彭澤陽(yáng) 張永貴 龍勝祥 盧 婷 王濡岳

(①中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院；②頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

0 引 言

在油氣資源開發(fā)的過程中，錄井資料不僅是對(duì)前期地質(zhì)認(rèn)識(shí)的一個(gè)驗(yàn)證和修正依據(jù)，還可以在開發(fā)周期較短、經(jīng)濟(jì)要求較高時(shí)，對(duì)于沒有進(jìn)行或沒有來得及進(jìn)行測(cè)井、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等高精度儲(chǔ)集層描述工作的生產(chǎn)井和儲(chǔ)集層進(jìn)行快速的初步認(rèn)識(shí)。其中，氣測(cè)全烴錄井更是判別儲(chǔ)集層是否含氣及含氣多少的重要錄井參數(shù)之一[1-5]。

然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于氣測(cè)全烴參數(shù)所受主客觀影響因素較多，測(cè)量值在實(shí)際應(yīng)用中誤差很大，導(dǎo)致其在油氣層解釋評(píng)價(jià)中功用受限。針對(duì)氣測(cè)全烴標(biāo)準(zhǔn)化和定量化的研究有很多，但更多的是人為地將氣測(cè)全烴的影響因素(例如鉆井參數(shù)、鉆井液參數(shù)等)采用比值或系數(shù)的方式對(duì)氣測(cè)全烴進(jìn)行修正，其校正結(jié)果理論性較弱，應(yīng)用局限性較強(qiáng)，可信度存在偏差，最終獲取的經(jīng)驗(yàn)公式往往僅適用于研究區(qū)塊，很難推廣應(yīng)用于全部?jī)?chǔ)集層。

本文從氣測(cè)全烴影響因素的影響機(jī)理出發(fā)，分析各影響參數(shù)對(duì)氣測(cè)全烴的影響規(guī)律，進(jìn)而獲得適用于全部?jī)?chǔ)集層的氣測(cè)全烴修正方法，再通過涪陵氣田已有的生產(chǎn)資料，按照氣測(cè)全烴修正方法建立簡(jiǎn)化后的氣測(cè)全烴修正方程。

1 氣測(cè)全烴現(xiàn)有修正方法

常見的修正方法包括系數(shù)比值法、體積校正法、標(biāo)準(zhǔn)化校正法和異常點(diǎn)去除法等。

(1)系數(shù)比值法：通過機(jī)理研究和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出影響氣測(cè)全烴測(cè)試的主要因素，并將各因素與平均值的比值作為修正系數(shù)，例如宋昌順等[6]通過統(tǒng)計(jì)鄂北地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)井資料，建立氣測(cè)全烴修正公式。該方法從統(tǒng)計(jì)學(xué)出發(fā)，準(zhǔn)確性取決于氣測(cè)全烴機(jī)理研究時(shí)參數(shù)的準(zhǔn)確性、統(tǒng)計(jì)井?dāng)?shù)目及是否有代表性，由于實(shí)際參數(shù)與平均數(shù)間可能存在幾倍的差異，簡(jiǎn)單的采用比值進(jìn)行修正，會(huì)導(dǎo)致校正后的全烴值過大或過小。通常人為地對(duì)變化過大參數(shù)采用根號(hào)或三次根號(hào)縮小修正后的結(jié)果，統(tǒng)計(jì)所獲得的規(guī)律大多適應(yīng)于研究區(qū)塊內(nèi)，很難推廣應(yīng)用于其他區(qū)塊。

(2)體積校正法：主要考慮到正常鉆進(jìn)時(shí)的鉆頭與取心鉆井時(shí)鉆頭尺寸存在差異，由此會(huì)導(dǎo)致取心段的氣測(cè)測(cè)量不準(zhǔn)，因此針對(duì)破碎巖石體積差異對(duì)氣測(cè)全烴進(jìn)行修正。例如吳文明等[7]和曹鳳俊[8]認(rèn)為鉆頭直徑和鉆時(shí)是影響氣測(cè)全烴數(shù)值的主要因素，需要通過破碎巖石體積進(jìn)行校正。該方法額外考慮了鉆進(jìn)過程中取心作業(yè)的影響，但對(duì)各井間其他參數(shù)差異并未展開研究，因此通常作為氣測(cè)全烴校正過程的一部分，不能單獨(dú)使用。

(3)標(biāo)準(zhǔn)化校正法：認(rèn)為單井在有限井段(150 m左右)內(nèi)，外部因素變化不大，影響因素可以忽略或看成近似相同，因此可以通過任意兩點(diǎn)全烴的比值消除外部因素，主要反映含氣性差異，趙全國(guó)等[9]利用該方法研究蘇里格氣田氣測(cè)全烴的變化，獲得了良好的效果。但該方法要求研究區(qū)塊各井的主要生產(chǎn)段工程因素相近，才能通過比值消除外部因素，對(duì)于區(qū)塊較大、工程工藝復(fù)雜的氣藏而言難度較大。

