張紅英 周 肖 謝 冰 馮 珂

（中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

1 氣藏地質(zhì)概況

震旦系是四川盆地天然氣勘探開(kāi)發(fā)的重要層系，勘探始于20世紀(jì)50年代中期，近幾年在川中高石梯—磨溪區(qū)塊取得重大突破，目前該區(qū)鉆達(dá)震旦系的井共計(jì)20口，油氣顯示良好，測(cè)試15口井，其中13口井獲工業(yè)性氣流。

川中地區(qū)震旦紀(jì)沉積了巨厚的淺海臺(tái)地相碳酸鹽巖。由于震旦紀(jì)燈影期的桐灣運(yùn)動(dòng)，使震旦系地層多期暴露地表并遭受風(fēng)化剝蝕，形成了區(qū)域性孔、洞發(fā)育層。燈影組縱向上發(fā)育兩套巖溶儲(chǔ)層，其中燈四段為風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層，燈二段為層間巖溶儲(chǔ)層；其巖性以藻云巖、晶粒云巖為主。沉積相帶的變化和巖溶作用對(duì)圈閉的形成作出重要貢獻(xiàn)，控制氣產(chǎn)量的主要因素是儲(chǔ)層物性的好壞。

2 產(chǎn)能評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)方法

儲(chǔ)層產(chǎn)能評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的方法有很多種，歸納起來(lái)主要分為兩大類：①根據(jù)油氣井測(cè)試獲得的產(chǎn)量直接計(jì)算，屬于油藏工程計(jì)算方法；②以地質(zhì)測(cè)井信息為主的靜態(tài)參數(shù)評(píng)價(jià)方法。本文著重研究方法②，即利用與儲(chǔ)層產(chǎn)能相關(guān)的地層參數(shù)作為產(chǎn)能評(píng)價(jià)參數(shù)，一種是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，將儲(chǔ)層按測(cè)試產(chǎn)能劃分為三類，通過(guò)靜態(tài)參數(shù)與測(cè)試產(chǎn)量關(guān)系研究，提取與地層巖石物性和含氣性敏感參數(shù)，利用模式識(shí)別算法確定儲(chǔ)層級(jí)別，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)；另一種是通過(guò)斯通利波流體移動(dòng)指數(shù)與氣井無(wú)阻流量的關(guān)系研究，建立了產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型。

2.1 模式識(shí)別法劃分儲(chǔ)層級(jí)別

模式識(shí)別是對(duì)表征事物或現(xiàn)象的各種形式的（數(shù)值的，文字的和邏輯關(guān)系的）信息進(jìn)行處理和分析、以及對(duì)事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過(guò)程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。

模式識(shí)別是基于測(cè)量的具體模式進(jìn)行分類和識(shí)別，根據(jù)有限樣本，分析其自然伽馬、聲波時(shí)差、深淺雙側(cè)向等測(cè)量值，將測(cè)量值按某種分類方法歸類，建立識(shí)別模式特征向量，應(yīng)用特征向量對(duì)未知樣品進(jìn)行判別。

（1）模式識(shí)別原理

聚類分析是一種常用的建立模式的方法，又稱點(diǎn)群分析，它按照樣本在性質(zhì)上或成因上的親疏關(guān)系、以某種分類統(tǒng)計(jì)量為分類依據(jù)對(duì)其進(jìn)行定量分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。

用聚類分析中的Q型聚類分析對(duì)初始樣本用距離系數(shù)相對(duì)大小作為分類統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行聚類，按標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化后，定義n個(gè)樣本中樣本矢量Uk與樣本矢量Ui距離系數(shù)dki，dki越小，樣本Uk與Ui的性質(zhì)愈接近。采用絕對(duì)距離公式：

（2）測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于產(chǎn)能評(píng)價(jià)是針對(duì)于整個(gè)研究區(qū)而言的，因此各井測(cè)井曲線的重新刻度即標(biāo)準(zhǔn)化非常關(guān)鍵，以保證各井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)之間的一致性。本次研究通過(guò)利用關(guān)鍵井標(biāo)定、采用頻率直方圖主頻法，對(duì)各井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以消除由于測(cè)井儀器型號(hào)不同、儀器刻度不一致及井下環(huán)境差異等非地質(zhì)因素所造成的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)偏差，從而實(shí)現(xiàn)全區(qū)塊數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的刻度標(biāo)準(zhǔn)。

