致密砂巖氣層測(cè)井解釋

1、致密砂巖氣層測(cè)井解釋方法綜述章雄,潘和平,駱淼,李清松,趙衛(wèi)平(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院,武漢430074) 2005致密砂巖氣層是指地下含有天然氣的,其孔隙度低(一般小于10 %) , 含水飽和度高(大于40 %) 而滲透率(小于0. 1 ×10 - 3 m2 ) 勉強(qiáng)能使天然氣滲流的砂巖層。由于這類砂巖層往往處于深處或盆地的深部,所以又常稱為深層致密砂巖氣層。美國(guó)能源部根據(jù)滲透率進(jìn)一步把致密砂巖氣藏劃分為:一般性氣藏(滲透率大于1 ×10 - 3m2 )； 近致密氣藏(滲透率在0.11×10-3m2)；標(biāo)準(zhǔn)致密氣藏(滲透率大于0. 050. 1 &#

2、215;10 - 3m2 ) ;極致密氣藏(滲透率大于0. 0010. 05×10 - 3m2 ) ;超致密氣藏(滲透率大于0.00010.001×10- 3m2)。加拿大的阿爾伯達(dá)盆地(又叫西加盆地),美國(guó)落基山地區(qū),中國(guó)的鄂爾多斯盆地等地區(qū)都蘊(yùn)藏著豐富的天然氣資源,同時(shí)又都是典型的致密砂巖氣田。雖然致密含氣砂巖層在世界上很多含油氣盆地都有分布,但目前對(duì)這種資源進(jìn)行卓有成效的加以開(kāi)發(fā)利用的,主要局限于美國(guó)、加拿為數(shù)不多的幾個(gè)國(guó)家。氣層的直接識(shí)別是測(cè)井地質(zhì)專家們常用的氣層識(shí)別方法,由于該方法快速、直觀、簡(jiǎn)單易行而受到廣泛應(yīng)用。常用的直接識(shí)別方法包括:曲線重疊法和交會(huì)圖法等。

3、211 曲線重疊法三孔隙度曲線重疊法(即:中子孔隙度密度孔隙度法、中子孔隙度聲波孔隙度法) 是氣層直接識(shí)別方法中最為常用的方法。中子孔隙度密度孔隙度法(即:核測(cè)井孔隙度差異法) 最早是譚廷棟教授提出的一種適合于深層致密砂巖天然氣勘探的有效方法。深層天然氣由于埋藏深,儲(chǔ)層孔隙度小,核測(cè)井(中子和密度測(cè)井) 讀數(shù)的分辨率較低。采用傳統(tǒng)的核測(cè)井讀數(shù)差異難以發(fā)現(xiàn)深層天然氣。核測(cè)井孔隙度差異法是將核測(cè)井讀數(shù)轉(zhuǎn)換成核測(cè)井孔隙度,在氣層由于天然氣的存在使得中子孔隙度減小,密度測(cè)井孔隙度增大,兩者重疊出現(xiàn)負(fù)異常。地層含氣飽和度越大,重疊區(qū)域的差異面積也會(huì)越大。李云省等(2003) 采用中子孔隙度聲波孔隙度法識(shí)

4、別氣層效果較好。當(dāng)?shù)貙涌紫吨泻刑烊粴鈺r(shí),由于天然氣含氫量低于水和油,所以氣層中子的孔隙度會(huì)降低。而由于聲波在氣層中的傳播速度比在油和水中的低,所以氣層的聲波時(shí)差會(huì)增大,甚至?xí)霈F(xiàn)“周波跳躍”。所以在測(cè)井曲線圖上含氣層的中子和聲波時(shí)差曲線就會(huì)出現(xiàn)重疊區(qū)域。地層含氣飽和度越大,重疊區(qū)域的差異面積也會(huì)越大。212 中子密度交會(huì)圖法交會(huì)圖法也是一種直觀識(shí)別方法。它主要是利用氣層與非氣層在測(cè)井曲線上值的大小不同進(jìn)行交會(huì),找出氣層的測(cè)井響應(yīng)范圍,進(jìn)而達(dá)到識(shí)別氣層的目的。實(shí)踐表明,中子和密度測(cè)井是對(duì)天然氣響應(yīng)最明顯的兩種測(cè)井方法。將儲(chǔ)層處的中子和密度測(cè)井值進(jìn)行交會(huì),會(huì)發(fā)現(xiàn)氣層交會(huì)點(diǎn)和非氣層交會(huì)點(diǎn)有一較明顯

5、的界線,。所以可以直接利用中子和密度測(cè)井值識(shí)別氣層。3 定量識(shí)別方法定量的方法能更加客觀、準(zhǔn)確的識(shí)別氣層?，F(xiàn)在,國(guó)內(nèi)外的許多油氣田都根據(jù)各自的實(shí)際情況,摸索出一系列有效的致密砂巖氣層識(shí)別方法。所以應(yīng)用于致密砂巖氣層識(shí)別的方法種類比較繁多,經(jīng)過(guò)分析對(duì)比可以把前人提出的各種方法歸為以下幾大類。311 孔隙度方法31111 三孔隙度差值法和比值法天然氣的密度大大低于油和水的密度,因此天然氣層的密度測(cè)井值低于地層完全含水時(shí)的地層密度;天然氣的含烴指數(shù)遠(yuǎn)低于1 ,因此天然氣層中子測(cè)井值比它完全含水時(shí)偏低;地層含氣后巖石縱波時(shí)差可能高于其完全含水時(shí)的縱波時(shí)差。這就是用三孔隙度差值法和比值法識(shí)別天然氣的物理

