基于岩相的酸性火山岩储层流体识别方法研究

2016-05-07李洪娟覃豪

测井技术 2016年5期

李洪娟, 覃豪

(大庆油田公司勘探开发研究院, 黑龙江大庆 163712)

0 引言

松辽盆地徐深气田火山岩岩相类型多样,且岩相控制储层岩性成因和孔隙结构类型,使得在常规砂岩中应用的中子—密度测井曲线交会、电阻率与孔隙度交会图等[1-7]对储层流体性质进行识别时精度较低,主要表现为高电阻率水层和气水同层识别效果差,影响勘探与开发试气选层。本文选用徐深气田地质划分岩相结果、试气资料及常规测井、偶极声波测井和核磁共振测井数据,对识别精度低的原因进行了分析。结果表明,不同岩相发育的储层孔隙结构相差较大,且孔隙结构好坏直接影响电阻率的大小,这使得不同岩相发育储层的流体识别标准不同。因此,将成因特征和测井响应特征相近的岩相归类为爆发相和溢流相,在天然气的测井响应特征分析基础上,应用三孔隙度、横纵波时差比值、核磁共振等测井方法分岩相构建综合参数,并分岩相建立了火山岩储层流体识别标准。实际资料验证表明,该方法提高了储层流体识别的符合率。

1 火山岩岩相类型及识别

前人对松辽盆地火山岩岩相研究时,一般采用王璞君的“岩性—组构—成因”的划分方案,将徐深气田的火山岩划分为5个相15个亚相[8]。这套划分岩相的标准突出了岩相之间能够识别的差异,即在岩心或岩屑、手标本、剖面上可识别,应用测井和地震资料识别时可操作。将松辽盆地徐家围子地区40口井的岩心与测井曲线、微电阻率扫描图像进行对比研究,15种亚相中有11种亚相在测井上具有明显的响应特征 (见表1),

以此为基础研制了火山

岩岩相测井识别流程。首先采用ECS与常规测井曲线识别岩石成分,再应用成像测井识别反映岩相变化的结构,并确定期次/旋回地质界面,最后,在期次内根据岩石成分、结构、构造划分火山岩岩相。该流程实现了应用测井资料识别火山岩岩相的目的[9-10]。根据识别结果,按火山岩岩相发育的厚度统计,徐深气田爆发相占40.0%,溢流相占44.5%,其次是火山沉积相占12.1%,火山通道相和侵出相最少,分别占2.0%和1.4%。

2 岩相对流体识别的影响

对于火山岩储层,不同岩相发育储层的孔隙结构具有各自的特殊性,在电阻率与密度测井曲线的交会图中,部分水层比一些气水同层难以识别,一些气水同层比一些气层难以识别(见图1),因此,需分岩相进行储层的电阻率随物性变化规律研究。

2.1 岩相归类

从表1中火山岩亚相的成因特征看,徐深气田岩相成因包括冷凝成因和压实固结成因,这使得岩性和孔隙空间存在较大差异,造成了不同岩相储层电阻率与物性对应规律不一致。基于岩相的成因,将徐深气田亚相归为以冷凝成因为主的岩相包括溢流相、侵出相、火山通道相和以压实为主的岩相包括爆发相、火山岩沉积相。基于徐深气田岩相发育的主要岩相类型、试气储层的岩相类型(95%的储层发育于爆发相和溢流相),研究针对爆发相和溢流相展开。爆发相和溢流相发育的储层用各自相应标准进行解释,对于较少发育的侵出相和火山岩通道相储层应用溢流相标准进行流体性质解释,对于较少发育的火山岩沉积相储层应用爆发相标准进行解释。

图1 火山岩储层密度与电阻率关系图

2.2 不同岩相的电阻率特征

储层物性以及流体性质是电阻率主要影响因素,研究不同岩相形成储层的物性对电阻率的影响时,应在流体性质相同时对比电阻率随物性变化的规律。选取24口井爆发相气层28层(孔隙度在3.4%～12.1%,平均为7.7%),选取10口井溢流相气层12层(孔隙度在3.2%～11.3%,平均为7.1%),分析电阻率特征。爆发相和溢流相气层的孔隙度相近(见图2),电阻率见图3,爆发相的电阻率变化范围为110.0～770.4 Ω·m,平均为323.7 Ω·m,溢流相电阻率变化范围为157.0～2 010.0 Ω·m,平均为518.0 Ω·m。溢流相的电阻率整体大于爆发相电阻率,而2类岩相储层的孔隙度相当,可知当2类岩相发育的储层孔隙度相近、流体性质相同时,溢流相的电阻率比爆发相的电阻率高。

