陳 現(xiàn)，王付潔，魏 鋒，王 迪，胡文亮，夏 瑜

（1. 中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120；2. 中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司，上海 201208；3. 中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷深層流體性質(zhì)測井定量識別方法研究

陳 現(xiàn)1，王付潔2，魏 鋒1，王 迪1，胡文亮3，夏 瑜3

（1. 中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120；2. 中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司，上海 201208；3. 中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

深部儲層特別是低滲儲層具有復雜的測井響應特征和流體分布規(guī)律，給儲層評價研究帶來極大的困難，其測井評價的難點在于流體性質(zhì)識別與飽和度的計算。根據(jù)東海西湖凹陷測井、錄井響應特征和深層巖心的巖電、核磁聯(lián)測實驗，由實驗結(jié)果獲得了巖電參數(shù)與束縛水飽和度模型；利用地層組分分析程序，采用最優(yōu)化原理計算儲層參數(shù)；在分區(qū)塊建立精細模型的基礎上，首次在西湖凹陷應用雙飽和度法對深層油氣層與水層進行識別，取得了較好效果，并初步形成判別標準。在西湖凹陷嘗試利用測井資料計算氣油比對深部儲層流體性質(zhì)進行識別，并與含氣飽和度結(jié)合能有效地定量區(qū)分油層和氣層。這樣便可對深層的油層、氣層和水層進行很好的識別和區(qū)分。

西湖凹陷；深層；流體性質(zhì)識別；雙飽和度法；氣油比

根據(jù)GB/T 26979—2011氣藏分類標準，對深層氣藏的埋深界定為大于3 000~3 500 m。深部儲層特別是低滲儲層具有復雜的巖性、物性和孔隙結(jié)構(gòu)以及油氣、水復雜的分布規(guī)律；其產(chǎn)生復雜多變的測井響應特征，給儲層評價研究帶來極大的困難。深部儲層測井評價的難點在于流體性質(zhì)識別和飽和度計算[1]。對深層油氣藏的評價，目前國內(nèi)外從以下兩個方面進行研究：①在常規(guī)測井資料基礎上改變原有方法發(fā)展精細模型；②在測井新技術基礎上研究全新的解釋方法。

研究區(qū)目的層位于東海西湖凹陷深部儲層，大部分儲層孔隙度、滲透率較低，但同時也存在物性好的儲層；本研究所收集的資料主要來自于西湖凹陷深部儲層的測井資料和巖心數(shù)據(jù)，針對研究區(qū)的深層，采用發(fā)展和改善精細模型的方法對深部儲層進行評價。

在進行識別流體性質(zhì)之前，研究了西湖凹陷深層油氣水層測井響應特征，并結(jié)合錄井資料將研究區(qū)按照區(qū)帶分出花港組上段、花港組下段、平湖組等三個含不同流體性質(zhì)層位的儲層測井及氣測錄井響應特征。為了對深層流體性質(zhì)進行更好的識別，在利用密度-中子交會法與三孔隙度差值法等定性識別方法的基礎上，我們發(fā)展提出定量的方法對流體性質(zhì)進行識別。

1 雙飽和度法識別油氣層和水層

根據(jù)巖石物理雙水模型可知，儲層在測試或生產(chǎn)是否產(chǎn)水，主要取決于孔隙中自由水的含量，如果儲層中含有越多的自由水，其在后續(xù)的測試或生產(chǎn)中產(chǎn)水的可能性就越大，也就是說其為水層的概率就越大。雙飽和度法就是將測井計算得到的含水飽和度與束縛水飽和度進行交會，若重合就說明地層中沒有自由水，為油氣層；不重合證明存在自由水，飽和度差值越大，存在的自由水也就越多。故可根據(jù)兩者差值的大小區(qū)分油氣層和水層[2]。因此準確地計算含水飽和度和束縛水飽和度是至關重要的。

1.1 含水飽和度計算方法

為了準確求取孔隙度等儲層參數(shù)，此次研究采用最優(yōu)化方法計算儲層參數(shù)[3]。對含油儲集層來說，儲集層可以看成是由具有不同性質(zhì)的地層組分組成的，這些組分包括：油、天然氣、水、泥質(zhì)等以及巖石的各種骨架礦物（表1）。測井分析程序的主要任務就是求準這些組分在地層中的相對含量，儲層參數(shù)如孔隙度、含水飽和度等都可以由以上的組分含量推導出[4]。利用巖心實驗結(jié)果，通過分區(qū)、分層位建立儲層參數(shù)精細解釋模型，得到準確合理的儲層參數(shù)，以提高研究區(qū)的深部儲層評價水平。