(4)異常點(diǎn)去除法：從氣測(cè)全烴數(shù)據(jù)異常點(diǎn)入手，認(rèn)為需要剔除下鉆、接單根、停泵、取心等工程措施造成的規(guī)律性數(shù)據(jù)異常點(diǎn)，同時(shí)需要考慮壓差對(duì)氣測(cè)全烴的影響[10]，但文獻(xiàn)僅定性描述了修正過程中需要考慮的因素，并無定量的修正公式，因此盡管文獻(xiàn)介紹取得了很好的應(yīng)用效果，但很難推廣應(yīng)用。

綜上所述，這些氣測(cè)全烴修正方法雖然可以很好地解決研究區(qū)塊氣測(cè)全烴的異?，F(xiàn)象，但對(duì)氣測(cè)全烴的影響因素沒有深入研究，更多的是從統(tǒng)計(jì)角度歸納氣測(cè)全烴的修正方程，使得這些方法在推廣到其他區(qū)塊時(shí)計(jì)算誤差較大。因此，需要從氣測(cè)全烴各參數(shù)的影響機(jī)理出發(fā)，建立氣測(cè)全烴修正方法。

2 氣測(cè)全烴影響因素研究

錄井作業(yè)中，采集到的所有數(shù)據(jù)都會(huì)受到施工環(huán)境、鉆井工況、采集設(shè)備等外部因素的影響，氣測(cè)錄井也不例外，由于氣測(cè)錄井實(shí)際采集的是單位時(shí)間內(nèi)脫氣器脫出單位鉆井液中氣體的烴類含量，并不能直接反映巖石中氣體含量多少[11-12]，若要用氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)地層巖性以及儲(chǔ)集層中流體性質(zhì)的變化做出判斷，必須了解這些參數(shù)質(zhì)量如何、是否可信、受到哪些因素影響、如何剔除這些影響，同時(shí)對(duì)相應(yīng)異常值進(jìn)行剔除，才能充分發(fā)揮氣測(cè)錄井作用。從氣測(cè)全烴的來源進(jìn)行分類，可以將測(cè)試全烴含量分為“破碎氣”和“擴(kuò)散氣”，前者是指鉆頭破碎體積巖樣中所含的所有氣，后者是指從周邊巖石中由于壓差和濃度差擴(kuò)散滲流進(jìn)入破碎體積的氣體[13]。因此，可以通過具體分析這兩類氣體含量的影響因素進(jìn)而獲得氣測(cè)全烴的影響因素。

2.1 破碎氣含量影響因素

除了地層巖石原本氣體含量之外，決定破碎氣含量的主要因素是破碎巖石體積，根據(jù)破碎巖石體積與工程參數(shù)之間的關(guān)系可以得出，破碎氣含量與鉆頭直徑成正比，與鉆時(shí)成反比。

2.2 擴(kuò)散氣含量影響因素

除了地層巖石原本氣體含量和巖石本身性質(zhì)外，決定擴(kuò)散氣含量的主要因素是井筒中流體的流速和流體的性質(zhì)，對(duì)于流速而言，對(duì)鉆井液中氣體濃度主要起到稀釋作用，即流速越快，攜帶同樣氣體的液體越多，測(cè)試出的氣體濃度越低，因此流速/流量與氣測(cè)全烴成反比關(guān)系。而擴(kuò)散過程非常復(fù)雜，很難用某一公式進(jìn)行總結(jié)，通常采用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)律總結(jié)。通過調(diào)研現(xiàn)有的研究結(jié)果[13-15]，發(fā)現(xiàn)密度對(duì)全烴測(cè)定值的影響存在先反比后正比的趨勢(shì)，且臨界點(diǎn)一般為1.2 g/cm3左右，而粘度對(duì)全烴測(cè)定值的影響與密度息息相關(guān)，且關(guān)系復(fù)雜，但總體呈現(xiàn)密度越高，影響程度越低的趨勢(shì)，可近似認(rèn)為粘度與全烴成正比關(guān)系或?qū)?shù)關(guān)系。

3 氣測(cè)全烴修正方法研究

3.1 全烴修正公式研究

氣測(cè)全烴所測(cè)試的氣為破碎巖石中所含的總氣量與破碎后周邊巖石擴(kuò)散/滲流而來的氣量之和，因此最終獲得的修正公式如下：

(1)

結(jié)合氣測(cè)全烴影響因素分析結(jié)果與涪陵區(qū)塊統(tǒng)計(jì)結(jié)果，選取密度影響方程為二項(xiàng)式(考慮到密度與全烴先反比后正比的趨勢(shì))，粘度影響方程為對(duì)數(shù)，由此獲得適合于涪陵區(qū)塊的氣測(cè)全烴修正方程：

(2)

