深层—超深层碳酸盐岩储层地震预测技术研究进展与趋势

碳酸盐岩储层是中国陆上油气勘探的重要类型,已在塔里木、四川、鄂尔多斯等盆地发现了一批大中型油气田。但随着勘探不断发展,深层—超深层强非均质性碳酸盐岩储层将成为规模勘探的重要对象,与之相适应的地震预测技术存在理论方法薄弱、预测精度较低等问题。通过"十三五"攻关研究,在理论研究及新技术方面取得重要进展,其中裂缝—多孔隙介质岩石物理模型复杂波场正反演及碳酸盐岩数字岩心岩石物理分析与储层孔隙结构识别等方法创新为开发储层预测新技术奠定了重要基础,地震梯度结构张量小断裂识别、云变换随机模拟缝洞储层定量化预测、基于叠前弹性参数反演和分频属性的气藏检测等新技术则有效提高了断裂、储层及流体识别精度。在此基础上并结合强非均质性碳酸盐岩储层地震预测技术研究现状,提出技术发展建议:按照"深度融合、精细化和智能化"发展趋势,强化基于孔隙形态非均质性、裂缝诱导各向异性、具有频散和衰减的裂缝—孔隙介质的岩石物理建模方法等基础理论研究,重点发展基于双相介质频率、频散与衰减等波动力学特征的储层敏感属性精细化地震预测、基于数字岩心岩石物理分析的储层孔隙结构地震预测、人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测等技术。     

碳酸盐岩储层多重孔隙类型反演

碳酸盐岩储层具有非均质性强、孔隙结构复杂和孔隙类型多样等特征,显著影响了岩石弹性性质和地震响应,给地震定量解释带来了巨大挑战。本文结合各种有效介质理论构建了复杂多孔碳酸盐岩储层岩石物理等效模型,探究了不同孔隙类型纵波速度与孔隙度之间的映射关系。测井数据分布特征与速度-孔隙度模版具有较好的一致性,表明所建模型可以有效地捕捉不同孔隙类型的岩石声学响应特征。以此模型为基础,本文提出了优化的孔隙类型预测方法,并应用于西部地区某A井。孔隙类型反演结果与测井解释结果吻合较好,证明了孔隙类型定量预测方法的可行性。     

中东地区高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井评价技术

中东地区某油田属于裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏,与中国常规的碳酸盐岩储层相比,该类储层具有高孔隙度、低基质渗透率、低电阻率、储层孔隙结构复杂、孔隙类型多、非均质性强及测井响应复杂等特点,使得该类储层在裂缝识别、储层参数计算和流体性质判别等方面遇到了许多问题和困难。针对该油田高孔隙度低渗透率裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏测井评价中存在的问题、难点,以及中国碳酸盐岩储层测井评价中存在的一些不足,通过岩心分析、薄片资料、岩石物理实验和现场应用等资料相结合进行深入的研究,开展裂缝-孔隙型碳酸盐岩储层定性、定量评价方法和理论的研究,建立一套较为完善的高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井评价方法。     

低渗透气藏开发机理研究进展

我国低渗透气藏处于开发早期,尚有许多机理问题有待研究解决。通过对当前研究较多的气水渗流机理、储层应力敏感性、非均质储层供气机理等进行总结分析后认为：我国低渗透气藏大多是陆相沉积储层,孔隙结构复杂,非均质性强,孔隙内气水分布与渗流机理复杂,存在低速非线性渗流特征;不同地区、不同类型储层岩石应力敏感特征不同,储层应力敏感性对气藏开发的影响及其在实际生产中的表象还需要进一步加强研究;依据储层地质特征建立的非均质储层供气动态物理模拟方法,为研究分析不同渗透性储层区域的供气机理和能力提供了手段,也为研究非均质低渗气层的动用条件,预测低渗透气藏的动用程度以及优化井网部署、气井配产、产能预测等提供了理论基础和技术依据。     

