普光氣田礁灘相儲層表征方法

摘 要

摘要：針對普光氣田以礁灘相儲層為主，儲層巖相復(fù)雜、儲集空間類型多、儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、儲層特征參數(shù)難以定量或定性表征的特點(diǎn)，應(yīng)用模式聚類識別技術(shù)開展單井儲層巖相識別，結(jié)合層
摘要：針對普光氣田以礁灘相儲層為主，儲層巖相復(fù)雜、儲集空間類型多、儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、儲層特征參數(shù)難以定量或定性表征的特點(diǎn)，應(yīng)用模式聚類識別技術(shù)開展單井儲層巖相識別，結(jié)合層序地層研究成果，明確了儲層巖相橫向展布特征；采用聲密幅值比等識別儲集空間類型，并分類評價(jià)儲層特征參數(shù)；最終采用儲能系數(shù)等參數(shù)表征儲層儲集能力與展布，實(shí)現(xiàn)全面表征礁灘相儲層的目標(biāo)。形成了一套適用于巖相、儲集空間類型復(fù)雜，物性特征多樣，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)的川東北礁灘相儲層表征方法。研究結(jié)果認(rèn)為，沉積相是控制礁灘相儲層展布的主要因素，巖相對礁灘相儲層儲集空間類型影響明顯，儲集空間類型又制約了儲層參數(shù)特征，儲能系數(shù)能有效反映儲層的物性特征。實(shí)現(xiàn)了對儲層特征參數(shù)的定量或定性表征，為培育高產(chǎn)井創(chuàng)造了有利條件。
關(guān)鍵詞：四川盆地；東北部；普光氣田；礁灘相；模式聚類；地層層序；儲集空間；孔隙結(jié)構(gòu)；儲能系數(shù)
    普光氣田位于四川省宣漢縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位于川東斷褶帶東北段，緊鄰大巴山褶皺帶的南緣，主要目的層段為二疊系上統(tǒng)的長興組和三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組，均為海相碳酸鹽巖地層。普光氣田主要包括普光主體和大灣區(qū)塊等(圖1、2)，已累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲量4121×108m3。目前，普光主體產(chǎn)能建設(shè)工程已基本完成；大灣區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)工程正抓緊實(shí)施。

    普光氣田礁灘相儲層發(fā)育的主控因素多，主要包括沉積相、成巖后生作用、巖石類型和構(gòu)造作用等。造成該類儲層巖相復(fù)雜，儲集空間類型多，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)的，難以定量或定性表征[1]。影響到井位部署方案設(shè)計(jì)和井身軌跡設(shè)計(jì)等。據(jù)此，開展了礁灘相儲層表征方法研究，確定了以巖相識別為基礎(chǔ)，以儲集空間識別為主線的研究思路，開展了孔隙結(jié)構(gòu)、儲滲能力、成巖相等儲層特征研究，實(shí)現(xiàn)了對儲層特征參數(shù)的定量或定性表征，認(rèn)清了有效儲層，特別是高孔滲儲層的發(fā)育特征和規(guī)律，為培育高產(chǎn)井創(chuàng)造了有利條件。
1 礁灘相儲層巖相表征
    大量研究成果表明，巖相的差異對儲層特征影響較大，而礁灘相儲層更為明顯，巖相不但與儲層分布有關(guān)，并且與儲層的孔隙結(jié)構(gòu)、儲滲能力等關(guān)系密切[2]。在深入研究不同巖心及巖相樣品測井響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，應(yīng)用模式聚類識別技術(shù)開展單井儲層巖相研究，結(jié)
合層序地層研究成果，明確了儲層巖相橫向展布特征。
1.1 采用模式聚類識別技術(shù)，開展巖相識別
    由于取心資料有限，要深入研究巖相特征，需要利用測井資料來實(shí)現(xiàn)。其基本原理主要是：不同沉積環(huán)境形成的巖石類別，其礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等存在差異，導(dǎo)致地球物理屬性的差異，可在各種測井系列上出現(xiàn)差別響應(yīng)，因而可根據(jù)各種測井信息的集總，建立各類巖相測井響應(yīng)歸一化模式庫(圖3)[3]。
    進(jìn)一步將測井信息作為變量進(jìn)行有序樣品分割并進(jìn)行測井相自動分層，方法按多變量離差值進(jìn)行最優(yōu)分割統(tǒng)計(jì)，要求各分層內(nèi)部樣本之間差異最小，各層段間差異最大。計(jì)算樣品段變差矩陣dij，其中Zαβ為樣本觀測值，為樣品第j項(xiàng)指標(biāo)的平均值。
 
