阵列声波测井资料在吐哈油田致密砂岩气层识别中的应用

吐哈盆地致密砂岩储层具有孔隙度低、渗透性差、孔隙结构复杂等特点,利用常规测井资料难以对储层含气性进行有效评价。以研究区致密砂岩声学特征实验为基础,分析岩样在饱含气状态、饱和水状态下纵波速度和横波速度等参数的变化规律,实验为利用阵列声波测井资料所提取纵、横波时差和常规测井资料计算地层的泊松比、体积压缩系数等参数进行气层识别提供了理论基础。通过储层岩心声学物理试验研究证明,地层在高含气饱和度情况下体积压缩系数和泊松比对含气饱和度变化较敏感;根据阵列声波测井资料计算得到的泊松比曲线和体积压缩系数曲线交会可以直观识别气层。给出的解释实例证实了在吐哈盆地致密砂岩储层利用泊松比与体积压缩系数交会法识别气层的实用性。     

孔隙流体类型对地层声波速度的影响

根据实际井的岩心资料，对砂岩样品的纵、横波速度与孔隙度及所含流体类型间的关系进行了实验研究，回归出了饱和气、水和油岩样的纵、横波速度与孔隙度的关系式。结果表明，饱和不同流体岩石的声波速度不同，岩石饱和气时的纵波速度明显低于饱和油、水时的纵波速度，并且孔隙度相同时岩石饱和油时的纵波速度略大于饱和水时的纵波速度，孔隙流体类型对横波速度的影响较小。含不同流体类型的岩样，其纵、横波波速比具有明显差异，利用纵、横波波速比和纵波时差的交绘图可识别地层流体的类型。为了解气体的声波特性，识别气层和气一液界面位置，对天然气的声波速度随温度和压力的变化情况进行了实验研究，从实验结果可以看出，不同压力环境下天然气随温度的变化规律不同。     

基于测井推演的岩石力学参数识别致密砂岩气层

苏里格气田致密微裂缝性碎屑岩储层具有孔隙度低、渗透性差、孔隙结构复杂等特点,利用常规测井资料难以对储层含气性进行有效评价。通过对声波在岩石中传播特性和流体声学特征分析发现,地层在高含气饱和度情况下,其纵波、横波速度和压缩系数及泊松比等参数的变化明显不同于差气层、水层、干层。利用偶极声波测井资料中的纵横波时差曲线和常规的DEN、GR曲线能快速准确地计算地层的各种岩石力学参数,尤其是泊松比、体积压缩系数与流体体积压缩系数等,并采用交会图法或曲线重叠法可以直观有效地识别气层。该方法可明显提高致密砂岩气层的识别符合率,实用性强,对新区块新层系的试采和压裂改造选层有着重要的指导意义。     

砂岩储层地震属性参数对孔隙流体的敏感性评价

对于不同特性的砂岩储层,从地震数据所提取的多种属性参数对孔隙流体变化的响应是有一定差异的。利用统计学原理给出了流体指示因子的计算方法,用于定量评价地震属性参数对孔隙流体变化的响应差异。利用胜利油田沙河街组三段砂岩储层在模拟储层条件下的实验结果,采用属性交会图技术验证了流体指示因子的正确性。对于疏松砂岩及中-高孔隙度固结砂岩,利用纵、横波阻抗差等常规地震属性可较好地判别孔隙含气及饱和水、饱和油状态;而对于致密含气砂岩,纵、横波速度比及泊松比对流体变化相对较为敏感。对于疏松砂岩,由双敏感属性参数所构成的交会图可区分饱和油与饱和水状态,但利用常规属性交会图难以区分固结砂岩孔隙饱和水与饱和油。在准确给出干燥岩石纵、横波速度比的基础上,组合属性参数I_p²-c.I_s²相对于常规属性对孔隙流体变化更为敏感,构成的属性交会图对饱和水与饱和油砂岩样品的实验结果具有明显的区分能力。     

