基于波幅定量化的潜山储层有效性评价

2023-02-14张国强

石油地球物理勘探 2023年1期

张国强

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

1 问题的提出

潜山油气藏作为陆相断陷盆地隐蔽油气藏的重要组成，近年来已成为中国东部盆地深化勘探和增加储量的重要领域。渤海湾盆地多个区块的潜山地层均获得良好油气显示，表明潜山储层勘探潜力巨大。与碎屑岩储层相比，潜山储层中广泛存在由构造运动、地下水溶蚀等自然作用形成的孔、洞、缝空间，可作为油气的良好储集空间及运移通道。但由于潜山储层具有非均质性强、储集空间结构复杂等特点，因此难以准确刻画潜山储层的有效性[1-4]。目前主要在常规资料评价[5-7]的基础上，依靠核磁共振[8-10]、微电阻率扫描成像[11]、超声波井壁成像及阵列声波[12-14]解释、评价潜山储层的有效性。

上述测井技术在储层有效性精细评价方面展现了较好应用效果，同时也存在不足之处。以微电阻率扫描成像技术为例：当有效裂缝发育时，由于泥浆侵入引起储集空间导电性质变化，裂缝在电成像图像上呈暗色正弦线特征(图1a)；当裂缝空间被泥质等低阻介质充填或层理发育时，电成像图像也呈暗色正弦线特征(图1b)。此外，由于影响裂缝有效性的因素较多，如裂缝密度、裂缝倾角等，虽然能依据电成像资料准确描述裂缝产状，但难以准确评价潜山储层的有效性。因此有必要深入挖掘现有测井资料的应用价值，提升评价潜山储层有效性的精度。

图1 灰岩裂缝发育段电成像图(a)与辉绿岩层理发育段电成像图(b)

2 声波幅度定量评价储层有效性

当声波在地层中传播，遇到渗透性地层时，波形幅度(波幅)将会降低，因此可根据波幅衰减辨识储层。岩石介质内部的非弹性及内损耗会造成声波能量衰减，引起波幅降低；储层岩性的多样性也会造成波幅的较大变化。上述因素对波幅的影响可能不亚于储层物性，因此目前主要利用波幅变化评价固井质量[15]。

2.1 基于波幅的储层有效性定性评价

因为潜山地层的成岩矿物大多属于刚性岩石，岩石基质骨架较致密，所以岩石介质变化引起的波幅变化可以忽略不计。波幅变化主要反映地层孔洞及裂缝的发育程度，因此应用波幅变化可定性评价储层有效性。目前主要应用首波幅度最大值法

Amax=(|x(t)|)maxt∈[Tst，Ten]

(1)

及均方根法

(2)

对比、分析首波幅度最大值法与均方根法的计算结果发现，后者更稳定且能代表波形能量。多口井数据计算结果表明，波幅资料能够快速、定性识别储层发育段，为后续勘探作业决策提供有力依据。以BZ19-X-X井为例，依据常规资料难以判断有效储层发育位置，故对该井数据使用均方根法进行波幅处理。结果(图2)表明：4095～4135 m井段横波及斯通利波波幅呈明显降低，表明该段储层有效性较好；4070～4093 m井段横波波幅较4095～4135 m井段高，斯通利波波幅也明显升高，表明该段储层有效性较差。通过分析发现，该井的波幅资料特征与气测录井以及核磁、成像等资料的一致性较好(图3)，其中4095～4135 m井段的气测抬升比4070～4093 m井段明显，核磁总孔隙度、可动孔隙度更高，且成像资料显示裂缝及溶蚀更发育，进一步证实了利用波幅资料快速定性识别储层发育段的可行性。

图2 BZ19-X-X井潜山段波幅处理成果

图3 BZ19-X-X井潜山段气测录井(左)、核磁共振(中)及电成像(右)测井处理成果

2.2 波幅定量化计算

仪器之间普遍存在差异(如换能器性能差异)，即使在相同的地层条件下，不同仪器接收的声波能量存在差异。同时，井况、井径、岩性、储层类型等都会对波幅产生影响[15]，波幅的绝对值不完全反映储层特征，即使同层位、同岩性、测井表征一致的致密层，在不同井的波幅计算结果也存在较大差异[16]。由于缺乏归一化处理方法，阵列声波波幅计算结果无法在多井之间对比、应用。

为此，本文首次提出利用波幅比值法定量计算波幅，即在同井、同岩性条件下，通过储层段与致密段的波幅计算值的比值RA消除仪器差异、井况、岩性等对波幅计算结果的影响，以更好地突出储层有效性对波幅变化的贡献

(3)

