何勝林 張海榮 陳嶸 高楚橋

1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)

東方1－1氣田低電阻率氣層測(cè)井評(píng)價(jià)方法

何勝林1張海榮1陳嶸1高楚橋2

1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)

鶯歌海盆地東方1－1氣田發(fā)現(xiàn)了眾多低阻氣層，其三孔隙度曲線“鏡像”不明顯，地層電阻率接近臨近水層和泥巖的值，難以有效識(shí)別。為此，從儲(chǔ)層巖性、孔隙結(jié)構(gòu)以及地層水性質(zhì)等方面對(duì)低阻氣層的成因機(jī)理進(jìn)行了研究，在明確了低阻氣層成因的基礎(chǔ)上，提出了利用四孔隙度差值法、四孔隙度比值法對(duì)低阻氣層進(jìn)行定性識(shí)別方法；依據(jù)導(dǎo)電效率模型對(duì)低阻氣層含水飽和度進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)合孔隙度與氣柱高度計(jì)算得到的束縛水飽和度，可以據(jù)此有效地對(duì)低阻氣層的產(chǎn)液性質(zhì)進(jìn)行判斷。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該方法在東方1－1氣田低阻氣層解釋評(píng)價(jià)中取得了良好的效果，與測(cè)試結(jié)果相吻合。

鶯歌海盆地 東方1－1氣田 低電阻率 成因 測(cè)井 評(píng)價(jià)方法 測(cè)試結(jié)果 符合率

鶯歌盆地東方1－1氣田產(chǎn)層為埋深較淺的第四系下部和鶯歌海組中上部的地層。儲(chǔ)層巖性主要是一套由淺海、陸坡、盆地等較穩(wěn)定環(huán)境下沉積的細(xì)—極細(xì)的泥質(zhì)粉砂巖?，F(xiàn)有的生產(chǎn)資料證實(shí)該氣田大范圍的發(fā)育著低電阻率氣層，其電阻率值與鄰近的泥巖和水層（水層電阻率在0.9～1.3 m之間）相差甚小或幾乎無(wú)差別，而且無(wú)明顯的聲學(xué)、核學(xué)測(cè)井等異常特性，造成了氣層識(shí)別和含水飽和度計(jì)算的困難［1－2］。東方區(qū)塊低電阻率氣層的地質(zhì)儲(chǔ)量占總地質(zhì)儲(chǔ)量的20%～30%，地層測(cè)試結(jié)果表明低電阻率氣層具有一定的產(chǎn)能。因此，開(kāi)展低電阻率氣層測(cè)井解釋方法研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和極大的實(shí)用價(jià)值。在此，筆者先對(duì)低阻氣層形成機(jī)理進(jìn)行了分析，然后利用四孔隙度差值法和比值法對(duì)低阻氣層進(jìn)行定性識(shí)別，基于巖石導(dǎo)電效率模型建立低阻氣層含水飽和度計(jì)算模型，旨在對(duì)該類氣層進(jìn)行精確定量評(píng)價(jià)，提高測(cè)井解釋精度。

1 低電阻率氣層形成機(jī)理

利用東方區(qū)低阻層段的巖心化驗(yàn)分析資料，從儲(chǔ)層的巖性、儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層的黏土礦物成分和含量等方面對(duì)低阻氣層的成因進(jìn)行了深入的分析。

1.1 低阻氣層巖性特征

圖1 低電阻率氣層巖心粒度分布直方圖

根據(jù)薄片鑒定分析和粒度分析資料，東方區(qū)塊低電阻率氣層巖性主要為由細(xì)—極細(xì)粒的石英粉砂和泥質(zhì)組成的泥質(zhì)粉砂巖。圖1為低阻氣層巖心粒度分析的黏土與粉砂含量分布直方圖，可見(jiàn)低阻氣層巖石顆粒成分主要為黏土與粉砂，二者之和約為80%。圖2為低阻氣層巖心X射線衍射分析得到的黏土礦物分布直方圖，由圖可見(jiàn)，低阻氣層的黏土礦物主要為蒙脫石與伊利石，兩者的含量總和達(dá)到60%。細(xì)顆粒巖性對(duì)儲(chǔ)層電阻率的影響主要體現(xiàn)在以下兩方面：①儲(chǔ)層中細(xì)顆粒成分越多，巖石的比表面積就會(huì)越大，顆粒表附大量的束縛水，增強(qiáng)巖石導(dǎo)電性；②小巖粒含量越高，地層中小孔隙和小喉道就越發(fā)育，使巖層中殘余水（束縛水）含量急劇升高，這又增強(qiáng)了巖石導(dǎo)電性，使地層電阻率下降。由此可見(jiàn)，巖性細(xì)是形成東方區(qū)塊部分氣層低電阻率特性的基本地質(zhì)環(huán)境［3－5］。

