低孔低滲碎屑巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)測(cè)井識(shí)別技術(shù)

摘 要

低孔低滲碎屑巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)測(cè)井識(shí)別技術(shù)——以四川盆地安岳氣田須家河組氣藏為例摘　要：四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組二段是安岳氣田的主要產(chǎn)氣層段。由于該儲(chǔ)層非均

低孔低滲碎屑巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)測(cè)井識(shí)別技術(shù)

——以四川盆地安岳氣田須家河組氣藏為例

摘　要：四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組二段是安岳氣田的主要產(chǎn)氣層段。由于該儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于低孔、低滲—特低滲、高含束縛水飽和度儲(chǔ)層，加之受到構(gòu)造、巖性的影響，氣水分異程度差，氣層、氣水同層，水層的測(cè)井響應(yīng)特征差異不明顯，致使儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別難度大，試氣成功率較低。針對(duì)這一現(xiàn)狀，利用測(cè)井、試氣等資料，結(jié)合須家河組儲(chǔ)層特點(diǎn)，系統(tǒng)地分析了儲(chǔ)層氣水測(cè)井響應(yīng)特征；采用飽和度重疊法、電阻率—孔隙度交會(huì)法、側(cè)向  感應(yīng)電阻率比值法、縱橫波速度比法，從不同角度反映儲(chǔ)層物性和氣、水、干層之間的差異，綜合判別安岳氣田須二段的儲(chǔ)層性質(zhì)。通過(guò)對(duì)2011—2012年的新井跟蹤對(duì)比分析，最終優(yōu)選出以飽和度重疊法、電阻率  孔隙度交會(huì)法為主的流體性質(zhì)判別技術(shù)，在對(duì)該區(qū)46層的儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別中，測(cè)井解釋符合率由60％提高到了83％，試氣成功率也明顯提高。該套技術(shù)適用性強(qiáng)，具可操作性，對(duì)川中地區(qū)其他區(qū)塊也具有很好的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：低孔低滲氣藏  碎屑巖  流體性質(zhì)  測(cè)井識(shí)別  飽和度重疊法  電阻率  孔隙度交會(huì)法  四川盆地  安岳氣田

Logging identi fication of fluid properties in low porosity and low permeability clastic reservoirs：A case study of Xujiahe Fm gas reservoirs in the Anyue Gas Field,Sichuan Basin

Abstract：The 2nd member of the Upper Triassic Xujiahe Fm in the Sichuan Basin is the major pay zone in the Anyue Gas Field．The reservoirs in this member are characterized by strong heterogeneity，complex pore structure，low porosity，low to ultra-low permeability，and high irreducible water saturation．In addition，these reservoirs are strongly influenced by tectonic structures and lithological facies，the degree of differentiation of gas and water is rather low，the differences in the logging responses of gas layers，intermediate gas-water layers and water layers are ambiguous．Therefore，the identification of fluid types is challenging and the success ratio of formation test is low．In this paper，logging data and formation test data in combination with the characteristics of the Xujiahe Fm reservoirs are used to systematically analyze the logging responses of the gas and water in the reservoirs．Various methods，such as the saturation superposition method，the resistivity-porosity cross-plotting method，the lateral-induction resistivity ratio method，and the compressional shear wave velocity ratio method are used to identify reservoir properties and reveal the differences between gas，water and dry layers，so as to comprehensively determine the properties of reservoirs in the 2nd member of Xujiahe Fm in the Anyue field．Through tracking and analyzing the new wells drilled during 2011—2012，the saturation superimposition and resistivity-porosity cross-plotting methods were finally selected as the maj or technologies for the discrimination of fluid types．They were applied to identify fluid types of 46 layers．The coincidence rate of logging interpretation was raised from 60％t0 83％，and the success ratio of formation test was also improved significantly．These technologies have strong applicability and operability，and can be applied in other blocks in the Middle Sichuan Basin．

Key words：low porosity and low permeability gas reservoir，clastic rock，fluid type，logging identification，saturation superimposition method，resistivity porosity cross-plotting method，Sichuan Basin，Anyue Gas Field

