川中地區茅二段儲層測井評價及產能預測

趙艾琳 黃 宏 謝 冰 余廣藝 彭 驍 譚 杰

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院 2.中國石油集團測井有限公司西南分公司

0 引言

川中地區位于四川盆地中部，川中古隆起東段，區內包括蓬萊氣區、安岳氣田和合川氣田，橫跨四川省綿陽市—南充市—遂寧市—資陽市，以及重慶市合川區—潼南區，面積約3.67×104km2。2013 年起，川中地區老井復查并上試MX39 井、NC1 井中二疊統茅口組二段，均獲得高產工業氣流，實現盆地茅二段白云巖氣藏勘探突破，川中地區茅口組的勘探對象逐漸從早期以石灰巖縫洞性儲層為主轉變為灘相孔隙型儲層[1]；2021 年，JT1 井、MX145 井在茅二段相繼獲得百萬立方米高產工業氣流，展現了茅口組良好的勘探開發前景，川中地區茅口組由兼探層逐漸過渡成為主力勘探目的層。

川中地區中二疊統白云巖為主要優質儲層，但茅口組白云巖段厚度薄、橫向變化大,非均質性強[2]，單純尋找厚層塊狀白云巖儲層十分困難。近期實鉆及實測表明，云質灰巖（豹斑灰巖）、石灰巖都有儲層物性相對發育層段[3]。從野外露頭、巖心、薄片等資料分析，川中地區茅二段均發育儲層，儲層整體表現出低孔、低滲的特征[4-5]，但高產主控因素不明確，測井有效性評價面臨挑戰。通過對川中地區安岳、合川、蓬萊氣區300 余口老井進行測井老井再評價研究，開展儲層有效性單因素分析評價研究，取得了茅二段儲層測井有效性評價及高產主控因素的一些認識，建立了適用于川中地區茅二段儲層有效性測井評價標準、產能分級標準和預測模型。

1 研究現狀

1.1 儲層基本地質特征

近期認識茅口中晚期存在沉積分異，川中地區至川北地區是高能灘相有利勘探區[6]。通過巖心觀察、薄片資料和元素測井資料處理分析，川中地區茅二段儲層主要發育有方解石、白云石和硅質等三種礦物[7]。

從川中地區茅二段鉆井取心物性分析來看，不論是全直徑樣品還是巖心柱塞樣，孔隙度總體分布在2.0%～10.9%之間，平均孔隙度為3.8%。從滲透率分析來看，巖心滲透率分布在0.2×10-4～23.1 mD之間，儲層溶蝕孔洞及微裂縫較發育，儲層具低孔、低滲特征[8]（圖1）。

圖1 川中地區茅二段巖心孔隙度、滲透率頻率直方圖

1.2 茅二段儲層測井評價現狀

早期借鑒雙魚石地區二疊系的研究經驗，認為白云巖為主要優質儲層[9]，因此在川中地區尋找厚層塊狀白云巖是主要的勘探方向。加上前期測井資料較少，產能預測普遍采用單一儲能系數與試油井產能擬合公式計算[10]，相關性較差，預測精度低。近期實鉆及實測表明：川中地區茅口組白云石含量不均，多為縫洞充隙物，有別于龍王廟和雙魚石地區棲霞組典型的相控白云巖儲層特征。云質灰巖（豹斑灰巖）、石灰巖都有儲層物性相對發育層段，且部分井測試產量與物性特征不匹配，儲層有效性評價標準有待深化研究。

2 儲層單因素評價

2.1 儲層白云化程度評價

通過建立多礦物巖石物理體積模型，采用最優化算法得到礦物組分及孔隙度。通過對川中地區茅二段儲層白云巖厚度、儲層孔隙度、白云石含量與產量的相關性分析表明：白云石含量與孔隙度呈正相關關系。當白云石含量超過50%時，隨著白云石含量增加，孔隙度呈明顯增大的趨勢（圖2）。通過對川中地區17 口茅二段試氣井進行統計，中—高產井（測試獲氣不小于10×104m3/d）的茅二段儲層白云巖厚度普遍大于5 m，白云石含量普遍高于50%[11]（圖3）。

