李闖

（大慶油田公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

0 引 言

利用測井儲層評價手段所獲取的儲層參數(shù)主要反映儲層的靜態(tài)特征，難以反映其動態(tài)特征。應用測井資料預測儲層產(chǎn)能研究的主要目的是力圖利用這種靜態(tài)的儲層參數(shù)預測初期動態(tài)的油井初始產(chǎn)能。利用測井資料預測油氣層產(chǎn)能還未形成一套成熟的方法，但許多學者對利用測井資料預測產(chǎn)能進行過很多探討，歸納起來大致可分為2類：一類是基于大量試油、測井解釋及巖心分析資料直接和產(chǎn)能建立統(tǒng)計關系，如歐陽健等［1］提出用儲層的有效滲透率和含油飽和度評價儲層產(chǎn)能；另一類是采用數(shù)學算法，如主成分分析法、模糊數(shù)學、神經(jīng)網(wǎng)絡等［2－6］，對砂巖儲層開展產(chǎn)能預測，達到了一定的效果。徐深氣田為酸性火山巖儲層，非均質(zhì)性較強，各種測井響應復雜并且規(guī)律性較差，直接采用測井資料確定儲層的滲流參數(shù)適應性更差，采用上述2類預測方法很難求準儲層的產(chǎn)能。

本文在酸性火山巖儲層天然氣測井響應特征研究的基礎上，應用三孔隙度測井、核磁共振成像測井及偶極子橫波測井識別儲層含氣性，并以此得到氣層識別綜合參數(shù)，應用綜合參數(shù)與儲層有效厚度關聯(lián)得到產(chǎn)能指數(shù)，定性判別儲層產(chǎn)能級別；其次應用儲層有效孔隙度、含氣飽和度等參數(shù)，采用回歸的方法建立了儲層產(chǎn)能定量解釋模型。針對大慶油田深層壓裂試氣成本較高的問題建立了壓前與壓后產(chǎn)能的關系。該套方法應用到徐深氣田的新井產(chǎn)能預測中效果較好，為勘探試氣及開發(fā)部署提供了有力的技術支持。

1 儲層產(chǎn)能級別劃分標準

儲層的產(chǎn)氣能力受很多因素影響，產(chǎn)能大小由各種影響因素綜合決定。這些影響因素總結(jié)起來可以分為2大類［7－9］，一類是儲層的內(nèi)因，如流體性質(zhì)、含氣飽和程度、物性等；另一類是外因，如表皮系數(shù)等。由此表明，儲層產(chǎn)能是由儲層的自身條件與外部環(huán)境以及油氣性能等共同決定的。

對于徐深氣田火山巖儲層，單井試氣一般自然測試產(chǎn)能較低，97．8%的儲層需要大型壓裂才能達到較高產(chǎn)能。為了降低壓裂的風險，減少投資成本，必須應用測井資料準確預測火山巖儲層產(chǎn)能。徐深氣田埋深在3000～4000m之間，試氣情況表明，儲層產(chǎn)能變化范圍大，日產(chǎn)氣150～470000m3，其中達到工業(yè)產(chǎn)能為40000m3／d，達到100000m3／d儲層為高產(chǎn)儲層。將儲層壓后產(chǎn)能級別進行劃分（見表1），為儲層產(chǎn)能級別預測奠定基礎。

表1 產(chǎn)能級別劃分表征

2 產(chǎn)能測井預測方法

2．1 產(chǎn)能級別預測

對大量測井資料、測試資料的分析表明，當儲層含有天然氣時，三孔隙度曲線、核磁共振測井曲線及偶極橫波測井曲線均有響應［10－12］，儲層產(chǎn)能越大，這種響應特征越明顯。將這些響應特征定量表征以后，應用于儲層產(chǎn)能級別的預測。

2．1．1 含氣性識別

（1）中子—密度測井曲線重疊識別含氣性。補償中子測井測量巖石的含氫指數(shù)，儲層中含有天然氣時，巖石的含氫指數(shù)顯著降低。密度測井測量巖石的電子密度，由于氣體的密度明顯小于水和油的密度，當儲層中含氣時，與含其他流體相比密度值明顯降低。在測井儀器的探測半徑范圍內(nèi)，若儲層含氣，會出現(xiàn)補償中子測井孔隙度減小，密度測井孔隙度增大的現(xiàn)象。2種孔隙度曲線重疊會形成鏡像特征，即可作為定性識別氣層的依據(jù)。