6、基礎(chǔ)。定義:P1 =D +S - NP2 = (D +S ) / 2N式中:D 、S 、N 分別為密度、聲波、中子孔隙度。令P3 = P2 - 1 , 當(dāng)P1 > 0 或P3 > 0 時(shí),指示為氣層;反之則指示為非氣層。31112 四孔隙度比值法定義r4 = (D +S ) / (N +R )R = (1 - V sh )RW R wsh / RtV sh R w + (1 - V sh ) Rwsh令R4 = r4 - 1 , 當(dāng)R4 > 0 時(shí), 指示為氣層; 否則為非氣層。式中:D 、S 、N 分別為密度、聲波、中子孔隙度。2) 視孔隙度比值法含氣指數(shù)法:天然氣的存在使

7、得聲波孔隙度和密度孔隙度增大,而中子孔隙度減小,定義比值Qc (QC =sn /2n ) 可作為氣層的指示指標(biāo)。當(dāng)Qc 大于1 時(shí), 指示為氣層;當(dāng)Qc 小于1 時(shí),指示為非氣層。含氣當(dāng)量法: 含氣當(dāng)量Qg 定義為Qg =2s / (N +D ) , 式中s 、N 、D 、分別為聲波、中子、密度孔隙度。當(dāng)Qg 大于1 時(shí), 指示為氣層;當(dāng)Qg 小于1 時(shí), 指示為非氣層。該方法既能消除泥質(zhì)的影響, 又能突出天然氣的影響, 而且Qg越大含氣飽和度越高。31312 視流體識(shí)別指標(biāo)法和地層含氣指標(biāo)法視流體識(shí)別指標(biāo)法是利用氣層在密度測(cè)井和聲波測(cè)井曲線上的不同響應(yīng)特征來(lái)識(shí)別氣層的,其基本原理如下:1)

8、根據(jù)密度測(cè)井和聲波時(shí)差測(cè)井求取視流體密度(f a ) 和視流體時(shí)差(tf a )f a =ma - (ma - b) / <tt f a = t ma + (t - t ma ) / <t式子中ma為地層骨架密度;tma 為地層骨架聲波時(shí)差; <t 為地層總孔隙度。2) 計(jì)算地層視流體識(shí)別指標(biāo)( P F)PF =t f at f-f aD f/f aD f式子中, tf 地層流體聲波時(shí)差值; Df 地層流體密度值。當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí),聲波時(shí)差tf a 增大, 而密度f(wàn) a 降低, 從而使P F > 0 ; 當(dāng)?shù)貙雍畷r(shí),tf a =tf ,f a =f ,所以P F = 0

9、;當(dāng)?shù)貙硬缓黧w時(shí)P F< 0 。地層含氣指標(biāo)法是利用聲波、中子和密度測(cè)井進(jìn)行氣層識(shí)別的,其計(jì)算公式如下:Fg =ma - bma - f-N maN f+t - t mat f - t ma-N - N maN f式子中, Fg 為地層含氣指標(biāo);ma 、f 、b 為地層骨架、流體及地層密度測(cè)井值(單位:g/ cm3 ) ,N ma 、N f 、N 為地層骨架、流體含氫指數(shù)以及地層中子測(cè)井值( %) 。其識(shí)別氣層的原理是:當(dāng)儲(chǔ)氣孔隙中含有天然氣時(shí),b 降低,N 降低而t 升高, 從而Fg >0 。所以,該方法是基于氣層的“挖掘效應(yīng)”的。因此,當(dāng)氣層“挖掘效應(yīng)”明顯時(shí),該方法識(shí)別氣層

10、效果很好,但當(dāng)“挖掘效應(yīng)”不明顯時(shí),其識(shí)別結(jié)果就不理想,常常會(huì)誤判或漏判氣層。而且由于公式中要用如流體參數(shù)和骨架參數(shù),所以這兩種參數(shù)值的大小也會(huì)影響到該方法的識(shí)別結(jié)果。以上2 種方法的共同缺點(diǎn)是誤判或漏判率高,無(wú)法區(qū)分氣、水層。314 其他識(shí)別方法31411 巖性密度測(cè)井識(shí)別天然氣巖性- 密度測(cè)井同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)地層參數(shù):巖性測(cè)井是測(cè)量地層的光電吸收截面指數(shù),密度測(cè)井是測(cè)量地層流體密度。通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算機(jī)處理,獲得視骨架體積光電吸收指數(shù)和視骨架體積密度。氣層的視骨架體積光電吸收指數(shù)小于骨架體積光電吸收指數(shù)。視骨架密度小于骨架體積密度。兩者均與有效孔隙度和含氣飽和度有關(guān)。值得說(shuō)明的是,當(dāng)鉆井泥漿中加

