碳酸盐岩储层沥青质测井识别与孔隙度校正
——以四川盆地安岳气田龙王庙组为例

殷 榕 赖 强 吴煜宇 谢 冰 韩 冰 汪泽宇

中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

沥青作为一类特殊的有机质，为石油与天然气的伴生产物[1]。勘探实践表明，四川盆地川中古隆起震旦系—下寒武统储层广泛含有沥青[1-6]。沥青会占据储层储集空间，破坏孔隙结构，降低储层有效性，严重影响储层的物性和产能[7]。前人对寒武系龙王庙组地层沥青的认识主要从成因机理[8-9]、地化特征[9]等角度出发；岩石物理方面，章广成等对沥青质砂岩储层岩石参数进行研究，并提出了孔渗校正公式[10]，由于砂岩和碳酸盐岩在岩石物理特性上存在差异，该方法应用于碳酸盐岩仍有一定局限性；测井方面，陈明江等提出利用自然伽马计算的泥质含量减去中子—密度交会计算的泥质含量，即可得到沥青质砂岩储层中沥青的相对含量[11]，该方法是以砂岩、油藏储层为研究对象，与四川盆地龙王庙组的碳酸盐岩、气藏储层相比，油藏中沥青的赋存状态及测井响应特征均存在差异，因此难以应用到研究区当中；赖强等针对四川盆地磨溪地区龙王庙组沥青质白云岩储层，分析了其在常规测井、阵列声波和核磁测井的响应特征，提出常规测井孔隙度和核磁测井有效孔隙度之差或常规测井孔隙度与横波时差计算孔隙度之差，即为沥青孔隙度大小[5]。由于利用常规测井三孔隙度曲线求解孔隙度时，其值容易受到岩性、物性及含气性影响，此时用常规测井孔隙度减去核磁有效孔隙度获得的沥青孔隙度无法满足精度要求，而本研究仅利用核磁测井数据和自然伽马测井数据求取沥青含量，求得的沥青孔隙度用于校正储层孔隙度，能进一步提高储层孔隙度的准确度。

笔者基于前人对于沥青质储层的认识，以四川盆地安岳气田磨溪地区龙王庙组海相白云岩储层为例，通过常规、核磁测井进一步探讨了沥青的定性识别方法，并提出了一种连续、定量计算沥青含量的方法，用于校正储层孔隙度，为四川盆地乃至不同地区含沥青质碳酸盐岩储层的测井评价提供了创新思路与理论指导。

1 沥青定性识别

1.1 常规测井响应特征

研究区的沥青多以充填—半充填的形式存在于溶蚀孔洞中[12]。在岩心上的特征为黑色油状物质，充填于孔、洞、缝之中，导致储层有效储集空间减小（图1-c），在薄片上表现为黑色物质，常占据孔隙边缘，或完全充填于孔隙中（图1-c、图2）。

图1 含沥青质储层常规测井—成像—岩心特征展示图

图2 含沥青质储层岩石薄片样本展示图

图1为M202井在4 675 m深度上的常规测井曲线—岩心—成像样本，该段储层沥青含量较高，分析测井曲线特征可知，含沥青质储层表现为声波时差、补偿中子值略升高，密度值略降低，在双侧向曲线上表现为低阻背景下的电阻率升高，但在实际地层条件下，上述测井响应也受岩性、物性和流体性质影响，因此均无法直接用于识别沥青。

对于一般储层发育段，电阻率值常随着声波时差的增大而减小，而研究发现，由于沥青属于不导电的碳氢化合物[12-15]，在含沥青层段，电阻率会随声波时差的增大而增大或没有明显变化。

M202井龙王庙组白云岩储层含有沥青，选取该储层段测井数据，排除岩性、物性含气性影响后，绘制声波时差与深侧向电阻率交会图（图3），由图中可以看出，随声波时差的增大，不含沥青的层段其电阻率值有明显下降趋势，声波与电阻率呈双曲线关系；受沥青质影响的层段声波值和电阻率值未表现出双曲线关系，而是随声波增大，电阻率值无明显变化，符合理论规律。

