酸性火山巖儲層巖性與流體識別

摘 要

摘要：針對火山巖儲層存在巖性復雜、流體多樣、巖性對測井曲線的影響甚至超過了儲層流體的影響等測井評價難點，以松遼盆地徐深氣田火山巖儲層為研究對象，綜合利用測井、錄井、測
摘要：針對火山巖儲層存在巖性復雜、流體多樣、巖性對測井曲線的影響甚至超過了儲層流體的影響等測井評價難點，以松遼盆地徐深氣田火山巖儲層為研究對象，綜合利用測井、錄井、測試和巖心分析等資料，通過儲層“四性”關(guān)系的研究，采用常規(guī)測井識別巖石組分、成像測井識別巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，并結(jié)合ECS測井綜合判別火山巖巖性，在此基礎(chǔ)上建立了常規(guī)測井和特殊測井相結(jié)合的流體識別方法。將上述方法應用到該氣田天然氣探明儲量的評價中，取得了良好的效果，這為其他地區(qū)類似的火山巖儲層評價提供了可借鑒的經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：火山巖；巖性識別；流體識別；測井；松遼盆地；徐深氣田
    雖然前人做了很多關(guān)于火山巖儲層測井評價方面的工作，但主要都集中在火山巖巖性識別方面，且還沒有形成系統(tǒng)的巖性識別方法，而關(guān)于火山巖儲層流體識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)火山巖儲層主要分布于中生代白堊系下統(tǒng)營城組，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)酸性火山巖儲層具有埋藏深、巖性復雜多變、物性差等特點，致使酸性火山巖儲層測井評價方面存在很多困難。從火山巖測井響應特征研究入手，采用巖心標定測井、常規(guī)測井與特殊測井相結(jié)合的研究思路，形成了一套酸性火山巖儲層的巖性識別、流體識別測井評價方法。
1 火山巖巖性識別
    徐深氣田火山巖巖性復雜，在地質(zhì)上定名就有30多種，且礦物成分多變，不同巖性儲層其物性和產(chǎn)能也有較大差別，因此準確識別火山巖巖性是開展火山巖儲層測井評價的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
    綜合巖心、薄片、元素分析及常規(guī)測井等資料，充分發(fā)揮電成像等測井新技術(shù)在巖性識別上的優(yōu)勢，制定組分與結(jié)構(gòu)識別相結(jié)合、常規(guī)測井識別巖石組分，特殊測井識別巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，ECS測井識別過渡巖性的巖性識別思路，在確定火山巖巖石分類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應用交會圖版法、成像識別法和ECS識別等多種方法開展火山巖巖性的測井識別研究。
1.1 交會圖版識別法
    由于火山巖礦物成分復雜，僅用1～2種測井參數(shù)很難將不同巖性區(qū)分開，因此在研究中以取心井資料為基礎(chǔ)，采用巖心標定測井，優(yōu)選中子、密度、自然伽馬、釷等測井參數(shù)，建立了火山巖巖性識別圖版(圖1)。應用該圖版可較好地識別玄武巖、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 成像測井識別法
    成像測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]。由于成像測井具有高分辨率、高井眼覆蓋率和可視性等特點，目前在巖性、巖相識別、孔洞、裂縫分析等方面得到廣泛應用。
    徐深氣田火山巖巖性成因復雜，即使巖石化學成分相同，但如果結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同，其巖石類型也會不同。而應用交會圖版法雖然可以識別成分不同的巖性(如酸性巖、中性巖和基性巖等)，但對于成分相同、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別效果較差，對這類巖性必須結(jié)合成像測井進行識別。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)測井識別巖石組分、成像測井識別巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的方法來綜合識別火山巖巖性。
1.3 ECS元素測井識別法
    ECS元素測井是斯倫貝謝發(fā)展的新一代測井儀器，可以通過測量得到地層中各種元素的含量[3]進行巖性識別。應用常規(guī)測井和成像測井雖然可以識別多數(shù)巖性，但對于一些過渡巖性如玄武安山巖、安山玄武巖等巖性識別效果不好，而應用ECS元素測井則可以很好解決這個問題。
    玄武安山巖和玄武巖無論是放射性測井曲線還是其他測井曲線，其測井響應特征是相近的，同時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，因此應用上述兩種方法難以區(qū)分這兩種巖性。而通過ECS測井測量得到地層中Si、K、Na等元素的含量，通過氧閉合等技術(shù)轉(zhuǎn)化為地層中氧化物含量，將之落在TAS圖上便可有效地識別玄武安山巖和玄武巖。
2 酸性火山巖儲層流體性質(zhì)識別
    大慶徐深氣田興城地區(qū)火山巖儲層埋藏深、物性差，孔隙結(jié)構(gòu)復雜，屬于特低孔隙度、特低滲透性儲層；儲層流體類型為氣和水，存在多套氣水系統(tǒng)且沒有統(tǒng)一氣水界面，因此流體識別存在很大難度。為了很好地識別火山巖儲層流體性質(zhì)，建立了一套常規(guī)測井與特殊測井相結(jié)合，應用交會圖法、三孔隙度法、核磁共振測井法和橫縱波比值法綜合識別流體性質(zhì)的方法。
2.1 利用交會圖法識別流體性質(zhì)
    在儲層“四性”關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，通過敏感性分析，確定了最能反映儲層流體性質(zhì)特征的參數(shù)電阻率、密度和氣測比值，建立了酸性火山巖氣水層解釋圖版(圖3)，圖版精度都超過90.0%，達到了儲量規(guī)范的要求。
 