核磁共振测井在致密含气砂岩中的应用

通过对核磁共振测井的T₂谱及其T₂截至值的合理选取，解释并获得了鄂尔多斯盆地西缘上古生界山西组、石盒子组致密砂岩储集层的总孔隙度、有效孔隙度、毛细管束缚水体积、可动水体积及渗透率等参数，据此预测的储集层孔隙结构特征与岩心分析测试结果很吻合。研究还发现，致密含气砂岩的T₂谱具有分布范围窄-中等，波形及差谱分析谱位置明显后移、分布中等、呈单峰的典型特征。结合常规测井资料，综合研究了致密砂岩储层特征及其含气层的测井响应。经测试验证，致密含气砂岩储层的核磁共振测井解释结果十分可靠，表明核磁共振测井可用于该区致密含气砂岩复杂储集层评价。     

核磁共振与压汞法的孔隙结构一致性研究

实验研究表明，核磁共振横向弛豫时间（T₂）与压汞法都能很好地反映地层岩石的孔隙结构，二者之间存在着必然的相关性。即由毛细管压力曲线可以计算出相应的T₂分布；反之亦可。这一物理理论的获证为利用核磁共振测井资料研究储层孔隙结构提供了理论依据。因此，从理论入手，分析了核磁共振T₂分布与毛细管压力曲线得到的孔喉半径分布之间的关系，找到它们之间的相互转换关系式。以岩心压汞资料为基础，同相应岩心的T₂几何平均值进行拟合，建立了适合鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界盒3段致密砂岩气层的核磁共振测井中的T₂几何平均值与孔隙结构参数之间的关系，还建立了应用核磁共振测井资料确定储层微观孔隙结构参数的方法，对于指导盒3段致密砂岩气层的生产具有重要的意义。     

利用横纵波时差比值评价致密性储层裂缝的方法

通过对声波在岩石中传播特性的分析发现,致密性储层的横波和纵波时差都随着储层孔隙度的增大而增大,在一定孔隙度区间内横纵波时差比值基本不变;但当致密性储层中发育裂缝时,其横波时差有明显增大,而纵波时差变化不明显,横纵波时差比值越大,说明致密性储层裂缝发育程度越高.应用发现,利用横纵波时差比值评价储层裂缝的方法受到地层岩性变化、声波传播路径与裂缝发育方向的关系和地层所含流体性质等多种因素的影响,应用中应结合其他识别和评价裂缝的方法综合评价.在大庆油田深层致密天然气储层中,利用横纵波时差比值评价储层裂缝取得了较好效果.     

复杂碳酸盐岩储层流体性质识别新技术

常规测井在识别复杂碳酸盐岩储层流体性质如高阻(低矿化度)水层、低阻油气层方面一直是难以解决的问题。随着成像测井技术的发展,目前偶极子横波成像测井(DSI)可以获得可靠的纵波、横波时差和纵波能量等地层信息。当地层含气饱和度增大时,纵波时差增大,横波时差保持不变,纵横波速度比和泊松比减小,纵波能量及孔隙流体体积模量减小。通过计算干岩石骨架和湿岩石的纵波时差、横波时差,与测量值相比较,如果储层完全为气所饱和,则纵波时差曲线值与测井曲线值有差异;如果储层完全为液体(水或油)所饱和,则湿时差曲线与测井曲线基本重合。利用上述技术方法识别复杂碳酸盐岩储层的流体性质,较常规测井有了显著的进步,准确性更高。近年来在四川复杂裂缝—孔隙型碳酸盐岩储层的研究实践证实,上述流体性质识别新技术是可行的,较其它测井方法具有无可比拟的优势。     

