基于電成像測井的視地層水電阻率譜方法在低對比度儲層評價中的應用

2016-09-09 03:29:34白松濤郭笑鍇曾靜波

長江大學學報(自科版) 2016年26期

白松濤，郭笑鍇，曾靜波

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西西安 710077)

李泰武

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西西安 710021)

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西西安 710077)

基于電成像測井的視地層水電阻率譜方法在低對比度儲層評價中的應用

白松濤，郭笑鍇，曾靜波

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西西安 710077)

李泰武

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部，陜西西安 710021)

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心，陜西西安 710077)

從含不同流體的儲層地層水礦化度及地層水電阻率特征入手，基于電成像測井能夠反映儲層電性及含油性特征，結合阿爾奇公式推導出視地層水電阻率譜計算方法，定性描述含不同流體的儲層視地層水電阻率譜分布特征，并進行特征變量的量化及優選，通過地層水電阻率譜形態及特征參數交會圖分析，較為直觀地對研究區進行儲層有效性及流體判別。該方法在F油田進行了多口井的應用，取得了良好效果，拓展了成像測井的處理方法及解釋評價思路。

成像測井；視地層水電阻率；低對比度儲層；流體判別

地層水電阻率是確定地層含水飽和度的重要參數，它的精度直接影響測井解釋結論的正確性。目前確定地層水電阻率的方法有很多：①根據地層水樣測定；②根據地層水化學分析結果確定[1]；③根據自然電位求取[2]；④根據標準水層確定[3]；⑤用電阻率-孔隙度交會圖求取[4]。上述方法基本上是通過水資料分析或常規測井曲線反推得到地層水電阻率，對于水體穩定的均質性地層較為適用，但是對于地層水礦化度差異大，層間、層內非均質性較強的地層適用性差。為此，筆者研究了基于電成像測井的視地層水電阻率譜方法在低對比度儲層評價中的應用。

1　儲層地層水電阻率特征

研究表明，當油氣層與水層所含地層水的礦化度基本一致時，且儲層巖性、物性基本一致的條件下，通常油氣層的深探測電阻率值高、水層的深探測電阻率值低[5]。但當儲層的地層水礦化度不一致時，即油氣層的地層水礦化度高于水層的地層水礦化度，則會導致油氣層與水層的電阻率差異減小，并且隨礦化度差異的增大，電阻率差異越小，甚至會出現水層電阻率高于油氣層電阻率的情況。其主控成因主要為淡水環境下聚集的油氣是經過多次運移形成的，在初期具有統一油水界面的油氣水系統中，地層水成分較穩定，礦化度較均一，而在后期成巖作用過程中受烴類侵位等因素影響，尤其以碳酸鹽溶蝕及長石淋濾為主的成巖作用增加地層水中的離子濃度，導致油氣藏中地層水礦化度的復雜化，進而形成油氣層與水層電阻率差異小的現象。因此在飽和度計算中，首先要解決地層水礦化度及地層水電阻率的準確求取，而利用常規測井較難直接準確求取地層水礦化度及實際地層水電阻率，通常采用視地層水電阻率的方法輔助進行儲層有效性及流體識別。

2　視地層水電阻率譜計算方法

2.1孔隙度譜求取

在沖洗帶，經典的阿爾奇公式為：

(1)

通過變換得到：

(2)

式中：φ為地層孔隙度，%；a、b為巖性系數，1；m為膠結指數，1；n為飽和度指數，1；ρxo為沖洗帶電阻率，Ω·m；ρmf為泥漿濾液電阻率，Ω·m；Sw,xo為沖洗帶含水飽和度，%。

將常規淺側向測井電阻率(ρlls)作為ρxo，常規處理的有效孔隙度(φe)作為φ；刻度后的成像電扣電阻率 (ρb)作為ρxo，其對應的φ為φb，則有：

(3)

(4)

圖1　孔隙度分布頻譜圖

由此可直接將成像測井數據轉換為孔隙度，再使用一定窗長和步長對孔隙度圖像進行頻率直方圖統計，可形成孔隙度頻率直方圖。以孔隙度區間為橫坐標，頻率為縱坐標，即可在剖面上繪制孔隙度譜，從而直觀地觀察不同大小孔隙度的頻率分布(見圖1)。