11、入重晶石時(shí),測(cè)井Pe 值會(huì)受到影響,該方法就不適用了。31412 熱中子衰減時(shí)間測(cè)井找氣熱中子衰減時(shí)間測(cè)井是測(cè)量地層熱中子衰減時(shí)間,通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理獲得地層熱中子俘獲截面。該方法的一大優(yōu)點(diǎn)是可以用于尋找套管井地層的天然氣。巖石孔隙中的天然氣引起的熱中子俘獲截面減小,熱中子衰減時(shí)間測(cè)井找氣的方法是:用測(cè)量的地層熱中子俘獲截面同合成的水層熱中子俘獲截面作比較。當(dāng)測(cè)量的地層熱中子俘獲截面小于合成的水層熱中子俘獲截面時(shí),直接顯示是氣層。在泥質(zhì)氣層中,氣層熱中子俘獲截面同樣地小于水層熱中子俘獲截面。31415 碳氧比測(cè)井資料識(shí)別氣層碳氧比測(cè)井資料識(shí)別氣層的方法是利用(俘獲硅計(jì)數(shù)率) FCC 與CI(俘獲

12、伽馬射線總計(jì)數(shù)與非彈性散射伽馬射線總計(jì)數(shù)之比) 重疊,SO 與SOCO 交會(huì)的方法識(shí)別氣層,既直觀又有效。地層中氣體含氫量低,因而FCC 與CI 均為高值;油和水的含氫量高,故FCC 和CI 都是低值;而水的減速能力強(qiáng)一些,其FCC 和CI 值也更低一些。另外還有一些識(shí)別氣層的有效方法,如:利用核磁共振差譜圖、移譜圖等信息識(shí)別油氣層;利用偶極橫波成像測(cè)井可以準(zhǔn)確探測(cè)到任何地層的縱波和橫波信號(hào),而縱橫波的速度比可以指示天然氣的存在。李云省等(2003 年) 把灰色模式識(shí)別法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法用于川西北地區(qū)致密砂巖氣層的識(shí)別,其識(shí)別結(jié)果表明:人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法比灰色模式識(shí)別法正確率要高一些。趙彥超等(2

13、003年) 利用測(cè)井資料,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)致密砂巖的巖性進(jìn)行了識(shí)別, 取得了較好的結(jié)果。由此可見(jiàn),針對(duì)不同地區(qū)的致密含氣砂巖要選擇特定的測(cè)井識(shí)別方法, 把常規(guī)方法和特殊方法相結(jié)合,再輔以智能化識(shí)別方法可以成倍地提高測(cè)井對(duì)致密砂巖氣層的解釋精度。結(jié)論與建議總的來(lái)看,深層致密含氣砂巖地層電導(dǎo)率低,而天然氣也是低電導(dǎo)率,中淺層的電法測(cè)井解釋方法不適合深層氣解釋。氣體的滑脫效應(yīng),粘滯阻力小,使得氣層物性下限較低;天然氣的可壓縮性大,在超壓鉆進(jìn)中,更易受泥漿浸染,從而使氣層特有的低俘獲中子、高聲波時(shí)差等特征不明顯,影響測(cè)井資料的解釋,增加了氣層識(shí)別難度。直觀識(shí)別法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是漏判率較

14、高,尤其是當(dāng)?shù)貙又杏辛芽p存在,氣分布不均,巖石泥質(zhì)含量較高時(shí),該方法對(duì)氣層指示不明顯。各種定量解釋方法雖然處理資料效率高,也比較客觀,但都有其局限性,必須在特定條件下使用才會(huì)奏效。所以提出以下幾點(diǎn)建議供測(cè)井工作者參考:首先因?yàn)椴煌貐^(qū)致密砂巖的巖性有較大差異,所以不能死搬硬套其他地區(qū)的方法,現(xiàn)在還沒(méi)有一套絕對(duì)有效的識(shí)別致密砂巖氣層的方法。在實(shí)際工作中,應(yīng)該盡可能多地選用幾種方法,綜合多種測(cè)井資料進(jìn)行氣層識(shí)別,這樣可以大大提高結(jié)果的可靠性。測(cè)井曲線校正:中深部致密地層測(cè)井曲線的氣指示已變得不如淺部的明顯。這時(shí)若測(cè)井曲線質(zhì)量不高,品質(zhì)不好,很容易誤解釋,產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)論。因此,一定要先對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行測(cè)

15、量誤差評(píng)判和環(huán)境校正。致密砂巖氣層測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)(2007)靳松偉 (長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院 湖北荊州 434023)致密砂巖巖氣層有儲(chǔ)集巖石結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物性條件差、孔隙度及滲透率低、非均質(zhì)性極強(qiáng)、流體分異規(guī)律不明顯等特點(diǎn), 氣水難以識(shí)別。1 含氣性的識(shí)別1.1 利用縱橫波速度比進(jìn)行含氣識(shí)別普通聲波測(cè)井儀由于受井眼和地層物理特性的限制, 在軟地層和井眼較差的地層很難測(cè)量地層橫波, 而偶極橫波可以在軟地層中測(cè)量可靠的地層橫波。在其他地層條件相同的情況下, 地層中天然氣的存在將引起縱波速度降低,而橫波速度幾乎不受影響,這是利用縱橫波速度比識(shí)別氣層的基礎(chǔ)。該方法識(shí)別氣層受巖性和物性的影響, 故利

