王安龍

（中國(guó)石化華東油氣分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇南京210011）

在測(cè)井評(píng)價(jià)領(lǐng)域常常遇到這樣的問題，很多經(jīng)典的識(shí)別油、氣、水、干層的方法不再那么適用，例如在定性識(shí)別油氣層上，同一口井、同一巖性條件下，有些高阻層未必是油層，而低阻層未必是水層；在識(shí)別氣層方法上的“聲波跳躍”現(xiàn)象在有些致密氣層上沒有出現(xiàn)；在定量解釋儲(chǔ)層飽和度時(shí)，利用巖電實(shí)驗(yàn)獲得巖電參數(shù)N=3.17這樣超出一般認(rèn)識(shí)的結(jié)果。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)不是以往測(cè)井方法不正確，而是我們研究的對(duì)象主體悄然發(fā)生變化。反觀近些年來我國(guó)主要油氣田勘探及開發(fā)對(duì)象可以發(fā)現(xiàn)，研究對(duì)象正從傳統(tǒng)的中、細(xì)砂巖儲(chǔ)層轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅苌皫r、灰?guī)r、火成巖等非傳統(tǒng)儲(chǔ)層；物性由中、高孔滲到低孔、特低滲；油藏類型由構(gòu)造油氣藏到巖性油氣藏。正是這些特殊油層評(píng)價(jià)的增多，造成我們以往定性判別這些儲(chǔ)層的曲線特征，定量計(jì)算儲(chǔ)層的阿爾奇公式一再出現(xiàn)“意外”[1-4]。

以鄂爾多斯盆地延川南區(qū)塊石盒子組致密砂巖氣儲(chǔ)層分析為例，總結(jié)出符合延川南區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn)的致密砂巖儲(chǔ)層的測(cè)井評(píng)價(jià)方法。

1 解釋模型研究

1.1 細(xì)分構(gòu)造及沉積建立模型

以鄂爾多斯盆地延川南區(qū)塊石盒子組、山西組致密砂巖氣為例，延川南區(qū)塊分為A和B構(gòu)造帶，兩個(gè)構(gòu)造帶致密氣儲(chǔ)層埋深及水型差異較大，A構(gòu)造帶氣儲(chǔ)層埋深主要在500～1 000 m，水型以NaHCO3為主，B構(gòu)造帶氣儲(chