川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)

張?bào)?朱小紅 李陽(yáng)兵 吳見(jiàn)萌 葛祥

中國(guó)石化集團(tuán)石油工程西南有限公司測(cè)井公司

川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)

張?bào)?朱小紅 李陽(yáng)兵 吳見(jiàn)萌 葛祥

中國(guó)石化集團(tuán)石油工程西南有限公司測(cè)井公司

張?bào)薜?川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià).天然氣工業(yè),2010,30(1):31-35.

川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層屬低孔低滲、致密超致密儲(chǔ)層,儲(chǔ)層包括孔隙性、裂縫性、裂縫—孔隙型三類(lèi)儲(chǔ)層,其中裂縫—孔隙型儲(chǔ)層是目前獲得較高產(chǎn)量的主產(chǎn)層。因此,其裂縫的有效性評(píng)價(jià)及儲(chǔ)層中的含氣性識(shí)別是川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵所在。針對(duì)儲(chǔ)層特征及儲(chǔ)集空間類(lèi)型,首先確定儲(chǔ)層的基質(zhì)孔隙度下限;再根據(jù)儲(chǔ)層中裂縫的充填及溶蝕程度、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化程度、裂縫走向與現(xiàn)今主地應(yīng)力方向的匹配關(guān)系、斯通利波的能量衰減與反射、鉆井過(guò)程中的井漏顯示等來(lái)評(píng)價(jià)裂縫系統(tǒng)是否有效;通過(guò)泊松比與巖石體積壓縮系數(shù)交會(huì)法、核磁共振差譜與移譜法及井溫異常法等對(duì)該類(lèi)儲(chǔ)層進(jìn)行含氣性判別。該方法彌補(bǔ)了以往用電阻率、中子等常規(guī)測(cè)井來(lái)判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)的缺陷,在川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)中應(yīng)用效果顯著,從而形成了一套針對(duì)致密碎屑巖儲(chǔ)層更有效的測(cè)井評(píng)價(jià)方法。

四川盆地 西 碎屑巖 致密層 儲(chǔ)集層 裂縫 測(cè)井 評(píng)價(jià)

1 儲(chǔ)層特征

四川盆地西部深層致密碎屑巖儲(chǔ)層埋藏深(3000～5000m),巖性變化大,主要有巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑石英砂巖、鈣屑砂巖和礫巖等,儲(chǔ)層基質(zhì)物性差,孔隙度一般低于10%,平均介于3%～5%,滲透率一般在0.1×10-3μm2以下,氣水關(guān)系復(fù)雜,屬低孔低滲、致密超致密的碎屑巖含氣儲(chǔ)層。對(duì)這類(lèi)儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙是主要儲(chǔ)集空間,裂縫是主要的滲流通道,單純的孔隙性?xún)?chǔ)層與單純的裂縫性?xún)?chǔ)層均難以獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。裂縫—孔隙型儲(chǔ)層是目前獲得較高產(chǎn)量的主產(chǎn)層[1]。

2 基質(zhì)孔隙度下限的確定

對(duì)低孔低滲的裂縫—孔隙型儲(chǔ)層,如果僅發(fā)育有單純的裂縫,其基質(zhì)孔隙非常低,儲(chǔ)集空間有限,很難獲得較好的產(chǎn)能或產(chǎn)量遞減非常快,不能形成穩(wěn)產(chǎn)。只有當(dāng)儲(chǔ)層具備一定的基質(zhì)孔隙的前提下,匹配一定的有效裂縫系統(tǒng)方能成為有效儲(chǔ)層。因此,確定儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度下限標(biāo)準(zhǔn)是有效儲(chǔ)層的基本前提。對(duì)于基質(zhì)孔隙度下限值的確定方法主要有壓汞曲線(xiàn)法、核磁共振法、巖心分析數(shù)據(jù)與生產(chǎn)測(cè)試資料結(jié)合統(tǒng)計(jì)法及含水飽和度與孔隙度交會(huì)法等。本區(qū)采用經(jīng)巖心刻度后的含水飽和度與孔隙度交會(huì)法確定的孔隙度下限為2.1%。即:當(dāng)孔隙度小于2.1%時(shí),含水飽和度急劇增大,此時(shí)反映的是儲(chǔ)層毛細(xì)管束縛的非可動(dòng)流體。只有當(dāng)儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度大于此值時(shí)才有可能成為有效的儲(chǔ)層[2]。