圖2 低電阻率氣層黏土礦物含量分布直方圖

1.2 低阻氣層孔隙結(jié)構(gòu)特征

對(duì)低阻氣層的巖心壓汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，低阻儲(chǔ)層普遍地存在著雙重孔隙結(jié)構(gòu)，其孔喉半徑值變化范圍也較小，一般在0.037～9.35μm之間，其中半徑小于0.585 9μm的孔喉占55%～60%；而高阻氣層的總孔隙度值普遍較大，其孔喉半徑值變化范圍也較大，從0.003 7～37.5μm，且半徑小于0.585 9μm的孔喉數(shù)量?jī)H占40%左右，參考孔喉半徑與滲透率貢獻(xiàn)值關(guān)系曲線看出，半徑小于0.585 9μm的孔喉對(duì)滲透率值基本上是無(wú)貢獻(xiàn)的，即小于0.585 9μm的小孔喉對(duì)流體是不可滲濾的，那么儲(chǔ)存在這類孔喉中的水，可視為不可流動(dòng)的束縛水。由此可認(rèn)為，低阻氣層所含的束縛水體積占總孔隙體積的55%～60%或更多一些。

1.3 地層水礦化度特征

圖3為東方氣田地層水礦化度特征圖。由圖3可見(jiàn)，東方氣田地層水礦化度較高，在15 000～25 000 mg／L，最高為35 000 mg／L。在地層溫度下，高礦化度地層水是一種很好的導(dǎo)電體。

圖3 地層水礦化度隨深度變化圖

綜上所述，研究區(qū)部分儲(chǔ)層巖性細(xì)以及微細(xì)孔隙發(fā)育導(dǎo)致地層束縛水含量高，加以較高礦化度的原生地層水的充填，這是形成低電阻率氣層的根本原因。

2 低阻氣層識(shí)別方法

中子、密度與聲波測(cè)井信息對(duì)含氣儲(chǔ)層的響應(yīng)特征與飽和水地層的特征具有一定的差別，具體表現(xiàn)在天然氣層的密度、中子測(cè)井值要小于飽和水儲(chǔ)層的值，而天然氣層的縱波時(shí)差高于其完全含水時(shí)的縱波時(shí)差；儲(chǔ)層含氣后，電阻率升高，用電阻率計(jì)算出的含水孔隙度小于全含水時(shí)的孔隙度。因此，為提高研究區(qū)低阻氣層的識(shí)別能力，需綜合參考三孔隙度測(cè)井曲線信息，同時(shí)也要考慮電阻率曲線特征信息。

由泥質(zhì)砂巖體積模型可寫出地層流體為淡水時(shí)地層視密度孔隙度（φda）、視中子孔隙度（φna）、視聲波孔隙度（φsa）和含水孔隙度（φw），即

式中ρb為密度測(cè)井值，g／cm3；ρma為骨架密度，g／cm3；ρsh為純泥巖密度，g／cm3；Vsh為泥質(zhì)含量，小數(shù)；H為中子測(cè)井值，小數(shù)；Hma為骨架含烴指數(shù)，小數(shù)；Hsh為純泥巖含烴指數(shù)，小數(shù)；Δtc為縱波時(shí)差測(cè)井值，μs／ft，1 ft＝0.304 8 m；Δtma為骨架縱波時(shí)差，μs／ft；Δtsh為純泥巖縱波時(shí)差，μs／ft；Cp為壓實(shí)校正系數(shù)；φ為地層有效孔隙度。

