酸性火山巖儲(chǔ)層巖性與流體識(shí)別

摘 要

摘要：針對(duì)火山巖儲(chǔ)層存在巖性復(fù)雜、流體多樣、巖性對(duì)測(cè)井曲線的影響甚至超過(guò)了儲(chǔ)層流體的影響等測(cè)井評(píng)價(jià)難點(diǎn)，以松遼盆地徐深氣田火山巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象，綜合利用測(cè)井、錄井、測(cè)
摘要：針對(duì)火山巖儲(chǔ)層存在巖性復(fù)雜、流體多樣、巖性對(duì)測(cè)井曲線的影響甚至超過(guò)了儲(chǔ)層流體的影響等測(cè)井評(píng)價(jià)難點(diǎn)，以松遼盆地徐深氣田火山巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象，綜合利用測(cè)井、錄井、測(cè)試和巖心分析等資料，通過(guò)儲(chǔ)層“四性”關(guān)系的研究，采用常規(guī)測(cè)井識(shí)別巖石組分、成像測(cè)井識(shí)別巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，并結(jié)合ECS測(cè)井綜合判別火山巖巖性，在此基礎(chǔ)上建立了常規(guī)測(cè)井和特殊測(cè)井相結(jié)合的流體識(shí)別方法。將上述方法應(yīng)用到該氣田天然氣探明儲(chǔ)量的評(píng)價(jià)中，取得了良好的效果，這為其他地區(qū)類似的火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：火山巖；巖性識(shí)別；流體識(shí)別；測(cè)井；松遼盆地；徐深氣田
    雖然前人做了很多關(guān)于火山巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方面的工作，但主要都集中在火山巖巖性識(shí)別方面，且還沒(méi)有形成系統(tǒng)的巖性識(shí)別方法，而關(guān)于火山巖儲(chǔ)層流體識(shí)別方面的研究就更少了[1～5]。松遼盆地徐深氣田興城地區(qū)火山巖儲(chǔ)層主要分布于中生代白堊系下統(tǒng)營(yíng)城組，巖性從酸性、中性到基性均有發(fā)育，以酸性巖為主[6]。該區(qū)酸性火山巖儲(chǔ)層具有埋藏深、巖性復(fù)雜多變、物性差等特點(diǎn)，致使酸性火山巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方面存在很多困難。從火山巖測(cè)井響應(yīng)特征研究入手，采用巖心標(biāo)定測(cè)井、常規(guī)測(cè)井與特殊測(cè)井相結(jié)合的研究思路，形成了一套酸性火山巖儲(chǔ)層的巖性識(shí)別、流體識(shí)別測(cè)井評(píng)價(jià)方法。
1 火山巖巖性識(shí)別
    徐深氣田火山巖巖性復(fù)雜，在地質(zhì)上定名就有30多種，且礦物成分多變，不同巖性儲(chǔ)層其物性和產(chǎn)能也有較大差別，因此準(zhǔn)確識(shí)別火山巖巖性是開(kāi)展火山巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
    綜合巖心、薄片、元素分析及常規(guī)測(cè)井等資料，充分發(fā)揮電成像等測(cè)井新技術(shù)在巖性識(shí)別上的優(yōu)勢(shì)，制定組分與結(jié)構(gòu)識(shí)別相結(jié)合、常規(guī)測(cè)井識(shí)別巖石組分，特殊測(cè)井識(shí)別巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，ECS測(cè)井識(shí)別過(guò)渡巖性的巖性識(shí)別思路，在確定火山巖巖石分類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用交會(huì)圖版法、成像識(shí)別法和ECS識(shí)別等多種方法開(kāi)展火山巖巖性的測(cè)井識(shí)別研究。
1.1 交會(huì)圖版識(shí)別法
    由于火山巖礦物成分復(fù)雜，僅用1～2種測(cè)井參數(shù)很難將不同巖性區(qū)分開(kāi)，因此在研究中以取心井資料為基礎(chǔ)，采用巖心標(biāo)定測(cè)井，優(yōu)選中子、密度、自然伽馬、釷等測(cè)井參數(shù)，建立了火山巖巖性識(shí)別圖版(圖1)。應(yīng)用該圖版可較好地識(shí)別玄武巖、安山巖、英安巖、酸性巖類(流紋巖、凝灰?guī)r)等成分不同的巖性。
 
