第34卷 第2期
2010年4月
测 井 技 术
WELL LO GGIN G TECHNOLO GY
Vol.34 No.2Apr 2010
作者简介：杨世夺，男,1972年生，高级地质师，博士研究生，从事石油勘查地质研究工作。
文章编号:100421338(2010)022*******
随钻电阻率成像测井在北部湾碳酸盐岩储层中的综合应用 杨世夺1,2，雷 霄3，蔡 军3，吴红霞2
(1.中国地质大学能源学院，北京100083;2.中海石油有限公司湛江分公司，广东湛江524057;氟碳表面活性剂
3.斯伦贝谢中国公司数据与咨询服务部门，北京100015)
摘要：涠洲621油田是位于南海北部湾海域的石炭系灰岩潜山油田。利用随钻电阻率成像测井(ADN 和GVR )资料对该区2口水平开发井进行了综合解释评价。根据构造分析，确定了井旁构造为一走向北东-南西向断背斜。结合裂缝走向统计结果与区域构造，分析了裂缝发育史。应用双侧向定量计算出裂缝孔隙度。运用GVR 的方向性电阻率数据，结合V m (孔洞影响因数)研究了井眼周围孔隙分布，并用孔隙频谱分析原理对原生孔隙和次生溶孔进行了评价。通过GVR 电阻率图像与随钻密度测井、中子测井资料相结合，提出了测井综合解决方案，更好地确定了该区的地层岩性、地质构造、岩石物理属性及岩石力学特征。关键词：随钻电阻率成像测井；碳酸盐岩裂缝；次生溶孔中图分类号:P631.84 文献标识码:A Integrated Solution of LWD R esistivity Image Logging in C arbonate R eservoir in B eibu G ulf ,China
YAN G Shiduo 1,2,L EI Xiao 3,CA I J un 3,WU Hongxia 2
(1.School of Energy Resources ,China University of Geosciences ,Beijing 100083,China ;2.CNOOC China Limited Zhanjiang Branch Company ,Zhanjiang ,Guangdong 524057,China ;
3.Data and Consult Service Depart ment ,Schlumberger ,Beijing 100015,China )
Abstract :Weizhou621oilfield is carboniferous buried 2hill carbonate reservoir ,which is located in t he Beibu Gulf of t he Sout h China Sea.In 2006,2horizontal develop ment wells were drilled in t his oilfield to enhance t he oil production.They are logged and interp reted wit h adnV ISION (ADN )and geoV ISION (GVR )logging while drilling tools.Based on t he struct ural analysis ,t he N E 2SW near borehole st ruct ure could be confirmed.Combining t he f ract ure strike statistics and local struct ure ,t he fract ure develop ment p rinciple is analyzed.In addition ,t he f ract ure porosity is calculated using t he dual laterolog resistivity algorit hm.Secondary porosity is comp