表1 地層組分分析模型

由于本地區(qū)的儲層在縱向上物性和地層水性質(zhì)差異較大，所以對本研究區(qū)目的層分花港組上段、花港組下段、平湖組三個層段來分析巖電實驗數(shù)據(jù)和地層水資料，建立相應的精細含水飽和度模型。針對研究區(qū)存在較多低滲儲層，為了重點研究此類儲層，本次巖心實驗選取的巖樣多為深部低滲儲層。在進行含水飽和度的解釋時，巖電參數(shù)和地層水電阻率的確定是至關重要的。

1.1.1 不同溫壓條件下巖電參數(shù)研究結(jié)果

油氣層在地層高溫高壓條件下，其物理性質(zhì)和電學性質(zhì)與常溫常壓相比，都將發(fā)生較大的變化。為了得到地層溫壓條件下的含水飽和度模型，以及研究溫度及壓力對飽和度模型中的重要參數(shù)a、b、m、n的影響，設計并進行了深層31塊樣品高溫高壓條件下的巖電實驗研究。表2是本研究高溫高壓巖電實驗分析結(jié)果與現(xiàn)有常溫常壓巖電參數(shù)結(jié)果對比表，可以看出兩者有著較大的差異。由此看來，目前用的常溫常壓條件下的巖電參數(shù)的可靠性值得今后進一步檢驗，因此為了保證含水飽和度的評價精度，建議在今后生產(chǎn)研究中做地層條件下的巖電實驗。

1.1.2 地層水電阻率的確定

在求取含水飽和度時，還需確定地層水電阻率的精確值。根據(jù)研究區(qū)的資料錄取情況，目前可采用地層水礦化度分析和純水層反算這兩種方法求地層水電阻率。

對油田水分析的各離子的含量，根據(jù)不同總礦化度條件下的轉(zhuǎn)換系數(shù)的不同，進行等效NaCl礦化度的轉(zhuǎn)換，再據(jù)等效NaCl的礦化度結(jié)合地層溫度計算出該深度的地層水電阻率。研究區(qū)在縱向上地層水礦化度差異較大，所以進行了分層位統(tǒng)計。為了驗證該值的可靠性，可以與用純水層反算法求得的礦化度進行對比。在實際處理資料時，還需要結(jié)合不同深度對應的溫度，盡量細化層位求取地層水電阻率。由于純水層的樣本比較多，所以在實際解釋中用純水層反算法求地層水電阻率。

1.2 束縛水飽和度計算方法

儲集層的束縛水飽和度是流體-巖石之間綜合特性的反映，主要取決于巖石孔隙毛細管力的大小與巖石對流體的潤濕性。束縛水主要由毛細管束縛水和薄膜束縛水兩部分所組成?？紫抖群蜐B透率是能間接反映束縛水飽和度大小的巖石物性參數(shù)，孔隙度小的巖石，其孔隙度結(jié)構(gòu)一般較為復雜，孔隙度空間小，喉道細，因而能束縛較多的水，形成高束縛水飽和度，反之亦然。確定喉道大小分布是研究儲集層孔隙結(jié)構(gòu)的中心問題。毛細管壓力曲線常被用來確定束縛水飽和度，研究束縛水飽和度模型。

研究發(fā)現(xiàn)，在油氣層中，天然氣克服毛細管壓力作用而進入儲層中的多少與油氣柱高度有關，在深層特別是低滲氣層中，含水飽和度隨深度的加深變化明顯。尤其是當孔隙結(jié)構(gòu)復雜，物性差，束縛水含量較高時。因此，可以利用自由水界面以上高度和孔隙度來共同反映束縛水飽和度的大小。經(jīng)反復研究和試算，用下式能較好表達束縛水飽和度與孔隙度和自由水界面以上高度的關系：

式中：φ為孔隙度，小數(shù)；h為自由水界面以上高度，m；Swi為束縛水飽和度，小數(shù)；a、b、c、d為地區(qū)常數(shù)，可由毛細管壓力資料分析得到。