16、用縱橫波速度比值的相對(duì)變化來(lái)定性地識(shí)別含氣儲(chǔ)層,可以作為儲(chǔ)層含氣識(shí)別的一個(gè)輔助手段。1.3 氣層多參數(shù)綜合判別技術(shù)將每一種測(cè)井響應(yīng)當(dāng)成一個(gè)隨機(jī)變量,從隨機(jī)變量的分布特點(diǎn)出發(fā)研究含氣性。通過(guò)對(duì)測(cè)井資料作正態(tài)化處理,統(tǒng)一刻度,消除量綱差異, 根據(jù)不同曲線的含氣響應(yīng)特征構(gòu)筑多參數(shù)綜合判別函數(shù)。1.4 三孔隙度曲線重疊法三孔隙度曲線重疊法即: 中子孔隙度密度孔隙度法、中子孔隙度聲波孔隙度法, 是氣層直接識(shí)別方法中最為常用的方法。中子孔隙度密度孔隙度法(即:核測(cè)井孔隙度差異法) 最早是譚廷棟教授提出的一種適合于深層致密砂巖天然氣勘探的有效方法。深層天然氣由于埋藏深, 儲(chǔ)層孔隙度小,核測(cè)井(中子和密度測(cè)井

17、) 讀數(shù)的分辨率較低。采用傳統(tǒng)的核測(cè)井讀數(shù)差異難以發(fā)現(xiàn)深層天然氣。核測(cè)井孔隙度差異法是將核測(cè)井讀數(shù)轉(zhuǎn)換成核測(cè)井孔隙度。在氣層由于天然氣的存在使得中子孔隙度減小, 密度測(cè)井孔隙度增大, 兩者重疊出現(xiàn)負(fù)異常。地層含氣飽和度越大, 重疊區(qū)域的差異面積也會(huì)越大。李云省等(2003) 采用中子孔隙度聲波孔隙度法識(shí)別氣層效果較好。當(dāng)?shù)貙涌紫吨泻刑烊粴鈺r(shí),由于天然氣含氫量低于水和油,所以氣層中子的孔隙度會(huì)降低。而由于聲波在氣層中的傳播速度比在油和水中的低,所以氣層的聲波時(shí)差會(huì)增大,甚至?xí)霈F(xiàn)“周波跳躍”。所以在測(cè)井曲線圖上含氣層的中子和聲波時(shí)差曲線就會(huì)出現(xiàn)重疊區(qū)域。地層含氣飽和度越大,重疊區(qū)域的差異面積也

18、會(huì)越大。1 測(cè)井曲線的反應(yīng)特征根據(jù)調(diào)整井測(cè)井資料, 總結(jié)出各種測(cè)井曲線的反應(yīng)特征。（1）電阻率曲線在油層部位高值而水淹部位幅度降低。（2)高分辨三側(cè)向曲線形狀對(duì)稱。而水淹部位高分辨三側(cè)向曲線形狀不再是對(duì)稱型而產(chǎn)生形變。(3)自然電位在油層部位,曲線幅度低值。而自然電位在水淹層基線偏移,曲線幅度降低。(4)高分變聲波曲線在水淹層部位數(shù)值增高,尤其在高壓層更為明顯。(5)微電極曲線在高壓層表現(xiàn)為高數(shù)值并無(wú)差異此時(shí)自然電位為平直。(6)高分辨聲波時(shí)差曲線數(shù)值增加,高分辨聲波時(shí)差曲線數(shù)值增加,(7)井徑曲線增大。(8)微球曲線幅度變低(9)自然伽瑪測(cè)井曲線低值,自然伽瑪測(cè)井曲線在水淹程度較高的油層內(nèi),

19、 由于富集了放射性元素鈾, 而使自然伽馬曲線本來(lái)的低值變?yōu)檩^高的正異常。2 測(cè)井曲線存在的問(wèn)題2.1 自然伽馬曲線砂巖層出現(xiàn)很高異常幅度油田開(kāi)發(fā)井, 在葡萄花油層自然迦嗎曲線砂巖層出現(xiàn)很高異常幅度, 它主要原因是:巖石骨架含石英,低放射性物質(zhì),以及砂巖含有薄泥,鈾,拓釷,等;另一種原因是:老井開(kāi)采時(shí)間較長(zhǎng),地層注水開(kāi)采,造成放射性的污染都會(huì)造成砂層出現(xiàn)高異常幅度,影響巖層界面,給驗(yàn)收工作帶來(lái)困難。出現(xiàn)自然伽嗎曲線出現(xiàn)異常幅度。2.2 自然伽嗎曲線形態(tài)不好自然伽嗎曲線形態(tài)不好的影響因素,地層厚度對(duì)曲線幅度和形態(tài)的影響。自然伽嗎曲線對(duì)于厚層當(dāng)井下儀器遠(yuǎn)離高放射性地層時(shí),記錄的是圍巖放射性強(qiáng)度。自然

