徐深氣田中基性火山巖氣水層測(cè)井識(shí)別

摘 要

摘要：松遼盆地徐深氣田中基性火山巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，巖石骨架密度變化大，巖性對(duì)測(cè)井的影響往往超過(guò)儲(chǔ)層流體的影響，且?guī)r石蝕變及金屬礦物的存在使得測(cè)井電阻率降低，不能反映儲(chǔ)層真實(shí)
摘要：松遼盆地徐深氣田中基性火山巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，巖石骨架密度變化大，巖性對(duì)測(cè)井的影響往往超過(guò)儲(chǔ)層流體的影響，且?guī)r石蝕變及金屬礦物的存在使得測(cè)井電阻率降低，不能反映儲(chǔ)層真實(shí)的流體性質(zhì)，中基性火山巖氣水層識(shí)別難度較酸性火山巖更大。為此，充分利用不同測(cè)井信息的優(yōu)勢(shì)，合理選擇對(duì)氣敏感、受巖性影響較小的背景值參數(shù)，綜合應(yīng)用雙密度重疊、橫縱波時(shí)差比值及核磁測(cè)井識(shí)別3種流體識(shí)別方法，判別中基性火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)。通過(guò)對(duì)研究區(qū)18口探井、評(píng)價(jià)井的處理解釋?zhuān)?jīng)試氣驗(yàn)證，符合率達(dá)92.3%，見(jiàn)到明顯應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐深氣田；中基性巖；儲(chǔ)集層流體；氣水層識(shí)別；測(cè)井解釋
    目前已基本形成了一套松遼盆地徐深氣田酸性火山巖儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)方法[1～4]。隨著該氣田達(dá)深3、達(dá)深4等井中基性火山巖儲(chǔ)層試氣獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流后，對(duì)中基性火山巖儲(chǔ)層的研究也逐漸加強(qiáng)。
    中基性火山巖具有高密度、高中子孔隙度的特征，在砂泥巖儲(chǔ)層中常用的中子密度交會(huì)識(shí)別氣層方法不再適用。且由于中基性火山巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，巖石骨架密度變化大(2.62～2.90g/cm3)，巖性對(duì)測(cè)井的影響往往超過(guò)儲(chǔ)層流體的影響，且?guī)r石蝕變及金屬礦物的存在導(dǎo)致測(cè)井電阻率降低，不能反映儲(chǔ)層真實(shí)的流體性質(zhì)。因此，中基性火山巖氣水層識(shí)別難度較酸性火山巖更大。對(duì)此，筆者提出了雙密度重疊、橫縱波時(shí)差比值及核磁測(cè)井識(shí)別3種流體識(shí)別方法，以綜合判別中基性火山巖儲(chǔ)層的流體性質(zhì)。
1 雙密度重疊法
    雙密度是地層骨架密度(ρma)與地層視骨架密度(ρma1)的簡(jiǎn)稱。地層骨架密度[5]是指單位體積巖石的質(zhì)量?？紫缎缘貙酉喈?dāng)于致密地層中巖石骨架的一部分被密度小的水、原油或天然氣所代替，地層視骨架密度就是據(jù)此特點(diǎn)推導(dǎo)定義的。由于測(cè)量的體積密度(ρb)不僅取決于巖石礦物本身，還與巖石孔隙度(φ)及流體飽和度有關(guān)，確定體積密度的響應(yīng)公式為：
    ρb=φρw-φSg(ρw-ρg)+(1-φ)ρma (1)
式中：Sg為含氣飽和度，%；ρw、ρg分別為水密度、氣密度，g/cm3。
    式(1)說(shuō)明，巖石孔隙中如有天然氣存在會(huì)引起地層體積密度減小，地層體積密度減小的程度除了取決于巖石總孔隙度及其含氣飽和度外，還取決于天然氣密度。
    如果把天然氣影響歸并到地層骨架密度中去，即地層視骨架密度，則式(1)有：
    ρb=φρw+(1-φ)ρma1    (2)
則地層視骨架密度為：
 
