复杂岩性油气层测井识别技术及应用

2022-05-31赵俊峰

科技创新与应用 2022年15期

赵俊峰

（中石化经纬有限公司，山东青岛 266000）

经过三十多年的勘探开发，中原油田易发现的构造圈闭越来越少，要取得油气勘探新突破，从构造圈闭走向岩性圈闭的勘探势在必行。该地层发育有泥（页）岩、（泥质）粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、含砾砂岩、砾状砂岩、砾岩等多种岩性，尤其是砾岩储层具有层内（间）非均质性强、物性差异大的特点，加上砾岩的骨架远大于流体，一定程度上弱化了电阻率测井曲线对油气的指示，增大了油气层测井识别的难度。从岩心分析数据看，这种含砾不等粒砂岩的孔隙度在5.0%~20.0%之间，渗透率在0.1~1000.0×10-3μm2之间，油层电阻率在2.0~20.0Ω·m之间，油水层的物性、电性变化范围较大，油气解释标准难以确定。

受沉积环境影响，工区主要发育两类岩性油层：一类是分选较差的砾岩油层，随岩石中岩屑含量增加、砾石含量增大，孔隙度减小、渗透率降低，电阻率数值增大，存在高阻水层；另一类是泥质含量较重的细砂或粉砂岩油层，因束缚水含量较高，油层电阻率数值整体较低，甚至出现低阻油层。

1 识别方法设计

根据泥岩类地层（泥岩、页岩、砂质泥岩）、砂岩类储层（细砂、粉砂）、砾岩类储层（含砾砂岩、砾状砂岩、砾岩）的测井响应特征，建立了这3类岩性的测井响应模式，形成了M-N交会、微观结构识别、Bayes判别等一套复杂岩性测井划分方法。

1.1 M-N交会法

通过中子-密度、中子-声波、声波-密度等交会图，发现M-N交会法能较好地识别岩性，尤其能准确识别出砾石与泥岩。

M-N交会是利用三孔隙度测井曲线两两交会的曲线斜率，N定义为中子-密度交会图中骨架点到流体点的直线斜率，M为密度-声波时差交会图中骨架点到流体点的直线斜率，M、N与岩性是一一对应的。

图1为利用某井对应岩心段所做的M-N交会图，砾石界限与泥岩界限清楚，容易和其他岩性区分开，但砾岩类中的含砾砂岩、砾状砂岩不易和砂岩类完全区分开。给定同一个M值，泥岩、砂岩、含砾砂岩、砾状砂岩、砾石的N值有增大趋势。为便于在测井处理中自动识别，可确定砾岩的下限N值线N（砾石下限）、泥岩的上限N值线N（泥岩上限）。

图1 M-N交会法识别岩性

当N＞N（砾石下限）时，判断为砾岩；当N＜N（泥岩上限）时，判断为泥岩。

1.2 微观结构识别法

电成像（EMI）可直观定识别岩性（可清楚识别直径大于5 mm的砾石），借用计算溶蚀孔洞面孔率的方法，通过计算砾石视面率可定量评价砾石含量。利用纵向分辨率高的声电成像测井资料，剖析井壁周围岩性的微观结构，进而有效识别不同岩性。首先，利用从电成像数据体中提取出的图像色彩曲线（FBLL），将FBLL分别与常规测井曲线自然伽马（GR）、声波时差（DT）、深侧向电阻率（LLD）、ML（微球电阻率）交互，快速识别出泥岩类地层；其次，利用电成像图上呈现的亮色砾石形态——多呈（椭）圆状，也见（次）棱角状，在非泥岩类地层划分出含砾层；最后，计算含砾层的砾石视面率（AREA），砾石视面率即电成像横向展开剖面上砾石累计面积所占的比率，按照岩心标定电成像的砾石视面率界限，细分出含砾砂岩（AREA≤25%）、砾状砂岩（25%＜AREA≤50%）、砂砾岩（AREA＞50%）。该方法对地层岩性划分的分辨率高于岩心的岩性描述。

1.3 Bayes判别分析法

在没有取得电成像测井资料情况下，如何利用常规测井资料识别岩性，是测井界面临的又一难题。针对这一问题展开研究发现：尽管LLD的纵向分辨率远小于EMI，但在所有常规测井曲线中，其与FBLL的相关性最好（图2）；指示岩性敏感的测井曲线有LLD、GR、DT、ML（图2-图5）。因此，可利用LLD代替FBLL，分别与敏感曲线GR、DT、ML交互，实现对泥岩类层的快速识别；然后，利用敏感测井曲线，选用判别分析方法，建立合适的数学判别函数，从而达到利用常规测井资料自动识别岩性的目的。

图2 LLD-FBLL交会图

图5 DT-FBLL交会图

经济学、医学、地质勘探、油气田开发及市场预测中常用的判别方法有Fisher和Bayes 2种方法，通过两者对比发现：Bayes判别法在岩性识别方面好于Fisher判别法，究其原因是Fisher判别法没有考虑各个总体出现概率的大小，也给不出预报的后验概率及错判率的估计及错判之后造成的损失，而这些不足恰恰是Bayes判别法的优点。

图3 LLS-FBLL交会图

图4 GR-FBLL交会图

2 油气层快速识别方法

2.1 密度-深侧向电阻率重叠法

密度测井曲线反应储层物性敏感，深侧向电阻率曲线反应储层流体性质敏感，可将两者在泥岩处重叠放置，由于水层电阻率低，电阻率曲线显示在密度曲线左侧；油层电阻率高，电阻率显示在密度曲线的右侧。受分辨率和岩石矿物成分的影响，深感应电阻率曲线往往不及深侧向曲线敏感，侧向电阻率曲线与密度曲线重叠更能反映储层的流体性质。

2.2 岩电参数的确定

通过地层因素-孔隙度及电阻率增大系数-含水饱和度实验，确定不同岩性的岩电参数a、b、m、n（表1）。例如，砾岩的n=1.494 2、a=4.056 5，此时含油饱和度为49%，储层为油水同层；但若套用砂岩的n=1.551 4、a=1.622 3，计算的含油饱和度为80%，储层常被误判为油层。

表1 不同岩性的岩电参数

3 应用实例

该项成果应用于中原油田的完井方案、测试选层中，通过对20口完钻新井的跟踪评价，油气层测井识别正确率由原来86.0%提升至92.5%。

D13井复杂岩性测井识别成果图如图6所示，利用泥岩指示（第3-5道）、M-N交会（第6道）、Bayes判别（第7道）等方法可准确划分复杂岩性。1 741.3~1 743.2 m、1 745.5~1 747.6 m、1 755.5~1 757.0 m、1 758.3~1 759.6 m、1 761.1~1 762.4 m、1 767.4~1 767.8 m、1 770.3~1 771.8 m等井段，砾岩判别函数F2明显大于砂岩判别函数F1，故判别为砾岩。