對標產能的碳酸鹽巖儲集層測井分類評價
——以塔里木盆地托甫臺地區一間房組為例

唐軍，何澤，申威，齊戈為，郭為民

(長江大學 地球物理與石油資源學院，武漢 430100)

采用測井技術評價儲集層有效性是目前常用的方法[1-5]，但碳酸鹽巖儲集層非均質性強，需要建立考慮儲集層平均厚度、裂縫孔隙度等因素的碳酸鹽巖儲集層有效性評價方法；另外，僅依據巖石學特征表征儲集層結構比較單一，測井資料不但可反映地下地質體特征，精度也較地震數據高[6-7]。因此，在采用測井資料表征儲集層物性的基礎上，開展多信息的儲集層有效性綜合評價，是碳酸鹽巖儲集層評價的趨勢。除了巖溶作用之外，裂縫發育是導致碳酸鹽巖儲集層非均質性強的另一重要原因[8-9]。雖然利用成像測井可以實現裂縫的識別與評價[10]，但其成本較高，多數油井仍采用常規測井方法。因此，從可利用數據量和普及率出發，研究基于常規測井的裂縫性碳酸鹽巖儲集層評價仍具有意義。碳酸鹽巖儲集層類型包括孔洞型、裂縫型、裂縫-孔洞型等[11-13]，建立與產能相關的儲集層有效性評價方法是碳酸鹽巖儲集層評價的熱點[14]。塔里木盆地托甫臺地區奧陶系一間房組受構造以及巖溶作用的影響，儲集層類型及其發育程度差異較大，需要建立不同類型儲集層的產能評價方法[15]。依據成像測井、常規測井等資料，本文對托甫臺地區碳酸鹽巖儲集層孔隙類型進行了劃分，討論了成像測井、電法測井以及孔隙度測井參數在儲集層評價中的應用；引入累計有效孔隙厚度和平均有效孔隙度，對標各井段的生產測試數據，分類型建立了儲集層判別圖版，為碳酸鹽巖儲集層有效性評價提供借鑒。

1 儲集層特征

1.1 儲集空間類型

塔里木盆地托甫臺地區一間房組碳酸鹽巖有效儲集空間為孔洞和裂縫?？锥捶譃榱ｉg溶孔、粒內溶孔和溶蝕孔洞。其中，溶蝕孔洞的發育與巖溶作用有關，巖心上可見溶蝕孔洞具有無組構選擇性溶蝕、沿裂隙分布的特點?？锥炊嘤煞浇馐头凵凹墶嗉壧妓猁}巖碎屑充填，分布極不均勻，多沿先期滲透帶發育，常與裂縫構成裂縫-孔洞型儲集層。裂縫分為構造縫、壓溶縫和溶蝕縫，構造縫與溶蝕縫對改善儲集層物性貢獻較大。裂縫的長度、開度和密度變化均較大，儲集層非均質性較強。

1.2 測井響應特征

（1)孔洞 泥質充填的孔洞，自然伽馬較大，井筒略有擴徑，電阻率相對圍巖明顯較小，且深側向電阻率和淺側向電阻率存在差異，補償中子和密度相對圍巖較大，成像測井可見暗色團塊(圖1a)；方解石充填的孔洞，孔隙度曲線與圍巖無明顯差別，電阻率略大于圍巖，成像測井可見亮色團塊(圖1b)。

圖1 研究區一間房組儲集層孔洞和裂縫測井響應特征Fig.1.Logging response characteristics of vugs and fractures in Yijianfang formation reservoirs in the study area

（2)裂縫 泥質充填的裂縫，自然伽馬略大于圍巖，井筒略有擴徑，深側向電阻率和淺側向電阻率略有差異，且深側向電阻率較小，成像測井可見清晰裂縫(圖1c)；方解石充填的裂縫，自然伽馬較小，深側向電阻率和淺側向電阻率均較大，聲波時差較圍巖小，密度較圍巖大，成像測井可見清晰裂縫(圖1d)。

分析研究區多口井的測井響應特征可知，一間房組孔洞和裂縫均發育，碳酸鹽巖儲集層主要為孔洞型和裂縫-孔洞型，裂縫型儲集層少見。

2 儲集層測井識別參數

2.1 孔隙度

根據阿爾奇公式，由成像測井電導率確定孔隙度，構建孔隙度譜。若儲集層主要發育孔洞，則孔隙度分布相對均勻(圖2a)；若儲集層裂縫發育，特別是裂縫寬度不一時，孔隙度譜的譜峰會橫向偏移(圖2b)，因此，可用孔隙度譜判別儲集層類型。

