基于录测资料的变质岩潜山优质储集层预测方法及其应用

汪 芯 郭明宇 李鸿儒 杨 毅 倪朋勃

(①中法渤海地质服务有限公司；②中海石油(中国)有限公司天津分公司；③中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司)

0 引 言

目前，海上油气的勘探目标已由浅层常规油气藏向中深层潜山复杂油气藏转移，渤海油田渤中19-6构造的重大发现证实了深层潜山复杂储集层巨大的勘探潜力。渤中19-6构造带经历了多期次构造运动的改造，直接出露太古界变质岩基底，在构造应力和风化剥蚀的作用下，潜山顶部形成了裂缝-孔隙型优质储集层，并在潜山内幕形成了裂缝型储集层[1-3]，其变质岩潜山储集层物性整体上受裂缝非均质性发育影响严重，优质储集层的发育对复杂储集层的油气成藏与高产具有重要的控制作用[4-7]。然而对裂缝的识别与预测也一直是具有挑战性的业界难题，以往潜山油气藏裂缝的识别与预测方法比较单一，多从地震、测井等单一手段去预测或识别裂缝，评价效果难免受技术限制影响[8-17]。地震预测虽然为钻前预测方法，但往往与实钻结果有些误差[8]。测井技术为钻后评价，难以保障评价的时效性，且主要利用电成像测井作为最有力的裂缝识别手段，其测井成本较高，在成像资料有限的情况下利用常规测井资料识别裂缝也一直是测井技术的难题，不同区域常规测井资料识别裂缝可用性需具体研究[18]。录井手段虽在随钻过程中评价储集层具有较高的时效性，但前人对该方面缺少深入研究，尚不能用于勘探开发实时决策。

本文利用录井、测井资料，首次将录井、测井复杂储集层有效性识别技术相结合，寻找预测变质岩潜山优质储集层的有效方法，建立利用录、测资料预测变质岩潜山优质储集层的综合评价技术方法，以期为该类油藏的合理高效勘探开发提供依据。

1 录、测井资料预测优质储集层

通过对渤海油田渤中19-6井区20口井的大量录井、测井数据进行对比分析，充分利用录井技术获取的工程参数、气测参数以及测井技术的常规测井参数和成像测井数据，建立了录、测井资料综合预测优质储集层方法，并相互验证。

1.1 录井资料预测优质储集层

1.1.1 钻时-气测全烃法

钻时是每钻进一个单位厚度岩层所需要的时间，单位为min/m。钻时的影响因素较多，工程上，包括钻井参数、钻井液性能与排量等。当钻压大时，钻时低；当粘度低、密度低、排量大时，钻速大，钻时低。同时，司钻的操作技术与熟悉程度、钻头的新旧程度也有影响，新钻头往往钻时小。为排除以上工程等因素影响，要确定钻井液性能保持一致，泵排量不变，且保持同一钻头磨损程度持续钻进，那么此时钻时主要是受岩石本身的软硬程度、孔隙、裂缝发育程度，以及地层孔隙流体压力等地层因素的影响。在相同工程因素影响条件下，当钻遇岩性单一地层时，钻时可以反映岩石孔隙、裂缝发育程度；当钻遇潜山单一岩性孔隙、裂缝型储集层时，由于油气源供给充足，储集层孔隙、裂缝发育，充满流体，使得气测全烃有所响应，出现高值。因此，可以利用气测全烃值间接识别裂缝，进而预测优质储集层。综合钻时与气测全烃，当钻时低，气测全烃值高，储集层孔隙、裂缝发育，为优质储集层；反之钻时高，气测全烃值低，储集层孔隙、裂缝欠发育，为致密层。以往主要从单一曲线特征分析储集层裂缝发育情况，而本文建立录井资料裂缝识别的“挖掘效应”，利用钻时与气测全烃曲线叠合法，快捷直观地判断储集层裂缝的发育情况。同时，利用气测全烃与钻时的比值可以有效识别裂缝，进一步划分优质储集层。如图1所示，气测全烃值与钻时曲线交会、两者比值处于明显高值处，为优质储集层。