（2）密度孔隙度—核磁共振孔隙度重疊識別含氣性。核磁共振測井T2分布譜不僅受地層的孔隙結(jié)構(gòu)［13］影響，還與孔隙中流體有關，其可對儲層的流體性質(zhì)進行有效識別。當?shù)貙又泻刑烊粴鈺r，由于氣體的含氫指數(shù)較低，核磁共振測井測量的等待時間不夠時氣體未完全極化，應用常規(guī)采集參數(shù)測量的核磁共振測井計算火山巖地層總孔隙度偏低。當在測井儀器的測量范圍內(nèi)地層孔隙含天然氣時，計算的密度測井孔隙度偏大，核磁共振測井孔隙度偏低，應用這一特征可定性識別儲層是否含有天然氣。

（3）橫縱波時差比值識別含氣性。在含天然氣的儲層中，縱波傳播的速度比在含液體的儲層中的速度要低，縱波能量衰減較大，故縱波時差（Δtc）大；而橫波時差（Δts）基本無變化?；鹕綆r儲層基質(zhì)孔隙通常較低，由此造成了速度法識別氣層的不確定性，單純應用縱波時差變大這一特征識別天然氣風險很大。因此，選用橫波與縱波組合的方法降低天然氣識別的風險，即采用橫縱波時差比值定性識別儲層含氣性。

式中，BZ為橫縱波時差比值。

酸性火山巖儲層非均質(zhì)性強，橫縱波時差比值大小不僅與儲層物性有關，還與儲層巖石特性有關，因此不能用一個定值判斷儲層的含氣性。但是，在酸性火山巖干層與水層處，橫、縱波時差均不受天然氣的影響，只反映儲層孔隙大小。因此，可用干層或水層的有效孔隙度得到縱、橫波時差，即得到不受含氣影響的橫縱波時差比基值。當儲層橫縱波時差比值小于基值時，表明儲層含氣。

（4）綜合參數(shù)識別含氣性。從上述研究可知，儲層中含有天然氣時，橫縱波時差曲線、孔隙度測井曲線及核磁共振測井曲線均呈現(xiàn)出明顯的含氣響應特征。但每種測井方法都存在自身的局限性，致使反映儲層含氣性的靈敏程度存在差異。為了綜合利用各種測井信息，采用歸一化方法對以上交會曲線的交會幅度進行定量化，然后求和得到綜合參數(shù)，能進一步提高儲層含氣性識別能力，同時對含氣性實現(xiàn)定量描述。一般而言，綜合參數(shù)越大，表明儲層含氣性越好。綜合參數(shù)計算的具體形式

式中，VBZ＝BZJ－BZ；VKX＝φDEN－φna；VHC＝φDEN－φNMR；VBZ、VKX、VHC分別為橫縱波時差比值測井法、三孔隙度測井法及核磁共振測井法處理后的歸一化值；a、b、c分別為橫縱波時差比值測井法、三孔隙度測井法及核磁共振測井法在綜合參數(shù)中的權系數(shù)，無量綱；BZ為橫縱波時差比值；BZJ為研究區(qū)根據(jù)儲層物性計算的橫縱波時差比值，該值為儲層不含氣時橫縱波時差比值，儲層含氣時，大于BZ；φna為中子曲線計算孔隙度，%；φDEN為密度測井曲線計算孔隙度，%；φNMR為核磁共振測井計算孔隙度，%。

2．1．2 產(chǎn)能級別判別標準

儲層含氣性與有效厚度是產(chǎn)能大小的決定因素。綜合參數(shù)可以表明儲層含氣性，且一般儲層物性與含氣性越好，綜合參數(shù)越大。因此，某一單層的綜合參數(shù)與厚度的乘積能反映儲層產(chǎn)氣的能力，本文中將其定義為產(chǎn)能指數(shù)。產(chǎn)能指數(shù)由曲線和邊界值所形成的面積表示（見圖1），面積越大，表明儲層產(chǎn)氣能力越高。綜合參數(shù)與左邊界交會的面積表示產(chǎn)能指數(shù)大小。

應用徐深氣田酸性火山巖試氣資料（高產(chǎn)儲層25個層、中產(chǎn)儲層11個層、低產(chǎn)儲層8個層），建立儲層產(chǎn)能指數(shù)與試氣產(chǎn)能之間的關系（見圖2），由此確定了徐深氣田酸性火山巖儲層產(chǎn)能級別判別標準（見表2）。