四川盆地安岳氣田位于川中古隆中斜平緩構(gòu)造帶中部，上三疊統(tǒng)須家河組為一套辮狀河三角洲的砂泥巖沉積，地層厚度一般介于500～650m。由于安岳氣田須家河組儲(chǔ)層屬于典型的低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層，橫向變化大，非均質(zhì)性強(qiáng)，受構(gòu)造幅度及巖性和物性影響，氣水分異程度差，氣層、氣水同層、水層的測(cè)井響應(yīng)特征差異不明顯，給測(cè)井解釋評(píng)價(jià)帶來(lái)了諸多不確定性，致使儲(chǔ)層流體識(shí)別難度大[1-5]。針對(duì)這一狀況，經(jīng)測(cè)井、地質(zhì)綜合研究，深入分析儲(chǔ)層氣水測(cè)井響應(yīng)特征，優(yōu)選出適合安岳氣田須家河組儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別技術(shù)，為氣田的勘探開(kāi)發(fā)提供了有力的技術(shù)支持。

1　儲(chǔ)層特征

1．1　巖性特征

依據(jù)安岳氣田須家河組巖性組合和電性特征將其劃分為六段。須一、三、五段為黑色頁(yè)巖、泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖、煤層或煤線，是須家河組的主要烴源層和蓋層；須二、四、六段為灰色中粒、中—細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖，是須家河組的主要含油氣儲(chǔ)集層段，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要集中在須二段[1-2]。

1．2　物性特征

由巖心實(shí)測(cè)物性統(tǒng)計(jì)分析安岳氣田須家河組縱向上須二段物性較好，孔隙度主要分布在4％～l0％之間，平均孔隙度7.24％；滲透率主要分布在0.01～lmD之間，平均0.898mD。巖心分析儲(chǔ)層含水飽和度普遍較高，介于46.9％～79.5％，揭示安岳氣田須二段儲(chǔ)層具有低孔低滲、高束縛水飽和度的特點(diǎn)。

1．3　孔隙結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)集類(lèi)型

儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型有粒間孔、粒內(nèi)溶孔、雜基孔和微裂縫等，以粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主，其發(fā)育程度對(duì)儲(chǔ)集巖的物性好壞影響較大。根據(jù)鉆井、錄井、取心、測(cè)井、試采資料分析，須二段儲(chǔ)層儲(chǔ)集類(lèi)型以孔隙型和裂縫—孔隙型為主。

1．4　儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征

儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為：自然伽馬50～90API之間，其幅度變化反映了粒度的變化，聲波時(shí)差大于64ms／ft(1ft=0.3048m，下同)，中子孔隙度大于7％，密度低于2.6g／cm3，電阻率小于30W·m。概括為“中—低自然伽馬、中—高聲波時(shí)差、高中子、低密度、中—低電阻率”。

2　儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別技術(shù)

從巖石物理基本理論出發(fā)，結(jié)合安岳氣田基本地質(zhì)特征，分析聲、電測(cè)井的響應(yīng)特征，研究利用電阻率、孔隙度、陣列聲波資料識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)的方法。優(yōu)選出4種方法(即飽和度重疊法、電阻率—孔隙度交會(huì)法、側(cè)向—感應(yīng)電阻率比值法、縱橫波速度比法)識(shí)別氣層、氣水同層和水層，其效果較好[6-15]。

2．1　飽和度重疊法

根據(jù)可動(dòng)水飽和度和束縛水飽和度概念可知，地層含水飽和度(Sw)是束縛水飽和度(Swi)與可動(dòng)水飽和度(Swm)之和，即Sw=Swi+Swm因此，可利用束縛水飽和度與含水飽和度重疊判斷地層是否存在可動(dòng)水。如果Sw≈Swi，表明Swm≈0，不存在可動(dòng)水，測(cè)井解釋為氣層；如果Sw≥Swi，表明Swm≥0，存在可動(dòng)水，測(cè)井解釋為水層；如果Sw>Swi，表明Swm>0，存在少量可動(dòng)水，測(cè)井解釋為氣水同層[6]。

根據(jù)相滲和壓汞分析束縛水飽和度與孔隙度交會(huì)圖(圖1)，得到束縛水飽和度的經(jīng)驗(yàn)公式為：

Swi=178.1j-0.7207　　　　　　　　　?。?span lang="EN-US">1）

式中Swi為束縛水飽和度；j為孔隙度。

 

