低孔低渗储层测井评价方法

中国石油大学（华东）论文低孔、低渗砂砾岩油气藏测井评价综合技术学生：尚翠红学号：S12010166专业班级：地质资源与地质工程12—2班指导老师：陈钢花2012年10月16日1摘要本文主要针对低孔低渗砂砾岩储集层的问题，通过分析该类储集层形成的成因及地质环境，针对它在测井解释评价中遇到的问题以及其测井响应特征，提出了相应的对策，并且介绍了根据“岩心刻度测井”以及利用测井相分析进行储层岩石物理相划分，将非均质性问题转化成均质性，建立合适的储层参数模型对储层进行评价，还介绍了核磁共振、高分辨率阵列感应、多级阵列声波以及成像测井等测井新方法新技术在低孔低渗储层中的应用。关键字：低孔低渗；测井相；岩心分析。2第1章前言1.1研究背景砂砾岩油藏储层物性差，属于低孔、低渗油藏，利用常规测井资料进行储层评价、油气水层判别以及地质特征研究存在很大困难，主要表现为：一是岩性复杂、储层基质孔隙度低，电阻率测井响应受岩石骨架和孔隙结构影响严重，反映储层孔隙流体性质的信息弱，使储层流体性质难以判断；二是非均质性强，各向异性明显增强、孔隙结构复杂，储层参数计算模型建立存在困难；三是地层埋藏深，地震资料构造特征不明显或无法确定构造特征。砂砾岩体岩石骨架对电阻的影响往往掩盖储层内部流体在电阻率曲线上的表现特征，造成常规测井资料难以正确评价油气层。同时，砂砾岩体非均质性强，造成油气层在纵向和横向上变化快，所以需要研究深层特低渗砂砾岩储层的非均质性。储层非均质性研究主要是揭示岩性、物性和含油性的纵横向变化规律，即在三维空间上的非均质特征，这可以为合理划分开发层系、选择注采系统、预测产能与生产动态、改善油田的开发效果及进行二、三次采油提供可靠的地质依据。针对深层砂砾岩体的地质特征，充分利用核磁、成像测井等一些新技术，成功地描述及评价砂砾岩有效储层，建立一套适合于砂砾岩储集层的油水层判别方法，对砂砾岩等复杂油气藏的勘探开发具有重要指导意义。2.2国内外研究现状目前，石油勘探与开发过程中一个重要的环节是油气层的测井评价，测井分析家与地质家一直十分重视油气层的测井解释及其流体性质识别方法的研究。随着油气勘探开发难度的增加和测井新技术的发展，储层流体性质及分布规律研究的重要性日益增强，深入研究储层流体性质及分布规律对于进一步寻找富集高产油区提供可靠的地质支撑。目前采用的油水层解释方法很多，总体来说，测井油水层解释技术及显示方法经历了由快速直观到应用新技术准确定量识别的过程。非均质性是指岩石的地质-物理性质的变化特征。实际资料表明储集层几乎所有的性质都是非均质的，例如岩性、厚度、渗透率、孔隙度、润湿性及原油饱和度等，但是在实际的油田开发研究中，渗透率的各向异性和位置组合决定储层采收率，所以把渗透率看作非均质性的集中体现。1989年在美国Dallas举行的第二届国际储层表征技术研讨会上，大量论文都涉及到储层非均质性问题，之后储层非均质性研究成为国际油气勘探研究的热点领域。主要的发展方向为：从3宏观到微观，从定性到定量，从静态到动态，从单一学科研究到结合多学科综合分析。4第2章低孔低渗砂砾岩储层成因中国陆上各个盆地几乎发育低孔低渗储集层,而且面积大,成因复杂,在各个盆地所属的地质年代不同，物源的母岩类型不同导致成岩后的矿物成分有差异,此外,沉积环境、沉积相带和成岩作用的差异使得这些低孔低渗储集层孔隙类型多样,且在物性和生产能力上有很大的区别;在低孔低渗储集层测井解释中,各个地区的测井评价方法特点不同且无规律性,对于一个地区适用的测井解释评价方法不能适用于另一个地区。为形成“低孔低渗储集层测井评价”的整体概念,有必要探索不同类型低孔低渗储集层测井评价方法的规律性。2.1储集层物性的影响因素中国陆上的低孔低渗储集层几乎是湖盆沉积的地层,其储集层物性受多种地质因素的控制。2.1.1物源和沉积环境的影响物源区是沉积物产生的地方,每种母岩类型都具有其特殊的矿物组合,因此构成了沉积岩石特征的指标。