复杂断块油藏流体识别主控因素分析及解释方法研究

2014-06-27杜园青中石油大庆油田有限责任公司海拉尔石油勘探开发指挥部黑龙江大庆163000

长江大学学报(自科版) 2014年20期

杜园青 (中石油大庆油田有限责任公司海拉尔石油勘探开发指挥部,黑龙江大庆 163000)

杜园青 (中石油大庆油田有限责任公司海拉尔石油勘探开发指挥部,黑龙江大庆 163000)

为加快海拉尔油田高效开发,以复杂断块油藏影响流体识别主控因素分析为指导,结合动静态资料,建立和完善了海拉尔油田针对各类特殊储层的油水层识别方法,有效提高了油水层测井解释精度。研究结果表明,应用岩心分析数据构建的储层品质指数与储层孔隙结构参数及有效孔隙度与中子孔隙度的比值具有较好的相关性,应用有效孔隙度与中子孔隙度的比值建立的流体识别图版可有效识别复杂孔隙结构储层流体性质。电阻增大率对低地层水矿化度储层具有较强的识别能力,并确定了贝中油田划分油水层的电阻增大率界限值为2.5。当电阻增大率大于2.5时,储层多为油层,当电阻增大率小于2.5时,储层多为同层或水层。该研究成果和方法具有较好的应用前景,为其他类似油田储层参数解释工作提供了有益参考。

复杂断块油藏;油水层识别;主控因素;孔隙结构;电阻增大率

海拉尔油田属复杂断块油藏,断块较多、含油区块分布零散,受不同物源和沉积体系影响,储层物性差、孔隙结构复杂、岩性多样、地层水矿化度变化大[1]。随着开发井数的增加及动态数据的连续采集,目前的油水层测井识别方法在部分区块显现出解释符合率较低、明显不适用的情况。在已开发油田中,贝中油田南二段、南一段和乌东油田南一段的油水层解释符合率仅达到70%,苏仁诺尔油田南一段油水层解释符合率仅达到65%,流体识别率较低,已成为制约油田高效开发的主要矛盾。

在当前地球物理测井理论方法和技术条件下,低孔渗储层、低电阻油气储层是目前诸多复杂储层中2个比较突出的问题,在方法理论和技术上,还没有十分有效彻底解决的方法[2]。文献 [3]提出了低阻油气层的评价方法,可利用测井相分析识别流体;文献 [4]提出测井与录井结合进行油水层识别方法的研究,利用地质录井信息的直观性制约测井信息的多解性,使测井解释油水层更有地质依据。

复杂断块油藏地质条件的多样性,决定了油水层识别及解释方法完善的阶段性。随着开发过程的深入,动态资料的丰富,地质认识的加深,不断的对其进行验证与完善,不断总结规律,依靠现有技术手段不断提高解释精度,最终形成一整套复杂断块油藏油水层测井识别技术。下面,笔者以复杂断块油藏影响油水层识别的主控因素分析为指导,结合动静态资料,紧抓影响流体识别的主要矛盾,建立和完善了针对各类特殊储层的油水层识别方法,为海拉尔油田测井解释技术的完善、油田开发调整及各类方案编制提供技术支持。

1 影响流体识别主控因素分析

测井曲线是对地下储层条件的综合响应[5],而测井解释则是对这种综合响应依据已有资料和技术手段所进行反演过程[6]。常规测井方法识别储层流体性质,主要依靠电阻率曲线[7]。由于储层和成藏差异性,影响电阻率变化的因素也不尽相同[8]。从阿尔奇公式可以看出,影响储层电阻率的因素有导电矿物、钙质含量、泥浆性质、含油性、储层岩性、物性、孔隙结构和地层水性质等。

阿尔奇公式:

式中,F为地层电阻率因数;Ro为地层全水电阻率;Rw为地层水电阻率;φ为储层孔隙度;Rt为地层电阻率;a、b为与岩心有关的系数;m为胶结指数,与岩石胶结情况和孔隙结构有关;n为饱和度指数,与油水在孔隙中的分布状况有关;Sw为含水饱和度。

式(1)、(2)联立,则:

经取心资料证实,各区块油水层解释符合率较低的储层中,其导电矿物含量与区域分布一致,储层不含残余油和钙质;在已试油井中,其钻井泥浆密度在1.15～1.18g/cm3,泥浆电阻率在1.2～2.6Ω·m,泥浆性能比较稳定,也没有因工程事故延迟测井的情况。因此,导电矿物、储层含钙、储层中含有残余油、泥浆侵入不是造成研究区开发井油水层解释符合率低的主要原因。影响海拉尔油田油水层识别主控因素即为复杂岩性、物性和孔隙结构、地层水矿化度。

1.1 复杂岩性对储层流体识别影响

复杂断块油藏由于物源较多,岩性变化大,部分区块同一井上部和下部储层分别发育砂砾岩、砂岩储层,砂砾岩储层胶结物含量和粒径变化较大,测井响应复杂[9],在未判定岩性的前提下,若沿用砂岩储层油水层识别标准,易造成水层或油水同层误判为油层的情况。部分区块发育砂砾岩的开发井,砂岩储层泥质围岩电阻率在5～20Ω·m,致使含油砂岩储层电阻率与泥岩电阻率差异减小,易形成解释误差。

以贝中油田南二段为例,南二段解释误差层主要为砂砾岩储层及与泥岩电阻率整体变高的砂岩储层,如希04-68井(见图1),该井58、59号层为典型的砂砾岩水层,该层录井无显示,其岩性密度在2.5g/cm3左右,但是深侧向电阻率达到了80Ω·m,如果按原标准解释会落入油层区,希18-68井为典型的高阻砂岩同层(见图2),该井的79、81号层密度在2.48g/cm3左右,深侧向电阻率为50Ω·m,但是泥岩电阻率也较高,达到了10Ω·m,如果按原标准解释会落入油层区,该井初期日产油0.5t,日产水0.5m3。