四孔隙度差值（C4）和四孔隙度比值（B4）分別定義為：

由于φda、φsa、φna和φw都作了巖性和泥質(zhì)校正，因而只反映了孔隙流體性質(zhì)的影響，天然氣對(duì)四者的影響一并用C4或B4表示。顯然，若儲(chǔ)層為水層，C4＝0，B4＝0；若儲(chǔ)層為氣層，C4＞0，B4＞0。

3 低阻氣層含水飽和度的確定

根據(jù)研究區(qū)低阻形成的機(jī)理可知，本區(qū)低阻氣層以細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖為主，顆粒細(xì)、排驅(qū)壓力大、束縛水飽和度較高；低阻氣層中的陽(yáng)離子交換量很低，因而泥質(zhì)的附加導(dǎo)電性可以忽略。因此，對(duì)于這類高束縛水飽和度引起的低阻油氣藏可用以下模型計(jì)算含水飽和度：

利用上式計(jì)算低阻氣層含水飽和度，關(guān)鍵是確定式中的a′t值，高楚橋利用巖心巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析了導(dǎo)電效率（E）與含水孔隙度（φw）之間的關(guān)系［6－7］，二者之間具有良好的線性關(guān)系，由此可以利用研究區(qū)地層溫壓條件下的巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果求得式（7）中的a′t值，見(jiàn)圖4。由此可知a′t＝2.454。

圖4 導(dǎo)電效率與含水孔隙度關(guān)系圖

4 低阻氣層束縛水飽和度的確定

高華對(duì)鶯歌海盆地束縛水飽和度的影響因素作了較深入的研究，討論了束縛水飽和度與微觀孔隙結(jié)構(gòu)、巖石顆粒粒徑、孔隙度、滲透率以及氣柱高度的關(guān)系，并建立了束縛水飽和度與孔隙度、氣柱高度之間的關(guān)系式，利用該關(guān)系式可以有效地對(duì)鶯歌海盆地束縛水飽和度這個(gè)參數(shù)進(jìn)行精確評(píng)價(jià)［8］。即

式中φ為孔隙度值，小數(shù)；h為氣柱高度，m；a、b、c、d分別為方程系數(shù)，需要利用巖心毛細(xì)管壓力資料擬合。

根據(jù)研究區(qū)巖心離心機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以回歸得到式（8）中的系數(shù)值，具體為：a＝1.04，b＝－0.661 674，c＝－0.671 9，d＝1.596，相關(guān)系數(shù)0.91。

5 應(yīng)用實(shí)例及效果分析

利用所述的低阻氣層識(shí)別方法及解釋評(píng)價(jià)模型，對(duì)東方區(qū)塊的探井資料進(jìn)行處理與解釋評(píng)價(jià)，解釋成果與測(cè)試結(jié)果具有較高的符合率，能大幅度提高低阻氣層識(shí)別的成功率，在東方區(qū)塊具有較好應(yīng)用效果。

圖5、6分別為DF3井與DF7井低阻氣層識(shí)別與解釋評(píng)價(jià)成果圖。其中前3道為常規(guī)原始曲線，氣層段的電阻率極低，約1.7Ω·m，與上下泥巖層電阻率極為接近，是典型的低阻氣層。該氣層只用電阻率曲線是無(wú)法判斷的，直接由密度、中子、聲波測(cè)井曲線判斷也比較困難。第5道為含氣指示，利用四孔隙度比值（藍(lán)色線）與差值（粉紅色線）曲線重疊的方法直觀反映氣層與水層。第6道為利用文中所述的方法計(jì)算得到的含水飽和度與束縛水飽和度曲線。

圖5 DF3井低阻氣層識(shí)別與解釋評(píng)價(jià)成果圖

從圖5中可以發(fā)現(xiàn)在1 259～1 266 m層段，四孔隙度差值與比值都不等于0，具有較好的氣指示，可初步判斷為氣層；參考第六道中的飽和度曲線，可以發(fā)現(xiàn)該氣層段，含水飽和度與束縛水飽和度幾乎重疊在一起，說(shuō)明此層段中只有束縛水，沒(méi)有可動(dòng)水，符合氣層特征。因此綜合這些信息可以定量判斷該層為低阻氣層。在1 260～1 268 m井段進(jìn)行DST測(cè)試，產(chǎn)氣10.6 ×104m3／d，無(wú)水，測(cè)試結(jié)論為氣層，與解釋結(jié)論一致。

