大庆长垣扶余致密油水平井测井解释

2019-05-13郑建东朱建华闫伟林

测井技术 2019年1期

郑建东,朱建华,闫伟林

(中国石油大庆油田有限责任公司, 黑龙江大庆 163712)

0 引言

大庆长垣扶余致密油层属源下致密油藏,上覆分布稳定的青山口组暗色源岩,总体上具有砂岩层数多、单层厚度薄、层间差异大、连续性差等特点。单砂层厚度一般在1.5～5.5 m之间,孔隙度为6.0%～13.0%,渗透率为(0.01～1.0)×10-3μm2。直井压后产能较低,储量升级和动用难度大[1-2],认识水平井与邻近直井测井响应特征差异、计算水平井储层参数、选择压裂改造甜点段和评价产能成为致密油水平井储层测井评价的重点。从前人研究成果看[3-4],水平井测井解释与直井解释过程大致相同,相对于直井的特殊性,主要表现在空间位置、上下围岩影响、地层非均质性及各向异性等方面,导致在曲线显示、井眼轨迹与地层关系解释及综合评价等方面有所不同,灵活运用直井测井解释经验对水平井综合测井解释也很重要。本文应用丰富的水平井和导眼井或邻近直井测井资料,探讨了两者间测井响应特征和差异,并在井眼轨迹与地层几何关系确定基础上,总结了水平井储层参数计算、甜点段优选和产能评价方法,形成了一套适合长垣扶余致密油水平井测井解释技术。

1 水平井和直井测井响应分析

前人主要通过数值模拟方法研究围岩、井眼大小、井眼与地层夹角及地层各向异性等因素对水平井测井响应的影响,总结了很多规律,如利用感应测井曲线在不同倾角的各向异性地层中出现“羊角”现象来判断地层界面等[5-6]。长垣扶余致密油预探水平井以贝克休斯公司随钻伽马和电阻率测井系列为主,同时还进行了以阿特拉斯5700系列为主的钻后电缆测井,测井项目一般比较齐全,为水平井和直井的测井响应分析带来有利条件。

1.1 水平井和直井电缆三孔隙度测井响应分析

ZP6井是以勘察X18井区FⅡ油层组砂岩发育情况及含油性为目标的1口水平井。为了对比水平井和直井测井响应特征,该井导眼井、邻近的X18直井目的层和水平井水平段均进行了三孔隙度和阵列感应测井,并对水平段进行了井壁取心15块。水平井曲线读值选取在井眼轨迹位于目的层中部、受上下围岩影响较小处,主要表现为随钻电阻率测井曲线较平直,随钻上、下自然伽马响应值差别较小,录井岩屑见连续含油显示处。通过对ZP6导眼井、水平井水平段和邻井X18目的层段三孔隙度测井曲线值的对比(见表1),可以看出3者差异较小。同时对比了其他9口扶余致密油水平井及其邻近直井目的层的三孔隙度测井曲线值,也显示相同的规律。应用水平井水平段钻后三孔隙度测井曲线,采用直井模型计算水平井有效孔隙度参数,计算结果与15块井壁取心样品分析结果对比,孔隙度绝对误差为1.0%,说明水平井和直井电缆三孔隙度测井曲线值差异不大,基本不需要校正。

1.2 水平井和直井电阻率测井响应分析

长垣扶余致密油水平井主要采用贝克休斯公司的OnTrak-随钻自然伽马和电阻率测井仪器进行地质导向,一般提供双频率下(2 MHz和400 kHz)4条不同探测深度的相位差和衰减电阻率曲线(RPCEHM、RPCELM、RACEHM、RACELM)。为了解这4条随钻电阻率曲线与直井饱和度解释模型中常用到的深侧向电阻率测井曲线之间的关系,对长垣扶余致密油20口水平井随钻电阻率曲线和其邻近直井目的层5700测井系列深侧向电阻率曲线进行了取值对比(见图1)。从图1(a)中可以看出,随钻相位电阻率(RPCELM、RPCEHM)相比邻近直井目的层深侧向电阻率值普遍偏大,分析与相位电阻率对垂向电阻率敏感,受各向异性影响大有关。而图1(b)中随钻低频衰减电阻率(RACELM)值则相对普遍要低一些,与其探测深度大,受目的层上下泥质围岩影响有关。另外随钻高频衰减电阻率(RACEHM)值与邻近直井深侧向电阻率值较为匹配,基本在45°线附近,说明井眼轨迹在目的层层中位置的随钻RACEHM曲线基本可代表目的储层的电阻率值,可用直井模型计算储层含水饱和度。

表1 ZP6井直、水平井及其邻井X18目的层三孔隙度测井曲线值对比表

*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

图1 水平井层中随钻电阻率与邻近直井深侧向电阻率值对比图

1.3 水平井和直井自然伽马测井响应分析

图2 水平井随钻自然伽马、电缆自然伽马与邻近直井自然伽马对比图

随钻自然伽马测井与传统直井的自然伽马测井原理完全一样,都是沿井眼记录地层自然伽马射线的强度。随钻自然伽马探测器一般都安装在离钻头不远的钻铤内部,因此,除钻井液密度、井眼井径变化等一般影响因素外,测井速度与钻铤对自然伽马射线的衰减也成为影响测量值的主要因素[7]。图2为长垣扶余水平井随钻自然伽马、电缆自然伽马与邻近直井自然伽马对比图。从水平井和邻近直井自然伽马的测量值对比来看,对于同一储层,2种仪器的测量值在变化趋势上基本一致,砂岩段低值,泥岩段高值;自然伽马绝对值对比看,水平井随钻自然伽马和电缆自然伽马值普遍较邻近直井的自然伽马值小,分析水平井可能受围岩、钻井液和钻铤对低能的铀钍的灵敏度低等因素影响导致;而从水平井和对应直井的自然伽马相对值来看,两者差别不大,说明水平井可以利用随钻自然伽马的相对值开展水平段泥质含量参数计算。

