王文文，張宏偉，周 全，成家杰，侯振永

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，北京101149）

鄂爾多斯盆地東北緣D探區(qū)油氣主要勘探層系為晚古生代地層，由上至下依次發(fā)育二疊系石千峰組、上石盒子組、下石盒子組、山西組和太原組以及石炭系本溪組，主要巖性為砂巖、泥巖、灰?guī)r及煤層。 經(jīng)過幾年的勘探開發(fā)實(shí)踐，區(qū)塊內(nèi)致密砂巖氣已經(jīng)取得了一定的成果。 但是，在致密砂巖儲(chǔ)層勘探開發(fā)過程中， 由于致密砂巖儲(chǔ)層孔喉半徑小、非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層“非阿爾奇”效應(yīng)明顯，氣、水層電阻率基本相當(dāng)，甚至出現(xiàn)低電阻氣層、高電阻水層并存，上水下氣共生等特征，給流體性質(zhì)識(shí)別帶來困難，含氣性評(píng)價(jià)問題日益突出。

根據(jù)致密砂巖氣儲(chǔ)層流體識(shí)別困難的特點(diǎn)，前人應(yīng)用常規(guī)、陣列聲波、核磁等測(cè)井資料，對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層流體特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出了多種方法，取得了一定效果。彭真等［1］分析了致密砂巖儲(chǔ)層物性、泥漿侵入等特征，明確了致密砂巖儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)與可動(dòng)流體之間的關(guān)系，利用孔隙度曲線重疊判別法、含氣指示判別法實(shí)現(xiàn)流體性質(zhì)判別；王兆年等［2］針對(duì)川西白馬廟地區(qū)淺層砂巖氣勘探，分析了侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組砂巖儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)特征，提出了致密砂巖橫波速度隨含氣飽和度增加而降低，電阻率邊界不明確，用縱橫波速度比法來區(qū)分致密氣；武鑫等［3］利用鑄鐵薄片、掃描電鏡、壓汞法和NMR等資料，對(duì)烏爾禾油田克拉瑪依組低滲砂巖儲(chǔ)層微孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為研究區(qū)低滲砂巖儲(chǔ)層的壓汞曲線、核磁T2譜特征及中值壓力、分選系數(shù)、核磁大小孔隙比、孔隙度、滲透率、儲(chǔ)層品質(zhì)因子為儲(chǔ)層主要表征參數(shù)。

本文以鄂爾多斯盆地東北部D探區(qū)上古生界致密砂巖氣層為研究實(shí)例，綜合陣列聲波、陣列感應(yīng)、核磁等測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，構(gòu)建了包含深電阻率、泊松比等參數(shù)的致密砂巖氣儲(chǔ)層聲電判別指數(shù)。 研究區(qū)試驗(yàn)井實(shí)例表明，利用聲電判別指標(biāo)可以有效識(shí)別致密砂巖氣層，可為研究區(qū)及其周緣上古生界致密砂巖氣層有效判識(shí)提供科學(xué)依據(jù)。

1 致密儲(chǔ)層含氣性與電阻率關(guān)系

由于鄂爾多斯盆地東緣致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，造成儲(chǔ)層的電性特性多樣，物性對(duì)于電性影響的線性變化規(guī)律缺失。 通過建立自然伽馬與深電阻率交會(huì)圖， 發(fā)現(xiàn)隨著自然伽馬數(shù)值的增加，顯示儲(chǔ)層泥質(zhì)含量上升，孔隙結(jié)構(gòu)逐漸變差，深電阻率在17 Ω·m以下，氣層、氣水同層混疊，電學(xué)性質(zhì)趨于復(fù)雜化，常規(guī)電阻率判別流體性質(zhì)失效，如圖1所示。

通過孔隙度與深電阻率交會(huì)圖發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)貙由铍娮韪哂?7 Ω·m時(shí)，測(cè)試結(jié)論均為氣層；但當(dāng)?shù)貙由铍娮璧陀?7 Ω·m后， 不同流體類型層位混雜，電性對(duì)含氣性的控制規(guī)律失效，如圖2所示。

2 致密儲(chǔ)層含氣性與聲電參數(shù)關(guān)系

地層含氣后，會(huì)導(dǎo)致縱波速度下降，由于橫波傳播不受流體影響，故橫波速度不變；含氣儲(chǔ)層的縱橫波速度比與純水儲(chǔ)層相比顯著下降［4-6］；另外不同流體的壓縮系數(shù)差別較大，氣體壓縮系數(shù)相對(duì)較大，水的壓縮系數(shù)相對(duì)較小。 因此可以根據(jù)上述力學(xué)參數(shù)特征進(jìn)行流體性質(zhì)定性識(shí)別［7-10］。