圖6 DF7井低阻氣層識(shí)別與解釋評(píng)價(jià)成果圖

圖6中在1 362～1 386 m層段，四孔隙度差值與比值都不等于0，二者的重疊具有較好的氣指示，可初步判斷為氣層；參考第6道中的飽和度曲線，可以發(fā)現(xiàn)該氣層段，含水飽和度與束縛水飽和度幾乎重疊在一起，說(shuō)明此層段中只有束縛水，沒(méi)有可動(dòng)水。符合氣層特征，綜合這些信息可以定量判斷該層為低阻氣層。在1 358～1 386 m井段進(jìn)行DST測(cè)試，產(chǎn)氣6.4× 104m3／d，無(wú)水，測(cè)試結(jié)論為氣層，驗(yàn)證了解釋結(jié)論。

6 結(jié)論

1）東方區(qū)塊低電阻率氣層的是由于儲(chǔ)層巖性細(xì)以及微細(xì)孔隙發(fā)育導(dǎo)致地層束縛水含量高，加以較高礦化度的原生地層水的充填形成的。

2）對(duì)低電阻率氣層的識(shí)別要綜合利用三孔隙度曲線以及電阻率曲線的信息，筆者給出的四孔隙度差值法和四孔隙度比值法能較好地指示氣層的存在［9］。

3）在研究區(qū)低阻氣層段，利用導(dǎo)電效率模型建立的含水飽和度方程計(jì)算飽和度，并結(jié)合考慮物性及氣柱高度計(jì)算得到的束縛水飽和度，可以有效地對(duì)低阻氣層進(jìn)行定量評(píng)價(jià)［10］。

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Logging evaluation methods for low－resistivity gas layers in the Dongfang 1－1 Gas Field，Yinggehai Basin

He Shenlin1，Zhang Hairong1，Chen Rong1，Gao Chuqiao2
（1.CNOOC Zhanjiang Branch Company，Zhanjiang，Guangdong 524057，China；2.Key Laboratory of Oil＆Gas Resources and Exploration Techniques，Ministry of Education，Yangtze University，Jinzhou，Hubei 431700，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 8，pp.27－30，8／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Numerous low－resistivity gas layers have been found in the Dongfang 1－1 Gas Field，Yinggehai Basin.In the tri－porosity logging plot，the mirror image is extremely vague，from which a gas layer is hardly recognized because its resistivity is quite close to that of the neighboring aquifer or mudstones.In view of this，the genesis of a low－resistivity gas layer is studied in terms of petrophysical properties，pore structures，formation water quality，etc.On this basis，a qualitative identification method is presented for low－resistivity gas layers by use of the quadra－porosity difference and ratio methods.Then，the water saturation of a low－resistivity gas layer is calculated according to the electrical efficiency model，and in combination with the porosity and gas column height，the saturation of irreducible water is finally obtained，which is a valid index for the determination of the properties of produced fluids in the low－resistivity gas layers.Good results have been achieved in the logging interpretation and evaluation of the low－resistivity gas layers in the Dongfang 1－1 Gas Field，which agrees well with the actual measurement.

Yinggehai Basin，Dongfang 1－1 Gas Field，low resistivity，genesis，logging，evaluation method，measurement

何勝林等.東方1－1氣田低電阻率氣層測(cè)井評(píng)價(jià)方法.天然氣工業(yè)，2012，32（8）：27－30.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.006

何勝林，1971年生，高級(jí)工程師，碩士研究生；長(zhǎng)期從事油氣藏測(cè)井解釋評(píng)價(jià)及巖石物理研究工作。地址：（524057）廣東省湛江市坡頭區(qū)22號(hào)信箱。電話：（0759）3911513。E－mail：heshl＠cnooc.com.cn

2012－05－05 編輯 韓曉渝）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.006

He Shenlin，senior engineer，born in 1971，is mainly engaged in logging interpretation and evaluation of hydrocarbon reservoirs and petrophysical studies of rocks.

Add：Mail Box 22，Potou District，Zhanjiang，Guangdong 524057，P.R.China

E－mail：heshl＠cnooc.com.cn