2 井眼轨迹与地层几何关系的确定

搞清水平井井眼轨迹与地层几何关系是水平井测井解释的关键[8-9]。由于扶余油层纵向上多套薄油层叠置发育,横向上砂体相变快,给水平井井眼轨迹解释带来一定难度。同时水平井随钻和井眼轨迹数据包含的信息常常难以提供唯一的解释,通常还要利用邻近直井(或导眼井)的一些特殊储层如油页岩、膏岩作为标志层,并利用地震沿井眼轨迹切片或目标层构造图获得地层倾角等信息来作为井眼轨迹解释的约束条件或起始点,以达到精确解释井眼轨迹与地层钻遇关系的目的。

通常,开展井眼轨迹与地层几何关系精确解释采用在二维或三维空间中利用井眼轨迹、地层剖面和测井曲线综合成图技术,根据随钻测井响应特征的差异反映空间上地层构造、岩性或含油性变化来综合确定。首先,应用导眼井或邻近直井的自然伽马或电阻率信息构建地层层状初始模型,并根据直井目的层附近的具有特殊测井响应的岩性,如扶余油层上面青一段具有高自然伽马和高电阻率特征的油页岩层或者扶余油层中高电阻率的非目标油层或钙层,标定数量不等的标志层,为下步地层模型调整提供依据和参考。然后,利用水平井解释软件的二维或三维成图技术,调入井眼轨迹、随钻测井曲线和邻井层状地层模型。入靶位置判断主要通过标志层、地层等厚原则、曲线形态和数值来综合判断。而地层倾角计算主要依靠地质构造图和地震资料来确定,或者依据井眼轨迹2次钻遇地层界面时采用几何判断法计算地层倾角。最后,应用随钻方位自然伽马曲线,确定井眼轨迹是钻遇地层上界面还是下界面,从而确定井眼轨迹与地层位置关系。根据扶余油层一般储层底部含较多钙质,导致相位电阻率升高等信息不断调整井眼与地层几何关系(即地层模型),直到由地层模型正演模拟的测井曲线与实测曲线吻合较好时,认为此时的地层模型与实际地层最为接近。

3 水平井储层参数计算和甜点段优选

井眼轨迹在目的层层中位置的随钻高频衰减电阻率值(RACEHM)与邻近直井的深侧向电阻率值(RLLd)匹配最好,可用直井模型计算储层含水饱和度。水平井钻后电缆的声波、密度曲线值与直井差别较小,也可应用于水平井储层孔隙度计算。但在其他位置,电磁波测井受层厚、围岩和层界等影响,需要开展校正。因此,在井眼轨迹与地层几何关系确定的基础上,采用有限元法数值模拟水平井地层模型下电磁波测井响应,并针对影响因素建立相应校正图版,开展水平井电阻率的逐点校正,提高致密油水平井储层参数的计算精度。

致密油水平井储层甜点段优选根据随钻和电缆测井数据计算储层七性参数,应用致密油直井分类评价标准[10],划分储层类别。并将“七性”参数解释成果图通过设置曲线刻度,将孔隙度和含油饱和度、泊松比和弹性模量、脆性指数、渗透率和破裂压力等参数放置在同一道内两两交会,突出储层物性、含油性和可压性等特征。同时增加固井质量、井眼轨迹与地层关系等解释结果,直观方便地划分水平段储层类别,为压裂选层及射孔位置确定提供重要支撑。在压裂段划分上,主要考虑同一段内储层性质和类别、固井质量及井眼轨迹。在压裂工艺上,在多裂缝段处增大改造体积,在少裂缝段处增大缝的延伸长度。此外,依据“七性”评价参数和地应力大小确定压裂段内簇数和各簇射孔点,并根据储层类别、钙质含量、泥质含量的变化,确定各段加砂、加液量、土酸类型和用量。

4 水平井产能快速评价

对于压裂水平井的产能预测,国内外已有大量专家学者进行了研究,形成了不同完井条件、不同驱动方式、不同井网下的众多产能评价模型或方法,为地质设计和决策提供依据[11]。但这些方法都比较复杂,模型中如泄油半径、生产压差、裂缝属性等参数取值较困难,在生产实际中应用误差较大。一般来说,水平井的产能与储层品质和压裂工艺有关,同一探区具有相近储层特征和试油工艺的井间,可由试油井资料通过类比法预测新钻水平井产量。通过对长垣扶余致密油已试20口水平井产能分析,确定产能影响因素主要为水平段长度L、目的层砂体厚度H、储层品质参数(有效孔隙度φ、含油饱和度So、脆性指数IB)。因此,为了满足长垣扶余致密油水平井优化设计和钻后快速评价的需要,采用类比法,应用上述5个储层参数的乘积(定名为综合评价指数)与水平井试油产量建立关系图版(见图3),两者相关系数达到0.93。应用该模型预测水平井产量与实际对比,平均相对误差为29.6%,基本能满足实际生产需要。

图3 长垣扶余致密油产能与综合评价指数关系图

示踪剂监测技术是评价水平井分段多簇大规模压裂改造后各段产量的重要手段。研究可知,示踪剂在评价水平井各段产量时,其分段回采率和产能贡献率能较好地反映地层的产出情况[12]。图3中给出了AP1井稳产阶段各压裂段的产能贡献率和回采率与储层综合评价指数的关系,发现三者间具有较好的正相关性,说明储层综合评价指数与产能关系密切,能够较合理反映产能的大小,证实了类比法计算水平井产能的可行性。