基于测井资料岩石物理模拟的储层识别法

文中基于测井资料岩石物理模拟方法的理论分析,根据中国东部油田两口井的井资料及岩性和试油等资料,利用测井曲线环境校正→选择岩石物理模型→计算弹性参数这一流程,选择了微分等效介质和自适应岩石物理模型对两口井的纵、横波速度进行了模拟和预测。利用纵、横波速度、密度参数与弹性模量之间的关系导出纵、横波速度比、剪切模量、拉梅常数和泊松比参数,再根据不同参数的交会图和相关性分析了解岩性、孔隙和流体变化对弹性参数的影响规律,总结出研究区储层的识别依据:①含油层段在纵、横波波阻抗上和密度上表现为低值(纵、横波波阻抗值分别小于8×106(kg·m-2·s-1)和4.15×106(kg·m-2·s-1),密度小于2.28g/cm3);②含油层段泊松比一般小于0.29,当泊松比大于0.29后,含油储层与非储层发生重叠,可通过拉梅常数小于1.25×106(kg·m-1·s-2)作为控制,区分含油储层和非储层;③含油层段纵、横波速度比一般小于1.85,当纵、横波速度比大于1.85、小于2.0时,储层和非储层发生重叠,可用8×106(kg·m-2·s-1)纵波阻抗作为上限约束,识别含油储层;④纵波阻抗与自然伽马曲线交会分析表明,含油砂岩分布在55API以下、纵波阻抗小于8×106(kg·m-2·s-1)的区域。     

利用阵列声波测井定量评价低渗透砂岩储层含气性

低孔低渗含气砂岩储层的气层识别与饱和度计算受孔隙结构影响显著,阵列声波测井纵、横波信息为解决这一难题提供了非电法手段。从含气砂岩储层的声波测井响应特征模拟研究入手,从理论上建立的波速比-纵波时差交会图与实际井数据分布特征完全一致,表明了理论模拟的可靠性。反之,对于实际测井数据,在已知地层波速比、骨架参数及孔隙度基础上可以估算其含气饱和度,研究结果在歧口凹陷深层及苏里格气田等典型的低孔低渗气层评价中得到很好的应用和验证。     

基于Xu-White模型的致密砂岩储层含气性评价

鄂尔多斯盆地东部致密砂岩储层属于典型的岩性气藏,储层物性差、储集空间有限、孔隙结构复杂,常规测井资料易受岩石骨架影响,孔隙流体对其响应特征的贡献小,测井曲线难以有效突出反映孔隙流体的信息,导致气层识别难度大。为了解决这一难题,基于Xu-White模型,利用阵列声波测井资料,结合Biot-Gassmann方程和流体替换模型,获取纵横波速度比差值、体积模量差值等含气敏感参数和含气指示因子,提出了一种识别致密砂岩气层的新方法。结果表明：阵列声波测井能够提供反映地层骨架和流体特征的声学信息,是致密砂岩储层含气性评价的有效手段;体积模量差值和含气指示因子识别准确度较高,含气性评价效果较好,而纵横波速度比差值评价效果较差。通过实际资料处理和试气资料成果验证,该方法评价鄂尔多斯盆地东部致密砂岩储层的含气性具有较高的有效性,同时可为其他地区同类致密砂岩储层含气性评价提供技术支持。     

核磁共振技术定量表征致密砂岩气储层孔隙结构——以临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩储层为例

核磁共振技术能够实现岩石微米—纳米级孔隙高精度、快速、无损测量,为致密砂岩孔隙结构定量表征提供新的手段。基于压汞数据刻度核磁共振T_2谱的方法,针对致密砂岩压汞进汞饱和度不足100%而造成的测不准问题,提出采取压汞曲线和T_2谱从右边界的最大孔隙向左侧小孔隙累加,选定右累加曲线中压汞测量的孔喉半径范围作为核磁共振孔喉半径的可对比区间,利用纵向插值法和最小二乘法构建T_2谱转换的孔喉半径分布曲线。选择临清坳陷东部石炭系—二叠系致密砂岩气储层为研究对象,利用改进方法获得核磁共振T_2谱和孔喉半径转换系数及孔喉半径分布,定量研究了储层孔隙结构特征,并结合岩石薄片、扫描电镜观察,探讨了致密砂岩孔隙结构差异成因及储层有效性。结果表明,利用改进方法得到的核磁共振孔喉半径曲线与压汞曲线吻合度高,显著提高了致密砂岩核磁共振测试的准确度。研究区石炭系—二叠系致密砂岩孔喉半径主要分布于0.002~2μm,总体为亚微米—纳米级孔隙,但不同类型砂岩孔喉半径分布具有明显差异:岩屑石英砂岩富硅质、贫塑性岩屑和杂基,总体以亚微米级孔喉为主,含微米级孔喉;岩屑长石砂岩和长石岩屑(富石英)砂岩石英含量高、塑性岩屑和杂基含量较低,为亚微米—纳米级孔喉(纳米级占优);而长石岩屑(富岩屑)砂岩和岩屑砂岩贫石英、富塑性岩屑和杂基,主要是小于0.05μm的纳米级孔喉。微观岩石学组分是控制孔隙结构差异和储层有效性的关键因素,储层质量宏观上可能受控于沉积微相,粗粒和细粒的点砂坝/河床滞留微相岩屑石英砂岩是最有利储层,细粒的点砂坝微相岩屑长石砂岩、分流河道和障壁砂坝长石岩屑(富石英)砂岩是较有利储层,而潮坪相长石岩屑(富岩屑)砂岩、岩屑砂岩均是孔、渗性极差的无效储层。     

