致密砂岩气藏中的综合岩石物理模型分析报告.doc

致密砂岩气藏中的综合岩石模型 Richard Merkel，SI埃克森国际石油公司(now with EnCana Oil Gas) 2006年版权，由岩石物理学会、职业测井分析家协会(SPWLA)、以及提名的作家联合承办。本文即为6月4 - 7,2006在墨西哥举办第47届年度职业测井资料分析测井研讨会。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 摘 要 致密砂岩气藏通常在落基山脉中，在储层岩石有复杂的矿物形式、以云母、长石类,及碳酸盐组成。而且页岩通常是一些黏土、伊利石、绿泥石、高岭土、蒙脱石组合物。大多数测井工具实测的信号源于岩石基质，在某种情况下致密砂岩气藏往往是复杂且难以定义的。由核磁共振实测的信号主要来自于流体的主要成分伴随有最小的基质效应。稳健的石油物理模型可由核磁共振方法（针对流体组分）和其他开孔测量结果（针对基质组分）相结合来发展以获得一个可靠的内部模型。 为计算含水饱和度，大多数石油物理模型需要已知Rw（孔隙水电阻率）, m（岩石胶结指数）, 和n（饱和度指数）值（相当于PHIT,VCLAY, and CEC）。胶结指数(m)和饱和指数(n)的核心测定是非常困难的,在致密砂岩气藏中测定很耗费时间。测定结果如下：1）在不损坏岩石基质的情况下无力清洁和干燥岩心塞。2)渗透率很低,避免了一个分析测量饱和度的过大差距。因为间隔的100%的水在这个储层不常见，Pickett交会图分析得到m和Rw的值往往造成误导。此外,还有相当多的证据显示,地层水矿化度在假定的致密砂岩地层中可以有不同值。利用油田采出水来定义Rw是有问题的,因为产生的气体缩合而形成的低矿化度水使原有的水受到污染。 用一个包括核磁共振测井的完整的测井套，m和n指数(在某些情况下,往往可以估计Rw)在储层条件下估计到。例子所示为所需分析的MNR测量结果以及如何使这些结果结合其他钻孔资料来确定空隙饱和度模型相一致。如同任何模型、核磁共振核心数据结果可用于检验和/或增强石油物理模型。 引 言 为了确定原始天然气地质储量采用以饱和度比例为基础的电阻率法，需要众多石油物理储层物性参数。在模拟油藏的压力恢复原态的岩心时，低孔隙度( 12%)和渗透率 (小于100 微达西)的岩石、阿尔奇的胶结指数m,饱和度指数n的获取都是困难而耗时的。在这些泥质砂岩中，清洁、干燥、resaturating岩心与模拟油藏盐水会常常改变m和/或n。 大多数致密砂岩气藏要不没有，要不是很贫瘠的潜水面(Sw = 100%).因此,利用油田采出水或使用Pickett交会图决定Rw的值是有问题的。由开采的气井中获得的水样本包括来自于产生气中水化的低矿化度水的污染，造成测量水矿化度时的低异常。有关地层水Rw的确定问题被多重因素影响，地层水矿化度在储层的多行地质建造中可以随地层砂岩层而变化。 在西部科罗拉多州(Piceance盆地)和西怀俄明州(绿河盆地)的致密砂岩气藏有其矿学复杂性。储层岩石的矿物组合通常包括不同量的长石、云母、方解石、白云岩(尼尔森,2002年)。这种复杂性增加因为这四种主要粘土矿物的存在:蒙皂石粘土、伊利石、绿泥石、高岭石(Pitman et al., 1989)。 在这一复杂的环境中开发石油物理模型是非常困难的。利用一个核磁共振测井（用于测量流体特性和成熟的钻孔测井（用于测定骨架性质）相结合，可为储层开发一个完整的模型。另外,此测井组合使人们有可能在某些情况下, 在原位油藏条件确定m（岩石胶结指数）,n（饱和指数）,Rw（孔隙水电阻率）,BVWI(束缚水总体积)。 矿物学和测井响应 在威廉姆斯的Piceance盆地中的储层砂岩在河流环境中沉积。储层的主要组分是石英。然而,有相当数量的附属矿物如长石、云母、方解石和白云岩。因而，一个简单的致密石油孔隙度模型,仅是一个一级近似值，因为其颗粒密度是高度可变的。 黏土矿物成分也是复杂的,包括所有四个主要的土类型。岩相学核心统计数据(Pitman et al., 1989)指出，黏土的体积分数由伊利石、蒙脱石、绿泥石、高岭石组合而成(最大最小丰富)。测井数据所绘的交会图表明绿泥石含量可能比核心数据所显示的更丰富。对于其中一个井的中子-密度-伽马测井和PE-密度-伽马测井的交会图的研究如图1所示。 图1：中子-密度-伽马能谱-伽马在威廉姆斯700英尺处四者空间关系 储层性砂岩中的绿泥石存在是有问题的。因为绿泥石的晶体结构中没有钾，它的放射性由相伴生的放射性核素引起，相关的辐射与它的体积有关，也可能不相关。