方錫賢

（中石化經(jīng)緯有限公司華北測(cè)控公司）

0 引言

氣測(cè)錄井是一種直接測(cè)量地層中天然氣含量和組成的地球化學(xué)錄井方法[1]，由于油氣水層的烴類物質(zhì)含量不同，輕質(zhì)組分、溶解氣含量不同，氣測(cè)曲線形態(tài)、全烴異常值、氣測(cè)組分不同，應(yīng)用氣測(cè)資料能夠快速發(fā)現(xiàn)油氣顯示，判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

作為目前唯一用于井口實(shí)時(shí)連續(xù)檢測(cè)鉆井液中可燃?xì)怏w總含量和組分的一種錄井技術(shù)，氣測(cè)錄井可在鉆井過程中檢測(cè)多項(xiàng)參數(shù)，具有簡(jiǎn)單、快捷、靈敏、連續(xù)、在線等優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)問世以來就備受各方的重視，現(xiàn)已成為石油勘探開發(fā)領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)基本錄井技術(shù)，廣泛應(yīng)用于石油鉆井油氣解釋評(píng)價(jià)過程中。

為充分發(fā)揮氣測(cè)錄井在發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)油氣顯示層中的功能，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣層的目的，國內(nèi)外對(duì)氣測(cè)資料解釋評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量的研究，形成一系列解釋評(píng)價(jià)方法。目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的是烴三角形圖板法、皮克斯勒?qǐng)D板法、輕質(zhì)烷烴比值法（3H圖解法）等[1]，但這些方法均建立在氣測(cè)組分比值的基礎(chǔ)上[2-3]，一方面連續(xù)檢測(cè)的全烴曲線蘊(yùn)含的地質(zhì)信息沒有得到有效利用，另一方面當(dāng)組分不全或不符合地球化學(xué)規(guī)律時(shí)，這些解釋圖板、解釋方法就不能用于解釋評(píng)價(jià)。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)解釋評(píng)價(jià)的不足，提出了“能量系數(shù)”解釋法這一全新解釋評(píng)價(jià)方法。

1 “能量系數(shù)”解釋法簡(jiǎn)介

1.1 “能量系數(shù)”解釋法的創(chuàng)立

與傳統(tǒng)氣測(cè)解釋方法從國外引進(jìn)或引進(jìn)后加以改進(jìn)不同，“能量系數(shù)”解釋法完全為國內(nèi)本土獨(dú)創(chuàng)，其解釋方法、解釋原理與傳統(tǒng)氣測(cè)解釋方法完全不同，作為一種創(chuàng)新性的氣測(cè)解釋方法，屬于本土研發(fā)成果。該方法最早于2001 年由原河南錄井基層專業(yè)技術(shù)人員提出，他們?cè)陂_展“低孔低滲油氣層錄井識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)”項(xiàng)目研究時(shí)，嘗試將傳統(tǒng)的氣測(cè)解釋圖板及改進(jìn)的解釋圖板應(yīng)用于低孔低滲油氣層錄井識(shí)別與評(píng)價(jià)，但解釋效果均較差，不能滿足解釋評(píng)價(jià)需要。

通過比較不同性質(zhì)儲(chǔ)層流體與氣測(cè)組分及其比值發(fā)現(xiàn)各參數(shù)組合缺乏規(guī)律性，為解決這一問題，經(jīng)過不斷探索，決定從儲(chǔ)層能否產(chǎn)出油氣的內(nèi)因——儲(chǔ)層能量的角度出發(fā)，分析各氣測(cè)參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層能量的響應(yīng)程度。經(jīng)過多次篩選淘汰，選擇灌滿系數(shù)和全烴異常相對(duì)幅度進(jìn)行綜合歸納，提出“能量系數(shù)”的概念及相關(guān)解釋評(píng)價(jià)方法，該方法的應(yīng)用效果良好，滿足了油氣層解釋評(píng)價(jià)需要。其后，反映相關(guān)成果的《安棚地區(qū)低孔低滲地層氣測(cè)解釋方法探討》[4]一文在科技期刊發(fā)表，“能量系數(shù)”解釋法這一氣測(cè)錄井解釋方法得以公開。

