碳酸盐岩水平井非储层双侧向差异响应分析

2022-12-11

一、引言

近年来, 由于部分勘探开发程度较高的油田对水平井的需求量显著增大, 碳酸盐岩水平井数量激增, 对应所获得的水平井测井资料也相应增多。然而, 在对水平井测井资料进行解释的过程中, 发现在水平井资料中存在一些现象, 这些现象不能简单套用直井解释模型加以解释。研究发现工区内某些水平井, 特定深度范围内双侧向电阻率出现明显差异, 根据以往直井解释的经验, 该现象主要指示为裂缝发育响应, 通常预示储层发育良好的碳酸盐岩层段。然而在该深度对应的孔隙度测井曲线上却无储层响应, 三孔隙度曲线值均接近于灰岩骨架值, 录井气测基本无烃类显示, 实际情况中储层不发育, 与双侧向差异特征所得出的结论不能契合。且通过对工区内多口水平井资料进行观察比对, 发现多数水平井均有该现象, 其主要特征为: (1) 常规三孔隙度曲线显示地层孔隙度较低, 物性较差; (2) 气测录井烃类显示不活跃; (3) 深浅电阻率曲线差异明显, 依据直井解释经验可能为有效储层。然而, 深浅电阻率差异大这一现象是否为地层真实响应, 是否为有效储层的判断依据, 还需要深入分析, 才能加以判定。

二、水平井测井响应误差分析

由于水平井井况一般较为复杂, 井漏井涌情况时有发生, 井斜度及狗腿度往往较大, 测井风险较大, 因此往往难以取全取准测井资料, 目前工区内多数水平井仅测量双侧向及数字声波资料, 因此双侧向电阻率对于储层评价及流体解释至关重要, 但水平井中双侧向差异存在多解性, 该特征在测井资料较少时尤为突出, 必须依靠放射性及声电成像资料进行综合分析。

1. 碳酸盐岩水平井测井电阻率重合特征分析

当地层不具渗透性时, 由于钻井液无法侵入地层, 探测深度较深的双侧向电阻率时均探测到原状地层, 测井响应特征为深浅侧向贴合紧密, 测量值高[1]。根据以往经验, 碳酸盐岩地层中当电阻率出现重合现象时, 一般为层状地层或块状致密地层。如图1a、1b所示均为A井电阻率重合段, 其常规测井响应特征为电阻率紧密重合, 孔隙度曲线基本均为泥灰岩、灰岩骨架响应, 无气测显示。X860-X890米处双侧向电阻率受泥质影响测量值相对较低, 自然伽马测量值较高, 电成像特征明显, 为层状灰泥交互 (图2a) , X320-X335米处双侧向测量值高, 孔隙度曲线均为灰岩骨架响应, 无气测显示, 电成像资料呈块状致密高阻层响应 (图2b) 。上述情况均为典型水平井无泥浆侵染灰岩测井响应特征, 其双侧向电阻率重合, 符合直井解释模型。

2. 无效电阻率差异响应的诱导因素

在直井中, 一般当电阻率出现差异时, 往往考虑的是双侧向电阻率对于储层裂缝的响应, 这个认识在直井资料解释中是被广泛认可的, 然而, 当双侧向电阻率在水平井中出现差异时, 其原因往往是多种多样的, 既有有效储层响应 (孔洞、裂缝) , 也有无效储层响应, 若不加以准确识别, 会对解释结果及试油层段的选择造成很大误差。

(1) 地层微裂缝影响因素

由于碳酸盐岩非储层段致密程度增加, 岩石的强度和脆性加大, 因而在构造应力场的作用下, 岩石会不同程度地产生裂缝[2], 在层状地层中, 这种裂缝开度小, 有效性差, 往往无法形成有效流体渗流通道, 为无效裂缝。但当地层存在微裂缝时, 仍不可避免的会有部分钻井液侵入地层, 进而对电阻率曲线产生影响, 如图3a所示A井X890-X920m井段双侧向存在明显正差异现象, 孔隙度曲线为岩石骨架响应, 无储层特征, 电成像上可观察到地层以层状为主, 夹有与地层倾向相反的微裂缝 (图3b) , 由于本井层状地层双侧向重合程度高, 因此此处双侧向差异主要由微裂缝引起。