表2 高溫高壓與常溫常壓巖電參數(shù)對比表

半滲透隔板法測量毛細管壓力的方法比較接近并可以模擬實際的油藏潤濕條件，且其驅(qū)替較充分均勻。因此，這種方法被公認為“經(jīng)典的毛管壓力測定方法”，可靠性高，一般用半滲透隔板法作為其它方法的對比標準[5]，因此建議以后生產(chǎn)研究中做半滲透隔板法的毛管壓力實驗，以獲取準確的毛管壓力資料。本研究設計并進行了深層31塊樣品的半滲透隔板毛管壓力實驗。由此實驗資料得到地區(qū)常數(shù)為：a=1.012，b=-0.964，c=-1.284，d=1.222。

準確求取出含水飽和度及束縛水飽和度，便可以利用雙飽和度的差值對流體性質(zhì)進行判別。根據(jù)研究區(qū)實際情況，利用工區(qū)深層測試資料建立了雙飽和度法區(qū)分油氣層和水層的判別圖版（圖1）。

圖1 雙飽和度法區(qū)分油氣層和水層圖版

由圖可以得出，當ΔSw即（Sw-Swi）小于15%時，測試均為油氣層，并且氣水同層、水層間也有較明顯的分界，因而通過該圖可將油氣層、氣水同層、水層區(qū)分開。據(jù)此可以得到判別標準，如表3所示。

例如，圖2是A1井深層處理解釋成果圖。從圖可以看出上部井段測井計算束縛水飽和度與含水飽和度基本重疊（圖中第7道），測井解釋為油氣層，下部井段16號層測井計算束縛水飽和度與含水飽和度存在一定量的差值，其為自由水（第7道蘭色填充部分），其平均值為20%，判斷為氣水同層；后來對4 *03.0 ~ 4 *16.0 m進行DST測試，結(jié)果為：11.11 mm油嘴，日產(chǎn)油70.1 m3，氣32.87×104m3，水6.2 m3，測試結(jié)果為凝析氣層。測井解釋結(jié)果與DST測試結(jié)論吻合，證實了流體性質(zhì)判別的可靠性。

在利用雙飽和度區(qū)分油氣層與水層后，然后可通過氣油比區(qū)分油層與氣層，從而達到定量區(qū)分流體性質(zhì)的目的。

表3 雙飽和度法區(qū)分流體性質(zhì)標準

圖2 A1井深層雙飽和度法測井解釋處理成果圖

2 氣油比法區(qū)分氣層和油層

本研究通過地層組分分析模型和最優(yōu)化理論利用測井資料計算出地層各組分的相對含量，進而得到儲層條件下溶解氣和可動油的含量，從而計算出氣油比，以達到區(qū)分油層和氣層的目的。

2.1 利用測井資料計算氣油比

假設地層組分有：凝析油、天然氣、可動水、泥質(zhì)以及巖石的各種骨架礦物，利用1.1節(jié)所述的模型和求解算法，可得到各組分的相對含量，由此來計算氣油比[6]。根據(jù)氣體的狀態(tài)方程和氣油比定義式：

式中：M為氣體的摩爾數(shù)，mol；P為氣體的壓力，105Pa；V為氣體的體積，L；T為氣體的絕對溫度，K；R為通用氣體常數(shù)，J·mol-1·K-1；z為氣體的壓縮因子，無量綱；Vgs為天然氣在地面的體積；Vom為凝析油在地面的體積。

設巖石體積為VT，若認為可動油在地面的體積與地下的體積近似相等，則Vgf= xgasVT，Vom= xomVT，轉(zhuǎn)換并整理得：式中：Vgf為天然氣在地層條件下的體積；xgas為溶解氣在地層中的相對含量；xom為凝析油在地層中的相對含量；Ts為地面溫度，K；Pgf為地層壓力，105Pa；zf為溶解氣在井底條件下的壓縮因子，無量綱；Tf為井底溫度，K；Pgs為地面壓力，105Pa。

2.2 氣油比區(qū)分油氣層類型的標準

根據(jù)研究區(qū)實際情況，將油氣層類型分為氣層、油氣同層、油層等，并參考SY/T 5542—2009給出的油氣藏類型劃分標準和測試資料，可用表4的標準對油氣層類型進行判別。

例如，圖3為A2井深層測井處理解釋成果圖，圖中第7道計算氣油比曲線，測井計算氣油比結(jié)果為3 900 m3/m3左右，根據(jù)判別標準，判斷為凝析氣層。后來對4 *57.5~4 *75.0 m進行DST測試，兩層合試結(jié)果為：9.53 mm油嘴，日產(chǎn)油53.6 m3，日產(chǎn)氣20.85×104m3，日產(chǎn)水4.7 m3，可初步判斷為油氣層，測試氣油比結(jié)果為3 889 m3/m3，測試結(jié)果為凝析氣層；證實了測井計算結(jié)果的準確性和流體性質(zhì)判別的可靠性。

