基于电成像测井的视地层水电阻率谱方法在低对比度储层评价中的应用

白松涛，郭笑锴，曾静波

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

李泰武

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710021)

黄娅

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)



基于电成像测井的视地层水电阻率谱方法在低对比度储层评价中的应用

白松涛，郭笑锴，曾静波

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

李泰武

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西 西安 710021)

黄娅

(中国石油集团测井有限公司油气评价中心，陕西 西安 710077)

从含不同流体的储层地层水矿化度及地层水电阻率特征入手，基于电成像测井能够反映储层电性及含油性特征，结合阿尔奇公式推导出视地层水电阻率谱计算方法，定性描述含不同流体的储层视地层水电阻率谱分布特征，并进行特征变量的量化及优选，通过地层水电阻率谱形态及特征参数交会图分析，较为直观地对研究区进行储层有效性及流体判别。该方法在F油田进行了多口井的应用，取得了良好效果，拓展了成像测井的处理方法及解释评价思路。

成像测井；视地层水电阻率；低对比度储层；流体判别

地层水电阻率是确定地层含水饱和度的重要参数，它的精度直接影响测井解释结论的正确性。目前确定地层水电阻率的方法有很多：①根据地层水样测定；②根据地层水化学分析结果确定[1]；③根据自然电位求取[2]；④根据标准水层确定[3]；⑤用电阻率-孔隙度交会图求取[4]。上述方法基本上是通过水资料分析或常规测井曲线反推得到地层水电阻率，对于水体稳定的均质性地层较为适用，但是对于地层水矿化度差异大，层间、层内非均质性较强的地层适用性差。为此，笔者研究了基于电成像测井的视地层水电阻率谱方法在低对比度储层评价中的应用。

1　储层地层水电阻率特征

研究表明，当油气层与水层所含地层水的矿化度基本一致时，且储层岩性、物性基本一致的条件下，通常油气层的深探测电阻率值高、水层的深探测电阻率值低[5]。但当储层的地层水矿化度不一致时，即油气层的地层水矿化度高于水层的地层水矿化度，则会导致油气层与水层的电阻率差异减小，并且随矿化度差异的增大，电阻率差异越小，甚至会出现水层电阻率高于油气层电阻率的情况。其主控成因主要为淡水环境下聚集的油气是经过多次运移形成的，在初期具有统一油水界面的油气水系统中，地层水成分较稳定，矿化度较均一，而在后期成岩作用过程中受烃类侵位等因素影响，尤其以碳酸盐溶蚀及长石淋滤为主的成岩作用增加地层水中的离子浓度，导致油气藏中地层水矿化度的复杂化，进而形成油气层与水层电阻率差异小的现象。因此在饱和度计算中，首先要解决地层水矿化度及地层水电阻率的准确求取，而利用常规测井较难直接准确求取地层水矿化度及实际地层水电阻率，通常采用视地层水电阻率的方法辅助进行储层有效性及流体识别。

2　视地层水电阻率谱计算方法

2.1孔隙度谱求取

在冲洗带，经典的阿尔奇公式为：

(1)

通过变换得到：

(2)

式中：φ为地层孔隙度，%；a、b为岩性系数，1；m为胶结指数，1；n为饱和度指数，1；ρxo为冲洗带电阻率，Ω·m；ρmf为泥浆滤液电阻率，Ω·m；Sw,xo为冲洗带含水饱和度，%。

将常规浅侧向测井电阻率(ρlls)作为ρxo，常规处理的有效孔隙度(φe)作为φ；刻度后的成像电扣电阻率 (ρb)作为ρxo，其对应的φ为φb，则有：

(3)

(4)

图1　孔隙度分布频谱图

由此可直接将成像测井数据转换为孔隙度，再使用一定窗长和步长对孔隙度图像进行频率直方图统计，可形成孔隙度频率直方图。以孔隙度区间为横坐标，频率为纵坐标，即可在剖面上绘制孔隙度谱，从而直观地观察不同大小孔隙度的频率分布(见图1)。

2.2视地层水电阻率谱求取

根据孔隙度谱的计算结果，结合阿尔奇公式，即可得到视地层水电阻率谱的计算公式：

ρwa=ρxo×φm

(5)

式中：ρwa为视地层水电阻率，Ω·m。

因此，对于电成像测井的每个电极则有：

(6)

式中：i为电极序号；ρwa,i为第i个电极的视地层水电阻率值，Ω·m；ρxo,i为第i个电极的冲洗带电阻率，Ω·m；φi为第i个电极的地层孔隙度，%。

类似于孔隙度分布的计算，对于给定的图像框，可以计算出ρwa的分布，根据相应的计算方法，可以把图像电阻率转换为ρwa，在给定长度的窗口内，所有的像素点均可计算出一个ρwa，即可进行直方图频率统计。ρwa频率分布曲线与核磁共振测井横向弛豫时间(τ2)谱类似，反映了储层ρwa大小的分布，可以用来识别流体性质。对于水层，其电阻率相对于油层而言较低，所以在成像测井资料上的颜色较油层暗一些，在ρwa分布频谱图上其主峰向左偏移；对于油气层，由于其ρwa较大，其主峰向右边偏移(见图2)。研究表明，油气层的ρwa较大且分布范围广，多为较宽的单峰或多峰；水层ρwa较小，且分布范围较小，为很窄的单峰；干层由于储层所含流体少，所以其ρwa较大。