(2) 钻井诱导缝影响因素

在绝大多数碳酸盐岩直井测井资料中, 经常可以见到钻井诱导缝, 其成因是钻井过程中环境的应力超过了岩石的破裂梯度, 环境应力主要包括钻柱的重力作用、静水压力、钻头旋度及地应力等因素[3], 以往认为诱导缝的方向往往可以表征为地应力的方向, 这个模型在直井中是成立的, 但是在水平井中, 诱导缝并不遵守该规律, 因为在水平钻进条件下, 井眼的主要受力来源除了钻柱压力及泥浆柱压力外, 往往还伴随着上覆岩层压力, 因此, 其诱导缝往往出现在井眼高边或者底边, 仅为井筒综合应力的表征, 不作为应力参考方向, 由于上覆岩层压力往往较大, 因此其延伸长度往往较远, 会造成双侧向电阻率出现正差异。如图4所示A井X180-X205m井段电阻率呈现高值, 三孔隙度曲线反应致密灰岩骨架, 为非储层特征响应, 但电阻率值出现明显正差异。据本段电成像资料显示地层特征主要为块状致密灰岩夹薄层状泥岩, 未见天然缝, 见钻井诱导缝 (图4) , 沿井眼回放后显示诱导缝均位于井底 (图5) , 诱导缝走向垂直于井眼轨迹走向。

(3) 白云岩化微孔隙影响因素

据前人研究, 白云岩储层储集空间多为溶蚀孔洞, 次为晶间孔、裂缝[4]。工区内下奥陶白云岩多发育小溶孔, 溶孔间连通性较差, 当仅存在基质孔时, 其孔隙度往往较低, 孔隙度区间多分布于0.5~1.8%, 基质渗透率较差, 渗透率一般小于0.5毫达西[4], 为非有效储层, 但由于存在孔隙, 钻井液在液柱的压力下依然会侵入地层, 导致双侧向电阻率测量值存在差异。如图6所示A井X300-X375m井段多段双侧向电阻率下降并呈现正差异 (图6a) , 对这些层段进行中子密度交会显示该段岩性主要为灰云岩, 交会孔隙度均小于2%, 其孔隙度未达到工区有效储层孔隙度下限, 且无气测显示, 综合判定为无效储层 (图6b) , 但双侧向下降段电阻率差异呈明显正差异, 电成像上观察对应层段溶孔发育, 且视孔洞直径较小, 阵列声波资料对应层段出现频繁微弱人字形反射波纹 (图7) 。

结论

通过对工区多口碳酸盐岩水平井的常规资料、电成像资料及阵列声波资料进行综合分析及认识, 发现深浅侧向差异这一现象, 不能完全符合以往在直井段中建立的“电阻率差异与裂缝发育程度关系密切”认识, 水平井中导致电阻率差异现象出现的因素有很多, 既有储层因素, 也有非储层因素, 目前认识到的非储层因素主要为地层微裂缝、诱导缝及白云岩基质孔。因此, 只有通过详细、多样的测井资料才有可能对其进行进一步的认识及划分, 今后应当通过更多的资料, 从常规、电成像及阵列声波资料去寻找各种现象引起双侧向电阻率差异的规律, 进而总结出分类方法, 建立水平井双侧向差异解释模型, 为后期的精细化解释及生产工作打好基础。

摘要：与碎屑岩地层相比, 碳酸盐岩地层常以双侧向电阻率高值及幅度差异为特征。根据以往直井测井资料的解释经验, 碳酸盐岩地层中双侧向差异往往与裂缝及储层发育紧密联系, 其差异值常用来计算裂缝孔隙度等储层参数。但在水平井测井中, 受某些因素影响, 其双侧向差异并不一定反应储层特征, 这些影响因素包括微裂缝、诱导缝、岩性突变等异源影响因素。文中通过对常规测井数据的分析并结合声电成像、阵列声波资料, 总结了上述异源影响因素对双侧向测井资料差异的影响程度, 较好地解释了碳酸盐岩地层中双侧向电阻率差异的原因。该研究结果有助于更深入的对碳酸盐岩地层中双侧向测井差异的认识, 对碳酸盐岩水平井储层测井识别存在一定指导意义。

关键词：碳酸盐岩,水平井,双侧向电阻率差异,电成像,阵列声波