圖2 川中茅二段白云巖含量與孔隙度關系圖

圖3 川中地區茅二段白云巖厚度與產量關系圖

2.2 儲層孔隙度評價

早期高能灘相沉積是茅口組白云巖儲層演化的基礎[12]，川中地區茅口期受峨眉地裂運動影響拉張控制了沉積格局，在茅二段發育裂縫—孔洞型、裂縫—孔隙型、孔隙（孔洞）型儲層。茅二段中—高產井[11]儲層段孔隙度主要大于3%，說明隨著孔隙度的增加，儲層儲集空間越好，獲工業氣流的可能性更大。

川中地區鉆遇茅口組的老井測井系列多為5700，除了常規電纜測井資料外，陣列聲波測井資料相對豐富。陣列聲波測井資料評價儲層有效性主要是利用其斯通利波的衰減和反射特性來評價儲層有效性[13]。與縱波和橫波不同，斯通利波不是體波，而是一種面波，它在井筒內沿井壁表面傳播，沿垂直井壁方向振動，斯通利波的能量與井壁的徑向距離呈指數關系衰減[14]。由于溶蝕孔、洞、縫造成井壁表面不規則，會導致斯通利波傳播速度發生變化，產生反射以及能量衰減。斯通利波能量的衰減主要決定于井眼、地層的固有衰減以及地層孔隙空間的連通性，因而它直接反映了地層的滲透性[15]。

斯通利波能量曲線與儲層滲透性有著較密切的關系，但同時受多種因素的影響，這些因素主要包括兩個方面：地層因素和非地層因素。地層因素包括如巖性的變化、泥餅的存在，泥質含量的增加，儲層儲集空間結構的影響；非地層因素包括了測量過程中儀器的影響，比如不同的測井系列、不同的測量方式、聲波發射探頭的能量不同，測量環境如井徑的不規則等都將影響到斯通利波能量值的變化。

為了更好地反映地層的滲透性，首先進行聲波能量值的歸一化，以消除非地層因素的影響[16]。通過歸一化處理后的能量值基本上消除測井儀器或者測量方式不同造成的能量值的差別，從而將斯通利波能量衰減值統一到0 ～100%，即

式中AST為歸一化和巖性校正后的斯通利波能量衰減百分比；T為斯通利波能量百分比；TM為致密層斯通利波能量百分比；VSH為泥質含量，為小數。

斯通利波能量衰減通過井眼校正后的計算公式，即

式中AST為井眼校正后的斯通利波能量衰減量百分比；TM為致密層井眼增大時的斯通利波能量衰減百分比；L為井徑，in（1 in=25.4 mm，下同）；B為鉆頭尺寸，in；LM為致密層井眼增大時的井徑值，in。

選取樣本井進行斯通利波能量衰減計算，通過與產能關系分析表明，在茅二段，儲層斯通利波能量衰減越明顯，斯通利波能量衰減越大，儲層的滲透性越好[17]，測試產能越高（圖4），茅二段中—高產井[11]儲層斯通利波衰減量不低于10%。

圖4 川中茅二段測試井斯通利波能量衰減量與測試產能關系圖

2.3 儲層縫洞發育程度評價

川中地區茅二段儲層類型主要為裂縫—孔洞型、裂縫—孔隙型、孔隙（孔洞）型[16]，縫洞發育程度的評價是縫洞型儲層有效性評價的關鍵，通?？梢酝ㄟ^電成像對縫洞的拾取和縫洞參數的定量計算實現對縫洞發育程度的評價。但是，在老井評價工作中，往往由于電成像資料的欠缺，限制了老井評價時對縫洞發育程度的評價。因此，利用常規電阻率測井信息計算裂縫孔隙度的方法構建縫洞發育指數，以實現川中地區茅二段儲層縫洞發育程度的評價[18]。