確定段內(nèi)方差W及段間方差B，其中n為有序樣品個數(shù)，l為分段長度。
 
    各段的分界點(diǎn)取在使W/B為最小的地方，或規(guī)定一個分界系數(shù)(R)。即
 
    分界點(diǎn)取在R為最大的地方，由于R＜1，故R越接近于1時(shí)，取此分界點(diǎn)越佳，進(jìn)一步采用聚類分析將測井相剖面轉(zhuǎn)化為巖相剖面，從而達(dá)到利用測井信息定量識別巖相誤差(MOD)的目的。
 
式中Pi表示該模式特征的權(quán)值，z表示樣品層對應(yīng)模式特征值的數(shù)據(jù)，Zi表示模式的特征值。
1.2 結(jié)合地層層序沉積相特征，明確礁灘相儲層巖相展布
    儲層巖相的展布與沉積相特征關(guān)系密切，研究中結(jié)合單井巖相劃分與振幅-波阻抗特征等，采用層位拉平技術(shù)、古地貌恢復(fù)以及三維屬性分析等方法，明確礁灘相儲層巖相展布特征。
    在層序地層研究的基礎(chǔ)上，開展四級層序下的巖相分布研究，認(rèn)為飛仙關(guān)組早期四級層序下的快速海侵導(dǎo)致灘體高部位水動力能量明顯增強(qiáng)，在致密的蒸發(fā)坪上形成高孔滲的顆粒灘(圖4)，內(nèi)部明顯具有進(jìn)積特征[4]，形成中強(qiáng)軸不連續(xù)反射，體現(xiàn)為可容空間增大的高位體系域特征(HST)，而灘體低部位在高位體系域中形成的顆粒灘被快速海侵沉積的泥晶灰?guī)r覆蓋，體現(xiàn)為弱軸反射，形成了礁灘相獨(dú)特的巖相疊置模式。
 
2 儲層儲集空間表征
    由于礁灘相儲層儲集空間類型紛繁復(fù)雜，研究中對儲集空間類型進(jìn)行了歸類，劃分出粒間、粒內(nèi)、裂縫與礁相孔隙4種類型，并深入進(jìn)行了識別方法與展布規(guī)律研究。
2.1 建立孔滲關(guān)系交會圖版，識別儲集空間類型
    通過對巖心分析孔隙度與滲透率交會，認(rèn)為數(shù)據(jù)分布規(guī)律與儲集空間類型關(guān)系密切：粒間孔隙類型儲層表現(xiàn)為中高孔高滲；而粒內(nèi)孔隙類型為中高孔低滲特征；礁相孔隙類型的樣品介于這兩種趨勢之間，其中也包括部分混合類型的樣品；裂縫主要對應(yīng)孔隙度較差的樣品，正是由于裂縫的存在導(dǎo)致這些樣品滲透率明顯增大。
2.2 研究不同儲集空間儲層電性響應(yīng)特征，明確識別方法
    上述儲集空間類型中主要的粒間與粒內(nèi)類型，可以通過聲密幅度比進(jìn)行區(qū)分(圖5)，聲波具有選擇性傳播的特征。粒間孔隙中，聲波傳播經(jīng)過孔隙，整體聲速慢[5]；粒內(nèi)孔隙中，聲波沿骨架進(jìn)行傳播獲得更短的傳播時(shí)間，而通過密度測井可以獲得巖石整體的孔隙度。
3 孔隙結(jié)構(gòu)特征表征
    礁灘相儲層由于儲集空間類型復(fù)雜，導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)特征也較為復(fù)雜，故以儲集空間類型為主線開展研究工作。
    分析認(rèn)為排驅(qū)壓力、中值壓力、飽和度中值油柱高度等孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對于不同的儲集空間類型，其與孔隙度的關(guān)系明顯不同，粒間孔隙儲層明顯好于粒內(nèi)孔隙，粒間孔隙滲透率大，有利于流體流動，而粒內(nèi)孔隙喉道狹小(圖6)。

