自然电位测井评价海拉尔油田变质岩潜山油藏裂缝性储层

2017-05-14姜达贵

测井技术 2017年5期

姜达贵

(中国石油大庆油田海拉尔石油勘探开发指挥部开发技术中心, 内蒙古海拉尔 021000)

0 引言

裂缝是岩石中由于构造变形或物理成岩作用形成的面状不连续体[1]。在变质岩潜山油藏中,储层中裂缝既是储油空间,又是成为油气运移的主要通道[2]。关于裂缝识别方法有很多,常见的有成像测井解释[3]、双侧向电阻率识别法[4]、三孔隙度识别法、微球聚焦双侧向组合法、高电阻率背景下的低电阻率识别法等[5]。海拉尔油田变质岩裂缝性潜山油藏裂缝系统极为复杂,有溶蚀孔洞、也有构造缝,裂缝发育程度变化非常大,且充填比较严重,裂缝系统评价难度较大[6-9]。开发初期,储层多为裂缝溶洞较为发育的区块,应用常用测井识别方法取得较好的效果,但随着油田开发的不断深入,对裂缝发育程度较差,且大量发育充填比较严重的无效缝区块应用效果较差,产生大量的低效井、不出液井。本文通过对海拉尔油田变质岩裂缝性潜山油藏岩心分析、地质特征研究、测井资料、录井资料及生产资料进行综合分析,提出应用自然电位曲线识别有效储层的方法,在现场应用中取得了较好的效果。

1 地质概况

1.1 地质特征

海拉尔油田潜山油藏主要位于苏德尔特构造带大断裂中部隆起带,潜山顶面构造形态总体表现为西高东低,油藏埋藏深1 641～1 927 m,地层厚度148.0～409.5 m,平均242.1 m。岩性主要是以火山碎屑岩和陆源碎屑岩为母岩的变质岩,岩石碳酸盐化强烈,普遍碎裂。岩心分析,孔隙度0.4%～14.3%,平均3.7%,渗透率(0.01～2.81)×10-3μm2,平均0.19×10-3μm2。孔隙度<5%的样品13块,占68%,孔隙度>5.0%的样品6块,占32%;渗透率除1块样品为2.81×10-3μm2外,其他样品均小于1×10-3μm2。由于基质渗透性极低,因此储层发育完全依赖于裂缝的发育程度。根据统计,海拉尔油田潜山油藏裂缝宽度以<1 mm的裂缝为主,占60%以上,有效缝为中-小裂缝和部分微裂缝, 平均12条/m,裂缝组系以近东西向为主。统计171条岩心裂缝表明,充填裂缝占85.8%,部分充填裂缝占7.39%,未充填裂缝仅占6.81%。根据岩心观察、样品物性分析、薄片资料及毛细管压力资料统计,布达特群潜山储层基质孔隙基本不发育,储集空间为溶蚀孔洞和未充填缝,油气主要分布在裂缝和溶洞中(见图1)。

1.2 开发现状

海拉尔油田潜山油藏于2005年陆续投入开发,开发初期主要在油藏构造高部位布井,开发井完钻后借鉴华北油田潜山油藏有效储层解释方法,取得较好的开发效果,共投产油井104口,平均单井日产油量8.8 t。2008年在油藏构造的低部位完钻开发井140口,按照原标准平均单井解释有效厚度28.4 m,投产后42口井低产液,平均单井日产液仅为0.4 t,48口开发井不出油(见表1)。

表1 海拉尔油田裂缝性潜山油藏油井投产初期产量分级统计表

2 自然电位曲线划分变质岩裂缝性潜山油藏有效储层

2.1 自然电位识别有效储层原理

自然电位测井主要用于砂泥岩剖面,是划分和评价储集层的重要方法之一[13]。自然电位产生主要是3种电势叠加的结果:扩散电动势(Ed),扩散吸附电动势(Eda)和过滤电动势(Eφ)。

实际测井中,纯砂岩层的自然电位幅度(即静自然电位)主要反映自然电场的总电动势。

(1)

式中,VSSP为静自然电位;Ed为扩散电动势;Eda为扩散吸附电动势;K为自然电位系数,取决于盐溶液性质和地层温度。

在测井过程中,因为砂岩渗透性远高于泥岩渗透性,所以扩散电动势起主导作用,扩散吸附电动势基本可以忽略[10]。在砂泥岩剖面中,当RwCmf)时,在自然电位曲线上,以泥岩为基线,出现负异常的井段,可认为是渗透性岩层(见图2)。

图2 砂泥岩剖面井内自然电场分布和自然电位曲线形态

由于海拉尔油田潜山油藏岩性以变质岩为主,而变质岩基质孔隙度非常低,渗透性也极低,在裂缝不发育或裂缝被泥质严重充填的井段孔隙、孔道非常小,而其中所含溶液也就非常低,且大多不可流动。因此,在这些层段溶液中离子与泥浆中的离子交换就非常少,自然电位响应特征表现出与泥岩层段相似,即自然电位异常幅度非常小或无异常;反之,而在有效缝发育的井段,孔隙度较高,溶液含量较高,可以与泥浆中离子发生交换,自然电位曲线表现为明显的异常。因此,在自然电位异常的井段就是有效裂缝发育的井段,如果该井段在油水界面以上,储集层中流体是原油,即为油层(见图3)。

图3 裂缝性潜山储层井内自然电场分布和自然电位曲线形态

探井贝12在1 640～1 690.0 m井段之间自然电位曲线无异常,气测无异常,取心无油气显示,不发育有效储层;1 690～1 710.0 m井段之间自然电位曲线明显异常,取心有明显油气显示,气测曲线明显异常,发育有效储层,该井段试油日产纯油20.3 t;1 710～1 750.0 m井段之间自然电位曲线无异常,气测无异常,取心无油气显示,有效储层不发育。

