任小鋒, 魏嬌, 馬一寧, 陳義祥, 姚海林, 韓世峰

(中國石油集團(tuán)測井有限公司長慶事業(yè)部, 陜西 西安 710201)

0 引 言

蘇里格氣田包含2套含氣層系,上古生界致密砂巖氣藏和下古生界碳酸鹽巖氣藏。利用常規(guī)測井資料進(jìn)行流體性質(zhì)判識方法的研究,主要集中在上古生界致密砂巖儲層[1-4],對下古生界碳酸鹽巖儲層流體性質(zhì)判識方法的研究相對較少。

常規(guī)測井資料儲層流體性質(zhì)判識方法主要依據(jù)是天然氣和地層水的電阻率及含氫指數(shù)具有明顯的差異響應(yīng)特征[5]。基于電阻率的判識方法對高孔隙度、高電阻率的碳酸鹽巖氣層識別效果較好,對高電阻率水層和低電阻率氣層識別效果較差。基于天然氣和地層水含氫指數(shù)的差異,除了三孔隙度交會法[6],張齊[7]提出利用三孔隙度差值及比值法,還有一些研究者利用三孔隙度的復(fù)合運(yùn)算識別氣層[8-9],以上研究的對象都是砂泥巖地層,且判識參數(shù)的物理意義及其與中子孔隙度測井探測地層的含氣飽和度的關(guān)系不明確。本文利用挖掘系數(shù)法基于中子孔隙度測井巖石體積模型得到挖掘系數(shù)與含氣飽和度的關(guān)系,結(jié)合物性參數(shù),進(jìn)行流體性質(zhì)判識。實(shí)際資料的處理解釋結(jié)果證明,該方法能夠準(zhǔn)確判識碳酸鹽巖儲層的流體性質(zhì)。

1 蘇里格氣田馬五41儲層特征

圖2 馬五41巖心滲透率統(tǒng)計(jì)圖

蘇里格氣田馬五41儲層是下古生界奧陶系馬家溝組第5段第4亞段第1層。儲層巖性主要為白云巖和含灰白云巖。63顆儲層巖心X衍射全巖分析數(shù)據(jù)表明,白云巖平均相對含量為87.3%,方解石平均相對含量為10.8%,石英平均相對含量為1.9%,不含黏土礦物成分。孔隙類型以溶孔型、裂縫溶孔型、晶間孔型為主。溶孔充填程度為全充填-半充填,溶孔填充物與巖石組分一致。桃37溶洞內(nèi)充填的白云石、方解石及自生石英的相對含量分別為60%、38.5%、1.5%。595塊巖心孔隙度統(tǒng)計(jì)表明,巖心孔隙度介于0.12%～16.35%,平均值為5.09%,中值為4.53%,8%以下分布較集中(見圖1);滲透率介于(0.001～88.26)×10-3μm2,平均值為1.88×10-3μm2,中值為0.11×10-3μm2,(0.01～0.05)×10-3μm2和(0.1～0.5)×10-3μm2分布較集中(見圖2);地層水水型為氯化鈣型,礦化度介于83.39～324.52 g/L。

儲層巖電參數(shù)變化大。從186個單試層的電阻率—聲波時差雙對數(shù)坐標(biāo)交會圖上看(見圖3),含水飽和度線無法有效區(qū)分氣層與氣水同層、氣水同層與含氣水層。高電阻率水層和低電阻率氣層難以判識,如L92井和SD53-17井。

圖3 蘇里格氣田馬五41電阻率—聲波時差交會圖

2 挖掘系數(shù)法

2.1 挖掘系數(shù)法原理

與飽含淡水的地層相比,地層含有天然氣時,孔隙空間的水被氣代替,含氫指數(shù)減小,巖石對快中子的減速能力減小。油氣對中子孔隙度測井的這種影響稱為挖掘效應(yīng)[10]。

由中子測井的巖石體積模型

CNL=VmaφN,ma+φ[φN,g(1-Sw)+φN,wSw]

(1)

變形得

(2)

式中,CNL為補(bǔ)償中子測井值,p.u.;φ為孔隙度,%;φN,ma為巖石骨架含氫指數(shù),無量綱;φN,g為天然氣含氫指數(shù),無量綱;φN,w為地層水含氫指數(shù),無量綱;Vma為巖石骨架相對體積,%;Sw為中子測井地層含水飽和度,%。

定義儲層孔隙度與經(jīng)過巖性校正的中子孔隙度測井值的比值為挖掘系數(shù)。即挖掘系數(shù)Eve由式(3)所定義。

(3)

式中,C為巖性校正參數(shù),C=VmaφN,ma。

同一氣藏的溫度和壓力基本一致,即天然氣的含氫指數(shù)基本不變。對于白云巖含氣儲層,氣體含氫指數(shù)φN,g=0.35(數(shù)據(jù)根據(jù)地層測試得到的溫度和地層壓力由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算得到)時,挖掘系數(shù)與含水飽和度的關(guān)系見圖4。

圖4 挖掘系數(shù)—含水飽和度響應(yīng)圖版(φN,g=0.35)

2.2 碳酸鹽巖儲層巖性校正參數(shù)

蘇里格氣田馬五41有效儲層巖性為白云巖和灰質(zhì)白云巖。巖石骨架為白云巖、石灰?guī)r、石英的混合骨架。石英含量低,測井響應(yīng)弱,近似為0。只需按相對體積含量校正白云巖骨架。儲層孔隙度和白云石相對含量用計(jì)算孔隙度和計(jì)算白云石含量。