图1 钻时-气测全烃、dc指数法预测优质储集层

1.1.2dc指数法

以往dc指数主要用于工程上判断地层岩性[19]、地层可钻性[20]、地层压力监测[21]，也有应用于火成岩储集层的识别[22]，但变质岩储集层应用较少。本文主要探索利用dc指数对潜山变质岩储集层裂缝识别与优质储集层划分。

dc指数是经钻头直径、钻压、转盘转速、钻井液密度、钻头磨损等校正因子校正处理后，真实反映岩石可钻性的参数，计算公式[19]如下：

dc=[lg(3.282/t×n)/lg(0.0684W/db)]×(ρ1/ρ2)

式中：t为钻时，min/m；n为转速，r/min；W为钻压，t；db为钻头直径，mm；ρ1为地层水密度，g/cm3；ρ2为实际使用的钻井液密度，g/cm3。

在同一地区相同岩性地层中，如无裂缝发育，地层可钻性相同，则dc指数变化不大且为最大值；如果岩石孔隙、裂缝越发育，钻压、转盘转速等工程参数变化明显，导致dc指数减小，表明地层物性良好。因此，可以利用dc指数预测优质储集层发育情况(图1)，dc指数相对于高背景值明显低值(dc指数小于1)处裂缝发育，为优质储集层发育段。

1.2 测井资料预测优质储集层

1.2.1 电阻率测井法

变质岩潜山地层岩性硬度较高，脆性好，受岩性影响整体电阻率较高。当受到外力破碎后，易形成裂缝和孔隙，具有溶蚀作用的流体在裂缝中流动也会对裂缝进行溶蚀改造，由于裂缝中被流体充填，裂缝发育段电性明显降低，形成高背景电阻率下相对低电阻率特征，该类井产能往往较高。裂缝发育段在表现相对低电阻率的同时，深、浅电阻率(RD、RS)还出现幅度差异。高角度裂缝(75°～85°)为正幅度差异，低角度裂缝(含水平缝)曲线幅度差异几乎无差异或重合，甚至有时出现负差异[11]。微球测井电极板紧贴井壁，测得井壁附近电阻率，如果储集层发育裂缝，其中就会因钻井液侵入，微球电阻率值(RMSF)降低明显。如图2所示，高背景电阻率下相对低阻处发育裂缝，深浅电阻率出现正幅度差，为高角度裂缝。微球电阻率出现明显降低处为优质储集层发育段。

图2 电阻率、三孔隙度测井划分优质储集层

1.2.2 三孔隙度测井法

声波测井进行裂缝的识别也是一种比较有效的方法，当声波到达裂缝发育地层时幅度会严重衰减，声波时差高，但一般反映的是水平裂缝或角度比较低的裂缝，而对于地层中高角度裂缝反映较差[11]。补偿中子测井主要是测量地层中的含氢指数，通过含氢指数计算地层中的孔隙度，而岩石骨架通常情况下不含氢，致密岩石基质孔隙度很低，故其能反映地层总孔隙度。致密地层补偿中子测井会出现相对低值，而地层中孔隙、裂缝发育，储集层含烃时，补偿中子测井曲线值为高值。密度测井通常用于测量地层中的岩石的体积密度，反映岩石的总孔隙度，其受井眼状况影响较大，井况良好时，裂缝越发育，其值越低，反映地层孔隙度会增大；而当裂缝不发育，其值越接近岩石骨架密度，密度测井值会变大，反映地层孔隙度会减小。虽然三孔隙度曲线识别效果受多种因素影响，但整体上裂缝型储集层常规测井曲线下显示“一低两高”的特征，且三孔隙度曲线具有较好的相关性，可作为识别裂缝的有效手段[14]。如图2所示，声波时差高值、补偿中子相对高值，密度测井值减小处为裂缝发育处，对应优质储集层发育段。

1.2.3 电成像测井法

电成像测井测量沿井壁的地层电阻率变化情况，不仅受岩性、孔隙度、流体性质变化影响，还受冲洗带钻井液性质及井壁不规则影响。潜山岩性单一，地层致密，井壁规则且不受钻井液侵染条件下，电成像测井主要反映孔隙及流体情况。因此，在变质岩地层中由于背景岩性电阻率较高，裂缝发育，电成像表现为低电阻率值的暗色条纹，其是裂缝发育的最直观、最常用的测井手段。如图3所示(图中高电阻率简称高阻，高电导率简称高导)，电成像图上表现为高幅度的正弦线或余弦线切割整个井眼，为高角度裂缝，为优质储集层发育段。