圖2 研究區一間房組儲集層孔隙度譜Fig.2.Porosity spectra of Yijianfang formation reservoirs in the study area

2.2 導電效率

巖石導電效率[16]：

將含有孔洞和裂縫的巖石簡化為長度為L、寬度為l的長方體，巖石中心有一邊長為d的正方體孔洞，裂縫寬度為Df(圖3a)，地層水電阻率為Rw，則巖石含水體積：

標準毛細管電阻：

地層電阻：

則巖石導電效率：

令L=l=1，即L和l均為單位長度，巖石為單位體積立方體，則：

由此計算裂縫與孔洞2 類儲集空間共存時的巖石導電效率。結果表明，裂縫寬度越大，巖石導電效率越高；且相同裂縫寬度下，孔洞邊長越大，巖石導電效率越低(圖3b)。

圖3 巖石中裂縫和孔洞示意圖及不同孔洞邊長下巖石導電效率隨裂縫寬度的變化Fig.3.Schematic diagram of fractures and vugs in rocks and variations of electrical conductivity with fracture width under different side lengths of cubic vugs

2.3 電阻率

裂縫發育的碳酸鹽巖儲集層，裂縫開度越大，孔喉半徑越大，電阻率變化幅度越大，深側向電阻率和淺側向電阻率差異越大。借鑒前人研究方法[17]，計算裂縫孔隙度。

深側向電阻率大于淺側向電阻率時，裂縫孔隙度：

深側向電阻率小于淺側向電阻率時，裂縫孔隙度：

致密層段滲透性差，導電能力弱，電阻率高；裂縫發育層段滲透性好，導電能力強，電阻率低，且裂縫越發育，地層滲透性越好，電阻率降幅也越大，深側向電阻率變化幅度：

根據以上方法進行裂縫特征參數的計算，并結合成像測井資料進行儲集層類型的識別。由圖4 可知，解釋結論中的6 號層和7 號層計算得出孔隙度為1.9%～3.6%，導電效率和裂縫孔隙度均較低，且對應深度成像測井可見麻點狀斑點，故綜合判斷該層段發育孔洞型儲集層。

圖4 研究區典型井一間房組測井識別儲集層類型綜合柱狀剖面Fig.4.Comprehensive column of reservoir types identified using logging data from typical wells in Yijianfang formation in the study area

3 對標產能的儲集層測井分類評價方法

碳酸鹽巖儲集層類型影響儲集層有效性，而儲集層有效性對產能有一定影響。儲集層評價量化參數有孔隙度、滲透率等[18]，此外，還可依據孔洞和裂縫的發育程度評價儲集層有效性[19]。但以上都是從物性角度判別儲集層有效性，開采出工業油氣流才是儲集層評價的最終目的[20-21]。在完成儲集空間測井定性識別的基礎上，以生產井產能為依據，針對不同類型儲集層建立儲集層等級劃分標準。

3.1 儲集層測井分類評價

計算儲集層導電效率、裂縫孔隙度、深側向電阻率變化幅度等，按照不同類型儲集層進行參數提取，建立儲集層類型判別圖版，將研究區一間房組碳酸鹽巖儲集層劃分為孔洞型儲集層、裂縫-孔洞型儲集層和裂縫型儲集層(圖5)。在此基礎上，形成儲集層類型測井定量劃分標準(表1)，可作為快速判別研究區儲集層類型的依據。

表1 研究區一間房組儲集層類型測井定量劃分標準Table 1.Logging-based quantitative classification criteria for Yijianfang formation reservoirs in the study area

圖5 研究區一間房組儲集層類型判別圖版Fig.5.Reservoir type discrimination charts for Yijianfang formation reservoirs in the study area

3.2 對標產能的儲集層分類

根據產液量將研究區一間房組碳酸鹽巖儲集層劃分為3 類：Ⅰ類儲集層，日產液量大于90 t；Ⅱ類儲集層，日產液量為50～90 t；Ⅲ類儲集層，日產液量為10～50 t。日產液量小于10 t 的試油井段為非工業油流井段。此外，本文將含有有效孔隙的儲集層總厚度定義為累計有效儲集層厚度：