复杂礁滩气藏储层流体测井识别技术

礁滩气藏的储层非均质性强,具有低孔隙度、高电阻值和岩性复杂等特征,其流体的测井识别一直面临着较大的困难。为此,针对不同的储层岩性和储集空间类型建立针对性的判别模型,以四川盆地龙岗礁滩气藏储层流体识别为研究对象,在对目前国内外已有的碳酸盐岩储层测井流体识别方法--电阻率法、孔隙度重叠法、P^1/2法等11种方法进行深入分析研究的基础上,优选出了3种适合龙岗地区复杂礁滩气藏流体识别的方法（即电阻率法、中子和声波信息组合法、纵横波信息法）;此外,在分层位、分岩性开展岩电试验和纵横波速度对比试验的基础上,对这3种方法进行了改进,建立起了该区礁滩气藏储层的流体判别技术,使流体识别符合率从78%提高到了90%,为复杂碳酸盐岩储层的流体识别提供了技术支持。     

复杂孔隙结构储层地震岩石物理分析及应用

致密砂岩、碳酸盐岩气藏等多以低孔低渗储层为主,孔隙成因和类型复杂多样,孔隙度及渗透率对地震弹性模量和速度产生重要影响,为含气性预测带来很大困难。针对低孔低渗复杂孔隙介质,借助孔隙结构表征及地震岩石物理分析,评价孔隙结构的复杂性及孔隙流体分布的非均匀性对地震波速度的影响,揭示低孔低渗储层中地震波速度随物性、含流体性的变化规律。修正White模型描述低孔低渗储层地震频段纵波速度随含气饱和度的变化规律,建立低孔低渗储层含气饱和度定量预测模板,推动地震定量解释技术研发。研究成果在四川盆地须家河组致密砂岩气层含气饱和度地震定量预测应用中取得了良好效果。     

碳酸盐岩气藏储层非均质性对水侵差异化的影响

碳酸盐岩气藏因储层孔隙、溶洞、裂缝的尺度和分布密度不同易产生多样化的非均质性,使得气藏水侵规律的差异性较大。为了深入认识碳酸盐岩储层非均质性及其对气藏水侵的影响,进而对气藏水侵动态进行预判,基于全直径岩心数字化处理分析改进了定量描述孔、洞、缝搭配关系的方法,根据逾渗理论分析图版建立了评价微裂缝对储层渗流能力贡献的新方法,并通过开展气藏实际压力、温度条件下气水渗流及流固耦合应力敏感实验,获得气水相对渗透率和岩石压缩系数数据,据此分析不同类型裂缝、溶洞对气藏水侵的影响,结合四川盆地典型碳酸盐岩气藏水侵特征建立了不同储渗类型储层水侵影响差异化特征的预判方法。研究结果表明:(1)不同类型碳酸盐岩储层在广义上均属三重介质,裂缝发育使气藏水侵影响显现快,而溶洞均匀发育使水侵影响显现相对较慢;(2)微裂缝发育是特低孔隙度储层具备视均质中高渗透能力的必要条件,对应的水侵规律与沿大裂缝水窜或网状小裂缝发育带水侵明显不同;(3)水区储层孔隙度应力敏感是地层水侵能量的主要来源,异常高压气藏在开采初期这一特征更加突出。该研究成果已应用于四川盆地多个碳酸盐岩气藏的水体能量评估、水侵影响预测及治水措施有效性预判,为复杂气藏水侵影响的治理提供了有效的技术导向,同时也深化了对水侵差异化规律的认识。     

孔隙结构参数在普光气田的初步应用

影响地震波速度的因素除了岩层的孔隙度外,孔隙结构的差异会使地震波速度的分布变得复杂,以致于影响速度-孔隙度模型的准确性。文中介绍了荷兰皇家壳牌石油公司命名的孙氏模型及孔隙结构参数的计算方法。孔隙结构参数是描述孔隙结构对地震波速度产生影响的新的岩石物理参数,可以用于刻画不同的孔隙空间类型,可以将速度-孔隙度一元关系改善为速度-孔隙度-孔隙结构参数二元关系。孔隙结构参数也可以表征渗透率的非均质性,将孔隙度-渗透率一元关系改善为孔隙度-渗透率-孔隙结构参数二元关系,为储层孔隙度和渗透率的预测提供了理论模型,使地震尺度上用孔隙度、渗透率、孔隙结构表征储层成为可能。该方法在普光气田的初步应用效果良好。     