利用上述储集层测井响应特征，对渤中19-6构造电成像和取心资料反映裂缝发育的层段对应的常规测井曲线进行研究，研究发现常规测井曲线均有不同程度的响应变化，且三孔隙度和深侧向电阻率都对储集层孔隙度有一定的反映。因此，该区块在没有电成像测井资料的情况下，可利用邻井电成像资料与取心资料对常规测井曲线进行标定，进而利用常规测井曲线进行优质储集层的预测。

图3 电成像测井划分优质储集层

2 录测一体化综合评价

通过上文阐述，建立了录测综合识别与判断变质岩储集层裂缝发育的标准与方法(表1)。基于现场实时数据即可进行优质储集层预测，并利用钻后测井资料准确预测优质储集层发育段，提高有效储集层识别判断的准确率。该一体化综合评价方法，将显著提高作业时效，为决策者实时决策提供有力依据。

表1 录测一体化综合评价变质岩潜山优质储集层标准

3 实例验证

渤中19-6构造太古界潜山主要为大套花岗片麻岩，由于构造运动以及长期遭受风化、淋滤、剥蚀等，发育大量的构造缝、溶蚀孔洞等，裂缝发育处往往含油气性较好，即为优质储集层。优质储集层的划分对于该构造储量评价至关重要，利用该方法也大幅提高了该区域优质储集层判断的符合率，使符合率达到92%以上，为取样点及测试层段提供有力依据。

以该区块X井太古界潜山为例，从录井上的响应特征来看，4 270.5～4 276.5 m、4 278.0～4 287.0 m、4 291.5～4 293.5 m、4 304.4～4 309.0 m井段处钻时与气测全烃曲线叠合明显，气测全烃值高，钻时较低，全烃值/钻时比值异常明显，显示为优质储集层发育段；从dc指数上来看，以上4层储集层dc指数明显减小，为优质储集层发育区。因此，从录井上划分该套储集层相应井段处为优质储集层，在随钻过程中可以快速直观地判断储集层发育情况，为后续是否继续钻进提供决策支持。

从测井上的响应特征来看，在整段太古界自然伽马数值相对较高，曲线数值变化范围较大。4 270.5～4 276.5 m、4 278.0～4 287.0 m、4 304.4～4 309.0 m井段为整体高电阻率背景下的相对中、低电阻率值，同时深、浅双侧向电阻率具有较明显的正幅度差，且微球电阻率低于深、浅侧向电阻率；声波时差曲线形态出现锯齿状变化且数值偏大，中子孔隙度数值明显大于骨架值，密度数值相对较低，常规测井反映均为优质储集层(图4)；在电成像图上可以清晰看到这3段储集层中-高角度裂缝发育(图5)。虽然录井上4 291.5～4 293.5 m井段指示为裂缝发育处，但其测井响应特征不明显，故综合判断4 270.5～4 276.5 m、4 278.0～4 287.0 m、4 304.4～4 309.0 m 这3段裂缝较为发育，划分为优质储集层。钻井取心可见裂缝发育明显，且测试获工业气流，证明该方法应用效果显著。

图4 渤中19-6构造X井太古界优质储集层划分

图5 渤中19-6构造X井太古界电成像测井图

4 结论与认识

(1)利用录井资料预测优质储集层，建立钻时-气测全烃法、dc指数法，可以实时快速预测优质储集层发育段。利用钻时-气测全烃法建立裂缝识别的“挖掘效应”，根据钻时与气测全烃曲线叠合法，在两者曲线交会、比值明显高值处，为优质储集层；当dc指数小于1时，储集层裂缝发育，为优质储集层。

(2)利用测井资料预测优质储集层，建立电阻率测井法、三孔隙度测井法、电成像测井法，可快速准确预测优质储集层发育段。高背景电阻率值下相对低电阻率处发育裂缝，深浅电阻率出现正幅度差，为高角度裂缝，微球电阻率出现明显降低；声波时差高值、补偿中子相对高值，密度测井值减小；电成像图上表现为高幅度的正弦线或余弦线切割整个井眼，为高角度裂缝，为优质储集层发育段。

(3)利用录测资料综合评价技术体系，预测了渤中19-6构造太古界变质岩潜山优质储集层发育段，钻井取心可见裂缝发育明显，通过测试获高产工业气流，证明该综合评价方法可靠且应用效果显著。