1.2 “能量系數(shù)”解釋法原理

與依賴氣測(cè)組分比值參數(shù)的解釋方法不同，“能量系數(shù)”解釋法是建立在氣測(cè)全烴曲線形態(tài)及儲(chǔ)層厚度基礎(chǔ)上的氣測(cè)解釋方法?！澳芰肯禂?shù)”（Q）是綜合全烴異常相對(duì)幅度（全烴異常值與全烴基值的比值）、烴類灌滿系數(shù)（全烴異常顯示厚度與儲(chǔ)層厚度的比值）的一個(gè)參數(shù)[4]，相對(duì)更能反映儲(chǔ)層能量。

式中：Tg異為全烴異常最高值，%；Tg基為全烴基值，%；h為全烴異常顯示厚度，m；H為儲(chǔ)層厚度，m。

在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算“能量系數(shù)”值的全烴異常最高值、全烴基值和全烴顯示厚度時(shí)，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行選值，但要注意消除“單根氣”與“后效氣”對(duì)全烴異常最高值的影響。儲(chǔ)層厚度通過巖屑錄井資料、鉆時(shí)資料或者測(cè)井曲線獲得，但要注意消除夾層及小薄層的影響。“能量系數(shù)”可以獨(dú)立使用也可以結(jié)合其他參數(shù)建立新的解釋圖板。

1.3 “能量系數(shù)”解釋法的優(yōu)勢(shì)與不足

由于“能量系數(shù)”解釋法所使用參數(shù)只包括全烴異常值、全烴基值、全烴異常顯示厚度、儲(chǔ)層厚度等參數(shù)，因此其分析值不受氣測(cè)組分值的影響，這使其具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：一方面能夠適應(yīng)石油地質(zhì)條件復(fù)雜，氣測(cè)組分不全儲(chǔ)層（如稠油、凝析油氣層）以及組分不符合地球化學(xué)規(guī)律儲(chǔ)層（如僅有C3的儲(chǔ)層或C3＞C2的儲(chǔ)層）等復(fù)雜地層氣測(cè)資料的解釋評(píng)價(jià)；另一方面也能夠滿足快速鉆井、氣測(cè)分析周期高于鉆時(shí)條件下氣測(cè)資料的解釋評(píng)價(jià)以及錄井條件較為簡(jiǎn)單、氣測(cè)組分分析不足時(shí)氣測(cè)資料的解釋評(píng)價(jià)。

儲(chǔ)層厚度、全烴異常段厚度為人工確定，因此解釋數(shù)據(jù)一定程度上受到解釋人員對(duì)區(qū)域資料掌握程度、解釋經(jīng)驗(yàn)豐富與否的影響，不能完全智能化解釋。為解決這一問題，應(yīng)在加強(qiáng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理的基礎(chǔ)上，確定不同地區(qū)全烴異常顯示劃分依據(jù)，全烴異常段厚度及儲(chǔ)層厚度確定依據(jù)，并實(shí)現(xiàn)智能化確定。

2 “能量系數(shù)”解釋法的地質(zhì)依據(jù)

2.1 灌滿系數(shù)反映排替程度

2.1.1 巖石孔隙原生流體為地層水

母巖經(jīng)過風(fēng)化、搬運(yùn)、沉淀形成的沉積物，隨著時(shí)間的推移，上覆沉積物逐漸增厚，壓力也不斷增大，附著在沉積物中的水分逐漸排出，顆粒間的孔隙減少，體積縮小，顆粒之間的聯(lián)系力增強(qiáng)，進(jìn)而使沉積物固結(jié)變硬。隨著壓力的增大，溫度將升高，在溫度和壓力共同作用下，沉積物顆粒之間的附著水被排出，許多含水膠體和含水礦物也會(huì)因失水作用進(jìn)而形成新礦物，填充在沉積物孔隙中的礦物質(zhì)將分散的顆粒粘結(jié)在一起形成巖石，如礫和砂膠結(jié)后形成礫巖和砂巖。也就是說，在沉積成巖過程中，巖石孔隙充填的原生流體為地層水[5-8]。

