Logging evaluation method for gas bearing properties of bauxite reservoirs in the Longdong area of Ordos Basin and its application

  • Xiaokai GUO , 1, 2 ,
  • Feiqi TENG 3, 4 ,
  • Mingsong WU 3, 4 ,
  • Zhilei HAO 4, 5 ,
  • Xiaoming YANG 3, 4 ,
  • Peiyu XU 1, 2 ,
  • San ZHANG 4, 5
Expand
  • 1. Geological Research Institute,China National Logging Corporation,Xi’an 710077,China
  • 2. Well Logging Key Laboratory,China National Petroleum Corporation,Xi’an 710077,China
  • 3. Research Institute of Exploration and Development,PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710018,China
  • 4. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil and Gas Fields,Xi’an 710018,China
  • 5. Exploration Division,PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710018,China

Received date: 2024-01-08

  Revised date: 2024-04-22

  Online published: 2024-06-06

Supported by

The Scientific Research and Technological Development Project of China National Petroleum Corporation(2021DJ4003)

Abstract

The scale of the Taiyuan Formation bauxite gas reservoir in the Longdong area of the Ordos Basin is relatively small and scattered, with diverse sedimentary types, variable lithology, and large differences in physical property parameters. The main controlling factors for gas content in the reservoir are unclear, and the gas water relationship is complex, resulting in significant differences in gas testing. From the perspective of logging, this study conducted an in-depth analysis of the relationship between gas testing results of aluminum bearing rock reservoirs and reservoir lithology thickness, physical properties, and electrical properties. It was clarified that the main factors affecting the production of aluminum bearing rock reservoirs are lithology homogeneity, thickness, electrical properties, and physical properties in order of weight. On this basis, a regional gas and water identification chart is established by combining lithology identification and porosity calculation based on lithology. In response to the limitations of the graphical method in the application of aluminum bearing rock reservoirs with poor physical properties, based on the rapid identification method of aluminum bearing rock using acoustic time difference and natural gamma envelope area, an innovative lithology homogeneity index based on envelope area accumulation is established. Furthermore, combined with gas sensitive logging variables such as porosity and resistivity, a quantitative indicator parameter for gas signal enhancement factor and a fluid sensitivity factor are constructed, which can intuitively indicate gas content in aluminum bearing rock reservoirs and achieve effective gas water identification in aluminum bearing rock reservoirs. At the same time, based on rock electrical experiments, saturation calculation models for different types of reservoir spaces were established, and the water saturation that characterizes the gas content of the reservoir was quantitatively calculated. The application of research methods in gas testing and layer selection for new and old wells in bauxite reservoirs has shown significant results, effectively improving the accuracy of logging interpretation and supporting regional single well gas testing and layer selection and gas reservoir understanding.

Cite this article

Xiaokai GUO , Feiqi TENG , Mingsong WU , Zhilei HAO , Xiaoming YANG , Peiyu XU , San ZHANG . Logging evaluation method for gas bearing properties of bauxite reservoirs in the Longdong area of Ordos Basin and its application[J]. Natural Gas Geoscience, 2024 , 35(8) : 1454 -1466 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2024.04.022