3 裂縫的有效性評(píng)價(jià)

裂縫是否有效是控制儲(chǔ)層產(chǎn)出的關(guān)鍵因素。評(píng)價(jià)裂縫的有效性主要從裂縫的發(fā)育程度、張開(kāi)度及裂縫走向與今地應(yīng)力方向的匹配關(guān)系等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。

3.1 根據(jù)儲(chǔ)層中裂縫的充填及溶蝕程度評(píng)價(jià)裂縫有效性

裂縫形成后在漫長(zhǎng)的地史中必然伴隨充填與溶蝕的改造作用,充填對(duì)裂縫起破壞作用,影響裂縫有效性,而溶蝕則對(duì)裂縫起改造作用,可提高裂縫的有效性。裂縫充填包括高阻充填與低阻充填,高阻充填物一般為次生石英或方解石晶體,低阻充填一般為泥質(zhì)充填。高阻充填縫在成像圖上表現(xiàn)為較亮的正弦波條紋,在電阻率曲線(xiàn)上無(wú)明顯低阻特征,一般為無(wú)效的閉合縫。泥質(zhì)充填縫與有效張開(kāi)縫在成像圖上均表現(xiàn)為黑色條紋,具有低阻特征,差別主要在自然伽馬,有效張開(kāi)縫與背景巖性比較其伽馬值幾乎無(wú)變化[4]。

在川西深層碳酸鈣含量較高的灰質(zhì)礫巖和鈣屑砂巖和長(zhǎng)石含量較高的長(zhǎng)石巖屑石英砂巖或巖屑長(zhǎng)石石英砂巖中,由于各種侵蝕溝通,在裂縫發(fā)育段附近形成次生溶蝕孔洞,縫洞的良好溝通提高了裂縫的有效性。

3.2 根據(jù)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化程度評(píng)價(jià)裂縫有效性

已有的資料表明,研究區(qū)的裂縫類(lèi)型主要分為3種:構(gòu)造縫、成巖縫及與異常壓力相關(guān)的裂縫。其中較好的儲(chǔ)層均以構(gòu)造縫為主,經(jīng)統(tǒng)計(jì)其產(chǎn)狀多為斜交縫和高角度縫,其發(fā)育程度及分布規(guī)律與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化有密切關(guān)系[5]。位于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)變化較大的轉(zhuǎn)換部位裂縫最發(fā)育,裂縫的張開(kāi)度也較高,其有效性越強(qiáng)。

3.3 根據(jù)裂縫走向與現(xiàn)今主地應(yīng)力方向的匹配關(guān)系評(píng)價(jià)裂縫有效性

根據(jù)以往的研究成果,當(dāng)裂縫走向與現(xiàn)今最大主應(yīng)力間的夾角小于30°時(shí),裂縫有效;當(dāng)二者夾角大于30°時(shí),裂縫的有效性變差,即:并非所有的高角度裂縫都是有效縫,而僅僅是裂縫走向與現(xiàn)今最大主應(yīng)力方向相近時(shí)才有效[6]。