2.2視地層水電阻率譜求取

根據孔隙度譜的計算結果，結合阿爾奇公式，即可得到視地層水電阻率譜的計算公式：

ρwa=ρxo×φm

(5)

式中：ρwa為視地層水電阻率，Ω·m。

因此，對于電成像測井的每個電極則有：

(6)

式中：i為電極序號；ρwa,i為第i個電極的視地層水電阻率值，Ω·m；ρxo,i為第i個電極的沖洗帶電阻率，Ω·m；φi為第i個電極的地層孔隙度，%。

類似于孔隙度分布的計算，對于給定的圖像框，可以計算出ρwa的分布，根據相應的計算方法，可以把圖像電阻率轉換為ρwa，在給定長度的窗口內，所有的像素點均可計算出一個ρwa，即可進行直方圖頻率統計。ρwa頻率分布曲線與核磁共振測井橫向弛豫時間(τ2)譜類似，反映了儲層ρwa大小的分布，可以用來識別流體性質。對于水層，其電阻率相對于油層而言較低，所以在成像測井資料上的顏色較油層暗一些，在ρwa分布頻譜圖上其主峰向左偏移；對于油氣層，由于其ρwa較大，其主峰向右邊偏移(見圖2)。研究表明，油氣層的ρwa較大且分布范圍廣，多為較寬的單峰或多峰；水層ρwa較小，且分布范圍較小，為很窄的單峰；干層由于儲層所含流體少，所以其ρwa較大。

2.3視地層水電阻率譜參數量化

視地層水電阻率譜能夠在一定程度上對儲層與非儲層、油氣層與水層進行定性評價，為進一步達到量化直觀效果，采用數學方法對圖形進行參數提取和分解。通過優化提取2類參數：一類基于圖形特征，如最大值、最小值、峰值等；另一類基于數理特征，如平均值、幾何平均值、標準差、峰度、中值等。

圖2　水層和油氣層ρwa分布頻譜圖

平均值是位置特征參數之一，能夠描述數據的平均位置。平均值可以用視地層水電阻率譜縱坐標頻數與橫坐標地層水電阻率值的加權平均得到，即：

(7)

幾何平均值是求一組數值的平均數，適用于對比率數據的平均，主要用于計算數據的平均增大率。根據數據條件的不同，幾何平均值分為加權和不加權2類。

(8)

式中：ρwa,gm為視地層水電阻率譜的幾何平均值，Ω·m。

標準差屬于散布特征參數，是描述以平均值為中心的散布程度。標準差描述了ρwa的分選程度，也可定義為視地層水電阻率譜的分選系數，一般分選性越好，其分選系數越小。計算公式為：

(9)

式中：σ為視地層水電阻率譜的標準差，1。

峰度是衡量視地層水電阻率譜頻率曲線尖銳程度的量度，是視地層水電阻率譜分布中尾部直徑展幅與中央部分直徑展幅的比值，表示分布曲線峰的陡峭程度和集中程度，對于評價視地層水電阻率譜結構參數有很好的表征作用。計算公式如下：

(10)

式中：KG為峰度，1。

3　應用實例效果分析

以F油田H1井、Z12井微電阻率成像MCI(micro-conductivity imaging)測井為例進行分析。

圖3中，對于水層(146、147號層)，在成像資料上其顏色較氣層要暗一些，在視地層水電阻率譜上其主峰向數值小的方向偏移，且分布范圍較窄，無尾部拖拽。

圖4中，對于油層(164B號層)，ρwa頻譜分布范圍寬，峰值不明顯，主峰值向數值大的方向偏移；對于油氣同層(162B號層)，ρwa主峰值向數值大的方向偏移，且頻譜分布范圍較寬；對于油水同層(165B號層)，ρwa主峰值向數值大的方向偏移，其頻譜分布范圍較寬；對于差油層(163A、168B、169B號層)和干層(167號層)，ρwa主峰值向數值小的方向偏移，其頻譜分布范圍較寬，均有尾部拖拽現象，其中差油層尾部拖拽較長，干層較短。