（3）儲(chǔ)層特征參數(shù)提取

本區(qū)燈影組地層基質(zhì)孔隙低，儲(chǔ)層以溶蝕孔洞為主要儲(chǔ)集空間，裂縫是其主要滲濾通道。通過(guò)5口井10層試油段的自然伽馬、深電阻率、斯通利波能量衰減系數(shù)等靜態(tài)參數(shù)與產(chǎn)氣量關(guān)系分析，結(jié)合最優(yōu)化測(cè)井解釋技術(shù)的解釋結(jié)果，優(yōu)選出以下參數(shù)作為產(chǎn)能評(píng)價(jià)的特征參數(shù)：

●自然伽馬：當(dāng)孔洞充填泥質(zhì)時(shí)，自然伽馬及無(wú)鈾自然伽馬增高，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)集能力降低，從而降低儲(chǔ)層產(chǎn)能。

●孔隙度：以巖心全直徑孔隙度刻度測(cè)井孔隙度，采用最優(yōu)化理論及模型，準(zhǔn)確求取地層孔隙度，孔隙度增大，表明地層存儲(chǔ)地層流體的能力越大。

●深電阻率及深淺雙側(cè)向比值（RTQX）：電阻率測(cè)井反映儲(chǔ)層的導(dǎo)電性，與儲(chǔ)層巖性、孔隙結(jié)構(gòu)及流體性質(zhì)等密切相關(guān)，裂縫、孔洞發(fā)育會(huì)造成電阻率降低，雙側(cè)向正差異，隨含氣量的增加，雙側(cè)向的差異越明顯，深淺雙側(cè)向比值越大，次生孔隙發(fā)育程度越好。

●斯通利波能量衰減系數(shù)（AST）：斯通利波是一種管波，在井眼中傳播時(shí)遇有效的裂縫、孔洞時(shí)會(huì)發(fā)生能量衰減，能量衰減越大，滲透性越好。

（4）測(cè)井識(shí)別模式建立

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)識(shí)別模式特征值

利用模式識(shí)別分析方法對(duì)這些測(cè)量值進(jìn)行描述、歸類，將井剖面儲(chǔ)層級(jí)別劃分為3大類（表1），其中第1類為Ⅰ類氣層（產(chǎn)能>10×104m3/d）、第2類為Ⅱ類氣層（產(chǎn)能為（10～3）×104m3/d）、第3類差氣層（產(chǎn)能<3×104m3/d）。各類氣層之間的特征差異明顯，根據(jù)建立的識(shí)別模式特征向量，即可對(duì)新的樣品進(jìn)行判別，計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)與各模式的距離，距離最小者是屬于該類。

（5）應(yīng)用效果分析

對(duì)燈影組11口新井應(yīng)用模式識(shí)別法進(jìn)行判別，試油20層，符合16層，測(cè)試產(chǎn)能符合率80.0%，有力支撐了試油層位優(yōu)選。圖1、圖2為A、B兩口井模式識(shí)別法預(yù)測(cè)儲(chǔ)層產(chǎn)能級(jí)別成果圖。

模式識(shí)別法預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，A井燈二段 （圖1），井段5424.3～5447.3 m、5450.5～5459.4 m預(yù)測(cè)為Ⅰ類氣層，測(cè)試產(chǎn)氣量應(yīng)大于10×104m3/d，完井測(cè)試產(chǎn)氣41.35×104m3/d；B井燈二段 （圖2），井段5455.4～5485.8 m預(yù)測(cè)以Ⅱ類氣層為主，測(cè)試產(chǎn)氣量應(yīng)在（3～10）×104m3/d之間，完井測(cè)試產(chǎn)氣產(chǎn)3.76×104m3/d，兩口井儲(chǔ)層產(chǎn)能預(yù)測(cè)結(jié)果與試油結(jié)果吻合。

圖1 A井氣層級(jí)別識(shí)別成果圖

圖2 B井氣層級(jí)別識(shí)別成果圖

2.2 斯通利波流體移動(dòng)指數(shù)法

（1）方法原理

SonicScanner聲波掃描儀是斯侖貝謝公司新一代聲波儀器，由三個(gè)單極發(fā)射器、兩個(gè)正交偶極發(fā)射器和一個(gè)接收器陣列 （13個(gè)軸向接收點(diǎn)104個(gè)傳感器）組成，可提供高質(zhì)量的縱波、橫波和斯通利波測(cè)量數(shù)據(jù)。