物源区母岩类型有花岗片麻岩、花岗岩、沉积岩和火山岩等,由于在沉积岩石成分中,石英的硬度较高而且稳定性好,所以母岩为花岗片麻岩和花岗岩的物源沉积形成的储集层趋向于物性较好;而母岩为火山岩的物源,由于含有较多的可塑性矿物成分,沉积形成的储集层物性最差;其他类型母岩的物源所沉积形成的储集层物性介于两者之间。在沉积环境中,湖盆有淡水湖盆、微咸水湖盆、半咸水湖盆、含盐湖盆和湖泊、沼泽交替湖盆等,对于储集层物性最为有利的湖盆水介质是淡水、微咸水和半咸水。2.1.2沉积相的影响大量统计资料表明,沉积相是影响物性的最基本因素,不同沉积砂体和不同沉积相带储集层往往具有不同的物性参数,一般水动力强的环境下沉积的储集层粒级相对较粗且岩石中填隙物少,分选好,其物性常较好,即使经受长期成岩作用改造,物性仍较好。2.1.3成岩作用的影响成岩作用对储集层物性的改造,主要以压实作用、胶结作用、溶解作用、交代作用及破裂作用的影响最为明显,其中机械压实作用和胶结作用是破坏原生孔隙的重要原因。5压实作用与上覆地层厚度、埋藏深度、埋藏时间、岩石骨架颗粒粒级、成分、物理化学稳定性、填隙物含量有关,还与构造应力作用强弱、有无异常高压存在等有关。胶结作用包括碳酸盐、硫酸盐、各类沸石及石英、长石次生加大和各种自生黏土矿物的析出,它们对孔隙及喉道大小有重要影响,使孔隙和渗透性变差。溶解作用有利于物性的改善。溶解作用除与埋藏过程中有机酸的溶解有关以外,表生淋滤作用下形成的次生孔隙在我国碎屑岩储集层中也有广泛分布。交代作用是指一种矿物为另一种矿物替代的作用,是砂岩中常见的重要的成岩和后生变化。交代矿物可以交代颗粒的边缘,将颗粒交代成锯齿状或鸡冠状不规则的边缘;也可以完全交代碎屑颗粒,从而成为它的假象。后来的胶结物还可以交代早成的胶结物。交代完全时甚至可以使被交代的矿物印迹消失。砂岩中常见的交代作用有氧化硅和方解石的相互交代作用、氧化硅交代黏土矿物、方解石交代黏土矿物、黏土矿物交代石英等作用。交代作用使得储集层物性变差。2.1.4构造应力作用的影响构造应力作用对物性的影响,既有有利的一面,也有不利的一面。如吐哈盆地台北凹陷中侏罗统一般物性较差,但由于裂缝的发育并伴随有溶解作用的产生使物性得到明显改善,所以有的储集层可达中孔中渗级别。其不利方面是由于挤压应力使岩石变得更加致密,如台北凹陷的博格达山由北而南的挤压,使山前带储集层物性在全区内是最差的。2.2低渗储层的成因类型从低渗透砂岩储层的成因演化上看，与沉积环境、成岩作用和构造活动密切相关。根据不同地质因素在低渗透储层形成过程中控制作用的大小，可将其分为以下三种类型：1.沉积型低渗透储层。主要受沉积背景和物源作用的控制，由粒度细、泥质含量高、分选差的岩层沉积而成。储层孔隙以原生孔隙为主，一般埋藏较浅，多数没经过强烈的成岩作用，裂缝相对不发育。2.成岩型低渗透储层。这类储层在沉积初期物性较好，但由于后期一系列破坏成岩作用降低了储层孔隙度和渗透率，形成致密储层(有时为非储层)。后由于有酸性水使碳酸盐矿物和长石等矿物溶蚀，产生次生孔隙，形成低渗透储层。3.构造—裂缝型低渗透储层。随埋藏深度增大，成岩作用的增强加剧了储6层岩石致密程度和脆性，构造运动外力作用使岩层产生裂缝而形成的低渗透储层。裂缝在提高储层孔隙度和渗透率的同时也增强了储层非均质性，我国新疆、吉林等地的诸多油田等均属此类。7第3章低孔低渗储层测井评价的技术难点及对策根据低孔低渗油气藏勘探开发对测井评价技术所提出的需求及其测井评价技术的难点，低孔低渗油气藏测井评价的主要需求是:建立精细孔渗饱模型、储集层参数计算、产能级别评估、储集层性能评价，其核心内容是储集层孔隙结构评价。3.1储层测井评价的技术难点低孔低渗油气藏测井评价的技术面临着许多技术难点，主要体现在以下几点:①次生孔隙的存在使储集层孔隙结构变得复杂化。低渗透储集层次生孔隙发育,孔隙类型多样,孔隙结构十分复杂,非均质性强,具有特殊的渗流特性,即低渗透层孔喉半径与渗透率往往呈非线性函数关系;同时,孔隙结构的复杂化使岩石的导电性与含油性偏离阿尔奇的线性关系,使其成为非阿尔奇岩石。