針對川中地區中二疊統縫洞型儲層，在電阻率計算裂縫孔隙度理論模型的基礎上，構建縫洞發育指數計算模型，開展縫洞發育程度定量計算[19]，即。

式中FCI為縫洞發育指數；mf為裂縫的孔隙度指數；Kr為裂縫畸變系數，地區經驗值；Cd、Cs分別為深、淺雙側向電導率，Ω·m；Cm為鉆井液電導率，Ω·m。

通過不同測試井的縫洞發育指數的對比分析，縫洞發育指數與測試產能呈正相關關系（圖5），茅二段中—高產井[11]儲層縫洞發育指數（FCI）不低于0.1%。

圖5 川中茅二段測試井縫洞發育指數與測試產能關系圖

3 儲層有效性測井綜合評價

因為川中地區茅口組測井資料較少，對于產能預測普遍采用單一儲能系數（H×Φ）與試油井產能擬合公式計算，相關性較差，預測精度低。根據對川中地區茅二段儲層有效性影響因素的分析評價，并結合地質研究成果，認為儲層有效性主要受儲層的儲集空間（儲層孔隙度、儲能系數、縫洞發育指數）和滲濾能力（斯通利波能量衰減、縫洞發育程度）等因素影響[20]。因此，通過表征儲層有效性的測井參數：Φ，ASTC，FCI等，并結合測井老井再評價測井資料以常規測井為主的情況，建立一個綜合反映儲層品質因子RQ[21]，根據《石油天然氣儲量估算規范》[22]對川中地區茅二段測試井進行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層及干層的分類，在此基礎上建立茅二段相應的儲層分類評價標準（表1）。

表1 川中茅二段儲層分類標準統計表

RQ計算模型為：

式中RQ為儲層品質因子，0

從不同分類的儲層厚度與產量的統計分析表明，總體上Ⅰ+Ⅱ類儲層厚度越大，測試產量越高[23]。測試產氣高于50×104m3/d 井的Ⅰ類儲層較發育，且Ⅰ+Ⅱ類儲層厚度大于5 m，獲工業產能井的Ⅰ+Ⅱ類儲層厚度通常要大于2 m（圖6）。

圖6 川中地區茅口組測試井儲層厚度統計直方圖

對于以常規測井系列為主的老井復查來說，在儲層品質因子基礎上，引入分類統計的儲層厚度（H），構建儲層綜合品質系數（RPI）與產能相關性更好，產能預測精度更高?；诖ㄖ械貐^茅二段老井測試結果，建立產能預測模型。即

式中RPI為儲層綜合品質系數；RQI、RQII、RQIII分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層的儲層品質因子加權平均值；HI、HII、HIII分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層厚度，m。

最后得到產能預測模型計算公式，即

Q=46.205×RPI1.0724

式中Q為預測產量，104m3/d。

4 生產應用效果

基于上述測井解釋評價技術研究，開展了規?；暇僭u價，在此基礎上，結合地質認識和地震處理成果，明確了川中地區茅二段白云巖分布規律和儲層縱橫向分布規律，為儲層優選、老井上試建議等提供有效的技術支撐。

NC1 井茅二段儲層以白云巖、灰質云巖為主，共解釋了2 層氣層（圖7）。1 號儲層白云化程度高，局部發育有硅質，平均孔隙度3.7%，儲層有效厚度7.1 m，斯通利波能量衰減明顯；2 號儲層白云化程度較高，平均孔隙度4.7%，儲層有效厚度7.9 m，斯通利波能量衰減明顯。該井茅二段Ⅰ+Ⅱ類儲層厚度11.75 m，儲層綜合品質指數2.13，儲層品質好，屬Ⅰ類儲層。綜合解釋為氣層，預測儲層具備Ⅰ類產能，測試獲氣100.6×104m3/d。

圖7 NC1 井儲層綜合評價成果圖

5 結論與認識

1）川中地區茅二段巖性復雜，主要發育有方解石、白云石和硅質三種礦物，儲層溶蝕孔洞及微裂縫較發育，儲層具低孔低滲特征。

2）川中地區茅二段儲層發育，單一測井評價參數難以準確評價儲層的有效性，需綜合巖性、儲集性、滲濾性等構建多參數儲層綜合品質評價模型。

3）從茅口組測試井不同分類的儲層厚度統計分析表明，總體上儲層厚度、Ⅰ+Ⅱ類儲層厚度越大，測試產量就越高。將儲層分類的厚度結合求取儲層綜合品質系數RPI，可提高產能預測準確度。