20、伽嗎曲線數(shù)值低,儀器上升。當(dāng)探測(cè)范圍包含有了高放射性地層時(shí),曲線讀值升高。當(dāng)探測(cè)內(nèi)均是放射性地層時(shí),曲線讀值最高。當(dāng)井下儀再上升, 探測(cè)范圍內(nèi)有上部圍巖時(shí),曲線讀數(shù)下將。井下儀器繼續(xù)上升,探測(cè)范圍內(nèi)全部上部圍巖時(shí),GR曲線, 讀值又表示圍巖的放射性強(qiáng)度。對(duì)于放射性強(qiáng)度的薄層,當(dāng)巖層厚度小于“探深范圍”的直徑時(shí)。探測(cè)器中總對(duì)著巖層中點(diǎn)時(shí)仍有圍巖的影響。所以自然伽嗎曲線幅度的極大值小于地層的放射強(qiáng)度, 并且隨著巖層厚度的減小曲線極大值也減小。2.3 放射性測(cè)井曲線的統(tǒng)計(jì)起伏誤差地層中的放射性同位素, 在核變時(shí)具有隨機(jī)性,自然伽嗎測(cè)井曲線的統(tǒng)計(jì)起伏誤差既是這一特征的表現(xiàn)。在放射性源強(qiáng)和測(cè)井條件保持不

21、變的條件下, 相等的時(shí)間間隔內(nèi)所記錄到的計(jì)數(shù)率N不足一個(gè)常數(shù),而是圍繞著平均值在某個(gè)范圍內(nèi)變化。計(jì)數(shù)率與平均值之間的偏差值。對(duì)放射性源強(qiáng)度弱的井統(tǒng)計(jì)起伏誤差變化大。各種儀器放射性測(cè)井曲線的統(tǒng)計(jì)起伏誤差不統(tǒng)一。2.4 井參數(shù)對(duì)自然伽嗎曲線的影響自然伽嗎曲線即可以在裸眼井中測(cè)量也在套管井中測(cè)量。讀值則要受到井徑,泥漿比重,套管厚度,水泥環(huán)厚度和水泥中所含放射性元素及井下儀器在井中位置的影響。3 測(cè)井曲線的應(yīng)用目前,射孔的方法還處于間接射孔。定位方法是根據(jù)固井后套管接箍深度與油層頂?shù)捉缑嫖恢孟鄬?duì)不變的原理。通過(guò)找到目的層附近的接箍深度而找到目的層。由于射孔施工所用的接箍深度是由套后自然伽馬原圖確定的

22、, 而射孔深度通知單是由測(cè)井綜合解釋成果圖確定的,受兩次測(cè)井電纜伸縮、機(jī)械、人為以及環(huán)境等綜合因素的影響,都會(huì)造成測(cè)井深度誤差。為消除這一誤差,使深度上達(dá)到統(tǒng)一,準(zhǔn)確射開(kāi)目的層,必須進(jìn)行放射性校正。由于自然伽馬曲線形態(tài)影響,給校深工作帶來(lái)困難。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),調(diào)整井,薩爾圖油層,葡萄花油層校正值對(duì)不上的井已經(jīng)達(dá)到11%以上。自然伽馬曲線在該層位明顯幅度值升高。在射孔校深曲線中用這種自然伽馬曲線對(duì)深度選點(diǎn)差值較大, 在驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)自然伽馬曲線幅度高,層界面不能劃分,經(jīng)認(rèn)真選點(diǎn)差值太大。經(jīng)分析和參照電阻率曲線認(rèn)為是受水淹影響。曲線形態(tài)證實(shí)了曲線是受水淹層的影響。在射孔校深中高水淹曲線和注聚合物井曲線對(duì)

23、深度選取校正值, 很容易出現(xiàn)偏差, 在計(jì)算校正值時(shí)與其它正常層位相比較作為參考,水淹層段不能選為校正值,以減小水淹層對(duì)校正值的影響,注聚合物井應(yīng)參考周圍井曲線變化, 注聚合物影響嚴(yán)重的井,不能選校正值。4 結(jié)論根據(jù)測(cè)井曲線的特征, 在驗(yàn)收測(cè)井曲線和校深計(jì)算時(shí)對(duì)有異常的資料可以依據(jù)測(cè)井綜合曲線,首先判斷是測(cè)井因素,還是地層受影響,導(dǎo)致測(cè)井曲線異常,不同的采油廠,還應(yīng)采用不同的方法判斷,不同的巖性在測(cè)井曲線上的顯示特征及界面都不同。準(zhǔn)確掌握測(cè)井曲線的特征,提高校深精度,準(zhǔn)確射開(kāi)油層,提高油氣井產(chǎn)量。測(cè)井曲線相關(guān)性分析及其在致密測(cè)井曲線相關(guān)性分析及其在致密砂巖氣層識(shí)別中的應(yīng)用(2011)王志磊, 郭

24、紅梅(中國(guó)石油測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部, 西安710201)1 引言以孔隙度- 電阻率系列為主的常規(guī)測(cè)井在常規(guī)油氣層的識(shí)別中發(fā)揮了很大的作用, 但對(duì)致密砂巖氣層的測(cè)井識(shí)別一直以來(lái)都是測(cè)井解釋研究人員面臨的難題, 這是由于致密砂巖儲(chǔ)集層橫向變化大, 非均質(zhì)強(qiáng), 受構(gòu)造幅度、巖性和物性限制以及氣、水分異程度差的影響, 常規(guī)測(cè)井資料識(shí)別這類氣層的盲區(qū)日益顯現(xiàn)。目前, 國(guó)內(nèi)外主要從兩個(gè)方面對(duì)致密砂巖氣層測(cè)井識(shí)別展開(kāi)研究工作: 1、通過(guò)對(duì)致密砂巖氣層樣本的分析, 研究其成因機(jī)制, 挖掘常規(guī)測(cè)井資料中儲(chǔ)層巖性、水性和物性等有效信息, 解決致密砂巖儲(chǔ)集層解釋的多解性, 從自然伽馬、自然電位、電阻率與三孔隙度的