2.1.2 排替程度決定灌滿系數(shù)

對(duì)于儲(chǔ)層而言，其孔隙間被流體所充填，在同一儲(chǔ)層中，可以認(rèn)為孔隙間非油（氣）即水。烴源巖生成的油氣運(yùn)移到儲(chǔ)集巖中儲(chǔ)集的過程，就是烴類物質(zhì)排替孔隙中蘊(yùn)藏水的過程。當(dāng)排替徹底時(shí)，則油氣等烴類物質(zhì)充滿巖石孔隙，形成油（氣）層；當(dāng)排替不徹底時(shí)，油（氣）與水共存于同一巖石孔隙中，經(jīng)過縱向分異后形成油（氣）水同層。在具備圈閉條件的情況下，排替程度一方面取決于儲(chǔ)層的物性，物性好，排替壓力低，同樣壓力下，烴類物質(zhì)更容易排替儲(chǔ)層中的水；物性差，排替壓力高，同樣壓力下，烴類物質(zhì)排替儲(chǔ)層中的水量少。另一方面取決于運(yùn)移到儲(chǔ)層的烴類物質(zhì)量及能量，烴類物質(zhì)量多、能量大，油氣等烴類物質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層中的水排替就徹底，反之則排替不徹底。

由于全烴曲線的連續(xù)性，當(dāng)?shù)貙颖汇@開后，流體的特性可通過全烴曲線的形態(tài)特征表現(xiàn)出來，全烴曲線形態(tài)特征反映地層烴類信息。含有油、氣等烴類物質(zhì)的地層氣測(cè)全烴曲線呈高值（即氣測(cè)全烴異常），不含油氣等烴類物質(zhì)地層則呈低值，這導(dǎo)致全烴異常顯示厚度與儲(chǔ)層厚度不一致，全烴異常顯示厚度與儲(chǔ)層厚度的比值就是灌滿系數(shù)。因此，灌滿系數(shù)也在一定程度上反映地層的能量及含油（氣）水性。

2.2 全烴異常相對(duì)幅度反映地層孔隙流體壓力

鉆頭破碎巖石后，巖石孔隙中蘊(yùn)藏的油氣等烴類物質(zhì)會(huì)進(jìn)入鉆井液，如果地層中烴類物質(zhì)含量高、地層孔隙流體壓力高，那么進(jìn)入鉆井液中的烴類物質(zhì)多，氣測(cè)錄井檢測(cè)到的烴類物質(zhì)就多，氣測(cè)全烴絕對(duì)值越高，“氣測(cè)全烴增加值”（氣測(cè)全烴異常值與基值的差值）就越大，因此全烴增加值能夠判斷地層孔隙流體壓力相對(duì)高低。但是影響氣測(cè)錄井因素除地層含烴量、油氣性質(zhì)、巖石特性、儲(chǔ)層物性等地層因素外，還與鉆頭直徑、鉆頭類型、鉆壓、鉆時(shí)、鉆井液性質(zhì)等多種外因相關(guān)。因此，相同性質(zhì)的油氣層，在不同鉆井條件下，會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的氣測(cè)異常。由于同一井不同地層或同一地區(qū)不同井所用的鉆頭、鉆井液及工程參數(shù)不一致，同樣條件下油層氣測(cè)全烴絕對(duì)值、氣測(cè)全烴增加值不可能一致。為減少這些外在因素的影響，氣測(cè)錄井油氣層通常采用比值進(jìn)行解釋，在使用全烴值進(jìn)行解釋評(píng)價(jià)時(shí)往往使用全烴異常相對(duì)幅度，通常認(rèn)為：全烴異常相對(duì)幅度高，地層孔隙流體壓力高，地層能量高，獲得工業(yè)油氣流的可能性高；反之，全烴異常相對(duì)幅度低，地層孔隙流體壓力低，地層能量低，獲得工業(yè)油氣流的可能性低。

