肖玉峰，張審琴，陳鵬，王永生，王秀芹，羅敬兵

（1．中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北 廊坊065007；2．青海油田勘探事業(yè)部，甘肅 敦煌736202）

0 引 言

柴達(dá)木盆地是一個(gè)典型的陸相沉積盆地，沉積環(huán)境復(fù)雜多變，儲(chǔ)層巖石礦物成分復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)。近年來(lái)，柴達(dá)木盆地的勘探對(duì)象從三湖地區(qū)的淺層生物氣轉(zhuǎn)為柴北緣、柴西北的深層，并在盆地北緣、東部深層見(jiàn)到了較好苗頭。由于深部?jī)?chǔ)層具有成巖作用差異大、基質(zhì)孔隙度低以及孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特征，給測(cè)井解釋帶來(lái)了很多困難，使得孔隙度計(jì)算誤差較大；又由于深層地層壓力比較大，鉆井過(guò)程中采用了大密度、相對(duì)高電阻率的鉆井液，使得地層受鉆井液侵入影響嚴(yán)重。這些因素都增加了深層天然氣層測(cè)井識(shí)別的難度。

本文以EBL和DP這2個(gè)構(gòu)造為重點(diǎn)研究區(qū)，把物性計(jì)算、流體識(shí)別和鉆井液侵入校正作為主要突破口，開(kāi)展深入研究。在巖石物理實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，根據(jù)巖心、薄片及測(cè)井等資料，從巖性、巖石礦物成分、儲(chǔ)層物性和測(cè)井響應(yīng)特征研究入手，開(kāi)展了柴達(dá)木盆地深層儲(chǔ)層物性參數(shù)計(jì)算方法及氣層測(cè)井識(shí)別方法研究，并取得了很好的應(yīng)用效果。

1 存在的問(wèn)題

1．1 孔隙度計(jì)算誤差大

柴達(dá)木盆地深層儲(chǔ)層物性差，孔隙度平均只有10%左右。密度測(cè)井曲線值偏高，高值普遍在2．69 g／cm3左右，最高值達(dá)到了2．76g／cm3。用純石英砂巖骨架點(diǎn)（密度2．65g／cm3）選取方法計(jì)算的孔隙度誤差較大。部分層段對(duì)比顯示，測(cè)井孔隙度均值5．71%，巖心孔隙度均值8．23%，絕對(duì)誤差為3．06%，相對(duì)誤差達(dá)到了37．2%。

1．2 流體識(shí)別難度大

在測(cè)試層段內(nèi)，氣層、水層和干層的測(cè)井響應(yīng)特征差別不明顯，以往用于氣層測(cè)井識(shí)別的定性方法效果差，測(cè)井解釋符合率很低。通過(guò)研究區(qū)一口風(fēng)險(xiǎn)探井esh1井的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井解釋結(jié)論與試氣結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在5個(gè)測(cè)試層組內(nèi)，只有1個(gè)層的測(cè)井解釋結(jié)論與測(cè)試結(jié)果相符合。

研究區(qū)儲(chǔ)層致密，儲(chǔ)集空間發(fā)育有原生粒間孔、次生的粒內(nèi)溶孔和裂縫，從鑄體薄片、巖心和成像測(cè)井圖上，均可見(jiàn)到溶蝕孔和裂縫的發(fā)育。孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性造成m值的選取不準(zhǔn)確，影響含氣飽和度的計(jì)算，進(jìn)而影響儲(chǔ)層含氣性的判別。

1．3 鉆井液侵入嚴(yán)重

由于地層壓力大，采用的鉆井液密度也大，如esh2井的鉆井液密度最高達(dá)2．13g／cm3。高密度鉆井液使地層侵入嚴(yán)重，鉆井液高阻侵入也導(dǎo)致了地層電阻率測(cè)量值偏高，如果用地層水樣分析得到的地層水電阻率計(jì)算含氣飽和度，就會(huì)使含氣飽和度偏高，進(jìn)而作出比實(shí)際飽和度高的解釋結(jié)論。例如在esh2井中，第Ⅰ試氣層組原測(cè)井解釋為氣水同層，試氣獲得日產(chǎn)氣233m3、水35．04m3，試氣結(jié)論為含氣水層；在第Ⅱ試氣層組中，原測(cè)井解釋了3個(gè)氣層和1個(gè)氣水同層，試氣結(jié)果獲得日產(chǎn)氣233m3、水37．12m3，試氣結(jié)論為含氣水層。以上表明，用原來(lái)的解釋方法計(jì)算的含氣飽和度偏高。