圖1 產(chǎn)能指數(shù)大小示意圖

表2 徐深氣田酸性火山巖儲層產(chǎn)能級別判別標準

圖2 儲層產(chǎn)能級別識別圖版

2．2 產(chǎn)能大小計算

理想井條件下均勻不可壓縮流體的平面徑向穩(wěn)定的滲流公式表明［11］，除了有效厚度（h）、滲透率（K）可以用測井資料確定外，流動壓力差、有效半徑、流體黏度等參數(shù)在氣層測試之前無法確定，即使計算出來也無法控制其精度。從測井預測產(chǎn)能的角度看，孔隙度表示儲層中含有流體的體積分數(shù)，含氣飽和度表示孔隙中含有天然氣的體積分數(shù)。影響儲層產(chǎn)能大小的參數(shù)還應包括儲層孔隙度（φ）和含氣飽和度（Sg）。但是從壓后產(chǎn)能與這些參數(shù)的相關性來看，這些參數(shù)對產(chǎn)能大小計算的貢獻程度不同，由此，采用不同指數(shù)反映貢獻大小的方法建立了產(chǎn)能方程式（3）。

式中，Q為預測壓后產(chǎn)能，m3／d；p為常數(shù)；n、w和d為計算系數(shù)；φ為儲層的孔隙度，計算方法見參考文獻［14］，%；Sg為儲層的含氣飽和度，計算方法見參考文獻［15］，%；K為儲層的滲透率，計算方法見參考文獻［16］，mD＊非法定計量單位，1mD＝0．987×10－3μm2，下同；h為儲層的有效厚度，m。

徐深氣田酸性火山巖儲層一般射開厚度大于10m，大型壓裂壓開厚度達到80m；有效厚度內(nèi)的層段均對產(chǎn)能有貢獻。在預測產(chǎn)能時，h為儲層有效厚度；K值一般取儲層壓后滲透率，由測井資料難以確定。從壓前測井解釋滲透率與壓后試井解釋滲透率關系看（見圖3），測井解釋滲透率大的儲層壓后滲透率也大，因此，本文在預測儲層產(chǎn)能大小時K取測井資料確定的儲層滲透率，φ和Sg應用測井資料計算。放噴油嘴大小也影響了儲層初期產(chǎn)能，確定系數(shù)時選取相同油嘴（10～12mm）條件下的測試數(shù)據(jù)。應用徐深氣田31口井37個酸性火山巖儲層壓后測試資料對模型進行擬合，確定出反映貢獻大小的p＝188．98，n＝0．6423，w＝0．299，d＝0．903這4個指數(shù)。應用該模型對建模所用的儲層進行產(chǎn)能計算，與實際產(chǎn)能對比表明兩者一致性較好（見圖4）。

圖3 測井解釋滲透率與試井解釋滲透率關系

圖4 壓后產(chǎn)能與測井預測產(chǎn)能關系

3 應用效果

以上2種預測方法具有不同的應用條件。針對儲層是否進行試氣問題，應用酸性火山巖儲層產(chǎn)能級別判別標準預測產(chǎn)能，以此決定試氣與否；針對儲層自然測試后是否進行壓裂求產(chǎn)問題，應用式（3）進行計算后，結(jié)合產(chǎn)能級別預測結(jié)果，決定壓裂與否，并為壓裂方案制定提供依據(jù)。例如徐深M井175II和176號層，產(chǎn)能指數(shù)分別為809．7和883．6，均可試氣達到高產(chǎn)工業(yè)氣，但176號層物性好，預測產(chǎn)能達到了38．6×104m3。因此，在只能試氣一層的條件下，確定試氣176號層，該層壓后產(chǎn)能達到35．8×104m3，與預測結(jié)論基本一致（見圖5）。應用該套方法對2012年以來的20口新井21個儲層進行了預測，結(jié)果見表3，產(chǎn)能級別預測準確率為90．0%，產(chǎn)能大小預測平均相對誤差為63．4%。應用表明，該方法預測產(chǎn)能的效果較好，為天然氣試氣選層提供了依據(jù)。

圖5 徐深M井測井綜合解釋成果圖

表3 產(chǎn)能預測與測試結(jié)果對比

4 結(jié) 論

（1）綜合應用密度—中子孔隙度、密度—核磁共振孔隙度、橫縱波時差比值得到的綜合參數(shù)能有效識別儲層含氣性，提高了含氣性識別符合率。

（2）將識別氣層的綜合參數(shù)與有效厚度結(jié)合，得到產(chǎn)能指數(shù)，利用該指數(shù)判別儲層產(chǎn)能級別精度較高，為儲層產(chǎn)能大小的預測奠定了基礎。

（3）將測井資料確定的有效孔隙度、含氣飽和度、空氣滲透率及有效厚度應用于產(chǎn)能預測中，根據(jù)這些儲層特性對產(chǎn)能貢獻大小的不同，分別采用不同指數(shù)的形式建立了產(chǎn)能計算模型。應用結(jié)果表明，該產(chǎn)能預測方法效果較好，對其他相似儲層天然氣產(chǎn)能預測具有借鑒意義。

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