圖1為川西3口井上三疊統(tǒng)須家河組二段裂縫走向與地應(yīng)力方向示意圖。從圖1可以看出,XX3、CC658井主要儲(chǔ)層裂縫走向與今最大主應(yīng)力方向基本一致或低角度相交,這些井的產(chǎn)能較高。CC658井在46～50MPa的井口壓力下平均產(chǎn)氣58.76×104m3/d;XX3井完井測(cè)試,產(chǎn)氣23.59×104m3/d。而CC565井的裂縫走向與現(xiàn)今最大主應(yīng)力(壓應(yīng)力)方向夾角較大(大于60°),成像資料表明裂縫以充填或半充填縫為主,多為閉合縫,張開(kāi)縫較少,裂縫有效性較差。完井測(cè)試在47MPa的井口壓力下天然氣產(chǎn)量?jī)H0.0321×104m3/d。因此,只有當(dāng)裂縫的走向與今主地應(yīng)力方向基本一致或夾角較小時(shí)儲(chǔ)層才更為有效。

3.4 依據(jù)斯通利波的能量衰減與反射評(píng)價(jià)裂縫有效性

圖1 川西須二段裂縫走向與地應(yīng)力方向示意圖

斯通利波是一種具有較大徑向探測(cè)深度的管波,它在井筒中的傳播近似于活塞運(yùn)動(dòng),造成井壁在徑向上的膨脹和收縮,這時(shí)如有有效裂縫與井壁連通,井液將沿著裂縫流進(jìn)和流出,從而消耗能量,使其幅度降低;而在無(wú)效裂縫處則不會(huì)發(fā)生能量衰減,結(jié)合測(cè)井的巖性特征,排除巖性界面和砂巖中交錯(cuò)層理的影響,利用斯通利波“人字形”干涉條紋及反射系數(shù)的增大來(lái)判斷有效裂縫的存在。圖2為XX3井3808～3814.6m的斯通利波反射成果圖。圖中顯示該儲(chǔ)層段裂縫有效性較強(qiáng),經(jīng)射孔測(cè)試,獲天然氣產(chǎn)量23×104m3/d。

3.5 根據(jù)鉆井過(guò)程中的井漏顯示評(píng)價(jià)裂縫有效性

川西地區(qū)深層須家河組系高壓地層,地層的壓力較高,而對(duì)裂縫十分發(fā)育、連通性極好的儲(chǔ)層,由于其地層壓力得到部分釋放,在鉆遇該類(lèi)縫洞體時(shí)常會(huì)發(fā)生一些規(guī)模不等的井漏現(xiàn)象,如XX3井的主產(chǎn)層,鉆井鉆遇該層漏失鉆井液205.8m3,也證實(shí)了裂縫的有效性。因此鉆井過(guò)程中的井漏異常顯示則是該類(lèi)有效儲(chǔ)層的表征之一。

4 儲(chǔ)層含氣性識(shí)別

以往儲(chǔ)層的含氣性識(shí)別方法以基于電阻率和孔隙度測(cè)井資料進(jìn)行判別的為主,但對(duì)低孔低滲、巖性成分復(fù)雜的儲(chǔ)層,一方面由于儲(chǔ)集空間極為有限,電阻率和孔隙度資料受巖石骨架影響大,流體對(duì)其響應(yīng)特征貢獻(xiàn)小;二是本區(qū)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育,電阻率受裂縫發(fā)育程度、裂縫產(chǎn)狀等影響較大;三是本區(qū)巖石成分復(fù)雜,巖石中因含特殊的礦物致電阻率值極低,如 XX3井4981.3～4985.0m電阻率值低至3Ω·m,當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)分析認(rèn)為是含水特征,但經(jīng)過(guò)地層元素俘獲測(cè)井證實(shí)電阻低的原因是巖石中含有黃鐵礦引起。因此對(duì)該類(lèi)儲(chǔ)層的含氣性識(shí)別最好是盡量避開(kāi)巖石骨架的影響或者就直接從巖石學(xué)特征出發(fā)研究飽含不同流體性質(zhì)的巖石響應(yīng)特征,進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確判別含流體的目的。