有效儲集層厚度：

平均有效孔隙度：

利用累計有效儲集層厚度和平均有效孔隙度分別對裂縫-孔洞型儲集層和孔洞型儲集層進行分類評價。

（1)裂縫-孔洞型儲集層 研究區一間房組裂縫以構造縫為主，后期在溶蝕改造過程中，裂縫越多的地層，溶蝕效果越好，平均有效孔隙度越大。在孔洞數量一定的前提下，單個孔洞體積越大，地層孔隙總體積也越大，即地層孔隙度越大。依據平均有效孔隙度—累計有效儲集層厚度裂縫-孔洞型儲集層分類判別圖版可知，當儲集層平均有效孔隙度超過6%、累計有效儲集層厚度超過5 m時，為Ⅰ類儲集層；當儲集層平均有效孔隙度為1%～6%、累計有效儲集層厚度為1～5 m時，為Ⅱ類儲集層；其余為Ⅲ類儲集層。以氣泡面積表征產液量，統計研究區測試井段產能可知，研究區裂縫-孔洞型儲集層以Ⅱ類為主，日產液量一般大于55 t(圖6a)。

圖6 研究區一間房組裂縫-孔洞型儲集層和孔洞型儲集層分類判別圖版Fig.6.Classification and discrimination charts for fractured-vuggy reservoirs and vuggy reservoirs in Yijianfang formation in the study area

（2)孔洞型儲集層 依據研究區孔洞型儲集層分類判別圖版，該區孔洞型儲集層為Ⅱ類儲集層和Ⅲ類儲集層，其中，儲集層平均有效孔隙度大于1%、累計有效儲集層厚度大于1 m 時，為Ⅱ類儲集層，其余為Ⅲ類儲集層。統計測試井段產能可知，研究區孔洞型儲集層以Ⅱ類為主，日產液量一般大于50 t(圖6b)。

4 結論

(1)托甫臺地區一間房組碳酸鹽巖儲集空間為孔洞和裂縫，儲集層以孔洞型和裂縫-孔洞型為主?？锥葱蛢瘜訉щ娦市∮?.008，裂縫孔隙度小于0.13%；裂縫-孔洞型儲集層導電效率為0.008～0.024，裂縫孔隙度為0.13%～0.60%。

(2)研究區孔洞型儲集層平均有效孔隙度大于1%，累計有效儲集層厚度大于1 m時，為Ⅱ類儲集層。裂縫-孔洞型儲集層累計有效孔隙厚度大于5 m，平均有效孔隙度大于6%時，為Ⅰ類儲集層；平均有效孔隙度為1%～6%，累計有效孔隙厚度為1～5 m 時，為Ⅱ類儲集層。

(3)托甫臺地區一間房組裂縫-孔洞型儲集層和孔洞型儲集層均主要為Ⅱ類儲集層，測試井段日產液量通常分別大于55 t和50 t。

符號注釋

d——孔洞邊長，mm；

Df——裂縫寬度，mm；

E——巖石導電效率；

E1——單位體積立方體巖石的導電率；

He——有效儲集層厚度，m；

Hy——累計有效儲集層厚度，m；

i——第i個深度記錄點；

l——巖石寬度，mm；

L——巖石長度，mm；

mf——裂縫膠結指數，一般為1.5～2.2；

N——深度記錄點數；

Ps——標準毛細管產生的功率，J；

Pt——巖石平均功率，J；

rb——標準毛細管電阻，Ω；

rt——地層電阻，Ω；

RD——深側向電阻率，Ω·m；

Rmf——鉆井液電阻率，Ω·m；

RMXD——致密無裂縫地層電阻率，Ω·m；

RS——淺側向電阻率，Ω·m；

Rw——地層水電阻率，Ω·m，一般為0.016 Ω·m；

Vw——巖石含水體積，mm3；

βR——深側向電阻率變化幅度；

φA——平均有效孔隙度，%；

φf1——深側向電阻率大于淺側向電阻率時的裂縫孔隙度，%；

φf2——深側向電阻率小于淺側向電阻率時的裂縫孔隙度，%；

φi——第i個深度記錄點對應孔隙度，%；

Δh——深度采樣間隔，m。