随钻测井技术计算有效孔隙度方法研究与应用——以埕海油田中生界储层为例

于 超，肖 娟，马玉荣，侯国文，杨佩峰，董洪闯

（中国石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280）

在油气勘探和开发实践中，有效孔隙度已经成为一个非常重要的储层物性参数。 孔隙度的确定可以通过钻井取心在实验室测定获取，但该方法具有耗时长和费用高等缺点。 测井技术是求取有效孔隙度的有效手段之一，并且测量数据连续，具有成本相对低廉的特点。 但是，利用测井资料计算储层有效孔隙度也存在很大的难度。 首先，干酪根可以作为骨架颗粒存在，会直接导致声波、密度测井计算的孔隙度偏高，影响利用常规测井计算孔隙度的准确性。 其次，复杂的岩性和矿物类型形成的岩石骨架常常造成测井参数难以确定［1-5］。 因此如何高效、准确获取储层有效孔隙度成为影响储层评价的关键。

大港探区埕海油田位于渤海湾盆地歧口凹陷南缘斜坡区，构造上位于埕宁隆起向歧口凹陷过渡的斜坡部位，油源条件优越，储层发育，区域构造位置有利，为一大型的复式含油气区［6-9］（图1）。 目前，埕海油田中浅层勘探逐渐进入高成熟阶段，中生界深层已经成为提高油田产量的重要接替领域。 油田中生界测井系列以随钻测井为主，其次为常规电缆测井，少部分井进行了元素俘获谱（ECS）测井。所用测井资料类型多样， 不同资料间相互检验的同时，也为精确评价孔隙度带来难度。 针对不同地层利用声波、密度、中子骨架参数来求取孔隙度，或者用三孔隙度交会来求取，可以有效弥补岩心物性分析资料的缺陷［10-11］。因此，针对大港探区埕海油田测井资料类型多样，有效孔隙度计算的难点问题，本文从随钻测井和常规电缆测井资料入手，分析二者测井资料的差异性，建立适合该区中生界侏罗系储集体有效孔隙度测井解释模型，为同类研究区的储量计算和预测提供切实可行的方法。

图1 歧口凹陷大港探区地质构造概况

1 中生界储层特征

研究区自下而上的地层有： 上古生界二叠系、中生界三叠系、 侏罗系以及白垩系和新生界第三系、第四系的沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组、平原组。 中生界地层中，三叠系主要为棕红色泥岩、砂岩、粉砂岩互层，夹少量煤线和灰岩，以滨岸浅湖沉积为主；侏罗系由两套正旋回砂岩组成，砂岩旋回由巨厚砾岩、砂岩组成，向上变为泥岩夹中厚层砂砾岩和细砂岩，以河流相沉积为主［12］；白垩系为泥岩夹薄层粉砂岩沉积为主。 其中，中-下侏罗统煤系源岩以及上侏罗-下白垩统暗色泥页岩属于烃源岩。 中生界整体储层发育较好，孔隙类型以原生粒间孔为主，部分为溶蚀粒间孔和粒内孔，存在纵向和横向上的差异，分布具有很强的非均质性；储层物性受岩性、不整合面、断裂及成岩作用的控制，岩性主要为含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、砾岩。 其中，中-下侏罗统和上侏罗-下白垩统储层物性最好， 特别是在不整合面附近［13-14］。

2 随钻测井与常规电缆测井资料对比

随钻测井是近年来国内外得到迅速发展的一种裸眼测井方法，适用于大位移定向井、海上勘探井、电缆测井，以及钻杆输送测井无法实施区域的测井。 它能够得到近似于原状地层的测井资料，受钻井液侵入影响小，为准确判断岩性、识别低阻油气层提供可靠的依据。 目前随钻测井较为全面的是“四组合”测井（自然伽马、电阻率、密度、中子），由于受测井时间、侵入深度、测井仪器探测深度等多种因素的影响，测井结果与常规电缆测井资料存在差别［15-19］。

在埕海地区以中生界为目的层钻探的23口井中， F-8、F4井既进行了随钻电阻率及孔隙度测井，又进行了常规电缆电阻率测井及孔隙度测井。 从随钻与常规电缆测井电阻率曲线对比结果看， 油层、干层的常规电缆测井侧向电阻率值大于随钻测井衰减电阻率值（图2）。

读取了F-8井61个层点的随钻与常规电缆测井的自然伽马、电阻率、密度、补偿中子测井值，建立相关关系图版（图3），其拟合的关系式为：

分析表明，随钻与常规电缆测井的相关性总体较好，只有电阻率相关性较差。 当电阻率≤5.0 Ω·m时，常规电缆测井侧向电阻率与随钻测井衰减电阻率基本相等；当电阻率≥5.0 Ω·m时，随着衰减电阻率的增加，常规电缆测井侧向电阻率增大。 随钻和常规电缆测井的自然伽马、密度、补偿中子测井曲线基本重合。 鉴于数据间良好的相关性，可以直接利用随钻测井的密度、补偿中子测井曲线对孔隙度进行解释。