图2 爆发相与溢流相储层孔隙度柱状图

图3 爆发相与溢流相储层深侧向电阻率柱状图

从以下2个方面对造成爆发相和溢流相电阻率差异原因进行了分析。在岩心分析的渗透率数据统计中(爆发相和溢流相样品数基本相当),爆发相的渗透率平均为0.41 mD*非法定计量单位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,溢流相的渗透率平均为0.3 mD。压汞资料表明,孔隙度相同条件下,爆发相的孔隙结构比溢流相的好,即溢流相的喉道比爆发相的细,恒速压汞资料得到的平均孔喉半径显示,溢流相平均喉道半径小于爆发相,溢流相中小喉道控制着大孔隙(见表2),造成了孔隙度相当条件下电阻率高的特征。在岩性及成岩方式方面,爆发相的岩性主要以凝灰岩、角砾(晶屑)凝灰岩、熔结凝灰岩及角砾岩为主,成岩方式为压实胶结成岩,孔隙空

表2 爆发相和溢流相储层的微观孔隙结构特征

间主要为粒间孔隙、溶蚀孔洞等,孔隙与孔隙之间的连通性好;溢流相岩性为流纹岩,成岩方式为冷凝固结成岩,孔隙空间主要为气孔、溶蚀孔洞等,孔隙与孔隙之间的连通性差。溢流相与爆发相储层相比,相同孔隙和流体性质条件下溢流相的电阻率高。

3 基于岩相的火山岩储层流体识别标准

针对徐深气田火山岩储层气水同层和高电阻率水层识别难的问题,在“四性”关系研究和岩相识别的前提下,先用三孔隙度、核磁共振及横纵波时差等测井曲线特征识别储层的含气性,把水层(包括高电阻率水层)和含气储层分开,再分岩相建立流体识别标准,识别气水同层(包括高电阻率同层)和气层。

3.1 含气储层识别方法

当储层含气时,在三孔隙度测井曲线上表现为中子孔隙度变小,密度孔隙度变大。为了突出这2个孔隙度的差异,采用比值、差值等方法。在横纵波时差上,当地层含气时,纵波时差变大,横波时差基本不变。为了有效识别含气性,构建了横纵波时差比背景值法。在核磁共振测井上,当储层中含气时,核磁共振测井计算出的地层总孔隙度偏低。在密度测井上,受天然气的影响测井密度低,计算的密度孔隙度偏大,构建了核磁共振与密度孔隙度交会法[11]。

三孔隙度组合、横纵波时差比值和核磁共振均可反映储层的含气性,为了充分利用测井信息,提高储层含气性识别的准确性,构建出综合指数,其中的权系数根据相应测井信息反映含气性的能力确定。

S=a1VB+a2VPOR+a3VCMR

(1)

式中,S为综合指数;VB、VPOR、VCMR分别为横纵波时差比值背景值法、三孔隙度组合法和核磁密度孔隙度交会法处理后归一化的交会值;a1、a2、a3分别为3种方法所占的权重系数。

3.2 基于岩相的流体识别标准

分爆发相和溢流相建立徐深气田酸性火山岩储层流体识别标准。应用综合指数和深侧向电阻率,选用发育爆发相储层32口井42个层和发育溢流相储层21口井28个层的测井和试气资料,分爆发相和溢流相建立流体识别标准,图版精度分别为92.8%(见图4)、96.4%(见图5),其中气水同层识别精度由原来的50%提高到了85%。溢流相气层识别标准高于爆发相,使得气水同层得到较好识别,选用综合指数后,使得一些高电阻率水层也得到了较好识别。

图4 爆发相酸性火山岩流体识别图版

图5 溢流相酸性火山岩流体识别图版

图6 徐深×井测井综合解释成果图*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

4 应用效果分析

应用以上方法进行流体性质识别,首先确定储层岩相类型,然后计算综合指数,最后应用分岩相的识别标准确定流体性质。新井验证表明,爆发相的识别标准与不分岩相的标准一致,溢流相的标准相比之下提高较大,分岩相后的标准应用效果较好。如徐深×井176Ⅲ号层(见图6),岩性为流纹岩,岩相为溢流相,电阻率为130 Ω·m,含气指数7.8%,不分岩相时,解释为气层,分岩相后,应用溢流相标准解释该层为气水同层,对该层进行试气,压后自喷,日产气42 872 m3,水69.2 m3,为气水同层,与分岩相后解释结论相符。应用该方法完成了徐深气田21口新井的流体解释,其中39个层试气验证,识别符合率达89.1%。