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基于FMI成像测井资料的地层孔隙度谱分析

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 183次


摘要:电阻率扫描成像测井(FMI)作为一种新型的测井方法,具有非常高的分辨率和井眼覆盖率,能够探测到地层的非均质性信息。为了充分利用这用这些资料,本文从Archie公式入手,将视电阻率值转化成孔隙度值,再选取一定的窗长对孔隙度数值进行统计,得到孔隙度频谱。对孔隙度频谱进行分析,不仅可以得到地层总孔隙的大小,还可以区分原生孔隙和次生孔隙。

关键词:FMI;孔隙度谱;Archie公式;储层有效性

Abstract:Porosity is important for fluid to infiltrate and storage in shale reservoir. Fullbore Formation Micro-resistivity Scanning Imaging Logging(FMI) is a new well-logging technology. It has high resolution and fraction of coverage. In order to use the data more efficiently, we can use the Archie's Transform to convert the conductivity / resistivity to porosity. A histogram distribution of these porosity measurements from all around the wellbore can be analyzed to segregate the porosity spectrum into primary and secondary fractions

Key words: FMI; Porosity Spectrum; Archie's Transform; Reservoir validity

0 引言

    孔隙度是储层四性解释中一个重要参数,在页岩气储层中,由于地层孔隙度低、孔隙结构复杂、薄层或薄互层的存在给测井识别带来难度,常规测井解释方法有局限性。地层微电阻率扫描成像测井(FMI)具有非常高的采样率和分辨率,在分析薄层、识别裂缝、研究储层非均质性等方面发挥着越来越重要的作用。本文为了充分利用成像测井资料,首先根据Archie公式将仪器每个纽扣电极上测得的电信号转换成孔隙度值,在此基础上进行统计分析,其结果对于认识储层的孔隙大小及分布有着重要的作用。

1 电成像测井(FMI)孔隙度谱基本原理及计算方法

FMI仪器是斯伦贝谢公司在FMS基础上研制的新一代全井眼微电阻率扫描成像测井仪,其工作原理与侧向测井仪类似。仪器在多个极板上安装若干个纽扣电极(图1),工作时给极板和纽扣电极通上同极性的电流,纽扣电极由于极板的聚焦作用流入地层,通过井壁附近的地层后回到极板(图2),各电极的电钮大小可反映地层的电阻率,扫描测量纽扣电极的电流变化,进行特殊的图像处理,即可把井壁附近地层的电阻率差别转换成图像。


图1 仪器外形结构和极板结构


图2 仪器测量原理

FMI仪器可得到192条电阻率曲线,通过Archie公式即可将电阻率值转化为孔隙度。

Archie公式表明,岩石电阻率与孔隙度之间存在如下规律:

                                                  (1)

由于井壁电成像测井的探测深度与浅侧向基本一致,主要反映地层冲洗带电阻率,所以可以用FMI的测量值代替冲洗带电阻率;同时,冲洗带中的地层水被钻井液驱替,所以(1)式可转化为:

                           (2)

即可求得孔隙度:

                        (3)

式中:Φi为求得的电成像每个电极点的孔隙度,%;a为Archie公式中的岩性系数; Rmf 为钻井液滤液电阻率,Ω·m;Ri为电成像每个电极电阻率,Ω·m;m为Arhcie公式中的胶结指数。

地层微电阻率扫描成像测井仪FMI采用纽扣电极系测量,在深度上的采样间隔为0.1in,所以我们求得的孔隙度数值也是每隔0.1in一个值,每个深度上有192个点。为了便于统计,我们取L个深度点为一个窗长,统计这段深度数据中的孔隙度数值,绘制成频率分布直方图。

 

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i=1,2……192


窗长L


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图3 数据统计示意图

 

 

在电成像测井孔隙度谱计算基础上,引入统计学中均值与标准差的概念。均值孔隙度表示孔隙度数值的平均水平,其大小反映总孔隙空间的大小;标准差表示孔隙度数值与均值之间的偏离程度,其大小代表了孔隙分布的非均质性,具体的计算公式如下:

                               (4)

                               (5)

式中, 是孔隙度均值;Φi是根据(3)式计算的电成像每个电极点的孔隙度;PΦi 是相应孔隙度的频数; 是孔隙度分布谱标准差,无量纲;n是孔隙度份额,采用千分孔隙度,取值范围0~1000。

 

