川中地区茅二段储层测井评价及产能预测

赵艾琳 黄 宏 谢 冰 余广艺 彭 骁 谭 杰

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油集团测井有限公司西南分公司

0 引言

川中地区位于四川盆地中部，川中古隆起东段，区内包括蓬莱气区、安岳气田和合川气田，横跨四川省绵阳市—南充市—遂宁市—资阳市，以及重庆市合川区—潼南区，面积约3.67×104km2。2013 年起，川中地区老井复查并上试MX39 井、NC1 井中二叠统茅口组二段，均获得高产工业气流，实现盆地茅二段白云岩气藏勘探突破，川中地区茅口组的勘探对象逐渐从早期以石灰岩缝洞性储层为主转变为滩相孔隙型储层[1]；2021 年，JT1 井、MX145 井在茅二段相继获得百万立方米高产工业气流，展现了茅口组良好的勘探开发前景，川中地区茅口组由兼探层逐渐过渡成为主力勘探目的层。

川中地区中二叠统白云岩为主要优质储层，但茅口组白云岩段厚度薄、横向变化大,非均质性强[2]，单纯寻找厚层块状白云岩储层十分困难。近期实钻及实测表明，云质灰岩（豹斑灰岩）、石灰岩都有储层物性相对发育层段[3]。从野外露头、岩心、薄片等资料分析，川中地区茅二段均发育储层，储层整体表现出低孔、低渗的特征[4-5]，但高产主控因素不明确，测井有效性评价面临挑战。通过对川中地区安岳、合川、蓬莱气区300 余口老井进行测井老井再评价研究，开展储层有效性单因素分析评价研究，取得了茅二段储层测井有效性评价及高产主控因素的一些认识，建立了适用于川中地区茅二段储层有效性测井评价标准、产能分级标准和预测模型。

1 研究现状

1.1 储层基本地质特征

近期认识茅口中晚期存在沉积分异，川中地区至川北地区是高能滩相有利勘探区[6]。通过岩心观察、薄片资料和元素测井资料处理分析，川中地区茅二段储层主要发育有方解石、白云石和硅质等三种矿物[7]。

从川中地区茅二段钻井取心物性分析来看，不论是全直径样品还是岩心柱塞样，孔隙度总体分布在2.0%～10.9%之间，平均孔隙度为3.8%。从渗透率分析来看，岩心渗透率分布在0.2×10-4～23.1 mD之间，储层溶蚀孔洞及微裂缝较发育，储层具低孔、低渗特征[8]（图1）。

图1 川中地区茅二段岩心孔隙度、渗透率频率直方图

1.2 茅二段储层测井评价现状

早期借鉴双鱼石地区二叠系的研究经验，认为白云岩为主要优质储层[9]，因此在川中地区寻找厚层块状白云岩是主要的勘探方向。加上前期测井资料较少，产能预测普遍采用单一储能系数与试油井产能拟合公式计算[10]，相关性较差，预测精度低。近期实钻及实测表明：川中地区茅口组白云石含量不均，多为缝洞充隙物，有别于龙王庙和双鱼石地区栖霞组典型的相控白云岩储层特征。云质灰岩（豹斑灰岩）、石灰岩都有储层物性相对发育层段，且部分井测试产量与物性特征不匹配，储层有效性评价标准有待深化研究。

2 储层单因素评价

2.1 储层白云化程度评价

通过建立多矿物岩石物理体积模型，采用最优化算法得到矿物组分及孔隙度。通过对川中地区茅二段储层白云岩厚度、储层孔隙度、白云石含量与产量的相关性分析表明：白云石含量与孔隙度呈正相关关系。当白云石含量超过50%时，随着白云石含量增加，孔隙度呈明显增大的趋势（图2）。通过对川中地区17 口茅二段试气井进行统计，中—高产井（测试获气不小于10×104m3/d）的茅二段储层白云岩厚度普遍大于5 m，白云石含量普遍高于50%[11]（图3）。