超高压气藏渗流机理及气井生产动态特征

超高压气藏渗流机理不同于常规气藏,认识此类气藏开发机理,搞清气藏开采规律,是科学高效开发该类气田的关键。针对川东北地区碳酸盐岩超高压气藏地质条件,通过应力敏感实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征,确定了储层孔隙度、渗透率等参数随压力的变化关系;在此基础上,建立了考虑储层裂缝和基质变形、高速非达西流动的碳酸盐岩超高压气藏气、水两相渗流数学模型和数值模型,利用该模型研究了气井开采动态特征。研究表明:超高压碳酸盐岩气藏储层渗透率应力敏感性很强,渗透率随有效应力增加表现为明显的3段,有效应力增加小于20MPa前渗透率急剧降低,下降幅度达45%~65%;有效应力增加介于20~60MPa之间时渗透率下降幅度为20%~25%;有效应力增加大于60MPa后,渗透率基本不变;储层孔隙度对应力的敏感性小,当有效应力增加40MPa时,孔隙度损失小于10%;孔隙度和渗透率越小,岩石应力敏感性越强;岩石变形对裂缝—孔隙型超高压碳酸盐岩气藏生产影响明显,气井初期配产不能太大;建立的考虑岩石变形、高速非达西的双重介质模型能准确预测碳酸盐岩超高压气藏的开采动态。     

碳酸盐岩储层孔隙度预测方法研究及其在南海某区的应用

大量研究结果表明,岩石的弹性性质和声学特性受孔隙结构的影响非常大,孔隙结构是影响孔隙度预测的重要因素。基于Gassmann方程并结合表征孔隙结构的综合岩石骨架模型,推导出了基于综合孔隙结构的地震孔隙度计算表达式。将考虑了孔隙结构影响的孔隙度预测方法应用于南海某区碳酸盐岩储层的孔隙度预测,首先由从测井数据计算得到单井参数,通过交会拟合方法,仅利用纵波速度计算了孔隙度;然后通过三维叠前地震反演参数横向拓展,得到了整个工区的孔隙度预测三维数据体。测井数据试算和实际地震资料应用结果表明,孔隙度预测效果很好,能适用于碳酸盐岩储层孔隙度的预测。     

二维核磁共振测井在致密碳酸盐岩储层中的应用

鄂尔多斯盆地致密碳酸盐岩储层存在岩石组分复杂、孔隙非均质性强,储集空间类型多样的特点,基于常规测井资料计算的储层参数可靠性差,难以准确识别储层流体性质。为提高致密碳酸盐岩储层流体性质识别,研究黏土束缚水孔隙、微细-中孔、粗孔-孔洞3种孔隙组分的核磁共振横向弛豫时间特征,利用核磁共振测井T_2分布计算3种孔隙组分的孔隙度,建立T_1、T_2几何平均值比值与粗孔-孔洞孔隙度流体性质识别图版,微细-中孔孔隙度与粗孔-孔洞孔隙度储层有效性评价图版。对致密碳酸盐岩储层流体性质判识结果表明,二维核磁共振测井对致密碳酸盐岩微细-中孔型及粗孔-孔洞型储层流体识别效果较好,针对孔隙不连通储层及裂缝性储层应用存在局限性。     

中江气田侏罗系致密砂岩气藏测井流体识别及定量评价

四川盆地中江气田中侏罗统沙溪庙组气藏为典型的致密砂岩气藏,其储层具有孔隙度低、渗透性差、孔隙结构复杂、非均质性强的特征,地层骨架对测井信息的影响远大于孔隙流体,致使前期所采用的储层流体识别方法和储层参数评价方法效果较差,影响了气藏的开发效果。为此,在详细分析不同类型储层测井响应特征的基础上,提出了适应于该区致密砂岩气藏测井流体识别的定量评价方法,即采用基于视孔道弯曲度指数、电阻率侵入校正差比等新流体识别因子的多参数组合法和BP神经网络法来开展储层流体识别,采用基于岩心实验分析资料的多元回归法来计算孔隙度、流动单元法计算渗透率、变岩—电参数的Archie公式计算饱和度,进而利用上述技术方法,对该区沙溪庙组气藏进行了储层流体识别与储层参数定量评价。结论认为,该套测井评价技术在中江气田的生产过程中取得了良好的应用效果,测井解释符合率超过90%,证明了其可靠性,可以为四川盆地致密砂岩储层的测井评价提供借鉴。     

基于岩石物理相分类确定致密储层孔隙度——以苏里格气田东区为例

针对鄂尔多斯盆地苏里格气田东区致密储层受多期不同类型沉积、成岩作用及构造等因素影响,储层孔隙空间小、孔隙类型结构和测井响应复杂等问题,分析了致密储层岩石物理相分类评价体系,从而提出利用岩石物理相分类确定致密储层孔隙度的技术思路。利用研究区致密储层各类测井、岩心及试气资料,建立了不同类别岩石物理相储层孔隙度参数解释模型;在分类岩心刻度测井解释模型的数据点分布拟合中,分类模型具有相对集中分布趋势及较好的线性关系;特别是分别利用分类的密度、声波时差孔隙度参数模型的综合拟合值来求取有效孔隙度参数,这集中地体现出岩性、物性、孔隙类型结构及测井响应特征与差异,明显改善和提高了致密储层孔隙度参数的计算精度和效果,克服了致密储层低信噪比、低分辨率的评价缺陷。现场应用效果表明,致密储层分类建模技术实现了将非均质、非线性的问题转化为相对均质、线性的问题来解决,为准确建立致密储层参数模型提供了有效方法。     

拉梅参数直接反演技术在碳酸盐岩缝洞型储层流体检测中的应用

缝洞是某区碳酸盐岩储层的主要储集类型,非均质性强。为充分利用叠前地震资料的AVO信息,采用基于弹性阻抗反演的LMR技术来求取储层弹性参数信息,进而指导储层流体检测。首先,通过岩石物理和弹性参数流体敏感性分析得到流体敏感参数;其次,基于拉梅参数弹性阻抗方程开展拉梅参数的直接反演,以减少常规弹性阻抗先反演纵、横波速度和密度再计算拉梅参数信息所带来的累积误差;最后,利用反演得到的流体敏感弹性参数进行含气储层预测。实际钻井结果证明,在研究区采用基于叠前弹性阻抗反演的LMR技术能够有效地识别含水与含气储层。     

孔隙结构特征和非均质性对碳酸盐岩气藏开发的影响

复杂的孔隙结构是制约深层碳酸盐岩气藏高效开发的关键因素之一。为此,首先利用CT扫描技术分析了3种类型岩心的孔隙结构特征;然后,利用具有代表性的孔隙网络模型,实现了三维孔隙结构中的气相流动的可视化分析;最后,在地层条件下通过4组2块岩心串联的衰竭模拟实验研究了层内非均质对开发的影响。结果表明,渗透率主要受裂缝发育程度和分布特征、孔隙连通性影响;在连通性弱的孔隙结构中,气相流动的连续性较差,气相流速和渗透率较低。数量小于30%的大孔隙和孔洞的存在大幅提高了储层的孔隙度。在碳酸盐岩气藏开发中,考虑层内非均质性对气藏开发的影响,应依据不同孔隙结构中的气相流动特征选择合理的生产方式促进气藏在水平方向的协调开发。     

元坝气田长兴组气藏有效储层物性下限标准研究

针对元坝气田长兴组碳酸盐岩储层孔隙结构复杂、非均质性强的特点,通过测试法、实验分析法、经验统计法等多种方法,对长兴组储层的有效孔隙度下限进行了综合研究,确定了元坝气田长兴组气藏有效孔隙度下限为2.0%,完成了元坝气田长兴组气藏第一期探明储量计算.      

