基于波幅定量化的潛山儲層有效性評價

張 國 強

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

1 問題的提出

潛山油氣藏作為陸相斷陷盆地隱蔽油氣藏的重要組成，近年來已成為中國東部盆地深化勘探和增加儲量的重要領域。渤海灣盆地多個區塊的潛山地層均獲得良好油氣顯示，表明潛山儲層勘探潛力巨大。與碎屑巖儲層相比，潛山儲層中廣泛存在由構造運動、地下水溶蝕等自然作用形成的孔、洞、縫空間，可作為油氣的良好儲集空間及運移通道。但由于潛山儲層具有非均質性強、儲集空間結構復雜等特點，因此難以準確刻畫潛山儲層的有效性[1-4]。目前主要在常規資料評價[5-7]的基礎上，依靠核磁共振[8-10]、微電阻率掃描成像[11]、超聲波井壁成像及陣列聲波[12-14]解釋、評價潛山儲層的有效性。

上述測井技術在儲層有效性精細評價方面展現了較好應用效果，同時也存在不足之處。以微電阻率掃描成像技術為例：當有效裂縫發育時，由于泥漿侵入引起儲集空間導電性質變化，裂縫在電成像圖像上呈暗色正弦線特征(圖1a)；當裂縫空間被泥質等低阻介質充填或層理發育時，電成像圖像也呈暗色正弦線特征(圖1b)。此外，由于影響裂縫有效性的因素較多，如裂縫密度、裂縫傾角等，雖然能依據電成像資料準確描述裂縫產狀，但難以準確評價潛山儲層的有效性。因此有必要深入挖掘現有測井資料的應用價值，提升評價潛山儲層有效性的精度。

圖1 灰巖裂縫發育段電成像圖(a)與輝綠巖層理發育段電成像圖(b)

2 聲波幅度定量評價儲層有效性

當聲波在地層中傳播，遇到滲透性地層時，波形幅度(波幅)將會降低，因此可根據波幅衰減辨識儲層。巖石介質內部的非彈性及內損耗會造成聲波能量衰減，引起波幅降低；儲層巖性的多樣性也會造成波幅的較大變化。上述因素對波幅的影響可能不亞于儲層物性，因此目前主要利用波幅變化評價固井質量[15]。

2.1 基于波幅的儲層有效性定性評價

因為潛山地層的成巖礦物大多屬于剛性巖石，巖石基質骨架較致密，所以巖石介質變化引起的波幅變化可以忽略不計。波幅變化主要反映地層孔洞及裂縫的發育程度，因此應用波幅變化可定性評價儲層有效性。目前主要應用首波幅度最大值法

Amax=(|x(t)|)maxt∈[Tst，Ten]

(1)

及均方根法

(2)

對比、分析首波幅度最大值法與均方根法的計算結果發現，后者更穩定且能代表波形能量。多口井數據計算結果表明，波幅資料能夠快速、定性識別儲層發育段，為后續勘探作業決策提供有力依據。以BZ19-X-X井為例，依據常規資料難以判斷有效儲層發育位置，故對該井數據使用均方根法進行波幅處理。結果(圖2)表明：4095～4135 m井段橫波及斯通利波波幅呈明顯降低，表明該段儲層有效性較好；4070～4093 m井段橫波波幅較4095～4135 m井段高，斯通利波波幅也明顯升高，表明該段儲層有效性較差。通過分析發現，該井的波幅資料特征與氣測錄井以及核磁、成像等資料的一致性較好(圖3)，其中4095～4135 m井段的氣測抬升比4070～4093 m井段明顯，核磁總孔隙度、可動孔隙度更高，且成像資料顯示裂縫及溶蝕更發育，進一步證實了利用波幅資料快速定性識別儲層發育段的可行性。

圖2 BZ19-X-X井潛山段波幅處理成果

圖3 BZ19-X-X井潛山段氣測錄井(左)、核磁共振(中)及電成像(右)測井處理成果

2.2 波幅定量化計算

儀器之間普遍存在差異(如換能器性能差異)，即使在相同的地層條件下，不同儀器接收的聲波能量存在差異。同時，井況、井徑、巖性、儲層類型等都會對波幅產生影響[15]，波幅的絕對值不完全反映儲層特征，即使同層位、同巖性、測井表征一致的致密層，在不同井的波幅計算結果也存在較大差異[16]。由于缺乏歸一化處理方法，陣列聲波波幅計算結果無法在多井之間對比、應用。

為此，本文首次提出利用波幅比值法定量計算波幅，即在同井、同巖性條件下，通過儲層段與致密段的波幅計算值的比值RA消除儀器差異、井況、巖性等對波幅計算結果的影響，以更好地突出儲層有效性對波幅變化的貢獻

(3)

式中：Ai，E為有效儲層段第i個聲波接收器波幅計算值；Ai，T為致密層段第i個聲波接收器波幅計算值；N為聲波接收器個數。波幅比值法計算結果定量表征了波幅降低的相對程度(圖4)，不僅定量評價了單井的儲層有效性，而且可定量對比多井之間儲層的有效性差異，如1760～1766 m、1745～1747 m層段斯通利波的RA分別為0.01、0.20，表明前者的儲層有效性比后者更好。