斯通利波是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲透性的有效手段之一，它對(duì)與井眼相交的滲透性裂縫敏感，地層或裂縫帶的滲透性越好，斯通利波的時(shí)差越大。

根據(jù)低頻斯通利波傳播理論，采用縱、橫波時(shí)差、斯通利波時(shí)差和密度曲線等資料計(jì)算出理論斯通利波時(shí)差（DTSTE，即地層零滲透率時(shí)的斯通利波時(shí)差），實(shí)測(cè)斯通利波時(shí)差（DTST）與理論斯通利波時(shí)差的差值S─Se即為流體移動(dòng)指數(shù)QFM，QFM指示了地層的滲流能力和裂縫的連通性。

式中：

Se—理論斯通利波時(shí)差，μs/ft；

Kf—泥漿體積模量；

ρf—泥漿密度，g/cm3；

Δtf—泥漿時(shí)差，μs/ft；

G—地層切變模量；

ρb—地層密度，g/cm3；

Δts—橫波時(shí)差，μs/ft。

（2）流體移動(dòng)指數(shù)與無(wú)阻流量關(guān)系

分析表明，流體移動(dòng)指數(shù)與測(cè)試無(wú)阻流量具有較好的相關(guān)性。圖3是高石梯—磨溪地區(qū)燈影組4口井流體移動(dòng)指數(shù)與測(cè)試無(wú)阻流量的關(guān)系圖。根據(jù)流體移動(dòng)指數(shù)與無(wú)阻流量之間的關(guān)系，提出了一種新的產(chǎn)能定量預(yù)測(cè)方法，產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型：

圖3 流體移動(dòng)指數(shù)與氣產(chǎn)量無(wú)阻流量關(guān)系

Q=0.000004×QFM8.6461

式中：

Q—預(yù)測(cè)無(wú)阻流量，104m3/d；

QFM—流體移動(dòng)指數(shù)，μs/ft。

（3）應(yīng)用效果分析

對(duì)本區(qū)燈影組新鉆井應(yīng)用式（3）進(jìn)行預(yù)測(cè)，表2是C井氣層段斯通利波流體移動(dòng)指數(shù)法預(yù)測(cè)氣產(chǎn)量與測(cè)試無(wú)阻流量結(jié)果對(duì)比。

表2 氣層斯通利波流體移動(dòng)指數(shù)法預(yù)測(cè)結(jié)果與測(cè)試結(jié)果對(duì)比表

對(duì)比結(jié)果表明，C井燈四儲(chǔ)層段產(chǎn)能預(yù)測(cè)流量為6.48×104m3/d，完井試氣，氣產(chǎn)量無(wú)阻流量6.75×104m3/d，偏差0.27×104m3/d，相對(duì)誤差4.0%；預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)測(cè)產(chǎn)量基本一致。說(shuō)明本文提出的利用斯通利波流體移動(dòng)指數(shù)法預(yù)測(cè)氣井無(wú)阻流量的方法是可行的。

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）針對(duì)高石梯—磨溪?dú)馓餆粲敖M儲(chǔ)層建立了2套氣層產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法（模式識(shí)別判別法及流體移動(dòng)指數(shù)法），為該區(qū)氣井的試油選層提供了有力的支撐。

（2）研究表明模式識(shí)別法在中高產(chǎn)氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)方面應(yīng)用效果較好，而在一些低產(chǎn)氣井預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果有一定誤差。

（3）流體移動(dòng)指數(shù)法在實(shí)際井應(yīng)用中見(jiàn)到一定的效果，但因其建立在有限數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證與完善，以提高預(yù)測(cè)精度，為氣田勘探開(kāi)發(fā)更好地提供技術(shù)支撐。

1 張林，魏國(guó)齊，汪澤成，等.四川盆地高石梯-磨溪構(gòu)造帶震旦系燈影組的成藏模式[J].天然氣地球科學(xué).2004，15（6）：584-589.

2 包強(qiáng)，肖梅，施文.資陽(yáng)地區(qū)震旦系古巖溶儲(chǔ)層特征及測(cè)井評(píng)價(jià)[J].礦物巖石，1999，19（3）：52-55.

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