0 引言

鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩气藏勘探取得重大发现,这在全球属于首次。近两年,专家学者针对铝土岩气藏特征、含气性等开展研究,并形成了一定的地质认识。付金华等1认为气源条件有利及源储配置绝佳是铝土岩天然气富集的必要因素,沉积古地貌控制了铝土岩储层的品质,提出古地貌低部位,差异性溶蚀强,沉积的铝土岩厚度大,物性好,是铝土岩气藏勘探的有利区带,具有发现规模储量的勘探潜力。曹红霞等2、李涵等3分析了不同古地貌单元的单井岩性特征,发现陇东地区垂向发育3类不同岩性组合,并对其沉积背景和形成模式作了分析。业界相关学者多是从生物源岩、构造演化、地质圈闭等方面对区域铝土岩气藏分布特征从宏观上进行了探索和总结,明确了烃源岩、断层(裂缝)、构造对铝土岩天然气的控制作用4,应用岩心分析、扫描电镜、薄片、X射线衍射全岩矿物等分析化验测试资料深刻剖析了铝土岩储层的岩性、物性、含气性等储层特征5。而从微观角度分析铝土岩储层“四性”关系、含气性主控因素及测井评价的相关论述较少。
在铝土岩含气性等测井评价方面,早在2015年,刘文辉等6通过测井识别与评价,提出了“鄂尔多斯盆地本溪组铝土质泥岩(未区分岩性,储层为铝土质泥岩)可作为潜在储层”的地质认识,结合储层的电性特征和气测显示评价了储层的含气性。孟卫工等7探讨了含铝岩系天然气成藏模式,利用录井、测井资料,通过分析气测变化特征,结合核磁测井差谱法对铝土岩储层进行含气性评价。李勇等8揭示了铝土岩系储集层形成演化过程,认为铝土岩天然气富集受源岩—储集层—裂缝综合控制。刘蝶等9从岩性、矿物组分、储集层物性、含气性、成像模式—孔隙结构特征五大方面,形成了系统的测井评价方法,提出利用变胶结指数的阿尔奇模型定量计算含水饱和度评价铝土岩的含气性。现有研究多基于气测显示、岩电实验获取岩电参数计算含水饱和度及核磁测井等评价铝土岩储层的含气性,而陇东地区铝土岩气藏规模相对较小且分布零散,其沉积类型多样,岩性多变,储层孔隙类型多样,物性参数级差大,微观非均质性强,利用前期形成的含气性评价方法忽略了气水关系影响以及各测井评价参数之间的相互关系,导致评价结果与实际生产相差较大,测井解释符合率偏低。
目前针对一类储层完试的探井,试气产量差异较大,普遍出水,气水关系不明,利用地球物理测井识别气、水层的方法和标准尚不多见,针对铝土岩含气性评价还缺少有效的技术手段。基于此,本文在前人对研究区气藏富集规律相关地质认识的基础上,结合实际生产数据,深入分析了试气产量与储层“四性”关系,明确了影响含铝岩储层气水关系的主控因素,通过测井响应敏感性研究,结合岩性、物性、孔隙结构等多因素分析,试图构建一种综合表征含气性的敏感测井曲线的气水识别方法,并建立区域的气水识别图版,为区域有效气层识别及试气优选提供技术支撑。

1 储层概况

鄂尔多斯盆地铝土岩主要发育在石炭系—二叠系,覆盖在下古奥陶系风化壳之上,受加里东构造运动影响,含铝岩层位自东向西由老变新,在盆地东北部主要发育在上石炭统本溪组,在盆地西南部主要发育在下二叠统太原组7,分布广泛。由于陇东地区太原组含铝岩直接覆盖在奥陶系风化壳之上,泥岩储层下部微裂缝发育,可作为渗流通道,沟通含铝岩储层和风化壳地层。风化壳地层的天然气通过微裂缝运移至铝土质泥岩,充注其中。因此,含铝岩储层气源既来源于石炭系—二叠系烃源岩为主的煤成气,又来源于下古生界海相碳酸盐岩为主的油型气6
含铝岩气藏的主要圈闭类型为岩性圈闭10,含铝岩是富含氢氧化铝矿物的一种沉积岩,依据X射线衍射全岩矿物分析明确了含铝岩主要矿物成分为一水硬铝石,其含量最高达96.9%;其次为高岭石、伊利石等黏土矿物,平均含量为35.2%,重矿物主要包含黄铁矿、菱铁矿等铁质矿物和锐钛矿等,平均含量为5.2%,石英、钾长石等砂质矿物含量较少。根据铝质矿物中一水硬铝石含量和黏土矿物含量,进一步将含铝岩岩石类型细分为铝土岩、泥质铝土岩、铝土质泥岩911。通过岩心分析孔隙度统计可知,研究区储集层孔隙度主要分布在2.8%~28.7%之间,渗透率主要分布在(0.01~20)×10-3 μm2之间。结合岩心、铸体薄片和扫描电镜分析发现,含铝岩发育多种类型的孔隙,主要包括粒内溶蚀孔洞、微裂缝和晶间溶孔9。从测井响应上看,含铝岩层段呈现高自然伽马、高中子、高密度、高铀、高钍、低声波时差、低电阻率的“五高二低”测井响应特征。2020—2023年,部分探井在陇东太原组的铝土岩段试气获得大于4×104 m3/d的高产气流,但同时存在储层产水现象,如表1所示,统计的15口探井中,有11口探井均有不同程度出水。笔者针对出水井将从储层特征开展气水分布影响因素分析,明确影响含铝岩储层含气性的主控因素。
表1 陇东地区太原组试气产量统计

