侯科鋒 田 敏 張志剛 王文勝 王樹慧

(1. 長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心， 西安 710018； 2. 長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院, 西安 710016； 3. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室, 西安 710018)

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蘇里格氣田氣水層快速識別方法研究

侯科鋒1,3田 敏2,3張志剛1,3王文勝1,3王樹慧1,3

(1. 長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心， 西安 710018； 2. 長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院, 西安 710016； 3. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室, 西安 710018)

對蘇里格氣田已投產(chǎn)氣井的靜態(tài)測井解釋、試氣生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行對比，分析發(fā)現(xiàn)聲波時差-自然電位重疊圖、徑向電阻率比值-自然電位重疊圖、深側(cè)向電阻率-聲波時差曲線重疊圖、等效彈性模量曲線能夠放大氣、水層差異幅度，便于快速直觀地識別氣水層。對多口新井的儲層進(jìn)行二次解釋，預(yù)測儲層產(chǎn)水情況，預(yù)測結(jié)果與動態(tài)結(jié)果基本一致。

蘇里格氣田；氣水層識別；重疊圖；等效彈性模量

隨著蘇里格氣田開發(fā)的進(jìn)一步深入，氣田局部氣井試氣產(chǎn)水現(xiàn)象更加明顯。氣井產(chǎn)水不僅嚴(yán)重制約了單井產(chǎn)能的發(fā)揮，而且影響著后續(xù)產(chǎn)能建設(shè)的部署與實施。氣水識別已成為今后氣田穩(wěn)產(chǎn)階段高效開發(fā)的一個重要研究方向。

常規(guī)油氣藏油氣水層的識別通?；诎柶婀?。蘇里格氣田屬于典型的巖性油氣藏，儲層致密、非均質(zhì)性強、整體上含氣飽和度低，烴組分占巖石體積的比例較低，氣水分異性差，局部低阻氣層和高阻水層并存。利用常規(guī)方法對致密砂巖氣藏氣水層進(jìn)行識別與評價，難度要大于常規(guī)氣藏[1-2]。目前用于致密砂巖儲層氣水層識別的方法種類繁多。如，定量法、交會圖法、比值法、數(shù)理統(tǒng)計方法、灰色理論分析方法、模糊聚類分析方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，適用條件不一，各有優(yōu)缺點[3-8]。

蘇里格氣田一井多層、一層多段的現(xiàn)象比較普遍，氣層、含氣層、干層、氣水層的平均厚度較小，且頻繁發(fā)育，縱向上結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。一般氣井在完成測井解釋后，為充分發(fā)揮氣井產(chǎn)能，多采用分層壓裂、合試求產(chǎn)的方式進(jìn)行改造投產(chǎn)。為了優(yōu)化射孔段和提高儲層改造效果，將結(jié)合測井解釋、試氣成果、產(chǎn)液剖面測試等動態(tài)測試資料的對比分析，探索適用于致密砂巖氣藏氣水層快速識別的方法。

1 氣水層測井識別方法

1.1 重疊圖方法

重疊圖是單井氣水層快速直觀顯示的一種有效方法。本次研究主要采取視自然電位-自然電位、聲波時差-深側(cè)向電阻率重疊圖技術(shù)結(jié)合聲波時差-自然電位重疊圖技術(shù)進(jìn)行氣、水層的快速識別。

(1) 視自然電位-自然電位重疊法。此方法又稱為徑向電阻率法與自然電位曲線重疊法，其原理是利用原狀地層與沖洗帶含水飽和度之間的差別，反映儲層可動烴的數(shù)量。

在一般鉆井條件下，泥漿濾液侵入改變了侵入?yún)^(qū)含水飽和度與電阻率，造成地層電阻率徑向上存在差異，即侵入?yún)^(qū)電阻率與原狀地層電阻率不一致，出現(xiàn)徑向電阻率梯度。利用電阻率徑向梯度可以識別氣層，這種方法對于孔隙結(jié)構(gòu)(a、m)差別較大的儲層，都可以進(jìn)行處理[9]。

