海外油气田新项目储量评估中的储层参数研究-.pdf

D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n． 1 6 7 2 -7 7 0 3 ． 2 0 1 2 ． 0 1 ． 0 1 0 海外油气田新项目储量评估中的储层参数研究水 申本科王雁刚李军吴洁季敏李茗 中国石化石油勘探开发研究院，北京 1 0 0 0 8 3 摘 要海外油气田新项目测井评价研究涉及处于不同勘探开发的各种油气藏类型 ，油气储量是油气资源投资的 核心资产，测井技术对油气储量评估影响很大。在油气储量计算中， 通过分析计算储量需要的储层孔隙度、平均含水饱 和度和有效厚度等几个主要参数的精确性对储量不确定性的影响， 来消除测井计算的误差对油气储量的影响， 从而对油 气储量给予较为准确客观的评价，完成海外油气田新项目测井评价研究。 关键词海外油气田，泥质含量，孔隙度；含水饱和度；有效厚度；储量 中图分类号P1 5 文献标识码 A 随着国民经济的高速发展 ，中国对海外石油的需 求不断增长，国内油气供需矛盾加快了中国石油公司 参与国际竞争的步伐， 为了确保我国石油的安全， 必须 在海外建立稳定的油气生产基地[ 1 ，其关键是选准、 选好每一个好项 目，实践证明一项好项 目获得和成功 关键在于项目的科学评价[6 】 。 测井技术是油气勘探开 发 中发现、 识别、 评价油气层的重要技术 ， 测井资料的 应用贯穿于油气田勘探开发的全过程 ，随着科学技术 的进步 ， 测井新技术的方法越来越多， 解决地质、 工程 问题的能力越来越强， 因此， 测井评价发挥着较大的作 用[9 ～ l l I 。 1 海外油气田新项 目油气储量计算中的 测井参数分析 海外测井评价技术面临的干扰表明，利用测井技 术评价油气资源， 已不仅仅是计算储量参数 ， 而应扩大 研究范围， 把目标锁定在与储量有关的一切环节。 探索 适合海外油气田新项目测井评价具有重要的意义，首 先海外油气资产以储量为核心， 因此， 算准储量计算参 数 ，有助于决策者弄清海外油气资产的价值[ 1 2 】 。 容积法评估油气储量是借助于地质模型来完成的。 地 质模型描述了油气藏的几何形态 ，首先通过直接观 察或对油气藏的厚度、 孔隙度、 含水饱和度以及储层在 平面上展部的评估来确定模型所需要的参数，然后结 合油藏压力、 温度条件下的流体性质， 就可以评估出油 气藏中油气的体积。 原始石油地质储量的计算公式如下 O 0 ／ P 1 0 0 x A x h x C x 1 一 S w i x p 。 ／ B o i 1 式中 O 0 上 P 原始石油地质储量，X 1 0 4 1； ； A面积 ，k m ； h平均有效厚度 ，m； P。 地面原油密度，t ／ m ； 平均孔隙度 ，f ； S 平均原始含水饱和度 ，f ； 玩 平均地层原油体积系数 。 从上述公式可以看出，储量计算与测井评价的孔 隙度、 有效厚度和平均原始含水饱和度密切相关， 尤其 基金项目国家自然科学基金项 目 “ 地球内部物理学研究 4 0 7 3 9 9 0 6 。 第一作者简介申本科，男，高级工程师，博士，主要从事油气田勘探开发评价工作。 收稿 日期 2 0 1 1 一o 4 1 8 5 1 N o 1 2 0 1 2 C h i n a P e t r o le u m E x p l o ra t i o n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 平均有效厚度是一个关键性参数 ， 相对于其他参数 ， 它 更容易受主观 因素的影响 ，讨论这些参数的计算方法 对储量的不确定性影响有助于较真实地计算储量。 1 ． 2 , ／ 2 质含量 无论是海相储层或是陆相储层 ，储层在沉积过程 总是含有一定量的泥质部分 ， 含量不尽相同， 对于海相 储层，由于海水来回冲洗，砂质较纯 ，泥质含量较少， 对于陆相储层，泥质含量较高 ，一般有 1 0 ％左右泥质 部分。 在评价含泥质地层、 特别是评价泥质砂岩时 ， 地层 的泥质含量是一个重要的地质参数。泥质含量不仅反 映地层的岩性 ， 而且地层有效孔隙度、 渗透率 、 含水饱 和度等储层参数均与泥质含量密切相关。 