Table 1 Statistical of gas testing production of Taiyuan Formation in Longdong area

井号 射孔段岩性 试气产量
日产气/(104 m3/d) 日产水/(m3/d)
L47 铝土岩 15.32 0
HT14 铝土岩 4.73 45
L68 铝土岩 4.82 28.8
L11 泥质铝土岩 2.80 6.0
L85 铝土岩 2.34 0.6
L54 铝土岩 2.17 6
L52 泥质铝土岩 1.49 3.2
L51 铝土岩 1.47 24
Q1 铝土岩 1.33 0
L67 铝土质泥岩 1.28 0
L98 铝土质泥岩 0.09 16.8
L58 铝土岩 0.00 21.4
L48 铝土质泥岩 0.00 5.4
L72 铝土质泥岩 0.00 9.6
Q71 铝土质泥岩 0.00 0

2 铝土岩储层含气性影响因素分析

根据以上所述,应用测井资料,围绕含铝岩地层岩性及厚度、物性、孔隙结构、电性5个方面开展含气性主控因素分析,明确铝土岩含气主控因素。

2.1 储层岩性及厚度对含气性的影响

在前人研究中曾提出岩溶“负向地貌”单元控制了含铝岩系的沉积,对于不同的“负向地貌”单元,其纵向岩性组合有一定差异4。结合研究区试气井数据,统计单井射孔段所在储层段的岩性组合及厚度发现(图1),纵向上发育较纯的铝土岩且具有一定厚度的储层段,含气性较好,当纵向上同时发育铝土岩、泥质铝土岩和铝土质泥岩岩性组合或者铝土岩与铝土质泥岩岩性组合时,其试气产量相对偏低。同时从铝土岩储层厚度与日产气量的关系可以看出(图2),单井日产气量与铝土岩储层厚度正相关性较好。
图1 不同岩性组合及其岩性厚度与试气日产气量的关系

Fig.1 Relationship between different lithological combinations,lithological thickness and gas production during gas testing

图2 铝土岩储层日产气量与厚度关系

Fig.2 The relationship between daily gas production and thickness of bauxite reservoirs

2.2 储层物性、孔隙结构对含气性的影响

根据研究区6口井146块岩心分析物性数据统计,岩性控制物性较明显,不同岩石类型物性差异大,铝土岩储层物性整体较好,岩心分析孔隙度平均值为10.9%,孔隙度大于5%的岩样占比为70.27%;岩心分析渗透率平均值为3.93×10-3 µm2,渗透率大于1×10-3 µm2的岩样占比为32.4%。泥质铝土岩的物性次之,岩心分析孔隙度平均值为4.97%,岩心分析渗透率平均值为0.06×10-3 µm2;铝土质泥岩物性较差,岩心分析孔隙度平均值为2.8%,岩心分析渗透率平均值为0.04×10-3 µm2图3)。通过分析单井日产气量与孔隙度和渗透率的关系发现,通过图4分析单井日产气量随着孔隙度和渗透率的增大而增大,具有一定的正相关性。
图3 陇东地区太原组含铝岩不同岩性岩心分析孔隙度(a)与渗透率(b)统计直方图

Fig.3 Analysis of porosity (a) and permeability (b) histograms of different lithology cores of Taiyuan Formation bauxite rocks in Longdong area

图4 含铝岩储层日产气量与孔隙度(a)和渗透率(b)关系

Fig.4 Relationship between daily gas production, porosity (a) and permeability (b) of bauxite reservoirs

储层的孔隙结构直接影响储层的渗流与储集能力,对储层的宏观物性、电性、产液类型及油气产能均有影响。前人在研究中已提出铝土岩多发育蜂窝状粒内溶蚀孔洞,呈中、大孔,孔径可达200 μm,面孔率为1.5%,整体连通性较好,可为天然气富集提供储集空间,该类孔隙常发育在铝土岩中9。泥质铝土岩和铝土质泥岩普遍以黏土晶间孔为主,多呈小孔,其平均孔隙度均小于3%,此类孔隙类型为较差的储集空间。因此,利用测井进行孔隙结构的评价对含铝岩储层有效性及含气性评价也至关重要。

