基于新一代井筒數據綜合處理解釋軟件平臺Techlog


        近年來，隨著全球能源需求和常規油氣資源生產壓力的日益增加，作為最現實的石油接替資源，致密油已成為繼頁巖氣之后全球非常規油氣勘探開發的新熱點。中國廣泛發育陸相致密油資源，主要分布在鄂爾多斯、準噶爾、柴達木、渤海灣、松遼、南襄、江漢等盆地中，到目前為止，已經在三疊系、侏羅系、白堊系、第三系等富含烴源巖的層系中取得了一些突破，但相比北美海相致密油成功開發的情況，中國陸相致密油的勘探開發和相關基礎研究還處在初級階段，總體勘探程度與地質認識程度低，在基礎地質理論、評價思路和標準、資源潛力及勘探方向等方面還存在諸多挑戰，急需發展針對陸相致密油地質特征的理論和評價方法研究。測井和評價技術能為致密油地層的有利層段識別、“甜點”層定量評價、水平井著陸點選取以及水平段分級選族設計優化提供最為直接的輸入和技術支撐，是陸相致密油勘探開發的關鍵技術之一。

       陸相致密油藏與北美海相致密儲層、常規儲層和低孔滲儲層相比，巖性更加復雜、孔隙種類和孔隙結構非均質性更強、巖石力學參數和地應力各向異性特征更加明顯，常規測井曲線與致密儲層的巖性、物性、含油氣性和巖石力學特性之間的響應機理和關系還不清楚，因此基于常規測井技術的“四性關系研究”的測井評價思路和方法不適用，需要發展新的測井及評價技術重新研究和標定陸相致密油儲層參數與各種測井曲線之間的響應關系來綜合評定量評價致密油參參數。為了更好地解決陸相地層測井評價技術的難題，結合中國典型致密油研究區目的層的地質特征，以“非常規思想”為指導，借鑒國外海相頁巖氣、致密油測井評價的思路，在過去的3年里，梳理出了針對陸相致密油藏測井評價的思路和技術對策，優化了測井系列，形成了以LithoScanner巖性掃描測井、CMR高分辨率核磁測井、ADT陣列介電掃描測井“無源三組合”測井為核心，結合HNGS自然伽馬能譜測井、FMI高分辨率點成像測井和SonicScanner聲波掃描測井為數據基礎的評價方法和流程，并正在嘗試性的推廣到基于巖石物理實驗和常規測井數據的致密油測井評價方法和模型，很好的滿足了致密油勘探開發需求，取得了良好的效果。

        陸相致密油地層的巖石物理特征

       中國陸相致密油主要形成在陸相斷陷湖盆前三角洲及半深湖-深湖相地層中，賦存于優質烴源巖內部或緊鄰優質烴源巖的頁巖、砂巖、泥灰巖、白云巖等儲層，未經過大規模長距離油氣二次運移。根據致密油儲層與優質烴源巖的距離遠近和油氣二次運移的規模，中國陸相油氣藏可以劃分為常規儲層、低孔低滲儲層、近源致密儲層、有一定厚度的薄互層源內致密儲層（源儲共生頁巖儲層）和紋層程度薄互層源內致密儲層（源儲一體頁巖儲層）。隨著與優質烴源巖的距離越來越近，地層越來越致密（見圖1）。具體巖石物理特征表現為巖性越來越復雜、顆粒越來越細、薄互層程度越來越強、孔隙度越來越小、孔隙結構越來越復雜、滲透率越來越低、孔滲關系越來越無規律，地層評價的難度越來越大。
                           


         


                               圖1 中國陸相油氣藏儲層分類

     
        陸相致密油地層的測井解釋模型和技術路線
 
        測井和數據解釋評價技術是致密油儲層識別、定性和定量評價儲層巖石物理參數的最直接和關鍵技術之一。但目前針對中國陸相致密油的測井及地層評價技術還處在發展階段，還不完全成熟，主要還在采用常規儲層和海相頁巖氣儲層的測井和解釋方法和思路，急需要在測井和解釋模型方面有所創新。這里首先討論一下常規儲層的地層評價技術和解釋模型在非常規儲層評價中的局限性，從而提出發展和創新針對陸相致密油儲層的測井和評價新技術的必要性。常規儲層的測井技術主要是采用傳統“三組合“測井來測量和表征地層組分的巖石物理特征，其中自然伽馬測井（自然伽馬能譜測井）、自然電位測井和井徑數據主要用于泥質含量計算和儲層識別；密度測井、中子測井和聲波測井數據主要用于孔隙度計算和巖性識別；感應測井或側向測井數據主要用于含水飽和度計算和含油性識別?；趥鹘y”三組合“測井數據的地層評價解釋模型是經典的體積模型和阿爾奇公式（見圖2）。由于常規儲層的巖性相對簡單、孔隙度大且孔隙結構相對均質、孔滲關系基本滿足達西定律，傳統的”三組合“測井曲線與常規儲層的地層礦物組分和孔隙流體之間的響應關系基本是線性規律，阿爾奇公式也基本滿足條件，可以有效地滿足常規儲層定性和定量評價的要求。
               