利用圖版法對(duì)有試氣結(jié)果的層位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合測(cè)試產(chǎn)氣、產(chǎn)水量對(duì)解釋層進(jìn)行分類劃分，建立泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì)圖版，如圖3所示。 該圖版可以對(duì)氣層與非氣層具有較明顯的區(qū)分作用。 當(dāng)泊松比小于0.17時(shí)，測(cè)試均為純氣層。受聲波含氣敏感性影響，測(cè)試差氣層與含水層混疊。

進(jìn)一步利用圖版法，建立泊松比與深電阻率交會(huì)圖版， 如圖4所示。 結(jié)合電阻率與泊松比雙重控制，可以發(fā)現(xiàn)該圖版可以對(duì)純氣層與含水層具有明顯的區(qū)分作用。

3 聲電判別指數(shù)構(gòu)建

結(jié)合區(qū)域分析的電性及力學(xué)參數(shù)特征，構(gòu)建聲電判別指數(shù)， 聲電判別指數(shù)由兩部分貢獻(xiàn)組成，分為電阻率貢獻(xiàn)和力學(xué)參數(shù)貢獻(xiàn)。 由于聲波計(jì)算的巖石力學(xué)參數(shù)對(duì)含氣敏感，因此將該部分貢獻(xiàn)設(shè)置為指數(shù)函數(shù)； 由于電阻率對(duì)本區(qū)流體判別存在界線，因此將該部分貢獻(xiàn)設(shè)置為線性函數(shù)；據(jù)此可定義聲電判別指數(shù)：

其中，a=4 039.1；b=0.68；RO=19.11

式中，KF為聲電判別指數(shù)；γ為泊松比，無量綱；Δtp為 地 層 縱 波 時(shí) 差，μs/ft；Δts為 地 層 橫 波 時(shí)差，μs/ft；Rt為深電阻率，Ω·m。a、b和RO為區(qū)域系數(shù)，可根據(jù)泊松比與深電阻率交會(huì)圖版上投影數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)位置關(guān)系確定區(qū)域系數(shù)。

當(dāng)KF≥0時(shí)， 該實(shí)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層判別為純氣儲(chǔ)層；當(dāng)KF＜0時(shí)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)含水儲(chǔ)層。進(jìn)一步結(jié)合地層孔隙度信息，可對(duì)有效儲(chǔ)層進(jìn)行判別。

4 應(yīng)用實(shí)例

圖5為A井用聲電判別指數(shù)得到的致密砂巖氣層處理成果圖，為應(yīng)用聲電判別指數(shù)后測(cè)試點(diǎn)區(qū)分情況，應(yīng)用該指數(shù)可對(duì)區(qū)域氣層進(jìn)行有效判別。

圖中10號(hào)層深度段1 652.7～1 656.3 m，層厚3.6 m，對(duì)應(yīng)的自然伽馬整體呈低值，巖性較純；井徑曲線規(guī)則、井眼條件良好；陣列感應(yīng)測(cè)井電阻率曲線呈現(xiàn)高阻、重合特征；陣列聲波的泊松比和速度比具有微弱“鏡像特征”；但聲電判別指數(shù)呈現(xiàn)高值，利用聲電判別指數(shù)，指示該層段為氣層；該井1 651.1～1 656.3 m層段射孔， 獲得日產(chǎn)氣無阻流量8 330 m3/d，為工業(yè)氣流層，與解釋結(jié)論完全符合。

12號(hào)層深度段1 682.2～1 686.6 m， 測(cè)井響應(yīng)類似，電阻率呈現(xiàn)低阻特征、重合特征，利用聲電判別指數(shù)，指示該層段為水層；該井1 680.1～1 686.4 m層段壓裂后，日產(chǎn)水3 m3/d，與解釋結(jié)論相符。

5 結(jié)論

（1）針對(duì)致密儲(chǔ)層電性對(duì)含氣性敏感度降低的特點(diǎn)，利用泊松比與體積壓縮系數(shù)交會(huì)可以有效區(qū)分氣層與非氣層，當(dāng)泊松比小于0.17時(shí)，測(cè)試均為純氣層。

（2）綜合電阻率和力學(xué)參數(shù)，構(gòu)建聲電判別指數(shù)，研究區(qū)測(cè)試井實(shí)例表明，利用聲電判別指數(shù)可以有效識(shí)別致密砂巖氣層。