2.3 储层电性对含气性的影响

分析试气层段日产量与电阻率之间的关系,从图5可以看出,当岩性相同时,电阻率值较低时,试气多出水;如图5中L58井,铝土岩较发育,孔隙度平均为17.8%,物性较好,同时也发育一定厚度的铝土质泥岩,但电阻率整体偏低,平均为3.78 Ω·m,含气性较差,试气产水21.4×104 m3/d。
图5 含铝岩储层试气产量与电阻率的关系

Fig.5 Relationship between production and porosity, resistivity of bauxite reservoirs

综上所述,影响含铝岩储层产量的主要因素按照权重依次为岩性均质性、厚度、电性及物性,含铝岩储层含气性与铝土岩岩性厚度及均质性有明显正相关关系。均质的铝土岩,厚度越大,物性越好,含气性越好;若电阻率较低时,储层多含水,岩性变化大,岩性非均质性强的储层含气性较差。

3 铝土岩储层含气性判识方法

3.1 分岩性建立气水识别精细图版

基于岩性、物性、电性对含铝岩储层含气性的影响,结合基础测井资料、试气资料,在岩性识别、物性计算的基础上分岩性建立气水识别图版。
已有学者将含铝岩按照主要矿物一水硬铝石和黏土含量细分为铝土岩、泥质铝土岩、铝土质泥岩3种岩性6-7。基于3种岩性呈现的测井响应特征提出了基于声波时差和自然伽马包络面积的含铝岩快速识别方法11,将声波和自然伽马曲线绘制在同一曲线道中,采用线性刻度调整声波时差和自然伽马测井曲线的左右刻度,声波时差的左刻度值为150 μs/m,右刻度值为275 μs/m,自然伽马的左刻度值为0 API,右刻度值为500 API,在此基础上,利用自然伽马、声波时差和电阻率测井曲线建立了太原组含铝岩、炭质泥岩和常规泥岩的岩性定性识别标准(表2)。
表2 太原组含铝岩地层岩性识别标准

Table 2 Identification criteria for lithology of bauxite strata in Taiyuan Formation

常规测井曲线 岩性分类
铝土岩 泥质铝土岩 铝土质泥岩 炭质泥岩 常规泥岩
自然伽马/API >500 400~500 250~400 250~300 <200
声波时差/(μs/m) <265 <265 <265 >265 200~250
GR—AC包络面积 中等
电阻率/(Ω·m) <100 >100 >100 10~100 <100

3.1.1 分岩性多参数联合孔隙度计算方法

由于研究区岩性控制物性较明显,因此分岩性建立了孔隙度计算模型。基于岩心分析孔隙度与三孔隙度测井曲线(声波时差、补偿中子、岩性密度)、自然伽马、光电吸收截面指数、钾等测井曲线的相关性分析,对于铝土岩储层,优选与岩心分析孔隙度相关性较好的补偿中子(CNL)、光电吸收截面指数(Pe)和钾(K)测井曲线(图6);对于泥质铝土岩和铝土质泥岩储层,岩心分析孔隙度与CNL、AC具有较好的相关性(图7)。然后利用多元线性拟合分岩性建立了多参数联合的孔隙度计算模型,有效解决了铝土岩储层孔隙度测井曲线响应差、孔隙度计算难的问题。
图6 铝土岩储层计算孔隙度模型关系

(a)铝土岩储层岩心分析孔隙度与钾含量关系;(b)铝土岩储层岩心分析孔隙度与光电吸收截面指数关系;(c)铝土岩储层岩心分析孔隙度与补偿中子关系

Fig.6 Relationship diagram of calculated porosity model for bauxite reservoir

图7 泥质铝土岩和铝土质泥岩储层计算孔隙度模型关系

(a)泥质铝土岩和铝土质泥岩储层岩心分析孔隙度与补偿中子含量关系;(b)泥质铝土岩和铝土质泥岩储层岩心分析孔隙度与声波时差含量关系

Fig.7 Relationship diagram of calculated porosity model between argillaceous bauxite and bauxite mudstone reservoirs

当岩性为铝土岩时,计算孔隙度模型为:
Φ = 0.21 × C N L - 3.34 × K - 1.25 × P e - 0.59
式中:Φ为计算孔隙度,%,CNL为补偿中子测井值,%,K为钾测井值,%,Pe为光电吸收截面指数测井值,b/e。
当岩性为泥质铝土岩或者铝土质泥岩时,计算孔隙度模型为:
Φ = 0.08 × A C - 0.06 × C N L - 10.92
式中:Φ为计算孔隙度,%,AC为声波时差测井值,µs/m,CNL为补偿中子测井值,%。

