测井测量的是含水孔隙度，因此常规测井计算的总孔隙度与介电孔隙度之差表明存在可动油气。由图4可知，XD井上储集层（4 655—4 695 m）测井计算孔隙度大于介电扫描测井含水孔隙度，并且二者之间差异明显，表明上储集层段存在大量可动油气。而下储集层（4 695—4 710 m）测井计算孔隙度与介电扫描测井含水孔隙度基本重合，表明下储集层段含气性较差，具有水层特征。上储集层段测试日产气115.62×104m3；下储集层段测试日产水72 m3，介电扫描测井流体识别结果与测试结果一致。

基于天然气和水的介电常数差异大这一事实[8]，根据XC井和XD井测试结果以及介电扫描测井径向上不同探测深度的介电常数，可以建立介电常数法气水识别图版[9-10]（图5）。由图5可看出，当介电常数大于30时判别为水层，小于30时则判别为气层。

图4　XD井龙王庙组介电测井流体判别成果

图5　龙王庙组介电常数流体判别图版

由XB井龙王庙组介电常数法流体判别成果图（图6）可知，储集层段介电扫描测井测量的介电常数为8~29，依据介电常数流体识别图版，判别为气层，该储集层段测试日产气116.87×104m3，流体判别结果与测试结果一致。

3　结束语

（1）利用介电扫描测井得到的胶结指数曲线和岩心半渗透隔板法确定的饱和度指数，可以准确计算地层含油气饱和度。

（2）针对储集层物性变化大，孔隙类型多样的碳酸盐岩地层，利用介电扫描测井含水孔隙度和介电常数，能更好地克服储集层孔隙结构变化和低孔隙度造成的流体识别困难，更准确地识别储集层流体性质。

（3）在国内首次探索利用介电扫描测井技术对复杂碳酸盐岩储集层进行流体性质判别及变胶结指数含气饱和度计算，取得了较好的地质应用效果，对国内外类似复杂碳酸盐岩储集层的油气评价具有重要的借鉴和参考价值。

符号注释

Rte——岩石结构参数；

Sw——含水饱和度，%；

ε0——真空中介电常数；

εm——岩石骨架介电常数；

ε*——水的介电常数；

w

εoil——油的介电常数；

εr——相对介电常数；

ε*——测量对象的总介电常数；

ω——电磁波频率，Hz；

σ——电导率，S/cm；

ϕT——总孔隙度，%.

图6　XB井龙王庙组介电常数法流体判别成果

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Application of Array Dielectric Tool to Complex Carbonate Reservoir Evaluation

LAI Qiang1,XIE Bing1,LIANG Tao1,HUANG Ke1,GUO Hongbo2,CAO Jiangning2
(1.Research Institute of Exploration and Development,Southwest Oilfield Company,PetroChina,Chengdu,Sichuan 610041,China; 2.Research Institute of Exploration and Development,Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla,Xinjiang 841000,China)

Longwangmiao gas reservoir in Sichuan basin is the largest integrated marine carbonate gas reservoir in China.It is character⁃ized by various types of reservoir spaces,strong heterogeneity,high background resisitivity,and strongly influenced by its lithology.So it is difficult to accurately calculate the gas saturation and identify the fluid types.This paper presents the array dielectric tool(ADT),anew dielec⁃tric log developed from Schlumberger,including the basic principle and the approach,and makes the exploratory studies of the pore struc⁃ture,gas saturation and fluid property of this reservoir by means of the ADT⁃collected datafrom Longwangmiao gas reservoir,such as the di⁃electric constant,water⁃bearing porosity and the continuously variable cementation index(m)obtained by dielectric dispersion inversion. The results are in accordance with those from the semi⁃permeable barrier experiment of cores,the sealed coringand the oil production test. Key Words:Sichuan basin;Longwangmiao gas reservoir;carbonate rock;array dielectric tool;pore structure;fluid identification

P631.821.4

A

1001-3873（2015）01-0112-04DOI：10.7657/XJPG20150123

2014-09-24

2014-11-10

赖强（1979-），男，重庆人，工程师，硕士，地球物理测井，（Tel）028-86015634（E-mail）laiqiang@petrochina.com.cn.