评价储层含油气性的测井解释方法

2020-01-25 15:40

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  评价储层含油性的方法有依靠解释人员经验的定性方法;快速直观解释方法;计算机解释方法。

  ◎定性解释的方法:油气层最小电阻率法、标准水层对比法、径向电阻率法、邻井曲线对比法、不同时间的测井曲线对比法 (也称时间推移测井法) 等。

  ◎计算机解释方法:随着计算机的广泛应用,测井解释的定量化有了很大发展。针对纯砂岩、泥质砂岩 (包括分散状泥质、层状泥质等),都形成了各自的解释模型,并建立了不少解释程序。这些研究成果与定量解释的孔隙度、含水饱和度、渗透率等,为准确判断油、气、水层奠定了良好基础。下面重点介绍快速直观解释方法和计算机解释方法中的解释模型。

  电阻率-孔隙度交绘图是应用阿尔奇公式的一种常用的快速直观解释技术。它的特点是形象直观,既能定性区分油、气、水层,又可半定量地确定含水饱和度Sw。将阿尔奇公式:

  对于特定地区和岩性的某一解释层段,系数a,b和指数m,n可视为常量。若岩性和Rw基本不变,则对于给定的含水饱和度Sw, 线性关系。

  从上式可知,交绘图的横轴φ可按线性刻度,也可用任一孔隙度测井的读数 (如△t)代替,而纵轴Rt要按 m。图5-5是对a=0.62,b=1,m=2.15,n=2的砂岩储层作的。作图方法:原点Y=0对应Rt=∞。纵轴的上限决定于储层的最低电阻率,本例取Rmin=0.5Ω·m,则Y=1.38,也就是Rt=0.5至原点Rt=∞的距离为1.38个单位。Rt=1Ω·m时,Y=1,则Rt=1至原点Rt=∞的距离为1个单位。同理可得其他电阻率刻度。

  图右边为一个I-Sw算尺 (左刻度是I,右刻度是Sw)。该尺与纵坐标轴平行,对应纵轴原点的电阻增大系数I为∞,而I=1要对准电阻率的一个整数,它是对应某一Rw和某一个含水饱和度100%的岩石的电阻率值,其他I值按Rt=I×R0计算标出。Sw的数值则根据I-Sw关系标出 (不同的a,b,m,n值交绘图的刻度有所不同,但原理是一样的)。

  上述工作做完后,将解释井段内的每个储层的数据都标注在该电阻率-孔隙度交绘图上。然后找出岩性纯、有足够厚度、测井读数可靠、没有油气显示的水层,水线%的线) 应当是过这些纯水层点和原点 (孔隙度为零的横轴点) 的直线。这样确定的水线应当经过水资料和其他可靠资料验证后方可使用。

  确定水线的正确位置后,用右边的I-Sw算尺绘制含水饱和度Sw线。作法:在水线的点,过该点作横轴垂线与过I-Sw算尺上某一Sw点作纵轴垂线有一交点。过该交点与原点的直线即为含水饱和度为Sw的线。如此便可得到一组Sw线。

  含水饱和度线作出后,根据解释层资料点在该交绘图上的位置,可以直观地判断其含油性,也可半定量地获得Sw值。一般地,资料点落在Sw=50%线下、φ (孔隙度) 10%的储层为油层,φ≤10%的储层为干层。如图5-5第(4),(5),(9),(10)层为油层,第(3),(7)层为干层,第(4),(5),(9),(10)层的Sw分别为43%,47%,26%,21%。

  电阻率-孔隙度交绘图的派生方法有:电阻率-声波交绘图、电阻率-密度交绘图等。所有这些交绘图的使用条件是稳定、岩性相同、含泥质较少及有足够数量的水层,并且水层孔隙度最好有较大的变化范围。

  砂泥岩剖面地层中,如果地层水矿化度变化较大,地层水电阻率Rw不易确定,从而使油水层的判断发生困难。在这种情况下,可采用视地层水电阻率Rwa-SP交绘图估计Rw,并划分油水层。

  Rwa-SP交绘图如图5-6所示,以对数的Rwa为纵坐标,线性刻度的SP为横坐标,Rwa由深探测电阻率求得 (Rwa=Rt/F)。图中地层点旁标注有层点号,括号内是以API为单位的GR值,Rwa线和Rw线 (虚线) 是解释参考线,Rmfe为泥浆滤液等效电阻率。

  交绘图中位置最低的一些点子连成一直线 (图中虚线),即为实际的地层水电阻率线,可以用它估计解释层的Rw。例如由第14层点作纵轴平行线与Rw线有一交点,则该交点的纵坐标值即为第14层的Rw=0.35Ω·m。