    裂縫特征與此不同，裂縫樣品點(diǎn)分布較散。這可能與裂縫類型、裂縫與試驗(yàn)巖心滲流測試方向等因素有關(guān)。特別是在壓力敏感型實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)裂縫走向與最大主應(yīng)力方向一致時(shí)，影響最小，敏感性最弱；而當(dāng)走向與最大主應(yīng)力方向垂直的時(shí)候，由于有效裂縫沒有或少有填充物支撐，應(yīng)力敏感性最強(qiáng)，對滲流能力影響也最大。
4 儲層儲集能力表征
    孔隙度反映了儲層中流體可容空間的大小，而儲層厚度與展布面積反映了儲集體宏觀體積。采用儲能系數(shù)將上述二者結(jié)合起來研究儲層展布特征，儲能系數(shù)是儲層厚度與孔隙度的乘積，能夠反映儲層的厚度、規(guī)模、形態(tài)、物性和級別等特征，其大小決定了儲層的儲集能力，并與儲量和產(chǎn)能密切相關(guān)。

    通過建立四級層序下儲能系數(shù)平面分布圖，可以看到平面上長興組晚期的PSQ2 Ⅴ層序中礁體附近以及礁間灘體儲層對應(yīng)儲能系數(shù)高(圖7)，相應(yīng)的儲層厚度大、物性好。而在飛仙關(guān)組各四級層序中，對應(yīng)儲能系數(shù)高的部位主要是層序多期灘核集中發(fā)育的區(qū)域，主要集中在飛仙關(guān)組早中期的層序TSQ1Ⅱ～Ⅴ中。
5結(jié)論
    1) 礁灘相儲層巖相的展布與沉積相特征關(guān)系密切，采用模式聚類法能夠有效識別單井巖相，結(jié)合層序劃分與地震響應(yīng)特征，能夠確定巖相的展布，而巖相對礁灘相儲層儲集空間類型影響明顯，儲層粒內(nèi)孔隙多發(fā)育在鮞粒云巖中，而中粗晶云巖、內(nèi)碎屑云巖中只發(fā)育粒間孔隙。
    2) 儲集空間類型決定了儲層的孔滲關(guān)系以及孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)特征，并對聲波、密度等儲層地球物理特征影響顯著，采用聲密幅值比能夠有效識別儲集空間類型，粒內(nèi)孔隙的聲密幅值比明顯偏大，而粒間孔隙儲層較小。
    3) 儲能系數(shù)能夠有效反映儲層的形態(tài)、物性和級別等特征，其大小與儲量和產(chǎn)能密切相關(guān)。
    4) 在巖相特征研究的基礎(chǔ)上，以儲集空間類型為主線，表征孔隙結(jié)構(gòu)等儲層的特征，以儲能系數(shù)等參數(shù)為關(guān)鍵表征儲層展布，從而形成了一套適用于巖相、儲集空間類型復(fù)雜，物性特征多樣，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)的川東北礁灘相儲層表征方法。
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(本文作者：曾大乾1 彭鑫嶺1 劉志遠(yuǎn)2 宿亞仙2 1.中國石化中原油田普光分公司；2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院)