1.2 成像測(cè)井識(shí)別法
    成像測(cè)井是采用陣列掃描或旋轉(zhuǎn)掃描方式，將地層巖性、沉積、構(gòu)造特征變化引起的電阻率變化轉(zhuǎn)換成不同的色度[2]。由于成像測(cè)井具有高分辨率、高井眼覆蓋率和可視性等特點(diǎn)，目前在巖性、巖相識(shí)別、孔洞、裂縫分析等方面得到廣泛應(yīng)用。
    徐深氣田火山巖巖性成因復(fù)雜，即使巖石化學(xué)成分相同，但如果結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同，其巖石類型也會(huì)不同。而應(yīng)用交會(huì)圖版法雖然可以識(shí)別成分不同的巖性(如酸性巖、中性巖和基性巖等)，但對(duì)于成分相同、而結(jié)構(gòu)或構(gòu)造不同的巖性如流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、火山集塊巖、火山角礫巖這些火山巖巖性識(shí)別效果較差，對(duì)這類巖性必須結(jié)合成像測(cè)井進(jìn)行識(shí)別。圖2為火山巖典型成像模式圖。
 
    在已建立的典型火山巖成像模式圖基礎(chǔ)上，采用常規(guī)測(cè)井識(shí)別巖石組分、成像測(cè)井識(shí)別巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的方法來(lái)綜合識(shí)別火山巖巖性。
1.3 ECS元素測(cè)井識(shí)別法
    ECS元素測(cè)井是斯倫貝謝發(fā)展的新一代測(cè)井儀器，可以通過(guò)測(cè)量得到地層中各種元素的含量[3]進(jìn)行巖性識(shí)別。應(yīng)用常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井雖然可以識(shí)別多數(shù)巖性，但對(duì)于一些過(guò)渡巖性如玄武安山巖、安山玄武巖等巖性識(shí)別效果不好，而應(yīng)用ECS元素測(cè)井則可以很好解決這個(gè)問(wèn)題。
    玄武安山巖和玄武巖無(wú)論是放射性測(cè)井曲線還是其他測(cè)井曲線，其測(cè)井響應(yīng)特征是相近的，同時(shí)兩種巖性在成像圖上顯示的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征也相似，因此應(yīng)用上述兩種方法難以區(qū)分這兩種巖性。而通過(guò)ECS測(cè)井測(cè)量得到地層中Si、K、Na等元素的含量，通過(guò)氧閉合等技術(shù)轉(zhuǎn)化為地層中氧化物含量，將之落在TAS圖上便可有效地識(shí)別玄武安山巖和玄武巖。
2 酸性火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別
    大慶徐深氣田興城地區(qū)火山巖儲(chǔ)層埋藏深、物性差，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于特低孔隙度、特低滲透性儲(chǔ)層；儲(chǔ)層流體類型為氣和水，存在多套氣水系統(tǒng)且沒(méi)有統(tǒng)一氣水界面，因此流體識(shí)別存在很大難度。為了很好地識(shí)別火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)，建立了一套常規(guī)測(cè)井與特殊測(cè)井相結(jié)合，應(yīng)用交會(huì)圖法、三孔隙度法、核磁共振測(cè)井法和橫縱波比值法綜合識(shí)別流體性質(zhì)的方法。
2.1 利用交會(huì)圖法識(shí)別流體性質(zhì)
    在儲(chǔ)層“四性”關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)敏感性分析，確定了最能反映儲(chǔ)層流體性質(zhì)特征的參數(shù)電阻率、密度和氣測(cè)比值，建立了酸性火山巖氣水層解釋圖版(圖3)，圖版精度都超過(guò)90.0%，達(dá)到了儲(chǔ)量規(guī)范的要求。
 
2.2 利用三孔隙度組合法識(shí)別流體性質(zhì)
    三孔隙度測(cè)井是用來(lái)評(píng)價(jià)油氣藏儲(chǔ)集性能的重要測(cè)井曲線。中子測(cè)井主要反映巖層的含氫指數(shù)，一般儲(chǔ)層中天然氣的含氫指數(shù)低于油和水的含氫指數(shù)，所以當(dāng)儲(chǔ)層中存在天然氣時(shí)會(huì)引起視補(bǔ)償中子孔隙度(φNa)減小。天然氣的密度和聲波傳播速度遠(yuǎn)小于油和水，所以當(dāng)?shù)貙又泻瑲鈺r(shí)可引起視密度孔隙度(φDa)、視聲波孔隙度(φSa)增大。三孔隙度測(cè)井都是模擬純水地層刻度的，因此視補(bǔ)償中子孔隙度和視密度孑L隙度在水層段時(shí)重合，而在氣層段時(shí)兩孔隙度將有明顯差值。氣層一般有φSa＜φNa、φDa＞φNa、(φSaφDa/φ2Na)＞1，因此可利用氣層在三孔隙度測(cè)井曲線上的不同響應(yīng)特征來(lái)識(shí)別氣層。
考慮到巖性復(fù)雜和鉆井液濾液侵入的影響，提出了以下3個(gè)復(fù)合參數(shù)作為地層的含氣指標(biāo)，以放大含氣特征顯示。
 