表4 用氣油比區(qū)分油氣層類型

圖3 A2井深層氣油比測井處理解釋成果圖

這樣一來便可利用雙飽和度法和氣油比法對氣層、油層、水層進行定量的識別，提高了測井解釋的符合率，使測井解釋不漏掉疑難層。

3 結(jié)論與建議

根據(jù)以上的研究和分析，得到如下的認識：

（1）首次在西湖凹陷應用雙飽和度法對儲層流體性質(zhì)進行定量識別，并初步形成判別標準。在建立精細模型的基礎上，利用雙飽和度的差值可以有效地對深層油氣層與水層進行識別。

（2）首次在西湖凹陷嘗試利用測井資料計算氣油比法對儲層流體性質(zhì)進行定量識別，并與含氣飽和度結(jié)合能較有效地定量區(qū)分油層和氣層。

（3）針對西湖凹陷深層，在定性識別的基礎上，發(fā)展定量識別方法并制定判別標準，提高了測井解釋的符合率，使測井解釋不漏掉疑難層。

針對目前西湖凹陷測井評價中存在的問題，提出如下建議：

（1）為了很好地利用定量的方法識別流體性質(zhì)，需求準儲層的含水飽和度，建議開展模擬地層條件下的高溫高壓巖電實驗，以獲取準確的巖電參數(shù)。

（2）為了求準深層的束縛水飽和度，建議開展半滲透隔板法的毛管壓力實驗，以獲取準確的毛管壓力資料。

[1]曾文沖. 油氣藏儲集層測井評價技術[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社， 1991.

[2]陳現(xiàn)， 高楚橋. 雙飽和度法在三湖地區(qū)低飽和度氣層識別中的應用[J]. 石油物探， 2011， 50（1）： 93-98.

[3]雍世和， 張超漠. 測井數(shù)據(jù)處理與綜合解釋[M]. 東營： 石油大學出版社， 1996.

[4]高楚橋. 復雜儲層測井評價方法[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社，2003.

[5]沈平平. 油層物理實驗技術[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社，1995.

[6]高楚橋，章成廣， 肖承文， 等. 利用測井信息得到的氣油比識別凝析氣藏[J]. 石油地球物理勘探， 2003， 38（3）： 290-293.

Study about Quantitative Identifcation of Deep Reservoir Fluid by Logging Method in Xihu Sag

CHEN Xian1, WANG Fujie2, WEI Feng1, WANG Di1, HU Wenliang3, XIA Yu3
（1. Institute of Exploration and Development, SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China; 2. Shanghai Geophysical Division of SINOPEC Offshore Oilfield Engineering Company, Shanghai 201208, China; 3. Shanghai Branch of CNOOC Limited, Shanghai 200335, China）

Due to complex logging responses and fuids distribution of deep reservoirs, especially low permeability reservoirs, it is quite diffcult to evaluate reservoirs. The logging evaluating diffculties are identifcation of fuid property and calculation of fuid saturation. Rock-electro parameters and irreducible water saturation model are gained according to logging responses and rock-electro and nuclear magnetic experiments for the deep reservoirs cores in Xihu Sag of East China Sea. Reservoir parameters are calculated by using the principle of optimization through using the analysis program of formation components, and refned models are established for each block. On this basis, double-saturation method has been used for identifcation of deep oil-gas layer and water layer for the frst time, and the effect is preferable and identifcation standard has been established. The gas-oil ratio calculated by well logging information has been used for the frst to identify fuid property of deep reservoirs, and it can effectively distinguish oil layer from gas layer quantitatively combining with gas saturation. Thus, deep oil layer, gas layer and water layer can be well identifed and distinguished.

Xihu Sag; deep reservoirs; fuid identifcation; double-saturation method; gas-oil ratio

P631.8

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2017.01.058

1008-2336（2017）01-0058-06

2016-09-21；改回日期：2017-01-05

陳現(xiàn)，男，1986年生，工程師，碩士學位，2011年畢業(yè)于長江大學地球探測與信息技術專業(yè)，主要從事測井解釋與方法研究。E-mail：chenxian.shhy@sinopec.com。