uted from t he GVR images by adapting a met hod originally developed for using wit h wireline images.A Vug Multiple Effect Factor (V m )is introduced to generate a poro sity map around t he borehole u 2sing t he azimut hal resistivity data obtained f rom GVR.U sing t his poro sity map ,Poro sity Spec 2t rum Analysis is used to provide a continuous outp ut of t he primary and secondary poro sity com 2ponent s for t he whole logging interval.Wit h t he combination of GV R resistivity images and den 2sity neutron data ,a f ully integrated solution is performed to better define t he lit hology ,geolog 2ical st ruct ure ,petrop hysical properties and geomechanic analysis in t his oilfield.K ey w ords :L WD resistivity image logging ,carbonate f ract ure ,secondary poro sity
0 引 言
涠洲621油田是位于南海北部湾海域的石炭系灰岩潜山油田，水深在30m 左右[1]。目前，该油田
日产原油2000～3000桶，最高日产能达到3700桶。
涠洲621油田的主力油气藏为古潜山、断块、岩性复合圈闭的裂缝2溶孔、溶洞型复杂油气藏[2]。主
要产层为古近系流沙港组三段和石炭系碳酸盐岩潜山地层。该流三段岩性主要是细粒、中粒砂屑灰岩和灰碳酸盐岩角砾；角砾的主要成分为灰岩或白云岩组成。碳酸盐岩产层岩性包括灰岩、骨架颗粒和次生白云岩；顶部碳酸盐岩风化带是有利的产层段，其分布具有很高的不确定性，仅1口探井钻遇证实。碳酸盐岩中的裂缝非常发育，方解石充填现象严重。碳酸盐岩储层平均孔隙度为5.8%，风化带高达16%；具有统一的油水压力系统。
2006年该油田部署了2口水平开发井A1h和A2h。这2口水平井设计井轨迹是钻穿碳酸盐岩角砾风化壳进入碳酸盐岩储层。由于风化壳分布的不确定性和钻探过程中的井壁稳定性问题，使得测井序列的选择成为水平井钻成功与否的关键。
1 测井工具的选择及特点
选择了斯伦贝谢公司随钻可视系列GVR(geo2 V ISION)和ADN(adnV ISION)随钻测井工具。GV R能提供方位地层伽马测量和5条侧向电阻率测量，包括近钻头电阻率、线圈电阻率和3个方位纽扣电阻率
测量[324]。其中，近钻头电阻率能提供较早的岩性变化指示；线圈电阻率提供深的聚焦电阻率测量;3个方位纽扣电阻率测量具有3个不同的探测深度，每个纽扣电极旋转1周提供56个电阻率值。当工具在井中旋转，这3个纽扣电极也能提供井眼周围3个清楚的电阻率图像。
ADN能提供密度、热中子孔隙度和超声波井径测量[3]。ADN也能提供方位测量。在存储模式和实时模式里，提供方位性的密度、光电指数和超声波井径数据。
千奇百怪的树2 基于随钻电阻率成像测井的综合解决方案在多种井眼图像中，最常用的是电阻率图像，一种是电缆工具采集的图像，如地层微电阻率图像(FM I)[5]；另一种是随钻测井工具采集的图像，如GV R工具。2种图像之间的分辨率差异决定了能提供的地质解释的不同。电缆电成像的分辨率高，如FM I的纵向和横向分辨率为0.2in(非法定计量单位,1ft=12in=0.3048m，下同)，能进行岩石结构、岩石成分和沉积特征描述；随钻电成像的图像分辨率相对较低，如GV R的纵向和横向分辨率为1in，通常它们限于用来计算地层倾角和构造分析及裂缝识别[6]。