图3 M202井含沥青质储层声波时差—电阻率交会图

根据该井不含沥青层段的正常声电关系拟合出计算公式为：

利用声波值反算1条理论电阻率曲线，与实测电阻率RT曲线对比，可以发现，在实际含沥青质层段（4 635～4 670 m），反算电阻率曲线与实测电阻率RT呈镜像关系（图4）。

图4 M202井声波反算电阻率—实测电阻率对比图

1.2 特殊测井响应特征

核磁共振测井利用氢核在固体骨架和孔隙流体中的核磁共振特性，通过测量核宏观磁化矢量的衰减时间常数—横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1，研究储层物性、孔隙结构及流体性质。MRIL-P型核磁共振测井仪是继CMR和MRIL-C型核磁共振测井仪之后的新一代核磁测井仪，其测井速度、数据精度较前几代仪器都得到了提高。P型核磁测井仪可以通过多种测量方式和测井模式的组合，观测黏土束缚水、毛细管束缚水、可动水、天然气、轻质油和稠油等不同流体的信号。其中DTP测量方式（单等待时间Tw和黏土束缚水模式），能够计算总孔隙度、有效孔隙度，同时确定可动流体、毛细管束缚流体以及黏土束缚流体体积[16-19]。由于沥青的扩散系数大，衰减快，使得其核磁共振横向驰豫时间（T2）变短[5]，一般小于3 ms，其信号在T2谱上与黏土束缚水信号重叠，表现为黏土束缚水峰较大，短弛豫组分异常发育。

选取M202与M204两口含沥青井，绘制核磁T2谱与核磁有效孔隙度—常规测井孔隙度对比图版，并根据岩心铸体薄片进行论证。

M202井在4 652.5～4 654.5 m深度处由声波时差反算的电阻率曲线与深侧向电阻率曲线存在镜像关系；计算泥质含量Vsh=1.2%，核磁T2谱显示短弛豫组分较发育，核磁测井计算有效孔隙度为3.4%，常规测井计算孔隙度为5.7%；岩心铸体薄片显示该段岩性为残余砂屑细—中晶沥青质云岩，粒间溶孔被黑色沥青充填，充填程度较高（图5）。

图5 M202井核磁—常规测井解释与岩心铸体薄片对比图

M204井在4 670.0～4 672.0 m深度处由声波时差反算的电阻率曲线与深侧向电阻率曲线存在镜像关系；计算泥质含量Vsh=2.5%，核磁T2谱显示短弛豫组分较发育，核磁测井计算有效孔隙度为2.5%，常规测井计算孔隙度为5.4%；岩心铸体薄片显示该段岩性为细晶残余砂屑云岩，粒间溶孔被黑色沥青半充填（图6）。

图6 M204井核磁—常规测井解释与岩心铸体薄片对比图

2 沥青定量计算

2.1 沥青质储层测井评价模型

为了准确评价沥青质储层的储层参数，首先需要建立合适的岩石物理模型。常规测井岩石物理模型一般将储层分为3部分：岩石骨架、有效孔隙和无效孔隙，其中有效孔隙为根据测井响应计算的气、水等流体的体积，无效孔隙则主要为黏土束缚水体积[20]。利用P型核磁测井参数计算储层有效孔隙度时剔除了束缚流体和沥青的无效信号的影响，而常规测井计算的孔隙度则包含了这一部分无效信号，导致含沥青层段常规测井孔隙度一般大于核磁有效孔隙度。