图2 F-8井常规电缆与随钻测井测井曲线对比

图3 埕海油田F-8井常规电缆与随钻测井曲线相关性

3 测井解释孔隙度模型的建立

通过对覆压校正后的岩心分析孔隙度进行岩心归位［20-21］，利用覆压孔隙度与密度或补偿中子曲线的相关关系，建立该区中生界储层有效孔隙度解释模型。

3.1 岩心覆压孔隙度

由于压力释放和弹性膨胀，取心样品测试的孔隙度有所增大， 为了确保取心样品测试结果的准确性，消除地层与地面孔隙度之间的误差，需根据岩样的深度和实际的覆压分析资料，建立覆压公式进行校正。

埕海油田张东东地区共有5口井进行了岩心覆压实验， 其中15块样品进行了地层压力20.7 MPa下的三轴孔隙度测量，地层的三轴孔隙度即为覆压孔隙度，由此建立了地面孔隙度与覆压孔隙度的关系式（图4）：

式中：准f为覆压孔隙度，%；准s为地面孔隙度，%；r为相关系数。

图4 埕海油田中生界储层地面孔隙度与覆压孔隙度关系

3.2 岩心归位

利用上述建立的覆压校正公式对埕海油田张东东地区中生界钻井取心的5口井岩心分析孔隙度进行覆压校正， 并对21筒共计169.88 m岩心进行系统归位（表1），在此基础上开展各井的有效孔隙度解释。

表1 埕海油田张东东地区取心井岩心归位数据

3.3 有效孔隙度解释模型

根据岩心归位结果，选取25个层点，读取对应的密度和补偿中子值，分别建立岩心覆压孔隙度与密度、补偿中子的关系图版（图5），拟合关系式分别为：

补偿中子孔隙度公式：

密度孔隙度公式：

式中：准Cnl为补偿中子计算孔隙度，%；准Den为密度计算孔隙度，%；r为相关系数。

由图5可以看出， 补偿中子计算孔隙度与覆压孔隙度相关性差，相关系数为0.13；密度计算孔隙度与覆压孔隙度相关性好，相关系数为0.962。 本地区补偿中子测井受统计涨落及井眼环境的影响较大，应用效果不理想，因此选取密度孔隙度公式作为中生界砂岩储层的孔隙度测井解释模型。

图5 埕海油田中生界储层覆压孔隙度与补偿中子、密度孔隙度关系

4 应用效果分析

4.1 解释模型在埕海油田应用

利用以上研究建立的埕海油田中生界有效孔隙度解释模型， 开展研究区内10口单井单层有效孔隙度的计算。 实际应用结果表明，利用该方法计算的孔隙度与岩心分析结果吻合较好，计算的相对误差在-3.07%～4.41%之间（表2），计算结果满足生产、研究及储量计算中储层孔隙度评价精度要求。

表2 埕海油田中生界油层岩心孔隙度与测井孔隙度对比

4.2 其它地区应用潜力

通过分析钻井取心的实测数据， 在岩心归位和覆压校正的基础上，建立覆压孔隙度与密度曲线的关系来确定有效孔隙度解释模型。 该方法充分利用了随钻测井资料获取的参数［24］，在孔隙结构比较复杂的地层具有良好的适用性。 大港探区临近渤海海域，受地域影响，海域内探井、评价井多以“四组合”（自然伽马、电阻率、密度、补偿中子）随钻测井系列为主。 目前海域内钻遇储集岩性多以砂岩为主，岩石骨架密度差异不大，因此可以在渤海海域大港探区大范围应用此密度模型进行有效孔隙度计算。

当然受仪器刻度、钻孔（孔径、泥浆）等因素的影响，在其它地区密度测井计算有效孔隙度结果也会存在一定偏差， 为此要强化参数综合分析应用，使用多种参数（包括声波时差、补偿中子）进行综合计算，有利于有效孔隙度计算精度进一步提高。

5 结论与建议

受测井时间、侵入深度、测井仪器探测深度等多种因素的影响，随钻测井衰减电阻率与常规电缆测井侧向电阻率存在差别，但密度、补偿中子测井曲线与常规电缆测井的基本一致。

通过对岩心分析孔隙度进行归位和覆压校正，建立了测井密度值与有效孔隙度之间相关关系，该关系模型在埕海油田中生界储量计算的实践应用结果显示，相对误差仅在-3.07%～4.41%之间，能够满足储层孔隙度评价精度要求。

渤海海域大港探区探井、评价井以随钻测井为主，储集岩性多以砂岩为主，岩石骨架密度差异不大，可以大范围应用此密度模型开展有效孔隙度计算。