    從上式可以看出：地層視骨架密度相當(dāng)于純水層中計(jì)算的地層骨架密度，水層時(shí)ρma1等于ρma；當(dāng)儲(chǔ)層含氣時(shí)，由于地層流體密度ρf小于地層水ρw，且受含氣影響ρb也減小，因此利用式(3)計(jì)算得到的地層視骨架密度小于地層骨架密度，利用這一特性開(kāi)展雙密度法識(shí)別中基性巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)。
    根據(jù)達(dá)深3、達(dá)深4、徐深13等8口中基性火山巖井41塊取心樣品的分析數(shù)據(jù)，優(yōu)選測(cè)井參數(shù)，選擇自然伽馬(GR)、釷(TH)2條測(cè)井曲線與巖心分析骨架密度進(jìn)行二元回歸得到地層骨架密度曲線計(jì)算模型(式4)。由于自然伽馬、釷與儲(chǔ)層中的流體無(wú)關(guān)，因此構(gòu)建的地層骨架密度曲線是不受儲(chǔ)層含氣影響的，可作為直觀指示氣層的背景值。
    ρma=2.906585-C1GR+C2TH    (4)
式中：C1、C2分別為回歸系數(shù)。
   將式(3)、(4)計(jì)算出的2條地層骨架密度曲線重疊，如果ρma1＜ρma，直觀指示的就是含氣層。
   從達(dá)深A(yù)井雙密度重疊流體識(shí)別方法測(cè)井解釋成果圖(圖1)可以看出，186Ⅰ、186Ⅲ、187號(hào)層雙密度交會(huì)較大，顯示含氣較好，且這3層的氣測(cè)全烴、氣測(cè)比值也較大，兩者顯示儲(chǔ)層含氣情況一致。186Ⅲ、187號(hào)層合試，MFEⅡ自噴，日產(chǎn)氣56017m3，為工業(yè)氣層。186Ⅱ號(hào)層巖性為玄武巖，從三孔隙度曲線看該層近似接近骨架，測(cè)井綜合解釋為干層，雙密度未見(jiàn)交會(huì)且接近相等。下部的188、189Ⅰ、189Ⅱ等儲(chǔ)層，雙密度交會(huì)值逐漸減小至不交會(huì)，氣測(cè)顯示較上部?jī)?chǔ)層與雙密度交會(huì)顯示為相同趨勢(shì)，即由弱到無(wú)。從圖中可以看出，雙密度交會(huì)值與氣測(cè)顯示、試氣成果具有很好的一致性。
 
2 橫縱波時(shí)差比值法
    理論上當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí)，由于天然氣比液體更容易壓縮，因此含氣巖石的縱波速度一般比含液體巖石的速度低，即縱波時(shí)差(△Tc)在氣層處變大；而橫波時(shí)差(△Ts)卻變化極小。同時(shí)由于地層巖性、物性的變化同樣也可能引起速度的改變，因此單純應(yīng)用縱波時(shí)差去識(shí)別天然氣，存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)性，但如果通過(guò)比較橫波和縱波的速度差異來(lái)判別氣層，則要可靠得多。故可據(jù)此來(lái)進(jìn)行流體識(shí)別。
    應(yīng)用研究區(qū)8口井25層試氣資料及綜合解釋的干層、水層，以測(cè)井計(jì)算孔隙度為橫坐標(biāo)，橫縱波時(shí)差比為縱坐標(biāo)編制了中基性火山巖儲(chǔ)層氣水層識(shí)別圖版(圖2)。從圖上可以看出，含氣區(qū)與非含氣區(qū)界線比較明顯，為了能在測(cè)井解釋成果圖上直觀顯示儲(chǔ)層是否含氣，根據(jù)圖中含氣區(qū)與非含氣區(qū)的分界線構(gòu)建一個(gè)橫縱波時(shí)差背景值(HZB)方程，即：
    HZB=1.8268-0.0045φ    (5)
式中：φ為測(cè)井解釋孔隙度，%。
 