對式(1)兩邊同時取對數(shù)：

(1)

可得

(2)

式中：Rxo—— 沖洗帶電阻率，Ω·m；

Rt—— 地層電阻率，Ω·m；

Rmf—— 鉆井濾液電阻率，Ω·m；

Rw—— 地層水電阻率，Ω·m；

Sw—— 地層水飽和度；

Sxo—— 沖洗帶飽和度；

Sw—— 地層水飽和度；

n—— 飽和度指數(shù)。

由式(2)可以看出：當(dāng)Rmf=Rw，即泥漿濾液電阻率接近地層水電阻率時，Rxo曲線與Rt曲線重合，Sw=Sxo，地層應(yīng)為水層；Rxo曲線低于Rt曲線時，表現(xiàn)出減阻侵入的特點，出現(xiàn)一定的幅度差，Sw

變換式(1)，可得到式(3)：

(3)

式(3)等號左邊項表示原狀地層含水飽和度與沖洗帶飽和度之間的差別，這一差別正好反映了可動烴的數(shù)量。式(3)右邊項表示RxoRt比值與RmfRw比值之間的差別。可以根據(jù)這2個比值的差別來表示一定數(shù)量的可動烴。

在水層或致密層，當(dāng)RxoRt≈RmfRw時，表示不存在可動烴；當(dāng)RxoRt明顯小于RmfRw時，表示存在一定數(shù)量的可動烴。

自然電位異常公式可近似寫成式(4)：

(4)

式中：K—— 擴(kuò)散電位系數(shù)；

SSP—— 視自然電位，mV。

若用RxoRt代替式(4)中的RmfRw，同樣可以計算出一條“自然電位曲線”，這一條曲線被定義為“視自然電位曲線”曲線。將“視自然電位”曲線與“實測自然電位”重疊繪制，根據(jù)這兩條曲線可以劃分出油、氣、水層。

若為水層，RxoRt≥1，“視自然電位”曲線與“實測自然電位”基本重疊，同時“視自然電位”曲線和“實測自然電位”均呈現(xiàn)出負(fù)異常的特點。若為油氣層，RxoRt<1，“視自然電位”曲線呈現(xiàn)出正異常的特點，而“實測自然電位”曲線仍呈現(xiàn)出負(fù)異常的特點。

該方法不受地層水電阻率、孔隙度及m、a值的影響。同時經(jīng)驗表明，泥質(zhì)對SP與比值RxoRt的影響相差不大，因而這一方法也可用于含泥質(zhì)地層及Rw、Vsh甚至巖性變化較大的地區(qū)，對蘇里格氣田致密砂巖段的儲層研究具有一定的實用性。

(2) 聲波時差-深感應(yīng)電阻率重疊法。聲波時差-深感應(yīng)電阻率重疊法最初由Passey提出，用于識別和評價烴源巖的生油能力。其原理是，較好的生油巖一般在測井曲線上表現(xiàn)為較高的聲波時差和高電阻的特征，故其反向重疊后可表現(xiàn)為“鏡像”增大的特征。曲線“反向”處理是測井解釋中一種放大有效信息的數(shù)據(jù)處理方法。較好儲層一般也具有較高聲波時差，且在含氣后也具有電阻率增大特征，可以借這種方法來識別氣層。

(3) 聲波時差-自然電位重疊法。利用自然電位曲線與聲波時差曲線重疊圖法能夠有效識別地層滲透性。將自然電位曲線與聲波時差曲線在泥巖部位進(jìn)行疊合，作為基線，確定基線后根據(jù)2條曲線之間的間距大小來判斷地層的滲透性。

1.2 等效彈性模量法

等效彈性模量(ρ△t2)法，綜合考慮了聲波時差和密度曲線對地層含氣性的反映。地層含氣后，密度值減小，聲波時差值增大，含氣層段等效模量值出現(xiàn)低值，而在致密層段和含水層段等效彈性模量值出現(xiàn)高值。