2 解释模式

孔隙度频率分布曲线的形态包括单峰、双峰和多峰,峰值的宽窄与储层的非均质性有关,峰值带越宽说明非均质性约强,反之亦然。对孔隙度频率分布曲线的形态可以总结为以下几种情况。(1)储层孔隙度很低时,孔隙频率分布谱上表现为窄的单峰。(2)储层孔隙度增大,次生孔隙分布均匀时,孔隙频率分布谱上表现为后移的单峰。(3)孔隙度增大且分布不均匀时,孔隙频率分布谱上表现为宽双峰。

图4 孔隙度值频率统计图

    将计算的孔隙度均值和孔隙度谱方差(标准差的平方)点到以孔隙度均值为X轴、方差为Y轴的二维平面上,用两条直线将平面分成4个区域,再将实际地层的数据以产出、低产层、非产层的分类在图中标出,可以看出产层主要分布在Ⅰ区,即孔隙度均值大、方差大的区域,其次分布在Ⅱ、Ⅲ区,而干层主要分布在Ⅳ区。

图5 利用孔隙度谱均值与方差进行储层分类评价

从图中可以看出,Ⅰ区的样本点不光孔隙度均值大,方差也很大,产层的样本点主要分布在该区域,表明这些样本点所代表的储层空间不仅有较高的孔隙度,而且孔隙之间的连通性好,即使不采取压裂酸化措施也能形成有效的产能。Ⅳ区的情况与之相反,该区样本点所代表的储层空间,不仅孔隙度小,孔隙之间的连通性也差,极性进行酸化压裂等措施也难以形成有效的产能。最关键的是Ⅱ、Ⅲ区,Ⅱ区代表储层的孔隙度较大,但是孔隙之间的连通性较差,在开发时,可以通过酸化措施沟通不同的孔隙空间,形成酸化主导的产能区。Ⅲ区代表储层的孔隙不发育,单孔隙之间的连通性好,在采取压裂措施后,可以形成有效的产能区。

 

3 实例分析

本文选取东部某油田的FMI成像测井数据进行分析,在前期数据预处理的基础上,进行孔隙度谱分析,得到如下处理成果图(图6)。由图中可以看出,孔隙度谱处理时,每隔0.125米为一个窗长,统计一次孔隙度分布频谱,最终得到类似于核磁T2谱的频谱分析图。直观上,孔隙度频谱的趋势与常规求取的POR曲线趋势基本一致,说明孔隙度谱的均值可反映总体孔隙度大小。再将孔隙度谱与成像测井图像进行比对,可以看出当地层孔隙度很低时,孔隙度谱呈现窄的单峰;当原生孔隙较少,次生孔隙发育时,孔隙度谱表现为后移的单峰;当孔隙度增大且孔隙分布不均匀时,主要表现为宽的双峰。(表1)

图6 X井成像测井孔隙度谱处理成果图

 

    表一是笔者从X井成像测井处理成果图中提取的三种显示模式(单峰、后移的单峰和双峰),可以看出三种显示模式的特征明显,与成像测井结果对应较好,不仅反应了地层孔隙度的大小,同时反应了地层的非均质性,对分析储层有效性有着实际的作用。

 

 

 

 

 

 

 

 

表1 孔隙度频谱的三种模式

 

 

a.单峰

 

 

b.后移的单峰

 

 

c.宽的双峰

 

4 结论

成像测井的资料丰富,而孔隙度谱计算方法充分利用了每个电极的数据,避免了数据的浪费,是一种高效的处理方式;

孔隙度谱分析结果不仅能够很好的反映地层的总孔隙度,而且可以识别原生孔隙和次生孔隙,与成像测井图像匹配良好,丰富了常规的单一孔隙度表达方式,对研究地层的非均质性、裂缝发育提供了新方法;

孔隙度谱的均值与方差交会图法是从数学的角度,定量的分析孔隙度值和孔隙分布的分散性,对非常规油气藏的酸化压裂处理有一定的指导作用。

 

 

5 参考文献

[1]  李宁,冯庆付,武宏亮,王克文,冯周.一种基于成像测井的储层有效性识别方法:中国,CN102200008A.2011.09.28.

[2]  赖富强.电成像测井处理解释方法研究[D].山东:中国石油大学,2011:80-81.

[3]  李晓辉,周彦球,等.电成像测井孔隙度分析技术及其在碳酸盐岩储层产能预测中的应用[J].吉林大学学报:地球科学版,2012,42(4):928-934.

[4]  肖小玲,靳秀菊,张翔,刘红磊,姜贻维. 基于常规测井与电成像测井多信息融合的裂缝识别[J]. 石油地球物理勘探,2015,50(3):542-547.

[5]  Anil Kumar Tyagi. Porosity analysis using borehole electrical image in carbonate reservoirs. SPWLA 43 Annual Logging Symposium,2002,2-5.

 

 

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