                                               圖2   常規儲層測井解釋體積模型


       但非常規儲層巖性復雜、非均質性強，有機質、多種粘土和重礦物的存在降低了常規測井曲線對巖性響應和識別的靈敏度，孔隙度小、孔隙結構的復雜性和有機質的存在降低了常規測井曲線對孔隙度響應的靈敏度，高束縛水飽和度、有機質和黃鐵礦的存在降低了常規曲線對油氣響應的靈敏度，常規測井響應與地層組分和孔隙流體之間的線性關系程度減弱，采用傳統”三組合“測井基本不能有效識別儲層，更談不上定量評價儲層的巖石物理參數。圖3是一個典型中國陸相致密油地層的常規測井響應實例。其中第二道是傳統“三組合”測井巖性指示曲線自然伽馬、根據自然伽馬曲線響應基本不能有效識別儲層在什么地方。第四道是傳統“三組合”測井孔隙度指示曲線，包括密度測井曲線、中子測井曲線、聲波縱波測井曲線，根據這些曲線響應基本不能有效識別巖性和計算孔隙度來評價儲層。第三道是傳統“三組合”測井油氣指示曲線，包括不同探測深度的電阻率測井曲線和聲波曲線，這些電阻率曲線與第二道的巖性指示曲線和第四道的孔隙指示曲線基本沒有相互印證和匹配的關系。從這個實例可以看出用常規測井曲線定性識別和定量評價中國陸相致密油儲層的難度和挑戰，而且還有比圖3所示實例在巖性、物性和非均質性更復雜和更強的陸相致密油儲層，急需發展和開發針對這類致密油儲層評價的測井技術和解釋方法來有效地刻畫地層特征的內幕，真正將中國豐富的陸相致密油資源有效開發，從資源量變成產量，成為常規油氣資源的接替者。
 
                             
     
                                    圖3典型中國陸相致密油地層的常規測井響應

        目前在北美已經做到了海相致密油儲層的有效開發，并用非常規思維發展和形成了一套相應的測井及地層評價技術。雖然中國陸相致密油儲層與北美海相地層無論在巖性、物性和儲層非均質性方面都有很大的區別，但這套評價思路和方法還是可以借鑒并發展和應用于陸相致密油的評價。針對陸相致密油特征所發展的測井及地層評價技術不能簡單拷貝北美海相致密油的思路流程，也不能簡單修改常規儲層測井評價的體積模型。這套技術的核心是優化測井數據采集系列，建立以巖性掃描測井、致密儲層核磁測井和陣列介電掃描測井“無源三組合”測井為定量評價儲層巖石物理參數、烴源巖參數（圖4），以聲波掃描測井和高分辨率電成像測井為定量評價儲層巖石力學和地應力參數的數據基礎，用非常規思路和流程綜合評價陸相致密油的儲層品質和工程品質，為區域地質研究和鉆井、壓裂等工程改造提供新的認識和優化參數的依據（圖5）。這套陸相致密油測井及評價技術在過去三年中已成功應用于中國致密油勘探開發中，并取得了良好的效果。

              
                                     
                                   圖4陸相致密油地層的“新三組合”測井解釋模型





                                    圖5陸相致密油地層評價思路流程和數據基礎


         陸相致密油地層評價的軟件平臺

         斯倫貝謝Techlog井筒數據綜合解釋平臺提供了完善的常規及復雜儲層評價功能，該平臺具有良好的數據兼容性和開放性，既可以處理解釋常規測井數據；也可以處理解釋最新的成像和掃描“新三組合“測井數據。很好地解決了應用先進的成像和掃描測井技術進行復雜巖性、致密和頁巖油氣等復雜油氣藏評價的軟件需求，同時還能綜合集成測井、巖心和巖石力學信息進行精細的水平井解釋評價，為非常規油氣藏水平井鉆井、地質導向和壓裂改造等工程提供參數優化，發揮測井技術對復雜油氣藏“地質-工程一體化”解決方案的重要作用。
       
                

                                   圖6陸相致密油地層評價思路流程和數據基礎


         陸相致密油地層測井評價技術展望

        中國發育有一定面積連續分布的陸相致密油資源，多數致密油具有單層厚度大、孔隙類型豐富且有一定的儲集空間、有機碳含量高、熱演化程度適中、脆性礦物含量高、含油性好等特征，具備致密油形成的有利條件，且資源量較大，具有良好的勘探開發前景。但由于陸相致密油巖性復雜、孔隙種類復雜、孔隙結構復雜、非均質性強、地層水礦化度變化大、束縛水含量高，源儲關系復雜、含油氣性規律不清楚，基于常規測井資料很難評價儲層的儲層品質和工程品質。雖然在過去的幾年中，針對中國陸相致密油發展和創新了一些諸如巖性掃描測井LS、致密油氣模式核磁測井CMR、陣列介電掃描ADT測井“無源三組合”測井和陣列聲波掃描測井SonicScanner、高分辨率電成像測井FMI測井新技術和非常規評價思路和方法，取得了較大的進展。但由于沒有可借鑒的成熟經驗，在陸相致密油賦存機理、成藏機理、富集機理、滲流機理及驅動機理和源儲配置關系方面還存在許多問題和挑戰，測井及評價技術是中國陸相致密油勘探開發綜合評價的關鍵技術之一。許多測井技術及評價方法和應用還需要進一步完善。特別是需要在下面這些技術方面加強基礎研究和攻關。

       （1）適合于致密油巖石物理參數評價的巖心測試技術
       （2）適合于致密油巖石力學參數評價的巖心測試技術
       （3）測井新技術與非常規巖心測試技術的結合和標定。
       （4）常規測井技術致密油評價模型的建立。
       （5）源儲配置關系的研究。
       （6）陸相致密油儲層評價標準和解釋圖版的建立。
       （7）水平井測井技術和解釋模型的研發
       （8）地質工程一體化非常規評價思路、方法和流程的完善