2 氣水層測井響應(yīng)特征

一般氣層測井響應(yīng)特征為高電阻、高聲波時差、高中子伽馬、低密度，在重疊圖聲波時差和自然電位曲線重疊圖具有明顯的幅度差，且滲透性越好幅度差就越大。含氣后，電阻率增大，深側(cè)向和聲波時差曲線重疊圖具有明顯幅度差。視自然電位和自然電位曲線重疊圖上，也存在明顯幅度差。等效彈性模量(ρΔt2)曲線上的數(shù)值一般為相對低值，通過上述分析可以定性識別含氣層段。圖1所示為蘇xx井曲線重疊圖法識別盒8段氣層測井圖。

含水部位的測井曲線重疊圖特征表現(xiàn)為，聲波時差和自然電位重疊圖存在明顯幅度差，視自然電位和自然電位重疊圖無幅度差或幅度差較小，深側(cè)向和聲波時差重疊圖無幅度差。一般情況下，等效彈性模量(ρΔt2)曲線上的數(shù)值為相對高值。圖2所示為陜xx井曲線重疊圖法識別盒8段水層測井圖。

3 實例分析

蘇里格氣田部分區(qū)塊氣井產(chǎn)水明顯，尤其是蘇里格氣田西區(qū)[10-11]。 盒8段原解釋結(jié)論為氣層或者含氣的層段(低產(chǎn)氣層)，試氣和實際生產(chǎn)中存在見水現(xiàn)象。為了分析這些產(chǎn)水層段出水的原因，在系統(tǒng)分析出水井地質(zhì)特征及出水量的基礎(chǔ)上，重點選取蘇里格氣田西區(qū)盒8段24口試氣井進(jìn)行試氣見水段測井響應(yīng)特征分析。初步將試氣見水的情況總體上分為2大類：(1) 原解釋結(jié)論為含氣水層或氣水同層的層段，試氣后產(chǎn)水或氣水同出，原解釋結(jié)論與試氣結(jié)論吻合；(2) 原解釋結(jié)論為氣層或差氣層的層段，試氣后見水，原解釋結(jié)論與實際試氣情況有偏差。

圖1 蘇xx井曲線重疊圖法識別盒8段氣層測井圖

原測井結(jié)論與實際試氣情況吻合的主要有蘇xx-18-01、蘇xx-18-02、蘇xxx-52-01等3口井。這3口井對原解釋為氣水同層或者含氣水層的井段進(jìn)行合試試氣，結(jié)果為氣水同出，日產(chǎn)水量分別為6.0、2.3、11.5 m3。通過重疊圖復(fù)查測井響應(yīng)特征：聲波時差和自然電位重疊圖存在明顯幅度差；視自然電位和自然電位曲線重疊圖基本無幅度差；深側(cè)向電阻率和聲波時差曲線重疊圖無幅度差；等效彈性模量(ρΔt2)曲線上的值為相對高值。

原測井結(jié)論與實際試氣結(jié)果存在偏差的情況主要有：

(1) 原測井解釋結(jié)論為差氣層或氣層的層段，在實際生產(chǎn)中與其他井段合試后氣水同出。通過重疊圖方法進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)聲波時差和自然電位重疊圖存在明顯幅度差，視自然電位和自然電位曲線重疊圖、深側(cè)向電阻率和聲波時差曲線重疊圖無幅度差或幅度差較小，等效彈性模量(ρΔt2)曲線為中等或稍高,具有產(chǎn)水層的特征，如蘇xx-11-01井。圖3所示為 蘇xx-18-01含氣性測井重疊圖特征。

此外，多參數(shù)測井交會圖顯示，試氣產(chǎn)水層段與低產(chǎn)氣層段存在混合重疊區(qū)。圖4 所示為蘇西盒8段聲波時差-電阻率交會圖。圖5所示為蘇西盒8段補償中子-補償密度交會圖。