②储集层的低孔低渗特性导致测井响应复杂。储集层物性差,含油饱和度低,测井响应中来自油气的信息较少,相对而言,岩性(大多含有含量较高的沉积岩、变质岩和火山岩等岩屑)、孔隙结构等非流体因素对测井响应的影响增大,造成测井信噪比低,油气水层难以识别,工业产层与低产层、干层界限模糊,其孔渗饱模型将更加复杂、建立难度也更大。③泥饼不容易形成,侵入作用严重。相对于高孔高渗储集层而言,低孔低渗储集层更易受钻井液侵入的污染,钻井液滤液对低孔低渗储集层的侵入较深,进一步加剧了测井区分油(气)、水层的难度。④产能级别评估与储集层性能评价困难。影响储集层产能的因素很多,其中有些因素是在测井采集之后发生的,因此测井信息不能反映,即使有些因素在测井采集之前已经产生,但测井揭示的能力往往也较弱,再加上低孔低渗储集层的渗流特性并不完全满足达西定律,造成应用测井资料进行产能评价的难度很大。⑤测井精度要求高,常规测井系列难以满足要求。3.2提高测井质量评价的对策根据上述分析认为,提高低孔低渗储集层测井评价质量的对策应从以下几个主要方面入手。①选择储集层测井评价的重点和解释方法时,应视储集层的具体情况区别8对待。低孔低渗储集层有多种类型,不同类型的低孔低渗储集层测井评价的重点和解释方法应根据其地质成因、岩性矿物成分、孔隙类型及孔隙结构情况而变化。②优选低孔低渗油藏测井系列,力求准确采集信息,使用测井新技术,重视声电成像、核磁共振、偶极声波、模块式地层测试及元素俘获测井的应用,并与常规测井相结合,形成以储集层分类为基础的测井方法及技术,提高低孔低渗油藏测井采集精度。③重视储集层孔隙结构的测井评价,建立以岩石物理为基础的测井孔隙结构评价方法,发挥测井新技术(核磁共振、偶极横波和阵列电法测井等)在孔隙结构评价中的独到优势,建立评价孔隙结构的方法。④建立精细的孔渗饱模型。针对低孔低渗、孔隙结构复杂,而且岩性矿物成分也较复杂的储集层,在有效的测井系列的前提下,结合岩石物理研究建立基于储集层分类和孔隙结构分析条件下的精细孔渗饱计算模型,同时还需要注意钻井液侵入作用对储集层电性质的影响。⑤油气层识别应重视测井评价结果与录井、气测等第一性资料的综合应用。综合对比测井、地质等资料,建立储集层“四性”(岩性、物性、电性、含油性)之间的内在联系,达到综合评价其含油气性的目的。⑥开展产能级别评估与储集层性能评价,测井产能评价研究应以产能级别评估、储集层性能评价等定性结论为主。通过测井产能基本评价,划分出优质储集层的发育段及分布区域。同时,结合对储集层孔隙结构及其含油饱和度、储集层产液性质之间相互关系的研究,开展油气藏流体分布规律的分析评价。9第4章低孔低渗砂砾岩储层测井评价方法由于砂砾岩体储层岩性变化快，岩石矿物成分变化大，常规测井资料在计算泥质含量、孔隙度和渗透率等储层参数方面存在局限性，同时，深层砂砾岩储层孔隙结构、孔隙度与渗透率关系的复杂性给常规测井资料评价该类储层物性、储层有效性提出了更大的挑战。由于该类储层存在的特殊性，这就要求我们要利用常规测井与测井新技术相结合，更加准确的评价油气层。4.1各类储层的测井响应特征4.1.1含砾砂岩（砾状砂岩）油层该类储集层物性好，是深层砂砾体主要的储集层，在浊积岩、扇三角洲和水下扇扇中、扇缘亚相中，自然电位曲线呈明显的负异常，在水下扇扇根沉积中，含砾砂岩与砾岩一起沉积叠置成巨厚储层，自然电位异常不明显；微电极曲线数值较低或中等，正差异明显；侧向电阻率与孔隙度对应性良好，电阻率值随着孔隙度减少而增加，电阻率侵入特征为低侵或无侵，核磁共振2T谱有长组分。4.1.2砂岩油层储集层物性较好，测井特征类似含砾砂岩油层，与含砾砂岩油层相比，砂岩油层岩石颗粒分选好，岩性细，毛管束缚水增加，电阻率低于含砾砂岩油层。4.1.3砾岩油层致密砾岩因岩性致密，储层物性差，一般为干层。但砾岩具有一定的孔隙或裂缝存在时，可成为良好储层。4.1.4