2 方法研究

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，考察了各種孔隙度計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)，建立了有鉆井液侵入的不同電阻率測(cè)井導(dǎo)電模型，分別進(jìn)行了孔隙度計(jì)算方法和流體性質(zhì)識(shí)別方法的研究。

2．1 孔隙度計(jì)算方法

通常計(jì)算孔隙度的方法是利用孔隙度測(cè)井（聲波、中子、密度）的單孔隙度公式法和中子—密度交會(huì)法。單孔隙度公式法考慮的地層因素單一，骨架參數(shù)為常量，不能適應(yīng)復(fù)雜變化的巖性剖面［1］。

中子—密度交會(huì)法常選石英砂巖骨架值交會(huì)點(diǎn)作為零孔隙度點(diǎn)，再進(jìn)行交會(huì)確定其他骨架參數(shù)點(diǎn)，通常應(yīng)用很好。但在研究中，用該方法計(jì)算的孔隙度與巖心實(shí)驗(yàn)分析的孔隙度相差很大。鑒于此，開(kāi)展了巖心觀察、實(shí)驗(yàn)分析、測(cè)井曲線品質(zhì)分析等研究。發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層段黏土含量普遍在30%左右，巖性多以泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)粉砂巖和巖屑砂巖為主，其顆粒密度比石英砂巖偏高。在排除測(cè)井資料品質(zhì)問(wèn)題的前提下，認(rèn)為儲(chǔ)層巖石中含有體積密度較高的巖屑、黏土和重礦物等導(dǎo)致了儲(chǔ)層密度測(cè)井出現(xiàn)了高值響應(yīng)。

在儲(chǔ)層巖性單一、巖石礦物成分簡(jiǎn)單的地層條件下，采用純石英砂巖骨架值（2．65g／cm3）作為中子—密度交會(huì)的零孔隙度點(diǎn)能取得精度較高的孔隙度測(cè)井計(jì)算值。針對(duì)該區(qū)研究對(duì)象的復(fù)雜性，用該方法計(jì)算的孔隙度與實(shí)際值相差很大。本文在顆粒密度實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，將儲(chǔ)層巖石顆粒密度實(shí)驗(yàn)的均值（2．69g／cm3）作為中子—密度交會(huì)的零孔隙度巖石骨架點(diǎn)進(jìn)行中子—密度交會(huì)選取參數(shù)（見(jiàn)圖1），然后進(jìn)行孔隙度的計(jì)算。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，該方法極大地提高了柴達(dá)木盆地深層孔隙度的計(jì)算精度。

由圖1可知，巖石顆粒密度實(shí)驗(yàn)均值2．69g／cm3恰好落在中子—密度交會(huì)計(jì)算有效孔隙度交會(huì)三角的零孔隙度線上。在復(fù)雜砂巖剖面交會(huì)圖骨架參數(shù)選取中，可采用作零孔隙度線方法確定密度測(cè)井的第1種巖性骨架值，然后用交會(huì)圖骨架參數(shù)法選取其他骨架參數(shù)。這一過(guò)程被稱(chēng)之為交會(huì)圖零孔隙度參數(shù)法。

圖1 中子—密度交會(huì)圖

為驗(yàn)證方法的正確性，將孔隙度計(jì)算方法的研究成果在不同井、不同井段進(jìn)行了應(yīng)用檢驗(yàn)。在esh1井的取心井段內(nèi)，在地面自然伽馬嚴(yán)格正確的巖心歸位下分析了不同方法計(jì)算的孔隙度與巖心實(shí)驗(yàn)分析值之間的對(duì)比結(jié)果（見(jiàn)圖2）。

圖2第2道中的桿狀圖為巖心分析孔隙度值，黑色實(shí)曲線為測(cè)井計(jì)算孔隙度值。由此可知，在對(duì)比層段內(nèi)，交會(huì)圖零孔隙度參數(shù)法提高了孔隙度的計(jì)算精度。孔隙度的絕對(duì)誤差從3．06%降到1．02%，相對(duì)誤差由37．2%降為12．15%。