4.1 泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì)判斷儲(chǔ)層含氣性

通過(guò)前人在巖石學(xué)參數(shù)的研究成果[7],泥巖的泊松比較大(0.2～0.3),致密砂巖相對(duì)泥巖有所減小,體積壓縮系數(shù)較小;飽含水的砂巖泊松比與泥巖相近或減小,體積壓縮系數(shù)更小;當(dāng)砂巖飽含氣時(shí)其泊松比明顯降低(0.1～0.16),尤其當(dāng)含氣飽和度大于80%時(shí),泊松比值急劇降低,體積壓縮系數(shù)明顯增大。因此,利用偶極橫波測(cè)井資料計(jì)算的巖石學(xué)特征參數(shù)—泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì),能較好的識(shí)別儲(chǔ)層的含氣性。

圖3為利用泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì)法對(duì)XX3井須二段儲(chǔ)層進(jìn)行的含氣性識(shí)別成果圖。識(shí)別結(jié)果:井段4957～4962m為主要的含氣性?xún)?chǔ)層段,4938～4943.5m、4946.5～4950.5m次之。對(duì)4937.7～4962.4m完井測(cè)試為23.59×104m3/d。

4.2 核磁共振測(cè)井識(shí)別儲(chǔ)層的含流體性質(zhì)

本地區(qū)儲(chǔ)層巖性為致密碎屑巖,物性差,孔隙度小,流體在常規(guī)測(cè)井資料上的響應(yīng)信息弱,很難用其準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層的含流體性質(zhì)。而核磁共振測(cè)井是一種不受巖石骨架影響,主要反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及流體性質(zhì)的測(cè)井方法。它不但對(duì)孔隙大小有指示作用,還能判斷可動(dòng)流體性質(zhì),在評(píng)價(jià)致密氣藏方面取得了較好的應(yīng)用效果。經(jīng)研究,通過(guò)采用核磁差譜法與移譜法的綜合分析,能克服本地區(qū)儲(chǔ)層孔隙度較小的不利影響,較為有效地將氣水層識(shí)別出來(lái)。

圖3 泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì)識(shí)別氣層圖

圖4 X22井核磁流體判別成果圖

圖4以X22井3830.6～3834.0m為例,巖性為淺灰色中粒鈣屑砂巖,氣測(cè)無(wú)異常,無(wú)錄井顯示。常規(guī)測(cè)井反映該層儲(chǔ)集物性相對(duì)較差,含氣特征不明顯。但 T2分布譜幅度較低,譜分布范圍相對(duì)較窄,即基質(zhì)物性相對(duì)較差;長(zhǎng)等待時(shí)間 T2譜右峰延后,反映流體可動(dòng)性較強(qiáng),其主峰分布范圍在100～400ms,差譜分布范圍同在100～400ms。可見(jiàn)其氣層特征明顯。同時(shí),核磁處理平均有效孔隙度為3.85%,平均可動(dòng)氣孔隙度為2.57%,平均含水飽和度為33.2%,綜合評(píng)價(jià)為氣層。該儲(chǔ)層段經(jīng)套管射孔、改造后獲2.4131×104m3/d的天然氣產(chǎn)量,證實(shí)了核磁測(cè)井資料判別儲(chǔ)層流體性質(zhì)的可靠性。

4.3 井溫異常法識(shí)別儲(chǔ)層的含流體性質(zhì)

通常情況下,井溫測(cè)井在測(cè)井分析中的作用往往容易被忽視。一般而言,如果井溫曲線(xiàn)呈低溫異常變化,則指示含氣;反之,井溫曲線(xiàn)呈高溫異常變化,則指示含水。圖5為 YD1井須二段主產(chǎn)層段5010～5170m綜合曲線(xiàn)與井溫曲線(xiàn)組合圖,儲(chǔ)層5051.5～5134m井溫曲線(xiàn)呈低溫異常變化特征,指示儲(chǔ)層含氣較為明顯。該井目前產(chǎn)量為37.7×104m3/d。

圖5 YD1井須二段主產(chǎn)層段井溫曲線(xiàn)分析圖

5 結(jié)論

1)在川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層中,基質(zhì)孔隙度大于2.1%并配之有一定規(guī)模、有效的裂縫系統(tǒng)是最為有效的儲(chǔ)層。