致密砂岩储层可动流体分布及影响因素研究——以吉木萨尔凹陷芦草沟组为例

明确可动流体含量、分布及影响因素是有效评价致密储层开发潜能的基础。选取准噶尔盆地芦草沟组21块致密砂岩样品,采用核磁共振T₂谱分析和离心实验相结合的方法,测量岩样在不同含水饱和度下的核磁共振T₂谱,并辅以铸体薄片和扫描电镜技术分析储层可动流体含量差异的影响因素。结果表明：储层岩样核磁共振T₂谱主要呈现为5种形态,复杂的储层微观特征和孔喉结构均是导致核磁共振T₂谱形态多样的主要原因;储层建立束缚水饱和度的最佳离心力是400～450 psi,计算得到可动流体饱和度为29.44%～68.92%,平均值为46.69%,不同岩样可动流体含量和分布均有明显差异,可动流体分布的有效孔喉半径下限约为50 nm,储层主流喉道半径为70～200 nm;可动流体含量和物性参数之间的关系表明,对于物性较差的储层,渗透率是决定可动流体含量的主要因素,但对于物性较好的储层,渗透率对可动流体含量的影响较小;孔隙类型、形状及表面粗糙程度均会影响储层束缚水含量和分布;储层次生孔隙的发育程度及分布、孔喉半径大小及连通性、黏土矿物的充填程度及产状和裂缝的发育情况都会对可动流体含量产生影响。该研究成果可为致密储层开发潜力评价提供依据。     

基于流体置换理论的致密砂岩气层识别方法研究

鄂尔多斯盆地东缘发育典型致密砂岩气储层,复杂孔隙结构导致“非阿尔奇响应”,使得致密储层油气水层电阻率基本相当,流体性质识别难度大。通过分析该区域致密砂岩储层声学响应特征,发现纵横波速度比、泊松比等参数对含气变化响应敏感。基于地震岩石物理Gassmann理论,结合阵列声波等测井数据,建立了包含岩石孔隙、骨架、混合流体的模量模型,最终获得混合流体模量。研究区测试井实例表明,基于流体置换方法的致密砂岩气层识别具有重要作用。     

大牛地气田二叠系下石盒子组致密砂岩储层含气性识别因子研究

鄂尔多斯盆地大牛地气田二叠系下石盒子组致密砂岩储层孔隙度低,含气饱和度变化所产生的地球物理特征变化相对微弱,储层流体识别困难。为此,基于岩石物理参数测试,优选出对含气性敏感的弹性参数组合;利用岩石物理参数关系,推导出基于地震纵、横波阻抗的流体敏感弹性参数计算公式,构建了一个新的含气性识别因子。利用叠前地震资料纵、横波阻抗同步反演结果计算出新的含气性识别因子数据体,对大牛地气田进行了流体识别。研究结果表明,新的含气性识别因子能有效地突出研究区流体变化的影响,对致密砂岩储层的含气性识别能力较强,且具有很好的抗噪能力。     

定北地区盒1段致密砂岩气层测井识别与评价研究

为有效、精确地识别和评价致密砂岩气层,在地质条件约束下,通过储层"四性"关系研究,分析了定北地区盒1段致密砂岩储层岩性、物性、电性和含气性的相互关系及其对应测井曲线的响应特征。分析认为,盒1段致密砂岩储层岩性、粒度和孔隙结构是储层物性和含气性的主要影响因素,储层具有岩性控制物性、物性控制含气性的特征。运用交会图版法和三孔隙度组合识别法对盒1段气层进行了综合识别,将气层划分为三类,并进行了综合评价。     