2．2 含氣飽和度計(jì)算

本文采用視地層水電阻率法和變m值方法對(duì)飽和度進(jìn)行求取，含油氣飽和度的計(jì)算依然用阿爾奇公式法。

2．2．1 視地層水電阻率法

由交會(huì)圖零孔隙度參數(shù)法得到的孔隙度能提高飽和度的計(jì)算精度。地層水電阻率根據(jù)視地層水電阻率曲線Rwa＝φmRt／a在砂巖水層段讀取的Rwa值確定。在解釋井段內(nèi)，選出巖性均勻、含泥質(zhì)少、較厚的標(biāo)準(zhǔn)水層作為視地層水電阻率取值段，稱(chēng)之為視地層水電阻率法。

視地層水電阻率法能夠消除鉆井液高侵對(duì)含氣飽和度計(jì)算的影響。因?yàn)楫?dāng)鉆井液濾液電阻率Rmf影響較大時(shí)，得到的Rwa也會(huì)變大，進(jìn)而達(dá)到消除高侵影響的目的。在高電阻率侵入的情況下，根據(jù)感應(yīng)和側(cè)向測(cè)井的測(cè)量原理，選用了對(duì)油氣響應(yīng)更為敏感的感應(yīng)電阻率計(jì)算含氣飽和度。

2．2．2 變m值方法

常規(guī)方法含油氣飽和度評(píng)價(jià)多采用固定巖電參數(shù)，其值多取自于經(jīng)驗(yàn)值或?qū)嶒?yàn)值，該方法適用于均質(zhì)的中高孔隙度且孔隙度變化小的地層。對(duì)于儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、孔隙度低、非均質(zhì)性強(qiáng)的儲(chǔ)層，常規(guī)方法的適應(yīng)性差，其計(jì)算的飽和度往往不能準(zhǔn)確反映地層的含油氣性。

為此，利用阿爾奇公式計(jì)算飽和度時(shí)，① 對(duì)于均質(zhì)孔隙型地層采用了反映儲(chǔ)層孔隙度大小的均質(zhì)模型的變m值方法（mb＝1．87＋0．019／φt），m值隨孔隙度變化而變化，得到的含油氣飽和度更為合理（見(jiàn)表1和圖3）；② 對(duì)于非均質(zhì)裂縫型和孔洞型地層采用雙重孔隙介質(zhì)電阻率導(dǎo)電模型導(dǎo)出的變m值［1］

圖2 交會(huì)圖零孔隙度參數(shù)法與石英砂巖骨架交會(huì)法對(duì)比

表1 esh1井試氣結(jié)果與測(cè)井解釋對(duì)比

圖3 esh2井測(cè)井解釋成果圖

式中，F(xiàn)L為裂縫孔隙度與總孔隙度比值；φt為總孔隙度。

由式（1）知，m值不再是一個(gè)固定不變的常量，它隨總孔隙度和裂縫孔隙度的變化而變化。以往應(yīng)用均質(zhì)模型進(jìn)行解釋時(shí)，裂縫的存在必然引起電阻率降低，從而引起計(jì)算含油氣飽和度的降低，但這是由于孔隙結(jié)構(gòu)變化引起的，并不是流體性質(zhì)變化的反映。引入雙重孔隙指數(shù)m值后，當(dāng)?shù)貙哟嬖诹芽p時(shí)，相應(yīng)的m值也降低為裂縫層段的雙重孔隙指數(shù)m值，使得計(jì)算的含油氣飽和度增大，在一定程度上修正了由于裂縫的存在而引起的計(jì)算含油氣飽度的降低。因此，通過(guò)m值的變化，可將均質(zhì)地層解釋模式轉(zhuǎn)化為非均質(zhì)地層解釋模式，從而準(zhǔn)確求取飽和度（見(jiàn)圖4）。

3 應(yīng)用效果

在EBL構(gòu)造esh1井的5個(gè)測(cè)試層組中，原測(cè)井解釋結(jié)論只有1個(gè)層與試氣結(jié)果一致，綜合運(yùn)用本文中方法給出的測(cè)井解釋結(jié)論與5個(gè)測(cè)試層組的測(cè)試結(jié)果完全一致，極大地提高了測(cè)井解釋符合率（見(jiàn)表1）。表1中，原解釋1、2、3分別為3家不同單位的原測(cè)井解釋結(jié)論，其地層水電阻率采用實(shí)際地層水樣分析結(jié)果，孔隙結(jié)構(gòu)指數(shù)m采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)2，而該井地層高侵嚴(yán)重、儲(chǔ)層致密，導(dǎo)致計(jì)算的含氣飽和度偏高，造成氣層的誤判；現(xiàn)解釋為該研究方法給出的測(cè)井解釋結(jié)論，該方法準(zhǔn)確求取了儲(chǔ)層孔隙度，視地層水電阻率法消除鉆井液高侵影響，變m值法在致密儲(chǔ)層中計(jì)算的m值高，所以計(jì)算的飽和度精度高。