2.3 油層水淹程度的影響

油田在水驅(qū)開發(fā)過程中，隨著注水周期的延長(zhǎng)、采出程度的增加、剩余油飽和度的降低、油層水淹程度的提高，烴類物質(zhì)逐漸減少，相應(yīng)的全烴異常相對(duì)幅度逐漸下降，并且隨著水驅(qū)強(qiáng)度的增強(qiáng)、注水時(shí)間的增加、水淹程度的提高，全烴異常相對(duì)幅度下降增大。與此同時(shí)，全烴曲線由箱形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N形態(tài)，在全烴曲線上表現(xiàn)為異常厚度減少，全烴異常層段與儲(chǔ)層厚度的比值明顯逐漸降低，灌滿系數(shù)相應(yīng)降低[9]。

2.4 灌滿系數(shù)與全烴異常相對(duì)幅度的互補(bǔ)關(guān)系

通常油層灌滿系數(shù)高，全烴異常相對(duì)幅度低；氣層灌滿系數(shù)較低，全烴異常相對(duì)幅度較高?！澳芰肯禂?shù)”將烴類灌滿系數(shù)和全烴異常相對(duì)幅度這兩個(gè)參數(shù)加以綜合，可在一定程度上彌補(bǔ)烴類灌滿系數(shù)與全烴異常相對(duì)幅度的不足，有利于劃分產(chǎn)層與非產(chǎn)層。AP 區(qū)塊中淺層儲(chǔ)層孔滲性好，原油為黑油，而深層為特低孔、低滲儲(chǔ)層，油層為油氣混合層、揮發(fā)性油層、凝析油氣層。對(duì)比該區(qū)塊中、淺、深層油氣儲(chǔ)層數(shù)據(jù)，雖然油質(zhì)各異，但其“能量系數(shù)”下限均很接近。

3 “能量系數(shù)”解釋法的應(yīng)用拓展

由于“能量系數(shù)”這一解釋方法的提出者為現(xiàn)場(chǎng)錄井技術(shù)人員，缺乏推廣的權(quán)威性和必然性，以致“能量系數(shù)”解釋法在提出之初并沒有得到普遍響應(yīng)。但隨著時(shí)間的推移，部分科研技術(shù)人員在試探性的應(yīng)用中取得了良好效果，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)并將應(yīng)用成果在科技期刊及專業(yè)會(huì)議上進(jìn)行公開發(fā)表和交流，使這一方法應(yīng)用范圍得以不斷擴(kuò)大。

3.1 從低孔低滲儲(chǔ)層應(yīng)用延伸到高孔高滲儲(chǔ)層

“能量系數(shù)”解釋法在低孔低滲油氣藏解釋評(píng)價(jià)中應(yīng)用取得良好效果后，相關(guān)技術(shù)人員并沒有止步，而是將其應(yīng)用到其他地區(qū)。南襄盆地泌陽凹陷的孫崗地區(qū)作為一個(gè)勘探高難地區(qū)，石油地質(zhì)條件和油氣層性質(zhì)十分復(fù)雜，氣測(cè)錄井在油層響應(yīng)特征多種多樣：有的是C1、C2齊全，C1＞C2；有的則是組分不全，但是有C3組分，且有C3＞C2、C3＞C1現(xiàn)象。研究人員將“能量系數(shù)”解釋法應(yīng)用于該區(qū)氣測(cè)解釋評(píng)價(jià)，并建立相應(yīng)的解釋圖板，取得了較為滿意的成果[4]。這說明“能量系數(shù)”解釋法不僅適用于低孔低滲儲(chǔ)層，也適用于地質(zhì)條件復(fù)雜、氣測(cè)組分響應(yīng)特征多樣的高孔高滲儲(chǔ)層。