式中：Ai，E为有效储层段第i个声波接收器波幅计算值；Ai，T为致密层段第i个声波接收器波幅计算值；N为声波接收器个数。波幅比值法计算结果定量表征了波幅降低的相对程度(图4)，不仅定量评价了单井的储层有效性，而且可定量对比多井之间储层的有效性差异，如1760～1766 m、1745～1747 m层段斯通利波的RA分别为0.01、0.20，表明前者的储层有效性比后者更好。

图4 波幅比定量计算结果

3 基于波幅定量的产能预测方法

3.1 波幅产能指数计算

目前在测试作业中，主要用比采油指数描述储层产能。比采油指数定义为单位生产压差下每米有效厚度的日产油量[17]。为了减少工程作业对储层产能的影响，多采用裸眼测试潜山储层。在计算比采油指数时，常以整个裸眼段厚度作为储层有效厚度，但由于潜山储层具有极强的非均质性，其储层有效性在纵向上往往不连续，因此应用整个裸眼段厚度计算的比采油指数往往偏小，难以反映地层的真实产能。与常规测井资料相比，利用波幅资料可更准确地计算储层有效厚度，因此本文创新构建波幅产能指数I以提升储层产能评价精度，其计算方法与比采油指数相似，但在计算时应用波幅确定的储层有效厚度作为测试段有效厚度，即

(4)

式中：Y为目的层流体日产量；ΔP为生产压差；H为依据斯通利波和横波波幅比确定的储层有效厚度。

3.2 基于波幅比的储层有效性评价图板

波幅变化对裂缝、层理较敏感[18]，当储层裂缝有效性较好或层理发育时，横波波幅明显降低，导致横波波幅比明显减小。渤海潜山储层多呈块状构造，其横波波幅变化主要受裂缝有效性影响。同时，斯通利波波幅变化与储层渗透性具有明显的正相关性，当地层存在孔、洞、裂缝导致渗透性变好时，斯通利波波幅明显降低，导致斯通利波波幅比明显减小。由于渤海潜山均采用裸眼井段全段测试，因此结合常规测井、成像、壁心及录井等资料评价多口测试井的储层有效性。针对剔除扩径、岩性变化等影响因素的测试产层段，将由式(3)得到的横波、斯通利波的波幅比分别作为横、纵坐标，将由式(4)得到的波幅产能指数投影至横、纵坐标构成的平面上，依据产能指数将投影平面划分为高产区、中产区、低产区，建立了潜山储层有效性评价图板(图5)，可定量对比多井之间的储层有效性差异。

图5 基于波幅比的有效性评价图板

研究结果表明，波幅产能指数越高，则横波、斯通利波的波幅比越低，即波幅比可较好地区分储层的不同产能区，从而快速预判储层产能(表1)。

表1 潜山储层产能划分表

4 应用实例

4.1 单井储层有效性评价

BZ19-X-A井显示段岩性主要为花岗片麻岩，电成像资料表明该段孔、洞、裂缝均发育，但依据常规资料难以确定有效储层位置及其有效厚度。阵列声波处理结果(图6)表明：该井有效储层段主要集中于3932～3980 m，该层段的横波、斯通利波波幅明显降低，其中主要储层段的横波、斯通利波波幅比分别为0.18～0.36、0.17～0.29，指示该段储层有效性较好；下部层段3980～3995 m的横波、斯通利波波幅明显抬升，横波、斯通利波波幅比分别为0.33～0.85、0.41～0.76，指示该段储层的有效性相对变差。

图6 BZ19-X-A井潜山段波幅处理成果

通过分析录井、后续测井资料表明，3932～3980 m层段气测异常变化明显、裂缝及溶蚀孔洞十分发育(图7)，通过计算该段的波幅比并投射至储层有效性评价图板(图8)，投点主要落于高产区内；将3980～3995 m层段波幅比投射至储层有效性评价图板，投点主要落于中、低产区内。

图7 BZ19-X-A井潜山段气测录井(左)及电成像测井处理成果(右)

图8 BZ19-X-A井波幅比计算结果

4.2 多井储层有效性对比与产能分析

BZ19-X-B、BZ19-X-C、BZ19-X-D井均位于渤中凹陷西南部，目的层为太古界潜山储层。根据常规测井、成像测井及井壁取心资料，计算得到斯通利波波幅、横波波幅、电阻率分异程度(深侧向电阻率/浅侧向电阻率)、电成像裂缝密度与长度及壁心充填缝占比等信息(表2)，表明BZ19-X-B井储层有效性最好，BZ19-X-D井储层有效性最差。依据表2数据可知，BZ19-X-B、BZ19-X-C、BZ19-X-D井的波幅产能指数分别大于0.10、介于0.01～0.10及小于0.01。

随后BZ19-X-B、BZ19-X-C及BZ19-X-D井均进行了DST测试，三口井日产油分别为338.7、11.0及3.1 m3，利用上述测试结果计算分别得到三口井的波幅产能指数分别为0.199、0.012与0.004，与表2的波幅产能指数预测结果较吻合。