  图中位于Rw线附近的地层点是水层,如图中2,6,7,9,15地层点;在Rw线上方且离得较远的地层点则是含油气地层,如图中且14,3,5,11地层点;其余地层点则要作综合分析。井壁取心证明,3,5号地层点有油,11,14号地层点有气。

  Rwa-SP交绘图适用于砂泥岩剖面地层,且地层水性质变化较大的情况。它要求储层较纯,因为只有含泥质小时,交绘图中SP的变化才能被认为主要是由Rw变化引起的。

  曲线重叠法也是以阿尔奇公式为基础,一般采用相同的刻度 (相同的单位)、相同的基线及相同的横向比例,将两条曲线绘制在一起形成重叠,根据曲线幅度差识别储层含油气性。

  对于任何一个岩性比较纯的地层,不论它是含油气的或是纯水层,都可以由F-φ关系式来确定含水饱和度为100%时的电阻率:

  式中:R0——含水饱和度为100%时的地层电阻率,Ω·m;Rw——地层水电阻率,Ω·m;φ——地层孔隙度,小数;a——与岩石性质有关的常数;m——胶结指数。

  如果储层的R0曲线与深探测电阻率曲线,该图下部),说明是水层;如果深探测电阻率值Rt明显大于R0,如Rt/R0≥3~5,则是明显含油气的显示 (图5-7,该图上部)。

  式中:Sw——地层含水饱和度,小数;Sxo——冲洗带含水饱和度,小数;Rt——地层电阻率,Ω· m;Rxo——冲洗带电阻率,Ω·m;Rw——地层水电阻率,Ω·m;Rmf——泥浆滤液电阻率,Ω·m。

  上式说明了径向电阻率比值Rxo/Rt与径向含水饱和度比值Sw/Sxo有关。下面分几种情况加以讨论。

  泥岩地层是一种非渗透层,泥浆不会发生侵入,故应有Rt≈Rxo,即Rt曲线与Rxo曲线基本重合。如果泥岩段Rt曲线与Rxo曲线不重合,则视Rxo曲线存在误差,以Rt曲线为准,移动Rxo曲线使之与Rt曲线) 纯水层

  MLL为Rxo曲线,Rmf/Rw=3.0,曲线下部RxoRt,所以该层段为水层。(3) 油气层对于中等侵入的地层,有经验关系

  w=Sxo=1,则Rxo与Rt重合;含油气层Sw1,则:油气田开发地质学

  和水层相比,油气层都有比较明显的减阻侵入,因此,在含有油气的储层处显示出R

  3. 孔隙度重叠图“可动油气” 是指储层在一定压差下可以流动的油气。测井分析可动油气,是依据泥浆侵入造成的冲洗带与原状地层含水饱和度的差别,其差值为可动油气饱和度。一般来说,当测井显示含油性和可动油气都好时,说明储层有较好的生产能力;而含油性显示好、可动油显示差时,应慎重分析。

  xo=φ·Sxo。显然它们这之间有如下关系:◎含油气孔隙度:φh=φ-φw

  w。这样,通过使用同一基线条孔隙度曲线,可以有效地反映地层的含油性和可动油气 (图5-9)。应用孔隙度重叠法的有利条件是:(1)钻井液侵入必须足够浅,使深探测电阻率基本上反映地层线)解释井段应包括许多储层,特别是有明显的纯水层;(3)在解释井段内地层水性质基本稳定;(4)岩性和泥质含量应基本不变。

  xo曲线条地层因素曲线重叠,可以得到与孔隙度重叠同样的效果。因此地层因素重叠与孔隙度重叠实质上是一致的。4. 可动水分析“可动水”是储层中可以流动的地层水。可动水饱和度是指地层含水饱和度与束缚水饱和度之差。用可动水的概念,可以帮助判断储层能否无水产油气,并可预测含水量。

  wm。按照油气、水层的概念,判断它们的条件是:◎油 气 层:Sw≈Swi

  w和Swi重叠直观显示地层的可动水饱和度的变化 (图5-9):当SwSwi,则两条曲线的幅度差即是可动水饱和度。如果Swi与Sw基本重合,表明地层不含可动水,Sw较低为油气层,而Swi很大则可能为干层。当出现SwSwi的幅度差,则是计算的Sw与Swi不匹配引起的,此时Sw较低者为油气层,Sw很高者为干层。图5-9 储层可动油和可动水分析成果图

  这种方法的具体做法是:两条曲线的纵向比例相同,反方向刻度。在解释井段内找一个与目的层岩性相同、孔隙性相近的水层 (或低气油比的油层),将两条曲线重合,并将两条曲线重叠绘制。