同时， 几乎所 有测井方法都在不同程度上受到泥质的影响，在应用 测井资料计算地层孔隙度 、平均含水饱和度 和储 层有效厚度等参数时 ， 均要用到地层泥质含量的校正。 因此 ，准确地计算地层的泥质含量是测井地层评价中 不可缺少的重要方面 。 计算泥质含量的公式为 ， 2． 0 。 帆 一1 ．0 ，、 n 赢 2 二 i f 3 1 GRIn 一GRm i 、 式中 地层的泥质含量 ，％； GC U R指数 ，对古近系一新近系地层取 3 ． 7 ，对老地层取 2 ； S 日泥质含量指数，％； G R 自然伽马测井值 ，A P I ； G R i 自然伽马最小值 ，AP I ； G R 自然伽马最大值，AP I 。 因此 ，准确计算储层的泥质含量是一项重要的任 务 ， 对计算油气储量影响很大。图 1 是非洲K资产评估 中评价井M2 的测井处理成果图， 从处理结果看 ， 外方 在储层段 3 2 3 0 ． 7 ～3 2 3 6 m处理的泥质含量几乎为 0 ～ 2 ％，而我方在储层段 3 2 3 0 ． 7 ～3 2 3 6 m处理的泥质含量 在5 ％～1 0 ％左右， 正确地反映了储层中的泥质含量的 大小 见图 1 中第5 道 。 1 ． 3子 乙 隙度 根据中国石油行业标准， 有效孔隙度 的定义 ， r 中国石油勘探 2 0 1 2 年第1 期 5 2 是 “ 岩石中相互连通的孔隙占岩石体积的百分比” ，岩 心实测数据一向认为是评估孔隙度的最好依据 ，由于 钻井取心费用较高， 致使该数据在项 目评价中比较少， 甚至没有岩心数据 ，且岩心取样并不能反映整个储层 的平均水平 ， 所以， 一般情况下应用测井计算孔隙度公 式对储层进行评价 。测井孔隙度测量有 3 条曲线反映 ， 即声波时差、 中子和密度测井曲线 ， 在原理上 ， 声波时 差 曲线反映的是储层的有效孔隙度，中子和密度测井 曲线反映储层的总孔隙度。 以声波时差计算孔隙度为例 ，声波时差计算孔隙 度的公式如下 ≯ A t A t ／ A t f A t 一 h △ h 一 △ f I X t f A t 4 式 中 △ 。 砂岩的骨架声波时差值 ， t s ／ m， 取 l 8 0 s ／ m； △ 钻井液滤液的声波时差值 ， s ／ m， 取 6 2 0 s ／ m； △ 泥岩的声波时差值， s ／ m； △f 测井的声波时差值， o s ／ m。 从式 4 中可以看出储层的泥质含量对孔隙度的 计算有较大影响， 泥质含量的增加会使孔隙度减小， 泥 质含量的降低会使孔隙度增大。 M2 井测井处理的孔隙 度对比见图1 ，图中第 6 道为岩心分析孔隙度、外方和 我方处理的孔隙度对比， 可以看出， 我方计算的孔隙度 与岩心分析的孔隙度接近 ，而外方计算的孔隙度大于 岩心分析孔隙度及我方计算的孔隙度 2 ～5 个百分点， 平均为 4 ％。 中子和密度测井 曲线求取储层孔隙度时，同样地 受到泥质含量的影响。 1 ． 4 平均原始含水饱和度 原始含水饱和度 s w 是通过对岩心和电缆测井 数据的解释利用公式求得的，所采用的公式因测井方 法以及储层岩性的差异而不同。岩心和地层水分析也 可以辅助确定含水饱和度 ， 在评估含水饱和度时 ， 必须 考虑岩心的岩性和毛细管压力，就一个完整的评估过 程而言 ，需要综合分析各种数据。根据岩一 电研究结 果，Ar c h i e 最早提出了油气层电阻率同含水饱和度之 间满足的关系式，即 Ar c h i e 公式 ， 5 s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 流体特性对变化结果的影响，突出了含水饱和度这一 主要的影响因素。 由于泥质分布及其导 电性比较 复杂，因此泥质对 电性 的影响是岩石电性研究中一个比较活跃的方面 。 在实验及理论研究基础上 ，P o u p o n、L． De wi t t e 、 Ho s s i n Al g e r P a t c h e S i ma n d o u x F e r t l Cl a v i e r 等 人先 后提 出泥 质砂 岩的 求含 水饱 和度 公式 ，以 P o u p o n 等提出的层状泥质砂岩导 电模型为例 ， 层状泥 质砂岩的含水饱和度解释模型为 划 ㈤ 式 中Rs h 泥岩电阻率 ，Q m。 其他的泥质砂岩的含水饱和度解释模型与此有许 多相似之处，都是解决泥质导电对含水饱和度解释模 型的影响。 