付 斌，李進(jìn)步，陳 龍，楊映洲，江 磊

(1.中油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西 西安 710018;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018;3.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

引 言

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地北部，主力氣層為大型辮狀河沉積背景下的盒8段致密砂巖儲(chǔ)層。由于儲(chǔ)層致密，非均質(zhì)性強(qiáng)，成為目前陸上氣藏勘探開發(fā)的難點(diǎn)［1－2］。尤其氣田西區(qū)，位于二級(jí)構(gòu)造單元——天環(huán)坳陷東部，并受有效儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模及烴源巖排烴、充注能力強(qiáng)度的影響，宏觀上表現(xiàn)為大型、多期、連通性好的優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層，而實(shí)際上天然氣聚集在孤立、厚度小、氣水關(guān)系復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)的透鏡狀有效砂體中。由于低幅度構(gòu)造并不是氣水分布的主控因素，導(dǎo)致氣水識(shí)別存在一定困難［3］。

傳統(tǒng)的地震技術(shù)無法識(shí)別該區(qū)氣水分布，測(cè)井技術(shù)根據(jù)儲(chǔ)層流體電阻的差異，采用電阻率系列測(cè)井技術(shù)識(shí)別氣水層，但容易受井眼、圍巖等影響。隨著地球物理學(xué)的發(fā)展，基于地震技術(shù)的AVO、模式識(shí)別、多波勘探，基于測(cè)井技術(shù)的陣列感應(yīng)—雙側(cè)向聯(lián)測(cè)、核磁共振等技術(shù)均對(duì)提高氣水識(shí)別的精度有一定改進(jìn)。為了使蘇里格氣田能夠低成本開發(fā)，有效地識(shí)別氣水分布，采用井、震聯(lián)合技術(shù)，確定巖性和流體物理參數(shù)，預(yù)測(cè)有效砂巖分布。

1 地層水特征及類型

1.1 地層水化學(xué)特征

蘇里格氣田西區(qū)盒8段地層水總礦化度為35～65 g/L，平均為52.74 g/L，礦化度較高。地層水類型主要為CaCl2，pH值為5～6，陽離子以 Na+、K+和Ca2+離子為主，Mg2+離子較少，Cl－與 Mg2+的比值大于5.9，并且 Na+與 Cl－的比值集中在0.07～0.31。

根據(jù)博亞爾斯基理論［4］，該區(qū)地層水化學(xué)特征表明水的變質(zhì)程度高，屬于封存的古代殘余水，水流緩慢或者屬于靜止環(huán)境，封閉條件好，有利于油氣保存［3－4］。

1.2 地層水類型

鄂爾多斯盆地為廣覆式生烴，生烴強(qiáng)度由東南向西北逐漸減小，在晚三疊世上古生界，氣藏進(jìn)入生烴期到生烴高峰期，蘇西區(qū)塊始終位于西傾單斜構(gòu)造的低部位，不利于天然氣的聚集和保存。受生烴能力差、排驅(qū)能力弱、構(gòu)造低等多地質(zhì)因素的影響，研究區(qū)主要形成3種類型地層水［4－5］。

1.2.1 構(gòu)造低部位滯留水

受砂體微幅度構(gòu)造的影響，賦存于河道低部位及構(gòu)造鼻凹部位，具有獨(dú)立的氣水界面，主要分布于盒8下段。

1.2.2 致密砂巖封隔的滯留水

受致密層封隔，或內(nèi)部物性差，成藏過程中天然氣排水不夠完全，滯留于砂體之中的束縛水，不具有明顯的氣水界面，主要分布在盒8段。

1.2.3 孤立砂體形成的透鏡體水

河道邊部“孤立”透鏡狀砂體或“孤立”的廢棄河道，無通道連通，天然氣受泥巖阻隔，不能進(jìn)入砂體驅(qū)替內(nèi)部的水體，主要分布在盒8上段。

2 流體識(shí)別方法

2.1 基于縱橫波識(shí)別氣水層

前人研究表明，縱波在傳播時(shí)受巖層骨架及流體的綜合影響，在流體中傳播時(shí)速度明顯降低，橫波僅受巖層骨架影響，不受流體性質(zhì)而改變［6－7］。1982年泊松(Simon Denis Poisson)提出泊松比巖石參數(shù)，與縱橫波關(guān)系式如下:

式中:Vp為縱波速度，m/s;Vs為橫波速度，m/s;γ為縱橫波速度比;σ為泊松比。

圖1 泊松比與縱波時(shí)差交會(huì)圖

從式(1)可以看出，泊松比是縱橫波的組合關(guān)系式，可以反映儲(chǔ)層流體性質(zhì)和巖石骨架性質(zhì)。對(duì)西區(qū)5口試驗(yàn)井開展偶極子聲波實(shí)驗(yàn)，并利用試氣效果對(duì)其標(biāo)定，得到巖性、流體泊松比與縱橫波之間關(guān)系(圖1、2)，從中可以看出氣層的泊松比最低，σ＜0.15的概率為96.4%，Vp/Vs＜1.6的概率為97.5%，縱波時(shí)差大于217 μs/m;水層泊松比略高，0.15＜σ＜0.30的概率為92.1%，1.6＜(Vp/Vs)＜1.75的概率為94.2%;干層縱波時(shí)差小于220 μs/m的概率為91.3%。