圖4 波幅比定量計算結果

3 基于波幅定量的產能預測方法

3.1 波幅產能指數計算

目前在測試作業中，主要用比采油指數描述儲層產能。比采油指數定義為單位生產壓差下每米有效厚度的日產油量[17]。為了減少工程作業對儲層產能的影響，多采用裸眼測試潛山儲層。在計算比采油指數時，常以整個裸眼段厚度作為儲層有效厚度，但由于潛山儲層具有極強的非均質性，其儲層有效性在縱向上往往不連續，因此應用整個裸眼段厚度計算的比采油指數往往偏小，難以反映地層的真實產能。與常規測井資料相比，利用波幅資料可更準確地計算儲層有效厚度，因此本文創新構建波幅產能指數I以提升儲層產能評價精度，其計算方法與比采油指數相似，但在計算時應用波幅確定的儲層有效厚度作為測試段有效厚度，即

(4)

式中：Y為目的層流體日產量；ΔP為生產壓差；H為依據斯通利波和橫波波幅比確定的儲層有效厚度。

3.2 基于波幅比的儲層有效性評價圖板

波幅變化對裂縫、層理較敏感[18]，當儲層裂縫有效性較好或層理發育時，橫波波幅明顯降低，導致橫波波幅比明顯減小。渤海潛山儲層多呈塊狀構造，其橫波波幅變化主要受裂縫有效性影響。同時，斯通利波波幅變化與儲層滲透性具有明顯的正相關性，當地層存在孔、洞、裂縫導致滲透性變好時，斯通利波波幅明顯降低，導致斯通利波波幅比明顯減小。由于渤海潛山均采用裸眼井段全段測試，因此結合常規測井、成像、壁心及錄井等資料評價多口測試井的儲層有效性。針對剔除擴徑、巖性變化等影響因素的測試產層段，將由式(3)得到的橫波、斯通利波的波幅比分別作為橫、縱坐標，將由式(4)得到的波幅產能指數投影至橫、縱坐標構成的平面上，依據產能指數將投影平面劃分為高產區、中產區、低產區，建立了潛山儲層有效性評價圖板(圖5)，可定量對比多井之間的儲層有效性差異。

圖5 基于波幅比的有效性評價圖板

研究結果表明，波幅產能指數越高，則橫波、斯通利波的波幅比越低，即波幅比可較好地區分儲層的不同產能區，從而快速預判儲層產能(表1)。

表1 潛山儲層產能劃分表

4 應用實例

4.1 單井儲層有效性評價

BZ19-X-A井顯示段巖性主要為花崗片麻巖，電成像資料表明該段孔、洞、裂縫均發育，但依據常規資料難以確定有效儲層位置及其有效厚度。陣列聲波處理結果(圖6)表明：該井有效儲層段主要集中于3932～3980 m，該層段的橫波、斯通利波波幅明顯降低，其中主要儲層段的橫波、斯通利波波幅比分別為0.18～0.36、0.17～0.29，指示該段儲層有效性較好；下部層段3980～3995 m的橫波、斯通利波波幅明顯抬升，橫波、斯通利波波幅比分別為0.33～0.85、0.41～0.76，指示該段儲層的有效性相對變差。

圖6 BZ19-X-A井潛山段波幅處理成果

通過分析錄井、后續測井資料表明，3932～3980 m層段氣測異常變化明顯、裂縫及溶蝕孔洞十分發育(圖7)，通過計算該段的波幅比并投射至儲層有效性評價圖板(圖8)，投點主要落于高產區內；將3980～3995 m層段波幅比投射至儲層有效性評價圖板，投點主要落于中、低產區內。

圖7 BZ19-X-A井潛山段氣測錄井(左)及電成像測井處理成果(右)

圖8 BZ19-X-A井波幅比計算結果

4.2 多井儲層有效性對比與產能分析

BZ19-X-B、BZ19-X-C、BZ19-X-D井均位于渤中凹陷西南部，目的層為太古界潛山儲層。根 據常規測井、成像測井及井壁取心資料，計算得到斯通利波波幅、橫波波幅、電阻率分異程度(深側向電阻率/淺側向電阻率)、電成像裂縫密度與長度及壁心充填縫占比等信息(表2)，表明BZ19-X-B井儲層有效性最好，BZ19-X-D井儲層有效性最差。依據表2數據可知，BZ19-X-B、BZ19-X-C、BZ19-X-D井的波幅產能指數分別大于0.10、介于0.01～0.10及小于0.01。

隨后BZ19-X-B、BZ19-X-C及BZ19-X-D井均進行了DST測試，三口井日產油分別為338.7、11.0及3.1 m3，利用上述測試結果計算分別得到三口井的波幅產能指數分別為0.199、0.012與0.004，與表2的波幅產能指數預測結果較吻合。

表2 BZ19-X-B、BZ19-X-C、BZ19-X-D井潛山儲層有效性對比

5 結論

(1)文中創新應用聲波波幅資料，將主要應用于固井質量評價的波幅引入潛山儲層有效性評價，拓展了聲波資料的應用廣度；

(2)針對波幅資料無法定量應用的問題，創建了波幅比值法定量表征波幅，定量評價了單井儲層有效性及定量對比了多井之間儲層的有效性差異；

(3)構建了波幅產能指數，并結合波幅比建立了潛山儲層有效性評價圖板，提升了儲層有效性評價精度，可快速預判儲層產能，應用效果良好。