25、匹配關(guān)系中發(fā)掘儲(chǔ)層的含氣信息 1 3 ; 2、積極探索利用成像測(cè)井新技術(shù)識(shí)別致密砂巖氣層 4 7 。由于受成本限制, 成像測(cè)井技術(shù)只能在部分重點(diǎn)井中采集, 應(yīng)用范圍太窄。但測(cè)井中的常規(guī)九條在每口井中幾乎都得以采集。因此筆者立足于常規(guī)測(cè)井資料, 對(duì)中子測(cè)井與密度測(cè)井、電阻率測(cè)井與密度測(cè)井的相關(guān)性進(jìn)行了分析, 提出一種基于測(cè)井曲線相關(guān)系數(shù)的識(shí)別致密砂巖氣層方法, 并對(duì)川中地區(qū)須家河組致密砂巖氣層的進(jìn)行識(shí)別驗(yàn)證, 以確立此方法的可行性。2 測(cè)井曲線相關(guān)性分析2. 1 中子測(cè)井與密度測(cè)井相關(guān)性毛志強(qiáng)等8根據(jù)中子測(cè)井與密度測(cè)井的測(cè)量原理, 推導(dǎo)出了電子密度指數(shù)與含氫指數(shù)的理論關(guān)系式證實(shí)了中子測(cè)井響應(yīng)與密

26、度測(cè)井響應(yīng)具有相關(guān)性, 此為利用中子測(cè)井與密度測(cè)井的相關(guān)性判別復(fù)雜儲(chǔ)集層流體性質(zhì)提供了應(yīng)用理論基礎(chǔ)之一。據(jù)此可以推導(dǎo)出中子視孔隙度􀀁N 和密度視孔隙度􀀁D 關(guān)系式如下: 根據(jù)式(1)和式(2)可以得出如下結(jié)論:1、對(duì)于純水層, 在不含泥質(zhì)的情況下, 􀀁N 與􀀁D 均等于介質(zhì)孔隙度, 􀀁N 與􀀁D 表現(xiàn)出明顯的正相關(guān), 即中子測(cè)井響應(yīng)與密度測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系; 2、對(duì)于油氣層, 由于油氣的存在, 使得􀀁D 增大而􀀁N 減小, 導(dǎo)致􀀁

27、;D 與􀀁N 表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性,即中子測(cè)井響應(yīng)與密度測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性, 而且中子的挖掘效應(yīng)加劇了這種負(fù)相關(guān)性;3、當(dāng)􀀁ma 小于􀀁sh 時(shí),泥質(zhì)的存在會(huì)模糊油氣層􀀁N 與􀀁D 的負(fù)相關(guān)性。2. 2 􀀁 電阻率測(cè)井與密度測(cè)井相關(guān)性Archie 模型證實(shí)了電阻率測(cè)井響應(yīng)與孔隙度測(cè)井響應(yīng)具有相關(guān)性, 此也為利用電阻率測(cè)井與孔隙度測(cè)井的相關(guān)性判別復(fù)雜儲(chǔ)集層流體性質(zhì)提供了應(yīng)用理論基礎(chǔ)之二。在井眼條件好的情況下,常用深側(cè)向RLL D 或者深感應(yīng)R I LD 表示地層電阻率, 并且優(yōu)選密度測(cè)井計(jì)算

28、得到的孔隙度表示儲(chǔ)層的孔隙度, 由Ar chie 公式可以得到電阻率與密度測(cè)井相關(guān)函數(shù): 因此, 在純油氣層, 隨著密度測(cè)井響應(yīng)值增加, 孔隙度減小, 電阻率測(cè)井響應(yīng)也減小, 即電阻率測(cè)井響應(yīng)與密度測(cè)井呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。致密砂巖氣層識(shí)別方法研究(2003)李云省1 ,曾淵奇2 ,田建波3 ,李士倫1 直觀識(shí)別方法氣層的直觀識(shí)別是測(cè)井地質(zhì)專家們常用的傳統(tǒng)定性氣層識(shí)別方法,由于該方法快速、直觀、簡(jiǎn)單易行而受到廣泛應(yīng)用。在直觀識(shí)別方法中又以中子聲波、中子密度曲線重疊法最為常用。中子測(cè)井主要反應(yīng)的是地層的含氫量,而聲波測(cè)井主要反應(yīng)聲波在地層中的傳波速度。當(dāng)?shù)貙涌紫吨泻刑烊粴鈺r(shí),由于天然氣含氫量低于水和