3.1.2 分岩性建立常规交会气水识别图版

基于前文所述,利用声波时差与自然伽马包络面积大小可以定性识别铝土岩,在此基础上,可以通过定量计算对应井的自然伽马和声波时差测井曲线的包络面积,实现含铝岩储层的气水识别。
采用类似归一化法消除自然伽马和声波时差测井曲线的物理量纲级上的差异,计算自然伽马和声波时差测井曲线的单位面积,确定自然伽马和声波时差测井曲线的包络面积。
计算自然伽马曲线的单位面积:
G R e n v = G R - G R L G R R - G R L   = G R - 0 500 - 0  
式中:GR为自然伽马测井值,API;GRL为自然伽马测井曲线道的左边刻度值,API,默认为0;GRR为自然伽马测井曲线道的右边刻度值,API,默认为500;GRenv为自然伽马单位面积,无量纲。
计算声波时差测井曲线的单位面积为:
A C e n v = A C - A C L A C R - A C L   = A C - 150 275 - 150  
式中:AC为声波时差测井值,µs/m;ACL为声波时差测井曲线道的左边刻度值,µs/m,默认为150;ACR为声波时差测井曲线道的右边刻度值,µs/m,默认为275;ACenv为声波时差单位面积,无量纲。
计算自然伽马和声波时差测井曲线的包络面积:
E N V = G R e n v - A C e n v
式中:ENV为自然伽马和声波时差测井曲线的包络面积,无量纲。
综上所述,基于研究区19口探井的基础测井资料、试气资料,分岩性建立了气水识别图版。当岩性为铝土岩时,利用补偿中子(CNL)—电阻率(RLLD)、计算孔隙度( Φ)—电阻率(RLLD)图版对气层的判识均有一定效果,气层中子偏高,物性好,电阻率较高[图8(a),图8(b)]。当岩性是泥质铝土岩和铝土质泥岩时,建立了自然伽马(GR)和声波时差(AC)的包络面积ENV与补偿中子(CNL)、计算孔隙度( Φ)—电阻率(RLLD)的气水识别图版[图8(c),图8(d)],从图中可以看出,包络面积较大的岩性,含气性相对较好,干层特征明显,但对物性处于中、低值的地层,由于物性、电性关系复杂,故该图版具有一定的局限性12-13
图8 太原组铝土岩储层与非铝土岩储层(泥质铝土岩和铝土质泥岩)气水识别图

(a)铝土岩储层补偿中子与电阻率交会图; (b)铝土岩储层计算孔隙度与电阻率交会图; (c)泥质铝土岩和铝土质泥岩储层AC—GR包络面积与补偿中子交会图; (d)泥质铝土岩和铝土质泥岩储层计算孔隙度与电阻率交会图

Fig.8 Diagram for identifying gas and water from bauxite reservoir and non-bauxite reservoir (argillaceous bauxite and bauxite mudstone) of Taiyuan Formation

3.2 铝土岩储层多因素评价含气性的气水识别方法

针对常规图版法气水识别问题,重点考虑了铝土岩岩性厚度对含气性的影响因素,在计算自然伽马和声波时差测井曲线的包络面积的基础上,创新构建了基于AC—GR包络面积累加的岩性均质性指数ENVAREA,实现储层岩性的均质性评价,再结合电阻率、孔隙度、孔隙结构特征综合评价储层含气性。

3.2.1 岩性均质性指数

基于式(3)式(5),构建考虑铝土岩储层厚度的基于声波时差(AC)—自然伽马(GR)包络面积累加的岩性均质性指数(ENVAREA),值越大,岩性均质性越好。
计算岩性均质性指数表达式为:
E N V A R E A = E N V = 1 N   E N V N - E N V N - 1
式中:ENVAREA为岩性均质性指数;N为单位深度采样点,N=1,2,…N

3.2.2 含气信号增强因子

为直观指示流体性质,评价铝土岩储层的含气性,基于含气性影响因素的分析,结合铝土岩储层的孔隙度、电阻率、岩性均质性指数,构建了含气信号增强因子,见式(7)。从岩性均质性指数与含气信号增强因子交会图版上(图9)可以看出当含气信号增强因子为3时,可以明显区分含气层与水层,在测井图中可以较为直观地在铝土岩储层进行含气指示。同时,基于Fisher判别分析法,构建了流体敏感因子,见式(8)。与气层信号增强因子建立了气水识别图版(图10),能够进一步区分气层、气水同层、含气水层和水层。
图9 岩性均质性指数与含气信号增强因子关系