白云巖骨架含氫指數(shù)的取值:φ>5.5%,φNdolo=0.085;φ=1.5%～5.5%,φNdolo=0.065;φ<1.5%,φNdolo=0.04[11]。

3 挖掘系數(shù)法在蘇里格氣田馬五41儲層中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用實(shí)例

L92井聲波時差170.51 μs/m,密度2.73 g/cm3,深側(cè)向電阻率較高,達(dá)到169.75 Ω·m,計(jì)算孔隙度6.47%,計(jì)算含氣飽和度為58.38%;全烴數(shù)值較高,顯示儲層含氣性好,應(yīng)綜合解釋為氣層。但是利用挖掘系數(shù)法進(jìn)行解釋,計(jì)算挖掘系數(shù)為0.71,不含氣,孔隙度較高,儲層主要飽含可動水(見圖5),試氣井口產(chǎn)量0,產(chǎn)水7.9 m3/d,挖掘系數(shù)法的解釋結(jié)論與試氣結(jié)果一致。說明識別高電阻率水層,挖掘系數(shù)法效果較好。

圖5 L92井馬五41挖掘系數(shù)解釋成果圖

SD53-17 井聲波時差 186.67 μs/m, 密度值為2.67 g/cm3,計(jì)算孔隙度均值為11.92%,電阻率均值為35.15 Ω·m,最低值為22.58 Ω·m,電阻率低,計(jì)算含氣飽和度為58.73%;全烴數(shù)值低,顯示含氣性差,綜合解釋為氣水同層。但是利用挖掘系數(shù)法進(jìn)行解釋,挖掘系數(shù)均值為3.62,峰值達(dá)到4.54,含氣性好,孔隙度達(dá)到11.92%,應(yīng)解釋為氣層(見圖6),試氣井口產(chǎn)量5.564 1×104m3/d,產(chǎn)水0,挖掘系數(shù)法的解釋結(jié)論與試氣結(jié)果一致。說明識別低電阻率氣層,挖掘系數(shù)法效果較好。

圖6 SD53-17井馬五41挖掘系數(shù)解釋成果圖

3.2 判識符合率對比

2016年,挖掘系數(shù)法應(yīng)用到預(yù)探井及開發(fā)井的測井解釋中(部分井解釋成果見表1),通過應(yīng)用實(shí)踐,總結(jié)了挖掘系數(shù)法對蘇里格氣田馬五41儲層的解釋標(biāo)準(zhǔn):

(1)Eve>2,含氣性好,解釋為氣層;

(2) 1.25

(3) 1

(4)Eve<1,含氣性差,解釋為水層或干層,需要物性參數(shù)判定。

根據(jù)18口井試氣結(jié)果分析,基于電阻率的判識方法解釋符合率為38.89%。對高電阻率水層和低電阻率氣層判識誤差大,如S8井、L3井、T4井。挖掘系數(shù)法判識符合率為66.67%,對含氣水層判識符合率較低,如S7井、T2井、T3井。

3.3 適用性分析

泥巖中含有大量束縛水,補(bǔ)償中子測井值高。儲層泥質(zhì)含量較高時,需要對泥質(zhì)骨架進(jìn)行含氫指數(shù)校正。

補(bǔ)償中子測井受儲層含水飽和度的影響。根據(jù)挖掘系數(shù)的定義,儲層含水飽和度增加,孔隙度不變時,補(bǔ)償中子測井值增大,挖掘系數(shù)降低;含水飽和度不變,孔隙度增加,挖掘系數(shù)不變。挖掘系數(shù)可以反映儲層含水飽和度的變化。

補(bǔ)償中子測井探測深度約0.7 m[12],測井響應(yīng)受到儲層泥漿侵入的影響。

含氣飽和度較高的氣層,地層壓力較大,可以平衡甚至超過泥漿柱的壓力,侵入深度較淺,中子測井值較低,挖掘系數(shù)值高;含氣飽和度較低的氣層,地層壓力也較小,不能平衡泥漿柱的壓力,泥漿侵入地層。補(bǔ)償中子測井值相對增高,挖掘系數(shù)值相對降低。泥漿侵入深度受儲層孔隙結(jié)構(gòu)控制,喉道半徑大的儲層,侵入深度大,喉道半徑小的儲層,侵入深度淺。即對含氣飽和度較低的儲層,挖掘系數(shù)受到儲層孔隙結(jié)構(gòu)的影響,可靠性變差,如T3井馬五41儲層挖掘系數(shù)為1.34,產(chǎn)水率為90.19%,S5井馬五41儲層挖掘系數(shù)為1.28,產(chǎn)水率為14.77%。

挖掘系數(shù)只反映儲層的含氣性,通過公式Sw=1-Sg間接判識地層水。在孔隙度較低時, 挖掘系數(shù)只能評價儲層的含氣性,不能區(qū)分可動水和束縛水,即不能區(qū)分氣水同層與差氣層,或含氣水層與干層,需要結(jié)合物性參數(shù)綜合分析。

4 結(jié) 論

(1) 天然氣和地層水的含氫指數(shù)差別較大,挖掘系數(shù)與含氣飽和度正相關(guān),可以評價碳酸鹽巖儲層的含氣性。

(2) 相較電法測井,挖掘系數(shù)受到的影響因素較少。識別高電阻率水層與低電阻率氣層,挖掘系數(shù)法有一定的優(yōu)勢。

(3) 補(bǔ)償中子測井探測深度相對較淺,受泥漿侵入的影響。對含氣飽和度較低的儲層,挖掘系數(shù)受喉道半徑控制,判識誤差大。

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