(2) 試氣段原測井解釋結(jié)論為氣層或差氣層的層段，在實際生產(chǎn)中與其他層系多層合試后見水。

圖2 陜xx井曲線重疊圖法識別盒8段水層測井圖

經(jīng)重疊圖復(fù)查發(fā)現(xiàn)，盒8段聲波時差和自然電位曲線重疊圖存在明顯的幅度差；深側(cè)向電阻率和聲波時差曲線重疊圖存在明顯的幅度差；視自然電位和自然電位曲線重疊圖上，也存在明顯的幅度差。等效彈性模量(ρΔt2)曲線上一般為相對低值，不具有水層的測井響應(yīng)特征，表示地層為相對可靠的含氣層或者氣層，與原解釋結(jié)論一致。山1段砂巖段曲線齒化嚴(yán)重，波阻抗值相對較高，由此推斷山1段可能出水。

通過蘇西24口試氣產(chǎn)水井的排查，除蘇xx-18-01井、蘇xx-18-02、蘇xxx-52-01等3口井的射孔段為氣水層或者含氣水層。5口井的射孔段原解釋為氣層或者含氣層，但重疊圖測井曲線呈現(xiàn)出水層特征，根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研和地質(zhì)條件分析為在產(chǎn)水層。由此推測，原解釋為氣層或者含氣層的層段實際上可能為出水層或者含氣水層。其余16口井重疊圖曲線特征與原解釋一致，顯現(xiàn)產(chǎn)氣層的曲線特征。因此，產(chǎn)水的原因可能是由于天然裂縫或者壓裂縫溝通了周圍的產(chǎn)水層。

4 結(jié) 語

重疊圖技術(shù)是放大流體信息的一種相對有效的氣水層快速識別技術(shù)。

圖3 蘇xx-18-01含氣性測井重疊圖特征

圖4 蘇西盒8段聲波時差-電阻率交會圖

圖5 蘇西盒8段補償中子-補償密度交會圖

氣層部位的聲波時差-自然電位曲線、深側(cè)向電阻率-聲波時差曲線、視自然電位-自然電位曲線重疊圖上具有明顯幅度差, 等效彈性模量(ρΔt2)曲線上的數(shù)值一般為相對高值。

含水部位的聲波時差-自然電位重疊圖存在明顯幅度差，視自然電位-自然電位重疊圖無幅度差或幅度差較小，深側(cè)向電阻率-聲波時差重疊圖無幅度差。等效彈性模量(ρΔt2)曲線上一般為相對高值。

原測井解釋結(jié)論為含氣層或者差氣層的層段，試氣產(chǎn)水的原因除裂縫溝通水層外，還可能因為其自身存在部分差氣層或者該地層實際上就是出水層。

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Fast Identification Method for Gas and Water Layer in Sulige Gas Field

HOUKefeng1,3TIANMin2，3ZHANGZhigang1,3WANGWensheng1,3WANGShuhui1,3

(1.Sulige Gas Field Research Center of Changqing Oilfield Company, Xi′an 710018, China; 2.Exploration and Development Research Institute of Changqing Oilfield Company, Xi′an 710016, China; 3.National Engineering Laboratory for Low Permeability Oil and Gas Field Exploration and Development, Xi′an 710018, China)

Compared static logging interpretation with the gas production results, the findings showed that the AC acoustic- self potential, the ratio curve of shallow resistivity to deep resistivity self-potential, deep lateral resistivity log- AC acoustic curve overlapping area, and the curve of the equivalent elasticity modulus can amplify the difference between water and gas layer, which is beneficial to identify gas and water layers rapidly and intuitively. Some new wells were done second interpretation by this method, the result basically agrees well with the dynamic results.

Sulige gas field; gas-water layer identification; overlapping curve; equivalent elasticity modulus

2016-12-20

國家科技重大專項“致密氣生產(chǎn)動態(tài)特征研究“(2016ZX05047003-006)

侯科鋒(1985 — )，男，工程師，研究方向為氣田開發(fā)地質(zhì)。

TE375

A

1673-1980(2017)02-0069-06