29、油,所以氣層中子的孔隙度會(huì)降低。而由于聲波在氣層中的傳播速度比在油和水中的低,所以氣層的聲波時(shí)差會(huì)增大,甚至?xí)霈F(xiàn)“周波跳躍”。所以在測(cè)井曲線圖上含氣層的中子和聲波時(shí)差曲線會(huì)“背道而馳”,兩條曲線就會(huì)出現(xiàn)重疊區(qū)域。地層含氣飽和度越大,重疊區(qū)域的面積也會(huì)越大(圖1)。12 定量識(shí)別方法天然氣的定量識(shí)別方法較多,本文主要分析以下幾種方法在致密砂巖氣層中的應(yīng)用。2. 1 縱波時(shí)差差比法該方法也是利用了“挖掘效應(yīng)”法的原理,將“挖掘效應(yīng)”定量化為一參數(shù)( D T) , 利用D T 的大小進(jìn)行氣層識(shí)別,其具體操作過(guò)程如下:(1) 利用中子測(cè)井合成聲波時(shí)差t;(2) 計(jì)算聲波時(shí)差t 與合成聲波時(shí)差之差(t

30、- t) ;(3) 計(jì)算D T；D T = (t - t) /t (4) 利用D T 識(shí)別氣層當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí),t降低,t 升高,t - t>0 , D T > 0 ,且地層含氣飽和度越高, D T 越大;當(dāng)?shù)貙訛榉菤鈱訒r(shí), D T 0 。理論上講,可以通過(guò)上述原理進(jìn)行氣層識(shí)別。但是,在實(shí)際操作過(guò)程中我們會(huì)發(fā)現(xiàn),很多時(shí)候D T 大于0 并非氣層,而有些氣層的D T 0 , 所以常常造成一些誤判和漏判。2. 2 視流體識(shí)別指標(biāo)法該方法是利用氣層在密度測(cè)井和聲波時(shí)差測(cè)井曲線上的不同響應(yīng)特征來(lái)識(shí)別氣層的。這是一種定量化識(shí)別方法,其基本原理如下:1) 根據(jù)密度測(cè)井和聲波時(shí)差測(cè)井求取視流體密度(

31、f a) 和視流體時(shí)差(tf a) ,即fa = ma - (ma - b) / ttf a = tma + (t - tma) / t式中,ma 地層骨架密度;tma 地層骨架聲波時(shí)差;t 地層總孔隙度(2) 計(jì)算地層視流體識(shí)別指標(biāo)( PF)PF =(tfa/tf-fa/Df)/(fa/Df)式中,tf 地層流體聲波時(shí)差值;Df 地層流體密度值。當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí), 聲波時(shí)差tf a 增大, 而密度f(wàn) a降低,從而使PF > 0 ;當(dāng)?shù)貙雍畷r(shí),tf a =tf ,f a=f ,所以PF = 0 ;當(dāng)?shù)貙硬缓黧w時(shí), PF < 0 。這兩種方法通常聯(lián)合使用, 可以達(dá)到一種直觀識(shí)別效果(

32、如圖2A 層) 。但是,我們同時(shí)可以看到,這兩種方法在識(shí)別致密砂巖氣層時(shí), 常常會(huì)出現(xiàn)一些相反的情況, 即當(dāng)D T > 0 , PF > 0 時(shí)可能不是氣層,而當(dāng)?shù)貙雍瑲鈺r(shí)D T 和PF 可能不大于零(如圖2B 層) ,所以, 常常達(dá)成一些誤判和漏判。同時(shí)由于其計(jì)算公式中存在其他參數(shù), 這些參數(shù)的取值也會(huì)影響到PF 值的大小,使其識(shí)別結(jié)果更加不可靠, 因而這種單因素識(shí)別方法只能作參考。2. 3 地層含氣指標(biāo)法該方法是利用聲波、中子和密度測(cè)井進(jìn)行氣層識(shí)別的。其計(jì)算公式如下Fg =(ma b)/(ma f)-N ma/Nf+(t tma)/(tf tma)-(N nma)/Nf式中,

33、Fg 地層含氣指標(biāo);ma ,f ,b 地層骨架、流體密度及地層密度測(cè)井值, g/ cm3 ;tma ,tf ,t 地層骨架、流體時(shí)差及地層聲波時(shí)差測(cè)值值,s/ m ;N ma ,Nf ,N 地層骨架、流體含氫指數(shù)及地層中子測(cè)井值, %。其識(shí)別氣層的原理是:當(dāng)儲(chǔ)氣孔隙中含有天然氣時(shí),b 降低,N 降低而t 升高,從而Fg > 0 。所以,該方法也是基于氣層的“挖掘效應(yīng)”的。因此, 當(dāng)氣層“挖掘效應(yīng)”明顯時(shí),該方法識(shí)別氣層效果很好,但當(dāng)“挖掘效應(yīng)”不明顯時(shí),其識(shí)別結(jié)果就不理想,常常會(huì)誤判或漏判氣層(圖2B 層) 。而且由于公式中要用如流體參數(shù)和骨架參數(shù), 所以這兩種參數(shù)值的大小也會(huì)影響到該方