图2 川中茅二段白云岩含量与孔隙度关系图

图3 川中地区茅二段白云岩厚度与产量关系图

2.2 储层孔隙度评价

早期高能滩相沉积是茅口组白云岩储层演化的基础[12]，川中地区茅口期受峨眉地裂运动影响拉张控制了沉积格局，在茅二段发育裂缝—孔洞型、裂缝—孔隙型、孔隙（孔洞）型储层。茅二段中—高产井[11]储层段孔隙度主要大于3%，说明随着孔隙度的增加，储层储集空间越好，获工业气流的可能性更大。

川中地区钻遇茅口组的老井测井系列多为5700，除了常规电缆测井资料外，阵列声波测井资料相对丰富。阵列声波测井资料评价储层有效性主要是利用其斯通利波的衰减和反射特性来评价储层有效性[13]。与纵波和横波不同，斯通利波不是体波，而是一种面波，它在井筒内沿井壁表面传播，沿垂直井壁方向振动，斯通利波的能量与井壁的径向距离呈指数关系衰减[14]。由于溶蚀孔、洞、缝造成井壁表面不规则，会导致斯通利波传播速度发生变化，产生反射以及能量衰减。斯通利波能量的衰减主要决定于井眼、地层的固有衰减以及地层孔隙空间的连通性，因而它直接反映了地层的渗透性[15]。

斯通利波能量曲线与储层渗透性有着较密切的关系，但同时受多种因素的影响，这些因素主要包括两个方面：地层因素和非地层因素。地层因素包括如岩性的变化、泥饼的存在，泥质含量的增加，储层储集空间结构的影响；非地层因素包括了测量过程中仪器的影响，比如不同的测井系列、不同的测量方式、声波发射探头的能量不同，测量环境如井径的不规则等都将影响到斯通利波能量值的变化。

为了更好地反映地层的渗透性，首先进行声波能量值的归一化，以消除非地层因素的影响[16]。通过归一化处理后的能量值基本上消除测井仪器或者测量方式不同造成的能量值的差别，从而将斯通利波能量衰减值统一到0 ～100%，即

式中AST为归一化和岩性校正后的斯通利波能量衰减百分比；T为斯通利波能量百分比；TM为致密层斯通利波能量百分比；VSH为泥质含量，为小数。

斯通利波能量衰减通过井眼校正后的计算公式，即

式中AST为井眼校正后的斯通利波能量衰减量百分比；TM为致密层井眼增大时的斯通利波能量衰减百分比；L为井径，in（1 in=25.4 mm，下同）；B为钻头尺寸，in；LM为致密层井眼增大时的井径值，in。

选取样本井进行斯通利波能量衰减计算，通过与产能关系分析表明，在茅二段，储层斯通利波能量衰减越明显，斯通利波能量衰减越大，储层的渗透性越好[17]，测试产能越高（图4），茅二段中—高产井[11]储层斯通利波衰减量不低于10%。

图4 川中茅二段测试井斯通利波能量衰减量与测试产能关系图

2.3 储层缝洞发育程度评价

川中地区茅二段储层类型主要为裂缝—孔洞型、裂缝—孔隙型、孔隙（孔洞）型[16]，缝洞发育程度的评价是缝洞型储层有效性评价的关键，通常可以通过电成像对缝洞的拾取和缝洞参数的定量计算实现对缝洞发育程度的评价。但是，在老井评价工作中，往往由于电成像资料的欠缺，限制了老井评价时对缝洞发育程度的评价。因此，利用常规电阻率测井信息计算裂缝孔隙度的方法构建缝洞发育指数，以实现川中地区茅二段储层缝洞发育程度的评价[18]。