2.2 利用三孔隙度組合法識別流體性質(zhì)
    三孔隙度測井是用來評價油氣藏儲集性能的重要測井曲線。中子測井主要反映巖層的含氫指數(shù)，一般儲層中天然氣的含氫指數(shù)低于油和水的含氫指數(shù)，所以當儲層中存在天然氣時會引起視補償中子孔隙度(φNa)減小。天然氣的密度和聲波傳播速度遠小于油和水，所以當?shù)貙又泻瑲鈺r可引起視密度孔隙度(φDa)、視聲波孔隙度(φSa)增大。三孔隙度測井都是模擬純水地層刻度的，因此視補償中子孔隙度和視密度孑L隙度在水層段時重合，而在氣層段時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井曲線上的不同響應特征來識別氣層。
考慮到巖性復雜和鉆井液濾液侵入的影響，提出了以下3個復合參數(shù)作為地層的含氣指標，以放大含氣特征顯示。
 
式中：φBa為測井孔隙度背景值，是指巖石孔隙空間完全含水時的視孔隙度。
   氣層一般有φSa、φDa大于φBa，而φNa小于φBa。Gc反映了孔隙度測井視地層孔隙度的絕對累計誤差，是地層孔隙中含氣體積的函數(shù)，適合于孔隙度較大的無侵或輕度侵入地層。若地層為氣層時，Gc＞0。Gb則是相對累計誤差的體現(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，Gb＞1。
2.3 利用核磁共振測井資料識別流體性質(zhì)
   一般來講，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。但對于酸性火山巖儲層，由于其巖性極其復雜，中子測井不僅受孔隙流體的影響，還受巖石骨架的影響，無論儲層是否含氣，中子-密度曲線均有交匯，因此應用中子-密度曲線交匯識別氣水層困難很大。
    而核磁共振測井基本上不受巖性影響，比中子測井能夠更好地指示孔隙中流體的含氫量。當儲層含氣時，核磁共振測井確定的孔隙度遠小于儲層真實孔隙度，可利用這一特性對火山巖儲層進行流體識別。
   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有交匯，深側(cè)向視電阻率相對較低。因此可應用核磁-密度孔隙度交匯的方法識別火山巖儲層流體性質(zhì)。
2.4 利用橫縱波時差比識別流體性質(zhì)
    陣列聲波測井儀的優(yōu)勢是能準確測量到地層的橫波，從理論上講，對于氣層，橫波的傳播速度基本不變，而縱波的傳播速度減慢，從而橫、縱波時差比就明顯減小[5]，因此可以利用橫縱波時差比定性指示氣層。
    酸性火山巖儲層流體進行識別是一項比較困難的工作，應用單一方法進行流體識別經(jīng)常出現(xiàn)錯判、漏判等問題，為了解決這些問題，應綜合應用上述方法對火山巖儲層流體性質(zhì)進行判別。
3 實例分析
    將上述研制的火山巖巖性識別方法和酸性火山巖儲層流體性質(zhì)識別方法，應用到松遼盆地某氣田火山巖儲層，經(jīng)巖心分析資料驗證巖性識別符合率在85%以上；通過試氣資料驗證氣水層符合率在88%以上。
4 結(jié)論
    通過對徐深氣田興城地區(qū)深層酸性火山巖儲層的研究，建立了一套酸性火山巖儲層測井評價方法，取得了較好的實際應用效果。
    1) 以“四性”關(guān)系研究為基礎(chǔ)，采用常規(guī)測井、成像測井和ECS元素測井相結(jié)合的研究思路，建立了火山巖巖性識別方法。
    2) 酸性火山巖儲層流體識別是一項較為困難的工作，在實際應用中應采用常規(guī)測井和特殊測井相結(jié)合綜合判別火山巖儲層流體性質(zhì)。
參考文獻
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(本文作者：李洪娟 楊學峰 覃豪 中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院)