利用式(1)計(jì)算連續(xù)的束縛水飽和度曲線，與測(cè)井計(jì)算的含水飽和度進(jìn)行分析對(duì)比，建立飽和度重疊法判別流體性質(zhì)圖版(圖1)。由圖1可見(jiàn)，經(jīng)試油成果標(biāo)定的安岳氣田須二段氣層和氣水同層分界線(氣層上限)含水飽和度與束縛水飽和度比值為1.3，氣水同層與水層分界線(水層下限)含水飽和度與束縛水飽和度比值為l.75。生產(chǎn)應(yīng)用表明，該圖版可將氣層、氣水同層、水層較好地區(qū)分開(kāi)來(lái)。

2．2　電阻率一孔隙度交會(huì)法

分析經(jīng)典的飽和度模型阿爾奇公式，當(dāng)巖電參數(shù)a、b、m、n為理論值時(shí)，地層電阻率(Rt)的平方根倒數(shù)與其孔隙度(j)存在線性關(guān)系，直線的斜率取決于地層水電阻率(Rw)和含水飽和度(Sw)。已知Rw或已知水層孔隙度j及Rt，則可繪出一簇不同飽和度Sw的直線，因而可用j與Rt交會(huì)判斷儲(chǔ)層含流體性質(zhì)。

在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，為了簡(jiǎn)便和跳過(guò)巖電參數(shù)的不確定性，常針對(duì)一定的巖性，結(jié)合試油資料，用Rt與j交會(huì)法判別流體性質(zhì)。在Rt—j交會(huì)圖中分析典型氣層、水層、氣水同層測(cè)試成果，確定氣水分界線，并回歸出氣水分界線方程。落在氣水分界線上方的數(shù)據(jù)點(diǎn)為氣層或干層，落在氣水分界線下方的數(shù)據(jù)點(diǎn)為水層，在分界線附近的數(shù)據(jù)點(diǎn)為氣水同層。

根據(jù)安岳氣田須二段試油層Rt—j交會(huì)圖(圖2)，確定氣層和含水層(氣水同層和水層)的分界線為：

RLLD-j=34.322j-0.6616     　　　　　   (2)

RLLD-j=40.524j-0.8734   　　　　　　　 (3)

式中RLLD-j為根據(jù)深側(cè)向—孔隙度交會(huì)圖版估算的氣水層電阻率，W·m；RLLD-j為根據(jù)深感應(yīng)孔隙度交會(huì)圖版估算的氣水層電阻率，W·m。

 

2．3　側(cè)向一感應(yīng)電阻率比值法

側(cè)向與感應(yīng)測(cè)井的測(cè)量原理與測(cè)井響應(yīng)范圍有很大區(qū)別，在保證測(cè)井質(zhì)量可靠的前提下，利用側(cè)向與感應(yīng)電阻率比值可以進(jìn)行儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別。這種方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于對(duì)測(cè)井資料不需要任何校正。

分析安岳須家河組儲(chǔ)層深側(cè)向和深感應(yīng)電阻率數(shù)值所表現(xiàn)出的“差異”特征，是由側(cè)向和感應(yīng)測(cè)井的測(cè)量方式不一樣以及地層水礦化度與鉆井液礦化度的差異導(dǎo)致的。如果鉆井液濾液礦化度介于8000～10000mg／L，可以計(jì)算出沖洗帶的電阻率基本與氣層(含氣飽和度約50％，地層水礦化度l3×104mg／L)的電阻率相當(dāng)。如果地層水礦化度更高，即使使用礦化度更高一些的鉆井液，淡水鉆井液(鉆井液礦化度相對(duì)地層水礦化度仍然低)侵入導(dǎo)致的侵入帶電阻率仍然與含氣層的電阻率數(shù)值非常接近。說(shuō)明在安岳須家河組儲(chǔ)層條件下，淡水鉆井液對(duì)氣層的侵入不會(huì)引起電阻率測(cè)井?dāng)?shù)值的明顯改變，即探測(cè)深度較淺的深側(cè)向電阻率仍然與探測(cè)深度較深的深感應(yīng)電阻率相當(dāng)。