2.2 影响因素分析

自然电位产生的原因比较复杂,受仪器精度、测井速度、岩层厚度、泥浆矿化度、地层压力、流体性质等因素影响,但在实际油田开发过程,主要影响因素有4种。

(1) 受泥浆矿化度与地层水矿化度影响。自然电位的产生主要由于钻井液中的离子与地层水中的离子发生交换,从而产生电势差。当两者的矿化度差异相差不大时,即使在渗透层也难以形成有效的电势差,自然电位曲线与泥岩层段特征基本一致。

(2) 受地层压力影响。当泥浆柱和地层之间压差很大,同时渗透层井壁上没有泥饼时,形成过滤电动势。在实际的钻井过程中,是要求通过控制泥浆密度严格控制泥浆柱与地层之间压差的,但由于受注水等因素影响,地层中存在部分异常高压层,针对异常高压层过滤电动势发挥较大作用,此时自然电位曲线受到影响较大,对于这类地层需要从注水开发方面进行综合分析,对自然电位曲线进行校正。

(3) 受储集空间影响。在现场实践分析过程中发现,溶洞性潜山油藏部分油井溶洞极为发育,油井自然产能很高,但在溶洞发育的井段自然电位曲线平直,没有出现明显的异常,主要是由于泥浆大量漏失,离子交换在地层深部产生。

(4) 受储集层中的流体影响。利用自然电位异常幅度法可以区分渗透层,但对于自然电位异常幅度异常大的井段则需要综合分析,发生异常的井段可能是由于有效裂缝极为发育导致,也可能是由于储层中流体导致。

这些影响因素在油田开发后,可以根据油田实际比较容易区分,比如实际测井曲线上渗透层自然电位曲线明显异常,那么基本可以排除泥浆矿化度的影响。另外,油井有效储层不发育并不意味着无利用价值,由于海拉尔油田潜山油藏油井不压裂没有自然产能,因此在储层不发育井利用上,要充分考虑邻井储层发育状况。

2.3 有效储层识别标准

国内外油田对裂缝的研究相对较多,实际应用常规测井系列进行定量研究非常困难,这主要是由于大部分裂缝很窄,仪器测试纵向分辨率不足导致的。另外,岩层尤其是储集层大多不是均质的,储集层哪怕有细微的岩性变化,就会导致常规电法测井表现出与裂缝类似的特征,所以利用常规测井识别小裂缝、微裂缝理论上可行,但实际操作非常困难。

在油田开发过程中,主要目的是寻找储集层、渗透层,因此即使能定量化裂缝,但无法区别出有效裂缝时,其意义也不大。在海拉尔油田潜山油藏开发过程中,重点是寻找有效储层。而自然电位对渗透层比较灵敏,因此主要采用自然电位曲线异常幅度法制定有效储层图版(见图4)。

由于自然电位影响因素较多,且在海拉尔油田无法区分油水层,因此需要对区块油水界面有清晰的认识。由于油田已经投入开发,油水界面通过探评井、生产井资料,可以很容易作出判断。在油水界面以上,采取以自然电位为主,参考岩心、岩屑、气测、地化等资料进行综合判断有效储层。由于大部分开发井无岩心、岩屑、气测、地化等资料,因此自然电位曲线是划分有效储层的重要依据(见表2)。

图4 海拉尔油田裂缝性潜山油藏有效储层识别电性图版

识别方法油层差油层干层测井ΔVSP≥20mV高产油层;20mV>ΔVSP≥10mV,工业油流层10mV>ΔVSP≥5mV5mV>ΔVSP岩心缝洞发育好,有主缝,呈开启形态,缝洞连通性好,含油较明显,油气味浓裂缝发育较好,缝隙空间小,连通性差或不连通,可见含油裂缝发育差,缝隙充填紧密,不连通,不含油或含油性差岩屑含油岩屑含量≥5%,荧光级别≥10级含油岩屑含量1%～5%,荧光级别≥7级含油岩屑含量低或无显示气测全烃≥0.5%,比值≥3,甲烷60%～80%全烃≥0.2%,比值≥3,甲烷60%～80%无显示地化S1/S2≥3,S1≥3,S2≥1.7S1/S2在1～3之间S1<3,S2<1.7S1/S2<1,S1<2,S2<0.7

3 实例分析及现场应用效果

按照上述标准,对海拉尔油田潜山油藏所有油井进行重新解释,共发现潜力井42口,陆续对其中的16口实施补孔挖潜,14口取得增油效果,单井日增油初期达到4.0 t,累计增油达4 957 t(见表3)。

表3 海拉尔油田变质岩裂缝性潜山油藏补孔试验井效果统计

如比较典型的贝14-XB48-44井组,该井区共有3口井,按照原解释的有效厚度射孔,投产后均低产,生产仅3个月就无液关井。按照自然电位曲线异常幅度法,射孔层段无明显异常,说明射开层段比较致密,非有效储层,但在射孔层段下方井段自然电位曲线出现了明显的异常,说明该井段具有渗透性,发育有效裂缝(见图5)。

从前面的分析可以知道,变质岩在没有裂缝发育的情况下是极其致密的,只有发育有效裂缝时,才具有渗透性。为此,对贝14-XB50-50、贝14-XB48-46井自然电位明显负异常的井段实施补孔,均取得较好的增油效果,其中自然电位异常井段较长、幅度较大的贝14-XB50-50补孔后初期日增油6.0 t,5年后日产油仍有6.1 t,累计增油达到了7 733 t。