基于上述沥青质储层的岩石物理特性，在常规测井孔隙度解释模型的基础上加以改进，提出了核磁共振测井孔隙度解释模型（图7）。

图7 沥青质储层常规测井与核磁测井孔隙度解释模型示意图

2.2 沥青含量定量计算方法

2.2.1 建立泥质含量—纯黏土束缚水孔隙度转换模型

首先，对不含沥青质的纯泥岩层，利用自然伽马或无铀自然伽马值计算泥质含量SH：

式中SGR表示自然伽马测井值，API；CGR表示无铀自然伽马测井值， API；GRmax表示纯泥岩层的自然伽马值，API；GRmin表示纯碳酸盐岩地层的自然伽马值， API。

通常SH的变化范围介于0～1。然后，再用下式将SH转化为泥质含量VSH：

式中GCUR表示地层经验系数，对于老地层，一般取值为2。

对泥质含量和核磁测井计算的黏土束缚水孔隙度建立交会图（图8），可以看出二者相关性较好，拟合得出1条新的曲线cbw，称为纯黏土束缚水孔隙度：

图8 泥质含量与核磁黏土束缚水孔隙度交会图

2.2.2 利用核磁黏土束缚水孔隙度计算沥青孔隙度

对于含沥青质的白云岩储层，先利用式（2）～式（4）计算出目标深度上的泥质含量VSH，然后带入式（5），计算出纯黏土束缚水孔隙度cbw，该孔隙度仅代表纯黏土成分所占体积的大小。

此时，核磁测井计算的黏土束缚水孔隙度MCBW不再代表黏土成分的体积，而是黏土和沥青所占岩石物理模型的总体积（无效孔隙部分），可称作核磁无效孔隙度。从核磁测井计算的无效孔隙度中减去纯黏土束缚水孔隙度cbw，即可得到沥青孔隙度。计算公式如下：

式中MCBW表示核磁无效孔隙度；cbw表示纯黏土束缚水孔隙度；LQ表示沥青孔隙度。

2.2.3 计算常规测井孔隙度并进行沥青校正

龙王庙组储集岩性以砂屑白云岩、残余砂屑白云岩和细—中晶白云岩为主，岩石骨架矿物主要为白云石和石英。利用常规测井建立的孔隙和复杂岩性的岩石物理模型（图7-a），联立常规测井三孔隙度曲线，即可求取孔隙度及骨架矿物体积，即

利用式（7）计算得到的常规测井孔隙度减去式（6）中计算得到的沥青孔隙度，即可得到经沥青校正后的储层有效孔隙度为：

3 应用效果

利用上述方法对M202井进行沥青校正，图9为沥青校正前后的测井解释对比图，可见校正前常规测井计算孔隙度比全直径岩心气测孔隙度偏大，消除沥青含量影响后得到的孔隙度与岩心孔隙度值符合较好，由此认为该方法具备一定可靠性。

图9 M202井测井解释成果图（沥青含量校正前后对比）

4 结论

1）研究区沥青以充填—半充填形式存在于溶蚀孔洞、裂缝中，引起储层有效性降低。含沥青质储层在实际地层条件下，电阻率会随声波时差的增大而增大或没有明显变化。对不含沥青层段的正常声电关系进行拟合，利用声波值计算出一条理论电阻率曲线；在含沥青层段，理论电阻率曲线与实测电阻率曲线对比，二者呈镜像关系。

2）MRIL-P型核磁共振测井仪观测到的沥青信号在T2谱上与黏土束缚水信号重叠，基于此提出了核磁共振测井岩石物理体积模型。利用自然伽马或无铀自然伽马计算的泥质含量，建立泥质含量—纯黏土束缚水孔隙度转换模型，从核磁测井计算的黏土束缚水孔隙度（此时是黏土和沥青所占岩石物理模型的总体积，即无效孔隙）中减去纯黏土束缚水孔隙度，得到的剩余无效孔隙体积即可视为沥青的体积。根据上述方法可连续、定量计算储层沥青含量，并对常规测井孔隙度进行校正。经验证，该方法在研究区储层适用性较好，一定程度上提高了储层孔隙度计算的准确度。