    當(dāng)橫縱波時(shí)差比值小于背景值時(shí)，儲(chǔ)層含氣；反之為非氣層。如圖1中，橫縱波時(shí)差比背景值、橫縱波時(shí)差比即是上述指示氣層的兩個(gè)參數(shù)。從圖中可以看出該井上氣下水現(xiàn)象較為明顯，橫縱波時(shí)差比與背景值的差異也較直觀準(zhǔn)確地反映了該井含氣情況。
3 核磁測(cè)井識(shí)別法
體積密度測(cè)井和核磁共振測(cè)井均會(huì)受其探測(cè)范圍內(nèi)的孔隙流體的影響，當(dāng)體積密度和核磁測(cè)量范圍內(nèi)地層孔隙含氣時(shí)，體積密度測(cè)量值偏低，計(jì)算的密度孔隙度偏大；而核磁共振由于氣體的含氫量較少和氣體極化時(shí)間較短等因素的影響，使得核磁計(jì)算的孔隙度降低。另外，體積密度和核磁共振測(cè)井其探測(cè)深度接近，因此可以利用密度孔隙度和核磁共振測(cè)井計(jì)算孔隙度兩者的差異進(jìn)行氣、水層的識(shí)別。
    上述方法在酸性火山巖氣水層識(shí)別中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并且具有較高的識(shí)別精度[6～7]。徐深氣田酸性火山巖骨架密度分布范圍較小，在2.59～2.65g/cm3之間，峰值為2.62g/cm3，其密度孔隙度可以用定骨架密度方法采用威利公式求得，應(yīng)用效果比較明顯。但中基性火山巖巖性復(fù)雜、巖石骨架密度變化大(徐深氣田安山巖骨架密度2.72g/cm3，玄武巖骨架密度2.83g/cm3)，如應(yīng)用定骨架方法計(jì)算中基性火山巖密度孔隙度，與核磁計(jì)算孔隙度比較用來(lái)識(shí)別氣水層，效果很差。因此筆者采用變骨架密度法求取密度孔隙度，再與核磁計(jì)算孔隙度對(duì)比，取得了很好的識(shí)別效果。
    圖3是達(dá)深B井流體識(shí)別處理成果圖，巖性為玄武巖。從圖中可以看到，試氣層段應(yīng)用核磁共振判別法的密度孔隙度與核磁計(jì)算孔隙度有明顯幅度差，應(yīng)用雙密度重疊法也見(jiàn)明顯含氣反映，且錄井氣測(cè)比值較大，綜合分析判別該層為氣層。實(shí)際試氣結(jié)果表明，3888.0～3907.0m井段壓后日產(chǎn)氣18851m3，與測(cè)井識(shí)別結(jié)果一致。
 

4 應(yīng)用效果及認(rèn)識(shí)
    中基性火山巖儲(chǔ)層氣水層識(shí)別是一項(xiàng)較為困難的工作，僅靠單一識(shí)別方法在實(shí)際工作中存在一定的局限性。為避免在測(cè)井解釋中出現(xiàn)的氣層誤判、漏判現(xiàn)象，綜合以上3種方法，應(yīng)用綜合概率法，制定了一個(gè)氣層指示參數(shù)，氣層指示參數(shù)越大，表明該井段含氣性更好。如圖1達(dá)深A(yù)井氣層指示參數(shù)曲線最高的186Ⅲ號(hào)層，其對(duì)應(yīng)的錄井氣測(cè)比值也是最高的，氣測(cè)比值達(dá)到121.5；而氣層指示參數(shù)曲線為零或?yàn)椴贿B續(xù)的零星小段處，錄井均未見(jiàn)氣測(cè)顯示，綜合解釋為干層或水層，說(shuō)明氣層指示參數(shù)曲線與含氣性一致性較好。
    通過(guò)對(duì)研究區(qū)18口探井、評(píng)價(jià)井的中基性火山巖儲(chǔ)層處理解釋?zhuān)?jīng)試氣驗(yàn)證符合率達(dá)92.3%，較好地滿足了勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的需要，見(jiàn)到明顯應(yīng)用效果。
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(本文作者：鄭建東 盧艷 朱建華 中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)