Fig.9 Relationship between lithological homogeneity index and gas bearing signal enhancement factor

图10 流体敏感因子与含气信号增强因子关系

Fig.10 Relationship between fluid sensitivity factors and gas bearing signal enhancement factor

含气信号增强因子为:
G A S = R L L D × Φ × E N V A R E A / 1   000
流体敏感因子:
F = - 0.011 × E N V A R E A + 0.01 × R L L D + 0.295 × Φ - 2.339
式中:GAS为含气信号增强因子,无量纲;Φ为计算孔隙度,%;ENVAREA为岩性均质性指数,无量纲;RLLD为深侧向电阻率,Ω·m;F为流体敏感因子,无量纲。

3.2.3 不同类型储集空间的饱和度计算模型

一般情况下,求取地层流体饱和度的主要测井方法是电法测井,而最常用的公式是Archie公式[式(9)]及其各种变形公式。对于较好的铝土岩储层来说,其泥质含量相对较少,可利用阿尔奇模型计算得到用于定量评价储层含气性的含水饱和度。本文研究可根据实验测量的岩电数据确定岩电参数。
S w = a b R w Φ m R t n
式中:R w为地层水电阻率,Ω·m;R t为地层电阻率,Ω·m;Φ为岩石有效孔隙度,%,m为胶结指数,无量纲,m与储层裂缝、微孔隙及导电矿物对储层的渗透率和导电性有关;a为岩性系数,无量纲,一般为1;b为系数,无量纲,接近于1;n为饱和度指数,无量纲,与油气水在孔隙中的分布状况有关;S w为岩石含水饱和度,%。这些参数主要与储层的骨架结构、孔隙结构和润湿性有关。若采用含水饱和度公式可以很好地反映储层岩性、物性、孔隙结构对流体性质的影响13
依据前节所述,不同岩石类型物性差异大,储集空间类型亦不同,对于含铝岩这种复杂岩性储层,不能采用单一的岩电参数评价储层饱和度,不同物性储层mn值可能不同。基于岩电实验,分析了不同含铝岩储集空间类型也表现出不同的岩电参数,结合物性分析、铸体薄片,建立了不同类型储集空间的饱和度计算模型,见图11图11(a)为针对不同岩性储集空间建立的电阻增大率与含水饱和度关系图,图11(b)为针对不同岩性储集空间建立的地层因素与孔隙度关系图,得到的岩电参数如表3所示。当孔隙度小于3时,m值为1.68,n值为1.84,当遇到大孔隙、裂缝发育的储层,孔隙度大于3%时,m值为2,n值为1.26。其中地层水电阻率R w可通过统计地区的水分析资料计算获得,默认为0.12 Ω·m。采用不同岩性储集空间类型的岩电参数,更能反映地层的真实情况。
图11 不同类型储集空间的饱和度模型