深层高压碳酸盐岩气藏孔隙结构特征及衰竭开发规律

深层碳酸盐岩气藏孔隙结构复杂,产能差异大,气藏高效开发和长期稳产面临挑战,急需开展地层条件下衰竭开发规律的针对性研究。为此,采用二级CT扫描技术精细描述了气藏储层的孔隙结构特征,并通过岩心实验研究地层条件下孔隙结构和束缚水对衰竭开发的影响规律。结果表明：孔洞和裂缝的发育与分布不均是该类气藏非均质性强、产能差异大的主要原因;产气量主要受孔隙度的控制,阶段采出程度与渗透率接近对数关系;当井底压力为15 MPa时,孔隙型、孔洞型、裂缝-孔隙型和裂缝-孔洞型储层的平均阶段采出程度分别为47.43%、48.21%、59.90%、62.14%;裂缝-孔洞型储层的储量、产气量、阶段采出程度均相对较高;孔洞型储层的储量高、产气速度低,“高孔低产”特征明显;裂缝-孔隙型储层的储量低、产气速度快,稳产周期短;孔隙型储层的储量和产气速度均比较低。研究结果可为深层高压碳酸盐岩气藏开发方案设计提供理论依据。     

基于岩石物理的致密碎屑岩气藏岩性及流体概率预测

我国致密碎屑岩气藏具有低孔、低渗、储层非均质性强等特点。由于致密气藏埋深较大,目的层地震资料通常信噪比低、主频低,利用单一叠前弹性参数预测有效气层的精度有限。为提高致密气藏的预测精度,以建立适用于低孔、低渗气藏的岩石物理模型为基础,优选出对气层识别敏感的弹性参数组合。通过确定性岩石物理模型和统计岩石物理方法实现测井资料中没有的储层及泥岩的岩石物理表征,并和原测井数据结合建立各类岩性概率密度函数。最终基于地震弹性参数反演数据和概率密度函数,利用贝叶斯岩性判别方法预测岩性流体概率。结果表明:Xu-White模型适用于表征工区低孔、低渗砂岩。运用多弹性参数贝叶斯判别方法能提升岩性识别的成功率。多变量Monte Carlo随机模拟方法有效地拓展了泥岩的岩石物理表征。岩性及流体概率预测结果与实际钻井结果一致,证明了该套方法预测致密碎屑岩气藏的有效性。     

致密气储层参数精细建模的测井分析方法

针对致密气储层受多期沉积、成岩作用及构造等因素影响,储层孔隙空间细小、孔隙类型结构和测井响应复杂,储层具有非均质、非线性分布的特点。利用岩石物理相分类研究致密气储层参数,确定评价储层岩石物理相的多种信息、划分方法和分类储层参数建模及评价解释方法。通过研究区致密气储层各类测井、岩心和试气资料,利用岩石物理相分类后建立储层参数模型中,其数据点的均匀程度及其反映出的线性关系都具有相对集中的趋势。特别是分类模型分别利用密度、声波时差孔隙度参数的综合拟合值求取孔隙度;渗透率则采用多种分类测井响应曲线求取,并利用Hodges-Lehmann法综合评估确定。从而,在一定程度上克服了致密气储层低信噪比、低分辨力的评价特征,为准确计算致密气储层参数提供了有效方法。     

高石梯-磨溪碳酸盐岩气藏斜井产能评价

针对高石梯-磨溪碳酸盐岩气藏应力敏感性强、斜井产能评价困难的问题,在储层类型描述的基础上,运用物理模拟实验方法,分析裂缝-孔洞型、孔隙-溶洞型及孔隙型储层的应力敏感特性和非达西渗流特征,采用曲线回归方法求取储层应力敏感和高速非达西渗流系数方程,在稳态渗流的条件下,建立考虑井斜、储层应力敏感和高速非达西的产能评价数学模型。根据储层岩石、流体特性与生产动态,应用现代产量递减分析方法,确定地层渗透率与单井控制半径,对模型进行求解计算。与矿场测试无阻流量相对比,计算结果平均误差小于6.0%,准确度较高。研究成果为应力敏感性碳酸盐岩气藏斜井产能评价提供了新的技术方法。