2.1 地质解释思路
2.1.1 岩性识别
首先是应用岩心或岩屑信息刻度GV R图像，建立区域典型岩性图像特征模式。然后根据岩石物理参数，
判定表征岩心或岩屑的适当的属性。最后，通过重复多次与岩心或岩屑比较，从而最终得到合理岩性识别结果。这些所需属性都可以通过随钻测井获得，如GV R(电阻率和GR测量)、ADN(密度、中子孔隙度、光电指数和井径测量)[3]。详细过程参见流程图(见图1)
。
图1
甾醇
岩性识别方法
图2 A2h井随钻测井电阻率图像岩性分类结果
应用上述方法，在A2h井识别出4种不同的岩性(见图2)：泥岩、白垩土、砂岩和碳酸盐岩。
泥岩具有高伽马、高密度及中子孔隙度、低电阻率的特征，在静态电阻率图像上呈暗棕。从图像上看，层界面清楚，有些层段还可见泥岩变形。
白垩土具有相对较高的伽马、中密度，在静态电阻率图像上呈棕。从GVR图像上还可以识别出多个地层界面。
砂岩具有与白垩土相似的测井响应。砂岩具有
・
8
7
1
・测 井 技 术 2010年
低伽马、高电阻率响应的伽马响应，在静态电阻率图像上黄。
碳酸盐岩与上述岩性相比就具有显著不同的特征：低伽马，高密度，低中子孔隙度，相对较高的电阻率，在静态电阻率图像上呈亮黄。图像上可见裂缝特征。2.1.2 构造分析
在泥岩和白垩土地层中，地层界面可以清晰地从GV R 图像上识别。沿着这些层界面的正弦曲线特征可以确定界面产状[7]。在局部层段，从图像上可以观察到结构变形(见图3)。这些特征也为下步沉积环境和岩相分析提供了信息。图像上暗代表低电阻率测量值，亮代表高电阻率测量值。
圣手书生
根据从泥岩段拾取的倾角，解释出该井的井旁构造[6](见图4)。解释结果表明，该构造的走向为南东向，倾角在10°～12°之间，与3D 地震构造图符合较好，近一步证实了本地区的构造分析。
2.2 岩石物理解释方法2.2.1 裂缝分析
裂缝识别和定量分析是碳酸盐岩储层评价中的重要内容。从随钻测井电阻率图像上识别出3种裂缝类型层段(见图3)。角砾岩段，具有致密碳酸盐岩夹层的裂缝段和致密碳酸盐岩裂缝段。角砾岩段位于碳酸盐岩顶部，因为不规则岩石碎块的形状使得在这个区带很难拾取裂缝；而在碳酸盐岩裂缝段，特别是在发育致密夹层的裂缝段，裂缝特征很容易从图像上识别和拾取。 为了对裂缝的有效性进行合理
的评价，裂缝孔隙度是一个重要的指标。Sibbit 和Faivre (1985年)[8]首先引入双侧向响应对裂缝进行评价，该方法主要有2个简化假设。①地层与泥浆电阻率高比值(地层真电阻率R t µ泥浆电阻率R m ),②深侧向电阻率(R LLd )与浅侧向电阻率(R LL s )曲线分离主要是由于裂缝中侵入的影响造成的
。
1：地层变形;2：角砾岩段;3：具有致密碳酸盐岩夹层的裂缝段;4：致密碳酸盐岩裂缝段;
5：溶孔发育段;6：钻井诱导缝
图3 典型随钻电阻率成像测井图像特征
・
971・ 第34卷 第2期 杨世夺，等：随钻电阻率成像测井在北部湾碳酸盐岩储层中的综合应用
图4 A2h 井构造横剖面及地层倾向和倾角
Pezard 和Anderson (1990年)[9]考虑到裂缝倾
角对响应的影响，进一步深入地研究了这种方法，优化了裂缝孔隙度计算公式。如果R LLd >R LL s
<f =(1/R 2LL s -1/R 2
LLd )R mf R LLd ×
200如果R LL s >R LLd
<f =(1/R 2LLd -1/R 2
LL s )R mf R LLd ×
200(1)式中,<f 为裂缝孔隙度,%;R mf 为泥浆滤液电阻率,Ω・m ;R LLd 为深侧向电阻率,Ω・m ;R LL s 为浅侧向电阻率,Ω・m 。
随钻电阻率成像测井GV R 可提供多个探测深