式中：φBa為測(cè)井孔隙度背景值，是指巖石孔隙空間完全含水時(shí)的視孔隙度。
   氣層一般有φSa、φDa大于φBa，而φNa小于φBa。Gc反映了孔隙度測(cè)井視地層孔隙度的絕對(duì)累計(jì)誤差，是地層孔隙中含氣體積的函數(shù)，適合于孔隙度較大的無(wú)侵或輕度侵入地層。若地層為氣層時(shí)，Gc＞0。Gb則是相對(duì)累計(jì)誤差的體現(xiàn)，適合于氣顯示較弱的低孔地層或侵入較深的高孔地層。若地層為氣層時(shí)，Gb＞1。
2.3 利用核磁共振測(cè)井資料識(shí)別流體性質(zhì)
   一般來(lái)講，在氣層處，中子孔隙度減小，密度孔隙度增大，中子-密度曲線呈鏡像反映。但對(duì)于酸性火山巖儲(chǔ)層，由于其巖性極其復(fù)雜，中子測(cè)井不僅受孔隙流體的影響，還受巖石骨架的影響，無(wú)論儲(chǔ)層是否含氣，中子-密度曲線均有交匯，因此應(yīng)用中子-密度曲線交匯識(shí)別氣水層困難很大。
    而核磁共振測(cè)井基本上不受巖性影響，比中子測(cè)井能夠更好地指示孔隙中流體的含氫量。當(dāng)儲(chǔ)層含氣時(shí)，核磁共振測(cè)井確定的孔隙度遠(yuǎn)小于儲(chǔ)層真實(shí)孔隙度，可利用這一特性對(duì)火山巖儲(chǔ)層進(jìn)行流體識(shí)別。
   在純氣層段，核磁-密度孔隙度有明顯的交匯顯示，且為鏡向指示，多數(shù)含氣儲(chǔ)層深側(cè)向視電阻率值也較高；在純水層段，核磁-密度孔隙度交匯很小或沒(méi)有交匯，深側(cè)向視電阻率相對(duì)較低。因此可應(yīng)用核磁-密度孔隙度交匯的方法識(shí)別火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)。
2.4 利用橫縱波時(shí)差比識(shí)別流體性質(zhì)
    陣列聲波測(cè)井儀的優(yōu)勢(shì)是能準(zhǔn)確測(cè)量到地層的橫波，從理論上講，對(duì)于氣層，橫波的傳播速度基本不變，而縱波的傳播速度減慢，從而橫、縱波時(shí)差比就明顯減小[5]，因此可以利用橫縱波時(shí)差比定性指示氣層。
    酸性火山巖儲(chǔ)層流體進(jìn)行識(shí)別是一項(xiàng)比較困難的工作，應(yīng)用單一方法進(jìn)行流體識(shí)別經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)判、漏判等問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，應(yīng)綜合應(yīng)用上述方法對(duì)火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)進(jìn)行判別。
3 實(shí)例分析
    將上述研制的火山巖巖性識(shí)別方法和酸性火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法，應(yīng)用到松遼盆地某氣田火山巖儲(chǔ)層，經(jīng)巖心分析資料驗(yàn)證巖性識(shí)別符合率在85%以上；通過(guò)試氣資料驗(yàn)證氣水層符合率在88%以上。
4 結(jié)論
    通過(guò)對(duì)徐深氣田興城地區(qū)深層酸性火山巖儲(chǔ)層的研究，建立了一套酸性火山巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法，取得了較好的實(shí)際應(yīng)用效果。
    1) 以“四性”關(guān)系研究為基礎(chǔ)，采用常規(guī)測(cè)井、成像測(cè)井和ECS元素測(cè)井相結(jié)合的研究思路，建立了火山巖巖性識(shí)別方法。
    2) 酸性火山巖儲(chǔ)層流體識(shí)別是一項(xiàng)較為困難的工作，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采用常規(guī)測(cè)井和特殊測(cè)井相結(jié)合綜合判別火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)。
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(本文作者：李洪娟 楊學(xué)峰 覃豪 中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)