火山地层界面的储层意义——以松辽盆地南部火石岭组为例

基于岩心、薄片、物性及核磁测井T₂谱等资料,从盆地火山地层界面分类及测井识别入手,开展火山地层界面与储层分布关系的研究,探讨了火山地层界面的控储机理。松南王府断陷火石岭组火山地层界面可划分为2级3类:喷发间断不整合界面构成一级界面,喷发整合和喷发不整合界面构成二级界面。火山地层界面与储层关系密切,距喷发间断不整合界面越近,储层物性越好,反之则越差,优质储层往往发育在喷发间断不整合界面之下30 m之内。在喷发整合、喷发不整合界面附近或该类界面集中发育带往往出现物性高值层段,形成相对较好的储集层段。火山地层界面类型及其分布控制储集空间的类型和组合关系,进而影响到储层的分布。火山地层界面所控制的储集层段在垂向上可划分为次生孔隙带、原生孔隙带和相对致密带3种,其中喷发间断不整合界面主要通过控制次生储集空间的发育而形成优质储层,喷发整合和喷发不整合界面主要表现为原生储集空间的集中发育而形成相对优质的储层。结合王府断陷勘探实例,认为火山地层界面附近发育的火山岩类组合,特别是喷发间断不整合界面处是需要重点关注的火山岩油气有利勘探领域。     

天然气储层含气性定量评价新参数

天然气储层产能评价是储层测井综合解释的重要环节。但是,目前采用的天然气储层含气饱和度不能有效表征天然气储层的含气性。为此,在分析含气饱和度在天然气储层产能评价中所存在局限性的基础上,基于天然气物质的量和理想气体状态方程,提出了相对气体摩尔量定量评价储层含气性的新参数,给出了该参数的确定方法,并对鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩气藏某井进行了测井评价及相对气体摩尔量参数计算,分析了该参数的应用效果。研究结果表明:①相对气体摩尔量参数受孔隙度、含气饱和度和孔隙压力及天然气压缩因子的共同控制,精确计算孔隙压力和天然气压缩因子是确定相对气体摩尔量参数的核心;②储层的含气饱和度与储层的产气能力并非一一对应,高含气饱和度储层不一定都能获得高产,而相对中等含气饱和度的储层也有可能获得高产;③相对气体摩尔量参数能够精确反映储层的绝对含气量,在储层含气级别识别方面有着较好的应用效果,其数值大小能够直接指示储层含气性的好坏。结论认为,该研究成果为天然气测井综合解释提供了一条新的思路。     

库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏形成条件与机理

由于深层油气勘探成本高,因此钻前预测深层致密砂岩气藏的含气性显得尤为重要。库车前陆盆地深层致密砂岩气田具有高丰度、高含气饱和度、高压、高产、稳产的特征,为高效致密砂岩气藏。在对致密砂岩气藏含气性影响因素及机理的理论分析基础上,以库车前陆盆地深层大北、克深、迪北等高效致密砂岩气田为例,通过与四川盆地、鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏的对比分析,探讨了库车深层高效致密砂岩气藏的形成条件与机理。结果表明,库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏的形成条件可归结为超压充注、裂缝发育、"早油晚气"成藏过程和优质保存条件4个方面。其中超压充注和裂缝发育是库车前陆深层高效致密砂岩气藏形成的最主要因素;优质烃源岩条件及其造成的高源储压差和超压充注是致密砂岩形成高含气饱和度的前提条件;裂缝发育控制了致密砂岩气藏的成藏、富集与高产;早期油充注对储层润湿性的改变有利于晚期天然气的充注,而优质膏盐岩盖层保存条件则是气藏保持超压和高含气饱和度的关键。这4个方面有利因素的匹配使库车前陆盆地能够形成有别于其他盆地的高丰度、高含气饱和度和高产的致密砂岩气藏。在致密砂岩储层基质物性相差不大的情况下,源储过剩压差、裂缝发育情况、保存条件和现今地层超压情况是深层致密砂岩气勘探评价中需要考虑的最主要因素。