esh2井存在嚴(yán)重的高電阻率侵入，其第1試氣層組（3275．60～3288．70m）的原測(cè)井解釋為氣水同層，該結(jié)論也是采用地層水樣分析結(jié)果作為Rw，導(dǎo)致計(jì)算的含氣飽和度偏高。利用本文的視地層水電阻率法，在準(zhǔn)確求取儲(chǔ)層孔隙度（圖3中的第2道）的基礎(chǔ)上，消除了鉆井液高侵的影響，變m值方法準(zhǔn)確計(jì)算了巖電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了含氣飽和度的準(zhǔn)確計(jì)算（圖3中第4道），測(cè)井綜合解釋為含氣水層。最終測(cè)試獲得日產(chǎn)233m3的天然氣和35．04m3的水，結(jié)論為含氣水層，與實(shí)驗(yàn)解釋結(jié)論相吻合（見(jiàn)圖3）。

應(yīng)用實(shí)例為DP構(gòu)造上dp1井的深層天然氣測(cè)井識(shí)別。該井深部地層巖性復(fù)雜、儲(chǔ)層致密。在已試氣證實(shí)的氣層段中，原測(cè)井解釋采用固定的巖石密度骨架值（2．65g／cm3），計(jì)算的孔隙度為0，測(cè)井解釋為干層。通過(guò)交會(huì)圖零孔隙度參數(shù)法、視地層水電阻率法和非均質(zhì)飽和度解釋模型變m值方法的綜合應(yīng)用，不但正確地計(jì)算了孔隙度（見(jiàn)圖4中第2道），還對(duì)流體飽和度（見(jiàn)圖4中第4道）作出了準(zhǔn)確合理的評(píng)價(jià)。結(jié)合地質(zhì)錄井分析認(rèn)為，該井油氣顯示較好，雖然儲(chǔ)層物性相對(duì)較差，但發(fā)育有一定的次生孔隙（見(jiàn)圖4中第2道和第3道），含氣性較好，含氣飽和度多在60%以上，將3164～3182m井段綜合解釋為致密氣層，建議測(cè)試。經(jīng)測(cè)試為致密氣層，最終經(jīng)過(guò)壓裂措施改造后，用6mm油嘴求產(chǎn)，獲得了日產(chǎn)11．26×104m3的高產(chǎn)氣流，進(jìn)一步證實(shí)了該方法的正確性與實(shí)用性。

圖4 dp1井測(cè)井解釋成果圖

4 結(jié) 論

（1）由于地層埋藏深、壓實(shí)程度高、礦物成分復(fù)雜，導(dǎo)致巖石顆粒密度大于一般石英砂巖骨架值。交會(huì)圖零孔隙度參數(shù)法提高了儲(chǔ)層物性參數(shù)計(jì)算精度，與巖心孔隙度的對(duì)比證實(shí)了該方法是可靠的。

（2）通過(guò)理論推導(dǎo)，證明測(cè)井計(jì)算的Rwa與地層電阻率Rt是相匹配的，視地層水電阻率法能消除鉆井液侵入對(duì)用側(cè)向或感應(yīng)電阻率計(jì)算含油氣飽和度的影響，優(yōu)選對(duì)油氣響應(yīng)更敏感的感應(yīng)測(cè)井計(jì)算含油氣飽和度，對(duì)提高飽和度計(jì)算精度都有幫助。

（3）針對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層巖性、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜和物性變化大的特點(diǎn)，用反映儲(chǔ)層孔隙度大小和儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的變m值法計(jì)算的含氣飽和度更接近于真實(shí)情況，提高了測(cè)井解釋符合率。

［1］李國(guó)平．測(cè)井地質(zhì)及油氣評(píng)價(jià)新技術(shù)［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1995．

［2］雍世和，張超謨．測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋?zhuān)跰］．東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，1996．

［3］洪有密．測(cè)井原理與綜合解釋?zhuān)跰］．東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，1993．