  在探测范围内,储层含气将会使测井声波时差增大,使中子伽马测井值增高。因此,重叠图上,对于气层,将会出现 “正差异” (中子伽马曲线在声波时差曲线右边);对于油水层,两曲线重合;对于泥岩,重叠曲线出现 “负差异” (中子伽马曲线在声波时差曲线所示的声波时差-中子伽马曲线重叠,直观地表明第A层为气层。

  将两条测井曲线刻度在同一记录道内。由于天然气的含氢指数和体积密度都比油或水小得多,因而对于含气储层,中子孔隙度测井显示低孔隙度,密度测井显示出孔隙度减小,重叠图上将出现明显的幅度差,且呈镜像反映图像 (图5-11)。但钻井液侵入使幅度差减小,而泥质砂岩含气和含水时出现相反的幅度。所以对泥质含量较低的、泥浆侵入浅的、中到高孔隙度的砂岩气层,中子孔隙度-密度测井曲线重叠图应用效果最好。

  含油饱和度是储层含油性的主要指标,是定量判断油、气、水层的重要标准之一,因此能否准确求取含油饱和度直接影响到对油、气、层的判断。

  o。储层中影响含水饱和度的因素是多种多样的,但泥质在储层中的含量及分布形式是影响Sw的最主要的因素。泥质分布形式不同对岩石电阻率的影响也不同,所以用电阻率求含水饱和度的方法也不同。下面介绍目前常规测井处理解释程序中使用的几种方法。

  sd——纯砂岩层电阻率,Ω·m;Vlam——层状泥岩相对含量,小数。对于纯砂岩层的阿尔奇公式:

  3.分散泥质砂岩储层这种储层的特点是泥质充填或粘结在岩石的孔隙空间中,保存有较多的束缚水。

  w,Cwi——分别为地层水和束缚水的电导率,mS/m。用饱和度表示时,上式变为:

  砂岩 (纯地层) 相 (即非粘土相) 的孔隙度和含水饱和度,可以通过减去束缚水体积 (φ

  N,Rt,φN-ρb,△t -ρb等) 得出。Rwi和Rw(Cwi和Cw) 通常作为输入参数。4. m,n,a,b,Rw的确定

  岩石的a和m值与孔隙度大小及孔隙形状有关,而孔隙度和孔隙形状取决定岩石性质、岩石颗粒的粗细、分选好坏、胶结物的性质、胶结物含量及胶结程度等。1) 实验室确定F-φ关系

  2) 利用纯水层资料确定F-φ关系选择一纯水层段,在该层段内有多个岩性较纯、物性 (主要指孔隙度) 有所变化、录井未见显示的储层。通过自然电位等测井资料分析,确认该层段的地层水电阻率稳定。最理想的是该层段内有地层水矿化度分析资料。在该层段内确定每一层的Ro

  w数据,用回归方法求得b和n。实验室可用不同的方法确定Rt/Ro、Sw,早期使用的方法有 “失水法”、“气吹法”,目前采用 “半渗透隔板法” 是比较好的一种方法。2) 利用油层测井资料求取b和n纯油层的含油饱和度与束缚水饱和度之和为100%。即:

  w和φ求得油层Ro。将一组油层的Rt/Ro和Swi点在双对坐标上,根据点子分布规律作直线,求得直线的斜率n,纵坐标截距b。3) 利用岩心分析的含油饱和度求b和n利用油基钻井液和密闭取心的岩心,得到的岩心含油饱和度和含水饱和度,采用上述方法求取b和n。

  在解释井段找出确定地层水电阻率的标准水层,它应该是完全含水、岩性均匀、含泥质少、厚度足够大的水层,地层水电阻率计算公式为Rw

  m/a。3) 用自然电位曲线幅度计算地层水电阻率井中扩散吸附电动势可表示为:

  d,Kda——扩散吸附电动势系数 (t=18℃时,纯砂岩层为-11.6mV,纯泥岩层为58mV,其他岩层介于上述两者之间);Cw——地层水盐浓度 (矿化度),mg/L;Cwf——泥浆滤液的盐浓度 (矿化度),mg/L。静自然电位:

  以上关系式便是自然电位测井确定地层水电阻率的理论依据。具有求时,先用SP经SP-3图版校正得SSP,然后用泥浆电阻率R

  mfe,再后用SSP和Rmfe由SP-1图版求得Rwe,由SP-2图版求得Rw。4) 用深浅电阻率比值计算地层水电阻率在解释井段确定纯水层,对于纯水层地层的含水饱和度和冲洗带的含水饱和度都为100%,通过阿尔奇公式:

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