针对川中地区中二叠统缝洞型储层，在电阻率计算裂缝孔隙度理论模型的基础上，构建缝洞发育指数计算模型，开展缝洞发育程度定量计算[19]，即。

式中FCI为缝洞发育指数；mf为裂缝的孔隙度指数；Kr为裂缝畸变系数，地区经验值；Cd、Cs分别为深、浅双侧向电导率，Ω·m；Cm为钻井液电导率，Ω·m。

通过不同测试井的缝洞发育指数的对比分析，缝洞发育指数与测试产能呈正相关关系（图5），茅二段中—高产井[11]储层缝洞发育指数（FCI）不低于0.1%。

图5 川中茅二段测试井缝洞发育指数与测试产能关系图

3 储层有效性测井综合评价

因为川中地区茅口组测井资料较少，对于产能预测普遍采用单一储能系数（H×Φ）与试油井产能拟合公式计算，相关性较差，预测精度低。根据对川中地区茅二段储层有效性影响因素的分析评价，并结合地质研究成果，认为储层有效性主要受储层的储集空间（储层孔隙度、储能系数、缝洞发育指数）和渗滤能力（斯通利波能量衰减、缝洞发育程度）等因素影响[20]。因此，通过表征储层有效性的测井参数：Φ，ASTC，FCI等，并结合测井老井再评价测井资料以常规测井为主的情况，建立一个综合反映储层品质因子RQ[21]，根据《石油天然气储量估算规范》[22]对川中地区茅二段测试井进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层及干层的分类，在此基础上建立茅二段相应的储层分类评价标准（表1）。

表1 川中茅二段储层分类标准统计表

RQ计算模型为：

式中RQ为储层品质因子，0

从不同分类的储层厚度与产量的统计分析表明，总体上Ⅰ+Ⅱ类储层厚度越大，测试产量越高[23]。测试产气高于50×104m3/d 井的Ⅰ类储层较发育，且Ⅰ+Ⅱ类储层厚度大于5 m，获工业产能井的Ⅰ+Ⅱ类储层厚度通常要大于2 m（图6）。

图6 川中地区茅口组测试井储层厚度统计直方图

对于以常规测井系列为主的老井复查来说，在储层品质因子基础上，引入分类统计的储层厚度（H），构建储层综合品质系数（RPI）与产能相关性更好，产能预测精度更高。基于川中地区茅二段老井测试结果，建立产能预测模型。即

式中RPI为储层综合品质系数；RQI、RQII、RQIII分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层的储层品质因子加权平均值；HI、HII、HIII分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层厚度，m。

最后得到产能预测模型计算公式，即

Q=46.205×RPI1.0724

式中Q为预测产量，104m3/d。

4 生产应用效果

基于上述测井解释评价技术研究，开展了规模化老井再评价，在此基础上，结合地质认识和地震处理成果，明确了川中地区茅二段白云岩分布规律和储层纵横向分布规律，为储层优选、老井上试建议等提供有效的技术支撑。

NC1 井茅二段储层以白云岩、灰质云岩为主，共解释了2 层气层（图7）。1 号储层白云化程度高，局部发育有硅质，平均孔隙度3.7%，储层有效厚度7.1 m，斯通利波能量衰减明显；2 号储层白云化程度较高，平均孔隙度4.7%，储层有效厚度7.9 m，斯通利波能量衰减明显。该井茅二段Ⅰ+Ⅱ类储层厚度11.75 m，储层综合品质指数2.13，储层品质好，属Ⅰ类储层。综合解释为气层，预测储层具备Ⅰ类产能，测试获气100.6×104m3/d。

图7 NC1 井储层综合评价成果图

5 结论与认识

1）川中地区茅二段岩性复杂，主要发育有方解石、白云石和硅质三种矿物，储层溶蚀孔洞及微裂缝较发育，储层具低孔低渗特征。

2）川中地区茅二段储层发育，单一测井评价参数难以准确评价储层的有效性，需综合岩性、储集性、渗滤性等构建多参数储层综合品质评价模型。

3）从茅口组测试井不同分类的储层厚度统计分析表明，总体上储层厚度、Ⅰ+Ⅱ类储层厚度越大，测试产量就越高。将储层分类的厚度结合求取储层综合品质系数RPI，可提高产能预测准确度。