从公式中可以看出储层的泥质含量对平均含水饱 和度的计算有较大影响 ，泥质含量的增加会使平均含 水饱和度减小 ，泥质含量的降低会使平均含水饱和度 增大； 孔隙度对平均含水饱和度的计算也有较大影响， 孔隙度的增加会使平均含水饱和度减小 ，孔隙度的增 大会使平均含水饱和度降低。 M2 井测井处理的平均含 水饱和度对比见图1 ， 图中第7 道为外方和我方处理的 平均含水饱和度对 比图， 从 图中可以看出， 外方计算的 平均含水饱和度低于我方计算的平均含水饱和度分析 1 0 ～3 0个百分点 ，在 3 3 2 0 ． 3 ～3 2 2 1 ． 0 m、3 2 2 1 ． 8 ～ 3 2 2 4 ． 6 m、3 2 2 5 ． 4 ～3 2 2 5 ． 9 m、3 2 2 9 ． 6 ～3 2 3 0 m深度 段 ， 外方处理的含水饱和度为2 0 ％， 而我方处理的含水 饱和度为 9 0 ％； 在 3 3 2 0 ． 3 ～3 2 2 1 ． 0 m、3 2 2 5 ． 4 ～3 2 2 5 ． 9 m、 3 2 2 9 ． 6 ～3 2 3 0 m深度段外方为有效储层，而我方为非 储层 ； 在 3 2 2 1 ． 8 ～3 2 2 4 ． 6 m段内仅有 3 2 2 3 ． 2 ～3 2 2 3 ． 9 m 的 0 ． 7 m为有效储层 ，而外方在该储层段 2 ． 8 m 皆为有 效储层。 有效厚度又称纯产层厚度， 亦称有效层厚度， 是指 在开发方案确定后 ，具有经济产能并对油藏产量有重 要贡献的储层厚度。 有效厚度是储层岩性 、 物性 、 含油 性及油藏工程 驱替和采油机理、 完井和采油方法 等 参数的函数。 一般认为 确定纯产层的两个最主要因素 是渗透率和流体饱和度。鉴于定量测定渗透率 比较 困 难 ， 人们普遍采用孔隙度、 泥质含量和含水饱和度等指 ／／，／ ／ 中国石油勘探 2 0 1 2 年第1 期 5 4 标 即三参数的截止值 作为评估有效厚度的标准。 这 些参数比较容易确定 ，且和渗透率之间存在很好的相 关性 实际上， 渗透率本身并不是容积法计算储量公式 中的一个要素 。 这些定量参数的划分和应用 ，使得确定产层的有 效厚度具有可操作性 ，由于外方在处理储层孔隙度时 偏高， 处理储层的泥质含量、 含水饱和度偏低 ， 使得处 理出的储层有效厚度偏大，例如， M2 井测井处理中的 截止值如下 1 外方 孔隙度≥ 1 5 ％； 含水饱和度 ≤6 5 ％； 泥质含量 ≤5 0 ％。 2 中方孔隙度≥1 5 ％； 含水饱和度≤6 0 ％； 泥质含量 ≤4 0 ％； 尺t l 0 Q m。 利用上述有效厚度储层参数截止值对非洲 K资产 中的 5 口井进行测井处理 ， 然后进行有效厚度划分， 划 分的结果见表 1 。 从表 中可以看出， 外方处理的孔隙度 比中方处理的孔隙度平均大2 ％，外方处理的含水饱和 度比中方处理的含水饱和度平均低l 0 ％， 这样， 造成外 方划分有效厚度偏大 ， 平均大 2 ． 8 m， 单井有效厚度大 1 1 ． 1 m 。 2 资料技术处理 资料技术处理阶段的主要工作是对所掌握数据进行 汇总并对油藏进行定量评估。 主要的工作包括对储层的 孔隙度、含水饱和度和有效厚度进行评估， 通常这一工 作需要数字数据和专门的软件在计算机的辅助下完 “ 】 。 首先是建立并维护数据库。所有相关数据都要进 行确认， 并且按测井分析人员能够操作的格式输入， 合 成测井曲线 ， 必要的测井 、 岩心、 地层测试资料可以作 为很好的可视化辅助手段。 需要注意的是， 所有数据都 必须标明深度 、真垂直深度以及测井曲线做的相应环 境校正，如果可能，可以对数据进行标准化处理。 有许多专门测井分析软件，如斯伦贝谢的E L A N 和P E C O M的S T AT MI N软件， 以及国内的F O RWO RD 和L O G V I S I O N测井解释软件， 对于由不同岩性及孔隙 组成的模型对应的测井响应所建立的矩阵方程，这些 软件采用统计的算法进行求解， 并同时输出泥质含量、 孔隙度、 含水饱和度及有效厚度的结果。 这些软件的优 势在 于它们是利用各种测井设备输入数据 ，并通过计 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m