3.2 應(yīng)用范圍拓展到不同類型盆地

除“能量系數(shù)”解釋法這一解釋方法提出者將其應(yīng)用于南襄盆地外，參照會(huì)議以及科技刊物發(fā)表的論文分析可知，其他錄井技術(shù)人員已將“能量系數(shù)”解釋法應(yīng)用于蘇北盆地、焉耆盆地、鄂爾多斯盆地等不同類型、不同地層的氣測(cè)資料解釋評(píng)價(jià)中[10-13]。目前“能量系數(shù)”解釋法為蘇北盆地氣測(cè)定量解釋方法中最為重要的方法之一，是該盆地內(nèi)金湖凹陷應(yīng)用效果最好的氣測(cè)解釋方法[11]。

3.3 從錄井專業(yè)人員應(yīng)用擴(kuò)展到高校研究人員

西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院吳思儀與司馬立強(qiáng)等[12]引入“能量系數(shù)”解釋法用于建立定量解釋圖板，通過分析研究區(qū)11 口井101 個(gè)儲(chǔ)層段的數(shù)據(jù)資料，確定研究區(qū)產(chǎn)層“能量系數(shù)”的下限值，并結(jié)合其他數(shù)據(jù)建立解釋圖板，其在實(shí)際應(yīng)用中已取得良好效果。這說明“能量系數(shù)”解釋法已走出由現(xiàn)場(chǎng)錄井技術(shù)人員提出與應(yīng)用階段，逐漸為高校研究人員所接受，借助高校的權(quán)威性與傳播力，這一解釋方法有望得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

3.4 從傳統(tǒng)氣測(cè)錄井拓展到光譜錄井

與傳統(tǒng)氣測(cè)錄井利用氫火焰離子化鑒定器（FID）對(duì)地層流體中所含烴類化合物的總量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)不同，紅外光譜錄井主要依據(jù)不同烴分子對(duì)不同波長(zhǎng)（或波數(shù)）紅外輻射選頻吸收的原理，記錄紅外光的透射比與波數(shù)或波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，得到相應(yīng)的氣體紅外光譜[13]。紅外光譜錄井技術(shù)具有分析速度快、檢測(cè)參數(shù)豐富、延遲時(shí)間短、穩(wěn)定性好、抗污染能力強(qiáng)、自動(dòng)化與智能化程度高的特點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用空間。

何為等[13]基于10多年紅外光譜的應(yīng)用實(shí)踐，總結(jié)了油氣水層的紅外光譜資料響應(yīng)特征，建立了氣體比率曲線結(jié)合全烴曲線的剖面圖定性解釋方法，在此基礎(chǔ)上，引入“能量系數(shù)”解釋法建立了能量系數(shù)與重?zé)N指數(shù)（CHS）交會(huì)解釋圖板[13]，該圖板具有良好分異性，能夠滿足解釋評(píng)價(jià)需要。這充分說明“能量系數(shù)”解釋法不僅適用于傳統(tǒng)氣測(cè)錄井資料的解釋評(píng)價(jià)，也適用光譜錄井資料的解釋評(píng)價(jià)，進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用空間。

4 結(jié)論與建議

（1）灌滿系數(shù)反映油氣對(duì)儲(chǔ)層原生水的排替結(jié)果，既反映地層含水性又反映儲(chǔ)層能量；全烴異常相對(duì)幅度則反映地層的能量。將兩者綜合而成的“能量系數(shù)”解釋法具有可靠的地質(zhì)依據(jù)。

（2）“能量系數(shù)”解釋法從提出到應(yīng)用經(jīng)歷了較為曲折的過程，目前得到一定的認(rèn)可，并應(yīng)用到光譜錄井資料解釋。不論是應(yīng)用傳統(tǒng)氣測(cè)資料還是應(yīng)用光譜資料解釋，都取得了較好的效果。

（3）“能量系數(shù)”解釋法具有不受氣測(cè)組分影響的優(yōu)勢(shì)，但也存在人為因素影響的不足，需要在實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn)加以細(xì)化、完善。