34、法的識(shí)別結(jié)果。5 結(jié)論致密砂巖氣層的識(shí)別是一項(xiàng)較為困難的工作,目前尚無(wú)一套合適的識(shí)別方法。但通過(guò)上面的對(duì)比,我們可以看出,在眾多方法中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是最好的一種識(shí)別方法,雖然它對(duì)氣層的判別并非百分之百正確,但它確實(shí)較其他方法精度高,這是由其本身的特征所決定的。但這并不是說(shuō)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法可以代替其他方法,在實(shí)際工作中,我們應(yīng)堅(jiān)決杜絕只用一種方法進(jìn)行氣層識(shí)別,應(yīng)綜合運(yùn)用多種方法,互相參考,互相校正,以期提高識(shí)別精度。致密砂巖儲(chǔ)層的含氣性評(píng)價(jià)(2006)陳克勇, 張哨楠 丁曉琪, 蘇錦義2 砂巖含氣性識(shí)別211 砂巖氣層定性識(shí)別方法1) 三孔隙度測(cè)井解釋原理首先結(jié)合自然伽馬或自然電位曲線識(shí)別出砂巖層

35、段。中子測(cè)井主要反映巖層的含氫指數(shù)。在一般地層壓力下, 地層中天然氣的含氫指數(shù)低于油和水的含氫指數(shù), 當(dāng)?shù)貙涌紫吨写嬖谔烊粴鈺r(shí),中子測(cè)井值( CNL ) 表現(xiàn)為低異常。密度測(cè)井反映的是地層骨架密度和流體密度的加權(quán)平均值, 當(dāng)砂巖中含氣時(shí), 實(shí)測(cè)密度值( DEN ) 會(huì)減小。聲波時(shí)差測(cè)井反映的是聲波在巖石和流體中的傳播速度, 當(dāng)?shù)貙涌紫吨写嬖谔烊粴鈺r(shí), 引起聲波傳播速度降低, 而聲波時(shí)差值( AC) 表現(xiàn)為異常高值。因此, 當(dāng)把中子測(cè)井曲線同密度測(cè)井曲線(反向) 在水層段重合時(shí), 在氣層段兩測(cè)井值將出現(xiàn)差值。同樣, 當(dāng)把聲波測(cè)井曲線同中子測(cè)井曲線在水層段重疊時(shí), 在氣層段兩測(cè)井值也會(huì)有明顯的差值

36、(筆者所選) 。因此, 利用三孔隙度測(cè)井對(duì)氣層響應(yīng)的差異特征, 可直觀地識(shí)別天然氣層。2) 深淺電阻率測(cè)井解釋原理深度電阻率測(cè)井(常用的為L(zhǎng)LD , ILD 和RT) 探測(cè)的是離井孔較遠(yuǎn)的地層骨架和流體的電阻率大小。一般情況下, 可近似認(rèn)為是原狀地層電阻率值。淺電阻率測(cè)井(常用的為L(zhǎng)LS , ILM 和RS) 探測(cè)的是離井孔較近的(沖洗帶) 地層骨架和流體的電阻率大小。因此, 當(dāng)用礦化度低于地層水礦化度的淡水基泥漿鉆井, 鉆遇水層時(shí), 電阻率普遍較低, 且深電阻率測(cè)井值小于淺電阻率測(cè)井值, 即在雙電阻率測(cè)井曲線上出現(xiàn)負(fù)幅度差; 當(dāng)鉆遇氣層時(shí), 電阻率值相對(duì)較高, 且深電阻率測(cè)井值大于淺電阻率測(cè)

37、井值, 即在雙電阻率測(cè)井曲線上出現(xiàn)正幅度差。因此, 利用雙電阻率測(cè)井亦可直觀地識(shí)別天然氣層。用測(cè)井方法識(shí)別致密砂巖天然氣層(2005)概括起來(lái), 致密砂巖氣層測(cè)井評(píng)價(jià)的困難主要為: 由于儲(chǔ)層物性差, 測(cè)井響應(yīng)中來(lái)自天然氣的成分較少, 以至造成天然氣層、水層、干層的電阻率差別不大。通常使用電阻率可明顯區(qū)分油氣水干層的方法,在此處使用效果不是很好。另外, 由于天然氣層在埋藏過(guò)程中經(jīng)歷了很強(qiáng)的成巖變化, 測(cè)井資料更容易出現(xiàn)多解性。但是, 天然氣有許多不同于石油與地層水的物理化學(xué)特征, 這樣為使用測(cè)井技術(shù)探測(cè)地層中的天然氣提供了地質(zhì)物理依據(jù)。由于天然氣含氫指數(shù)低, 密度小, 對(duì)聲波能量的吸收較強(qiáng)而使傳播速度降低, 與相同巖性及儲(chǔ)層條件的水層相比, 儲(chǔ)集層含氣可引起中子、密度測(cè)井值的降低。天然氣的導(dǎo)電性與石油相似,好的氣層電阻率值高。針對(duì)低孔低滲型儲(chǔ)集層的地質(zhì)、測(cè)井特點(diǎn), 提取和合成的氣層特征參數(shù)應(yīng)該滿足:(1) 可提高直觀識(shí)別氣層的分辨率和準(zhǔn)確性, 減少測(cè)量誤差的影響;(2) 能放大或突出天然氣信息, 減小巖性影響。1. 1 三孔隙度重疊、差值或比值法 主要反映巖層的含氫指數(shù)。在一般地層壓力下, 地層中天然氣的含氫指數(shù)低于油和水的含氫指數(shù), 所以, 當(dāng)?shù)貙涌紫吨写嬖谔烊粴鈺r(shí), 引起中子孔隙度􀀁Na減小。天然氣的密度和傳播速度遠(yuǎn)小于油和