Fig.11 Saturation model for different types of storage spaces

表3 不同储集空间岩电参数

Table 3 Lithologic and electrical parameters of different storage spaces

岩性 孔隙度/% 储层类型 a b m n
铝土岩 Φ>3 溶蚀孔为主(大孔) 0.98 1.09 2 1.84

泥质铝土岩

铝土质泥岩

Φ<3 基质孔为主(小孔) 0.99 0.99 1.68 1.26

注: ab为指岩性系数,无量纲;n为饱和度指数,无量纲;m为胶结物指数,无量纲

4 应用实例

将上述多因素评价含气性方法程序化,挂接在测井解释软件平台上,实现铝土岩储层可视化定量处理与评价(图12图13)。图12为L58井铝土岩储层含气性评价测井解释成果图。图中第1~6道为常规电性、物性、岩性及能谱测井响应,可以看到在4 040.0~4 057.5 m层段,常规测井呈现出高自然伽马、高中子、高密度、中低声波时差、高铀、高钍等特征,指示该段含铝岩发育。第7道为声波时差与自然伽马包络面积刻度,第10道为计算的自然伽马和声波时差测井曲线的包络面积,可以明显看出4 042.6~4 044.4 m和4 046.4~4 054.0 m深度段,自然伽马平均值为689 API,声波时差平均值为201 μs/m,包络面积较大,ENV值为0.855,为典型的铝土岩。该段第8道计算孔隙度值为17.8%,核磁共振T 2谱(最后一道)显示,该段T 2谱大部分分布在截止值后,呈单峰,幅度高,显示孔隙空间大,与计算孔隙度较吻合,为优势层段,电阻率平均值为3.4 Ω·m,补偿中子值为100%,投射到图8(a)、图8(b)中识别为水层。图中第11、12道分别为AC—GR包络面积累加值和岩性均质性指数,第13、14道分别为计算的含气信号增强因子、流体敏感因子和计算含水饱和度,程序处理结果显示含气信号增强因子GAS为0.517,小于气水界面3,流体敏感因子为2.4,投射到图10识别为水层,计算含水饱和度为82.4%,综合解释为水层。该井在4 048.0~4 052.0 m深度段射孔试气,产水21.4 m3/d,测井解释结论与试气结论一致。
图12 L58井含气性评价成果

Fig.12 Gas content evaluation results of Well L58

图13 L47井含气性评价成果

Fig.13 Gas content evaluation results of Well L47

采用上述方法对L47井进行铝土岩含气性评价(图13)。结合常规测井响应和第7、9道声波时差与自然伽马包络面积可以明显看出4 101.6~4 109 m和4 112.8~4 119.8 m深度段,自然伽马平均值为521 API,声波时差平均值171 μs/m,包络面积较大,ENV值为0.95,为典型的铝土岩;该段第8道计算孔隙度值为11.2%,核磁共振T 2谱(最后一道)显示,T 2谱整体呈双峰大孔型,分布较宽,与计算孔隙度较吻合,为优势层段。经程序处理含气信号增强因子GAS值为20.85,大于气水界面3,流体敏感因子为0.269,投射到图10中识别为气层,计算含水饱和度为42.4%,综合解释为气层。该井在4 100~4 118.5 m和4 112.5~4 120.0 m深度段射孔试气,获无阻流量67.38×104 m3/d,测井解释结论与试气结论一致。
利用分岩性建立的气水识别精细图版和多因素评价含气性2种方法,对近2年陇东太原组铝土岩兼探及老井复查完试层23口井40层进行重新解释处理,测井解释符合率从研究前的70.5%提高至81.5%,判识精度提升效果明显。该方法有效解决了储层有效性及含气性评价等测井难题,在没有地层元素和核磁共振特殊测井项目等特殊资料的情况下,利用常规测井资料即可在老井复查或新井解释中实现快速识别优质铝土岩储集层,成本较低,可提高生产时效,适用于油田现场的快速解释,具有良好的普适性和推广价值。但由于铝土岩储层平面分布非均质性强、气藏呈现大分散、小聚集特征,气藏受储层控制外,还受构造、圈闭、微古地貌等多因素控制。
此种方法对于由构造、断裂等因素造成铝土岩天然气富集的影响,还存在多解性,需要同时结合地质、地震及油藏等多学科结合进行深入综合研究,充分发挥一体化协同攻关作用,“一区一策”分区解剖气藏富集规律。

5 结论

(1)鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩天然气富集宏观上主要受烃源岩、断裂—裂缝及构造控制。微观上与铝土岩储层品质、是否为优质储层密切相关。含铝岩地层纵向岩性组合的差异对储层含气性起了决定性的影响,岩性变化大,岩性非均质性强的储层含气性较差,厚度大、纯的铝土岩储层钻遇气层的厚度也较大,日产气量与储层厚度有明显的正相关性。铝土岩储层溶蚀孔洞发育,孔隙连通性较好,孔隙结构和储层物性好,可作为优质储层,再结合电性特征,电阻率高的储层,含气性较好,电阻率偏低,储层多产水。
(2)基于铝土岩储层含气性主控因素的分析,利用构建的基于AC—GR包络面积累加的岩性均质性指数ENVAREA,实现含铝岩储层岩性的均质性评价。同时,结合含气性敏感测井变量孔隙度和电阻率构建了含气信号增强因子定量指示参数和流体敏感因子,在测井解释成果图中可以较为直观的在铝土岩储层进行含气指示,为铝土岩储层含气性评价提供了有效的测井技术手段,有效提高了区域流体性质识别的精度与解释符合率。该方法在盆地铝土岩储层的老井再评价和新井试气选层等方面应用前景较为良好。
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