度的聚焦侧向电阻率测量。在随钻测井环境中，即使在具渗透性的区域里没有或很少发生侵入现象，深纽扣测得的电阻率和线圈测得的电阻率几乎一样；浅纽扣测得的电阻率也许会受到侵入的影响或受到不规则井眼形状的影响，测量值变化较大；而深纽扣和中纽扣电阻率测量的差异主要是由于裂缝的影响。因此，可以应用上述双侧向电阻率方法进行裂缝孔隙度计算。裂缝密度、裂缝长度可采用电缆成像测井相同的方法[10]进行求取。结合裂缝密度、裂缝长度和裂缝孔隙度，就可快速识别出裂缝发育区带。例如，在A1h 井中，裂缝碳酸盐岩层段裂缝密度(FVDC )大约0.6条/m ，裂缝长度(FV TL )为1.578m/m 2和孔隙度(FV PA )为0.03%(见图5和图6)。2.2.2 次生孔隙分析对于某些油田，油气产量与中子-密度曲线之间的关系是矛盾的。在各向异性较大的碳酸盐岩储层中，常发现低孔隙度区带能获得较高的产量，而高孔隙度区带可能没有预期的高产能，次生孔隙度在其中起着决定性的作用
。
图5 裂缝参数及走向、倾角统计特征
高分辨率的微电阻率电缆成像测井常被用来计算次生孔隙(Newberry ,1996)[11]，更好地评价碳酸盐岩储层。与微电阻率电缆成像相似，孤立的或开启的裂缝和孔洞也能从随钻测井电阻率图像中识别(见图3)。针对随钻测井GVR 提供的井壁周围360°覆盖的电阻率测量，本文提出了1种修正的次生孔隙计算方法。根据阿尔奇饱和度公式计算孔隙度，假设阿尔奇公式中a =1.0和m =n =2.0，可得
<=
1
S w
R w R t
1/2
(2)
当某个深度点的平均孔隙度值已知，假设S w 、R w 在某一深度为一确定值，从式(2)可推导出在特定方向上由于地层电阻率的变化引起的孔隙度在该方向上的变化。
随钻GVR 方位聚焦纽扣电阻率测量提供了进行上述分析的可能。在同一深度点,GVR 提供了井周围56个电阻率测量，每个电阻率测量覆盖6.4°的方位角。1个孔洞可能影响超过1个扇区的电阻率测量，同时1个扇区的电阻率可能受多个孔洞影响。因此纽扣电阻率测量提供的电阻率曲线不是简单的方向电阻率的平均。对于这个影响定义了参数V m ，其对纽扣电阻率测量的影响可表示为
R b =R i V m
(3)
式中,R b 为1个扇区内地层电阻率,Ω・m ;R i 为1个扇区内纽扣测量电阻率,Ω・m ;V m 为孔洞影响参数,Ω・m 。
偶合症・081・测 井 技 术 2010年
图6
裂缝定量化计算结果
图7 A1h
井次生孔隙发育特征及定量计算结果
式(2)可转化成
<=
1
S w
本原多项式R w
R i V m
1/2
(4)
应用式(4)，把GV R 图像转换成孔隙度图像，然后采用电缆成像测井孔隙频谱分析的相同方法
(Newberry ,1996)[11]分析次生溶孔孔隙度的变化。
从A1h 井的计算结果(见图7)可以清楚地确定出次生溶孔发育区间。在次生溶孔不发育区间，输入的平均孔隙度和从转换的孔隙度图像上计算出的平均孔隙度几乎是一样的(见图7)。这2种孔隙度曲线的分离指示次生溶孔的发育情况。
从GVR 图像上计算出来的次生溶孔能被用于评价孔隙结构，但并不意味着次生溶孔的绝对值和从岩心资料中得到的一样。V m 的选择也是影响次
生溶孔计算的变量；我们仅能通过检查输入的孔隙
度与从图像上得到的孔隙度在泥岩或裂缝不发育的致密层段中的标准偏差来调整V m (标偏差应尽可能的小)。
图7第2道显示GV R 浅纽扣电阻率静态图像，第3道和第4道显示孔隙分布频谱，第5道显示外部孔隙(黑)，从图像计算的平均孔隙度(蓝)和次生孔隙度(红)。
2.3 构造、地层应力与裂缝发育分析
在碳酸盐岩裂缝储层中，油气产能受裂缝的影响较大，储层评价时，了解裂缝的发育程度是很重要的。一般来说，裂缝发育受到区域应力与局部构造应力综合影响。一组裂缝可能受区域应力控制，另一组裂缝可能由局部构造应力产生。一组裂缝可能
・
181・ 第34卷 第2期 杨世夺，等：随钻电阻率成像测井在北部湾碳酸盐岩储层中的综合应用
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