2.3视地层水电阻率谱参数量化

视地层水电阻率谱能够在一定程度上对储层与非储层、油气层与水层进行定性评价，为进一步达到量化直观效果，采用数学方法对图形进行参数提取和分解。通过优化提取2类参数：一类基于图形特征，如最大值、最小值、峰值等；另一类基于数理特征，如平均值、几何平均值、标准差、峰度、中值等。

图2　水层和油气层ρwa分布频谱图

平均值是位置特征参数之一，能够描述数据的平均位置。平均值可以用视地层水电阻率谱纵坐标频数与横坐标地层水电阻率值的加权平均得到，即：

(7)

几何平均值是求一组数值的平均数，适用于对比率数据的平均，主要用于计算数据的平均增大率。根据数据条件的不同，几何平均值分为加权和不加权2类。

(8)

式中：ρwa,gm为视地层水电阻率谱的几何平均值，Ω·m。

标准差属于散布特征参数，是描述以平均值为中心的散布程度。标准差描述了ρwa的分选程度，也可定义为视地层水电阻率谱的分选系数，一般分选性越好，其分选系数越小。计算公式为：

(9)

式中：σ为视地层水电阻率谱的标准差，1。

峰度是衡量视地层水电阻率谱频率曲线尖锐程度的量度，是视地层水电阻率谱分布中尾部直径展幅与中央部分直径展幅的比值，表示分布曲线峰的陡峭程度和集中程度，对于评价视地层水电阻率谱结构参数有很好的表征作用。计算公式如下：

(10)

式中：KG为峰度，1。

3　应用实例效果分析

以F油田H1井、Z12井微电阻率成像MCI(micro-conductivity imaging)测井为例进行分析。

图3中，对于水层(146、147号层)，在成像资料上其颜色较气层要暗一些，在视地层水电阻率谱上其主峰向数值小的方向偏移，且分布范围较窄，无尾部拖拽。

图4中，对于油层(164B号层)，ρwa频谱分布范围宽，峰值不明显，主峰值向数值大的方向偏移；对于油气同层(162B号层)，ρwa主峰值向数值大的方向偏移，且频谱分布范围较宽；对于油水同层(165B号层)，ρwa主峰值向数值大的方向偏移，其频谱分布范围较宽；对于差油层(163A、168B、169B号层)和干层(167号层)，ρwa主峰值向数值小的方向偏移，其频谱分布范围较宽，均有尾部拖拽现象，其中差油层尾部拖拽较长，干层较短。

图3　H1井水层的视地层水电阻率谱特征图

通过研究区储层的视地层水电阻率谱特征，选取特征参数进行量化表征，如表1所示。由表1可以看出，基于电成像测井的视地层水电阻率谱在复杂储层尤其是低对比度油气层综合评价中有较好的应用效果，可利用敏感性较强的特征参数进行交会作图确定流体分布界限，从而达到定性、半定量解释储层流体及储层有效性的目的。

表1　不同流体类型储层的视地层水电阻率谱参数对比

图4　Z12井油层、油气同层、油水同层、差油层及干层视地层水电阻率谱特征图

选取研究区敏感性较强的特征参数ρwa峰值与峰度交会(图5)，可以看出，不同流体具有较明显的界限和聚类特征。

图5　研究区ρwa峰值与峰度交会图

4　结论与认识

1)针对地层水矿化度影响大的低对比度储层，常规测井解释难度较大，难以准确识别流体和计算储层含油气饱和度，而视地层水电阻率法较为灵活地运用了阿尔奇公式，消除了地层孔隙结构和地层水矿化度的影响，能够为饱和度计算提供储层流体量化参数，为测井定量解释和试油层位优选提供依据。

2)基于电成像测井的孔隙度谱及视地层水电阻率谱计算方法，在谱定性分析的基础上提出量化参数指标，拓展了电成像测井评价储层流体性质的应用范围，满足了低对比度油藏识别有效储层与干层、油层与水层等难题。

3)通过视地层水电阻率谱特征参数的优化选取、交会，可准确、直观地显示储层中不同流体的界限，形成适用于研究区的流体判别图版，达到提高储层流体解释符合率的目的。

[1]雍世和，张超谟. 测井数据处理与综合解释[M].东营：中国石油大学出版社，2007：203～213.

[2]孙德明，褚人杰. 利用自然电位测井资料求水淹层地层水电阻率[J]. 测井技术，1992，16(2)：142～146.

[3]赵发展，戚洪彬. 地层水矿化度检测的地球物理测井方法[J]. 地球物理学进展，2002，17(3)：551～558.

[4]朱命和. 应用电测井曲线计算地层水矿化度[J]. 物探与化探，2005，29(1)：31～33.

[5]程相志，周灿灿，范宜仁，等. 淡水油藏中低对比度油气层成因及识别技术[J]. 石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2008，29(6)：62～65.

[编辑]龚丹

2015-10-15

白松涛(1988-)，男，工程师，现主要从事岩石物理分析及测井资料解释工作，baisongtao-123@163.com。

P631.84

A

1673-1409(2016)26-0018-06

[引著格式]白松涛，郭笑锴，曾静波，等.基于电成像测井的视地层水电阻率谱方法在低对比度储层评价中的应用[J].长江大学学报(自科版),2016,13(26):18～23.