式中：a、b、c、d、e、f為擬合系數(shù)。

綜合考慮影響因素修正公式非常復(fù)雜，且修正參數(shù)較多，擬合難度大?？紤]到氣測(cè)全烴修正的結(jié)果是為了定性對(duì)比不同區(qū)域、不同小層的含氣能力，而不是定量比較各區(qū)塊差異的大小和數(shù)值。因此參考系數(shù)比值法，將修正公式簡(jiǎn)化為各個(gè)影響因素與平均值的比值乘積的形式。其中，考慮到涪陵區(qū)塊鉆井液密度普遍大于1.2 g/cm3，此時(shí)密度對(duì)全烴的影響可以從二項(xiàng)式簡(jiǎn)化為正比關(guān)系：

(3)

3.2 數(shù)據(jù)點(diǎn)優(yōu)化方法研究

在測(cè)試過程中，受到測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法的影響，勢(shì)必會(huì)存在測(cè)試異常點(diǎn)，除了常用的剔除下鉆、接單根、停泵、取心等工程措施造成的規(guī)律性數(shù)據(jù)異常點(diǎn)外，為了盡可能地消除這些點(diǎn)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的影響，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，認(rèn)為測(cè)試數(shù)值范圍為：平均值±2倍方差。對(duì)于測(cè)試數(shù)值大于該范圍的，可以認(rèn)為是異常點(diǎn)進(jìn)行刪除。同時(shí)，對(duì)于測(cè)試數(shù)據(jù)劇烈波動(dòng)區(qū)域，認(rèn)為此時(shí)測(cè)量精度存在誤差，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)采取平滑化處理，消除波動(dòng)，此處采用常用的“七點(diǎn)線性平滑”，即取相鄰五點(diǎn)的平均數(shù)作為該點(diǎn)實(shí)際數(shù)值。

最終，通過計(jì)算修正全烴和進(jìn)行處理后的單井全烴將更能代表實(shí)際儲(chǔ)集層的含氣特征，如圖1所示。

圖1 某井氣測(cè)全烴計(jì)算及修正結(jié)果

4 修正方法適應(yīng)性研究

選取涪陵主體區(qū)塊井，考慮到區(qū)塊各井鉆頭直徑和泵排量基本一致，將全烴修正公式簡(jiǎn)化如下：

(4)

為盡可能避免其他工程誤差對(duì)全烴修正的影響，選取鄰井針對(duì)主力層系氣測(cè)全烴進(jìn)行研究。分別對(duì)比原全烴(原始測(cè)試數(shù)據(jù))、現(xiàn)有氣測(cè)全烴修正方法(以比值法為例)、新提出的氣測(cè)全烴修正方法與測(cè)試產(chǎn)量之間的關(guān)系，對(duì)比結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，當(dāng)選擇數(shù)據(jù)點(diǎn)較少，且盡可能保證其他參數(shù)一致時(shí)，明顯看出采用新的修正方法顯著優(yōu)化了全烴與測(cè)試產(chǎn)量的相互關(guān)系，即修正后的氣測(cè)全烴更具有可靠性。

基于新的氣測(cè)全烴修正公式，計(jì)算整個(gè)區(qū)塊上部未開發(fā)且地質(zhì)資料缺失的⑥-⑨小層氣測(cè)全烴平均值分布，并與上部層系試驗(yàn)井產(chǎn)能進(jìn)行對(duì)比，產(chǎn)能以位于井軌跡中圓點(diǎn)的顏色表示(圖3)?？梢钥闯?，上部氣層測(cè)試井產(chǎn)量與修正后的氣測(cè)全烴大小呈良好的正相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步證明修正后的氣測(cè)全烴具有可靠性，可以用于指導(dǎo)上部層系試驗(yàn)井的布置。

圖2 全烴與測(cè)試產(chǎn)量相關(guān)性對(duì)比

圖3 新氣測(cè)全烴修正方法與上部氣層測(cè)試產(chǎn)量相關(guān)性對(duì)比

5 結(jié) 論

通過理論分析和文獻(xiàn)調(diào)研，首先根據(jù)全烴來源將氣測(cè)全烴分為了破碎氣含量和擴(kuò)散氣含量?jī)深?，并根?jù)影響機(jī)理分別確定了影響破碎氣含量和影響擴(kuò)散氣含量的各參數(shù)對(duì)全烴的具體影響規(guī)律，其中鉆頭直徑、密度大于1.2 g/cm3時(shí)的鉆井液密度與氣測(cè)全烴成正比；鉆時(shí)、流速、密度小于1.2 g/cm3時(shí)的鉆井液密度與氣測(cè)全烴成反比；密度大于1.2 g/cm3時(shí)的鉆井液粘度與氣測(cè)全烴成正比或?qū)?shù)關(guān)系?；诖耍⒘诵碌臍鉁y(cè)全烴校正方法，并根據(jù)實(shí)用性對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。

通過對(duì)研究區(qū)塊相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，去除區(qū)塊整體保持不變或基本不變的參數(shù)，剔除各參數(shù)中的異常點(diǎn)，對(duì)剩余數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，并利用氣測(cè)全烴修正公式對(duì)各井各深度的氣測(cè)全烴數(shù)值進(jìn)行修正。由此獲得的修正后的氣測(cè)全烴考慮影響因素更全，計(jì)算結(jié)果能夠更好地反映儲(chǔ)集層的含氣能力。