图1 希04-68井典型砂砾岩水层测井解释成果图

1.2 物性及复杂孔隙结构对储层流体识别影响

储层物性差,孔隙结构复杂,导致测井对油气的敏感性降低,油层和油水同层识别难[10]。储层物性和孔隙结构不仅改变储层储集能力和渗流特征,而且影响储层电性特征,以乌东油田乌134-85井区为例,投产层平均孔隙度11.3%,属于低孔、低渗储层,该类储层由于孔隙结构复杂、孔隙连通性差,成藏时往往驱替过程并不充分,一般形成低饱和度油气层。另外,低孔、低渗储层储集空间小,测井信息中来自流体的贡献小,导致测井对油气的敏感性低;而储层岩性和孔隙结构的复杂性以及钻井液的侵入作用进一步掩盖或模糊了电阻率测井反映油气特征的能力。这种类型的油气层,在电阻率曲线上常表现为油气层和水层的电阻率接近,直接根据电阻率测井值的大小将他们区分开较为困难,使储层流体识别工作更加复杂化。

图2 希18-68井典型高阻砂岩同层测井解释成果图

1.3 地层水矿化度对流体识别的影响

地层水矿化度对流体识别的影响主要体现在对电阻率曲线的影响上[11],储层含油性与储层物性条件相同情况下,地层水矿化度越高,电阻率响应值越低;相反,地层水矿化度越低,储层电阻率响应值越高。低地层水矿化度区块进行流体识别时,储层电阻率值异常,存在水层或同层误判为油层的状况。

以贝中油田为例,南一段油层矿化度主要分布范围在6000～12000mg/L,平面上,希3主产区块地层水矿化度稍高于其他区块,而希47-89区块,地层水矿化度仅为3500mg/L左右,依照原解释图版,流体性质均表现为油层特征。由于压裂投产,初期分析的地层水矿化度被认为是压裂液反排不净导致,未引起足够重视。投产后出现井区多数井含水率较高的情况。

统计表明,乌尔逊油田南一段地层水矿化度变化较大,主要分布范围在6000～23000mg/L。平面上,乌27井区地层水矿化度主要是12000～23000mg/L,其他井区地层水矿化度主要是6000～8000mg/L。乌尔逊油田地层水矿化度的变化范围大,导致部分油层与水层的电阻率差异变小,这就给油水层识别带来了难度。

2 流体性质识别方法建立

2.1 建立岩性模型消除复杂岩性影响

针对原图版受砂砾岩储层及泥质围岩电阻率较高影响导致流体识别符合率较低的区块,优选声波时差、深侧向电阻率、密度等参数,建立岩性识别图版 (见图3),准确识别储层岩性,并根据典型水层特征,分岩性建立新的油水层识别标准,有效解决了因岩性变化对流体识别的影响,新建的砂砾岩油水层解释图版精度达91.9%(见图4)。

图3 贝中油田南一段识别图版

图4 贝中油田南二段识别图版

2.2 构建新参数消除物性和复杂孔隙结构影响

储层物性、孔隙结构不仅改变储层储集能力和渗流特征,而且影响储层电性特征,这是低孔低渗油气藏评价的核心。但是目前岩石物理实验无法有效清晰描述孔隙结构,孔隙结构测井评价的难度很大。在研究过程中,考虑实用的基础上,用常规测井曲线来半定性、半定量的描述储层孔隙结构,并针对不同类型储层影响流体识别的主要矛盾给出解决方案 (见表1)。

表1 物性、孔隙结构对储层流体识别影响解决方案汇总表

在储层的泥质含量低且稳定的情况下,单位体积岩石的含氢量除了受孔隙度的影响外,还受岩石颗粒比面积的影响。在孔隙度一定的情况下,岩石的碎屑颗粒的比面积越大,中子测井的测井值越高。为此,构建反映孔隙结构的因子φe/φN(单位中子测井孔隙度对有效孔隙度的贡献率),该值越大,表明孔隙结构越好。孔隙结构因子与储层的渗透率、束缚水饱和度等参数均有一定的相关性。

考虑孔隙结构的影响,以深侧向电阻率与孔隙结构因子组合为纵坐标,以自然电位为横坐标,选用24口井165层的测井和试油资料,建立了乌134-85井区南一段油水层识别图版 (见图5)。其中合试油层127层,同层11层,合试水层27层。图版中油层误入同层区7层,同层误入油层区3层,水层误入3层,图版精度91.5%。

2.3 应用电阻增大率定量识别储层流体

针对地层水矿化度偏低造成储层导电性变差,从而引起电阻率绝对值升高的储层,虽然电阻率绝对值有所增大,但油气所带来的相对电阻率增高却较为稳定,可应用相对电阻率增高幅度去除背景干扰,达到流体识别目的。

电阻增大率(或油气层电阻率指数)I是指含油气时的电阻率Rt与含水100%时的电阻率R0的比值为:

图5 乌134-85井区南一段油水层识别图版

应用贝中油田探评井及开发井数据,统计了贝中油田不同区块南一段电阻增大率及含水饱和度值,绘制了关系图版 (见图6),二者呈指数相关,且呈现出较高相关性。随含水饱和度升高,电阻增大率呈指数递减,当电阻增大率小于2.5时,含水饱和度大于45%,储层多为同层或水层,当储层电阻增大率大于2.5时,含水饱和度小于45%,储层多为油层。并建立了储层含水饱和度与电阻增大率之间的函数关系,通过计算储层电阻增大率,可定量计算储层含水饱和度,更加直观判断储层流体性质。