2)今地應(yīng)力方向及變化格局對(duì)裂縫性?xún)?chǔ)層的發(fā)育及有效性起著極其重要的作用。位于今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)變化程度較大的部位,儲(chǔ)層裂縫不僅發(fā)育且有效性極強(qiáng);當(dāng)裂縫的走向與今主地應(yīng)力方向基本一致時(shí)裂縫最為有效。

3)鉆井過(guò)程中的井漏等異常顯示往往是有效儲(chǔ)層的表征。

4)泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì)法、核磁共振的差譜移譜法和井溫異常法能夠彌補(bǔ)電阻率、中子等常規(guī)測(cè)井判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)的缺陷,是川西深層致密碎屑巖儲(chǔ)層中含氣性識(shí)別較為有效的方法。

[1]葛祥,張?bào)?川西地區(qū)須家河組三段勘探前景分析[J].天然氣工業(yè),2006,26(5):8-9.

[2]張?bào)?川西地區(qū)致密碎屑巖儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)[J].測(cè)井技術(shù),2004,28(5):419-422.

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[5]李建良,葛祥,張?bào)?成像測(cè)井新技術(shù)在川西須二段儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2006,26(7):49-51.

[6]張景和,孫宗欣.地應(yīng)力、裂縫測(cè)試技術(shù)在石油勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.

[7]樓一珊.利用聲波測(cè)井計(jì)算巖石的力學(xué)參數(shù)[J].探礦工程,1998,32(3):49-50.

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.008

Zhang Yun,professor,born in1964,is engaged in research of logging techniques and management.

Add:No.1,Middle Xingguang Rd.,Longquanyi District,Chengdu,Sichuan610100,P.R.China

Tel:+86-28-84872353 E-mail:zhangyunzhy@163.com

Log evaluation of tight clastic reservoirs in the deep of western Sichuan Basin

Zhang Yun,Zhu Xiaohong,Li Yangbing,Wu Jianmeng,Ge Xiang
(Well-L ogging B ranch of Sinopec Southwest Petroleum Engineering Co.,L td.,Chengdu,Sichuan610100, China)

The tight clastic reservoirs in the deep of western Sichuan Basin are characterized by low porosity and low permeability, and belong to tight to super-tight reservoirs.Three types of reservoirs are identified,including porous,fractured,and fractured-porous reservoirs,among which the fractured-porous reservoirs are the major pay zones.Therefore,evaluation of fracture effectiveness and identification of gas-bearing property are critical to the evaluation of reservoirs in the study area.First,the lower limit of matrix porosity is defined according to reservoir features and reservoir space types.Then the effectiveness of fractures is evaluated with various parameters,such as the filling and dissolution of fractures,the change of tectonic stress field,the relationship between fracture orientation and principal stress direction,the attenuation and reflection of Stoneley wave,and the lost circulation during drilling.Various methods,including the crossplot technique of Poisson’s ratiovs.volume compressibility,NMR differential and shifted methods,and anomalies in well temperature logging,are used to identify gas-bearing properties of these reservoirs,and they can overcome the disadvantages of conventional logging technologies.They have been successfully applied to the comprehensive evaluation of the tight clastic reservoirs in the deep of western Sichuan Basin.

Sichuan Basin,west,clastic rock,tight layer,reservoir,fracture,log,evaluation

book=31,ebook=1

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.008

2009-06-17 編輯 韓曉渝)

張?bào)?女,1964年生,教授級(jí)高級(jí)工程師;曾主持過(guò)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,曾獲中國(guó)石化科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)、四川省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)多次,公開(kāi)發(fā)表論文十余篇;從事測(cè)井技術(shù)研究與管理工作。地址:(610100)四川省成都市龍泉驛區(qū)星光中路1號(hào)。電話(huà):(028)84872353。E-mail:zhangyunzhy@163.com

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE1,pp.31-35,1/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)