水層則表現(xiàn)為深感應(yīng)電阻率明顯低于深側(cè)向電阻率數(shù)值的特征。其原因是由于淡水鉆井液濾液的侵入導(dǎo)致探測(cè)深度較淺的側(cè)向測(cè)井受高阻沖洗帶的影響更大。而水層由于含高礦化度地層水，其電阻率非常低，深感應(yīng)測(cè)井主要反映原狀地層的低電阻率特征。因此，水層的第二個(gè)特征是深感應(yīng)電阻率比較低，而且儲(chǔ)層的孔隙度愈高、其電阻率數(shù)值愈低。因此在測(cè)井資料質(zhì)量可靠的前提下，根據(jù)試油成果，建立了深側(cè)向與深感應(yīng)電阻率比值法氣水識(shí)別圖版(圖3)，氣層深側(cè)向／深感應(yīng)比值介于l～1.3，深感應(yīng)測(cè)量值大于7W·m；水層深側(cè)向／深感應(yīng)比值大于l.3，深感應(yīng)測(cè)量值小于4W·m；其間為氣水同層過(guò)渡區(qū)。

 

2．4　縱橫波速度比法

由于地層含流體性質(zhì)的差異會(huì)導(dǎo)致地層巖石力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，因此通過(guò)計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)可以間接反映地層的流體性質(zhì)。從聲波傳播的機(jī)理分析，地層橫波傳播速度(us)僅僅受骨架膠結(jié)情況的影響，與孔隙流體性質(zhì)無(wú)關(guān)，而地層縱波傳播速度(up)同時(shí)受骨架膠結(jié)情況和孔隙流體性質(zhì)的影響，地層含氣飽和度增大時(shí)，縱波時(shí)差增大，縱波速度(us)降低，橫波速度(up)基本不變。因此在巖性一定的情況下，隨含氣飽和度增大，up／us將降低。

根據(jù)安岳氣田須家河組測(cè)試成果，確定氣水識(shí)別界限值為l.65，即小于l.65為氣層，大于l.65為氣水同層或水層。

3　應(yīng)用效果

圖4為YX井須二段流體判別成果圖。儲(chǔ)層段2246.5～2266m飽和度比值小于1.3，反映不存在可動(dòng)地層水；孔隙度反算的電阻率低于實(shí)測(cè)電阻率，具有含氣特征；側(cè)向—感應(yīng)比值法判別為氣層，縱橫波速度比小于l.65為氣層。本段錄井顯示為氣侵，測(cè)井綜合解釋為氣層。儲(chǔ)層段2246.5～2266m(射孔段：2246.5～2250.5m、2257～2266m)測(cè)試獲氣ll.43×104m3／d。

 

利用4種流體性質(zhì)判別方法在2011—2012年對(duì)安岳氣田開(kāi)展了19口新井跟蹤評(píng)價(jià)工作(表1)，優(yōu)選出以飽和度重疊法、電阻率與孔隙度交會(huì)圖法為主的流體性質(zhì)判別技術(shù)，測(cè)井解釋符合率從研究前的60％提高至83％，大大提高了試氣符合率。

 

4　結(jié)束語(yǔ)

采用飽和度重疊法、電阻率與孑L隙度交會(huì)圖法、側(cè)向—感應(yīng)電阻率比值法、縱橫波速度比法從不同角度反映儲(chǔ)層物性和氣、水、干層之間的差異，綜合判別安岳須家河組儲(chǔ)層流體性質(zhì)，經(jīng)試油驗(yàn)證的測(cè)井解釋符合率得到了極大的提高。采用邊研究、邊應(yīng)用、邊完善、邊推廣的方式，在安岳氣田新鉆井中見(jiàn)到了明顯的地質(zhì)效果，具有較好地適用性和可操作性，對(duì)大川中地區(qū)須家河組儲(chǔ)層流體的識(shí)別具有很好的指導(dǎo)性。

 

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本文作者：李梅  賴(lài)強(qiáng)  黃科  劉興剛  金燕

作者單位：中國(guó)石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部

  中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院