圖2 縱橫波速度比與縱波時(shí)差交會(huì)圖

2.2 陣列感應(yīng)—雙側(cè)向聯(lián)合技術(shù)識(shí)別氣水層

西區(qū)氣層平均黏土含量為16.9%，其中高嶺石、伊利石含量高，吸附能力強(qiáng)，導(dǎo)致電阻率變化大，局部存在低阻氣層。陣列感應(yīng)測(cè)井技術(shù)采用并聯(lián)導(dǎo)電的原理，更適合中低阻地層，通過對(duì)多條不同探測(cè)深度電阻率解釋，消除了圍巖、泥漿對(duì)地層電阻率的影響，并有效地提高了垂向分辨率(圖3)。

圖3 深側(cè)向電阻率—高分辨感應(yīng)電阻率與深側(cè)向電阻率比值交會(huì)圖

前人研究表明，巖性致密，物性差，地層電阻率越高，側(cè)向電阻率的響應(yīng)越明顯，而感應(yīng)測(cè)井的響應(yīng)不明顯。當(dāng)?shù)貙游镄院?、孔隙度大時(shí)，地層電阻率受孔隙中的流體類型影響?？紫吨袨橛蜌鈺r(shí)，感應(yīng)和側(cè)向電阻率都高，側(cè)向電阻率值等于或略高于感應(yīng)電阻率值;孔隙中為水時(shí)，感應(yīng)和側(cè)向電阻率明顯降低，若物性差、巖性略致密，感應(yīng)測(cè)井和側(cè)向測(cè)井值相差較大，隨著地層含水飽和度的增大，差別越大，感應(yīng)測(cè)井值越低［8－13］。

綜合動(dòng)、靜態(tài)參數(shù)對(duì)研究區(qū)20口陣列感應(yīng)試驗(yàn)井建立了陣列感應(yīng)、雙側(cè)向聯(lián)合測(cè)井的交會(huì)圖(圖 3)，得到了線性相關(guān)公式，當(dāng) lg(RLLD)＞－293.441× (RILD/RLLD)+254.847時(shí)，可解釋為氣層;相反，即為水層或含氣水層。

3 井震聯(lián)合識(shí)別氣水分布應(yīng)用效果

蘇186區(qū)塊位于蘇西東南部，開發(fā)程度低，完鉆井16口，開發(fā)效果表明該區(qū)產(chǎn)量低，平均日產(chǎn)氣為0.8452×104m3/d，平均日產(chǎn)水為3.4 m3/d，西部和中部為富水區(qū)，產(chǎn)水井約占35.8%。

結(jié)合三維地震和完鉆井資料，預(yù)測(cè)該區(qū)盒8段平均疊合砂體厚度大于20 m(圖4)，儲(chǔ)層連片發(fā)育，但泊松比平面圖(圖5)表明，含氣砂巖總體表現(xiàn)為近南北向條狀分布，厚度變化大，s309井至s184井

圖4 蘇186區(qū)塊砂體平面預(yù)測(cè)圖

圖5 蘇186區(qū)塊泊松比對(duì)比

圖6 s46－50井陣列感應(yīng)測(cè)井綜合解釋成果圖

一帶，泊松比值低，小于0.15的有效儲(chǔ)層橫向展布 大，尤其s309井南部，含氣性最好。相反，該區(qū)西部含氣性差，有效儲(chǔ)層孤立發(fā)育，預(yù)測(cè)富水區(qū)位于中部，中部盒8段疊合砂體大于25 m，但泊松比較高，其中 s44－53井試氣無阻流量為2.2098×104m3/d，日產(chǎn)氣為 1.8345×104m3/d，日產(chǎn)水為8.4 m3/d，證實(shí)了該區(qū)產(chǎn)水嚴(yán)重，不作為有利區(qū)部署井位。

在對(duì)整個(gè)區(qū)塊利用三維高分辨率地震預(yù)測(cè)了有利區(qū)及富水區(qū)的背景下，采用陣列感應(yīng)—雙側(cè)向聯(lián)合測(cè)井對(duì)該區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)價(jià)。以s46－50井為例(圖6)，該井落在泊松比為0.13～0.17的區(qū)域，位于氣層與水層的交界處，含氣性良好，砂體發(fā)育規(guī)模較小，測(cè)井資料顯示盒8下2段發(fā)育2套砂體，底砂巖巖性最純，GR值為26.0～67.9API，PE≈2.0，底砂巖上部雙側(cè)向無差異，但整列感應(yīng)表現(xiàn)為負(fù)差異，分異明顯，中子基值較下部底砂巖基值高，解釋為含水氣層。對(duì)氣層及含氣層采取2段射孔，壓裂改造，合層試氣，平均無阻流量為2.0207×104m3/d，日產(chǎn)氣為1.0109×104m3/d，日產(chǎn)水為0.7 m3/d。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)給出了蘇里格氣田西區(qū)氣水層識(shí)別的泊松比、縱橫波速度比與縱波時(shí)差的交會(huì)解釋模板，并利用試氣效果對(duì)其標(biāo)定，結(jié)果顯示符合率為73.2%，表明巖石物理參數(shù)對(duì)識(shí)別氣水層具有一定的指導(dǎo)意義，并可應(yīng)用在三維地震資料對(duì)氣水層識(shí)別的研究中。

(2)推導(dǎo)出感應(yīng)測(cè)井—雙側(cè)向聯(lián)測(cè)的氣水識(shí)別相關(guān)公式，提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的縱向分辨率，改善了薄氣層的識(shí)別精度，提高了氣水識(shí)別的精度。

(3)由于氣層、水層與干層的泊松比、縱橫波速度比在交會(huì)圖中存在一定的疊合，造成解釋存在誤差，但利用感應(yīng)測(cè)井—雙側(cè)向聯(lián)測(cè)，進(jìn)一步提高了氣水層的分辨率。

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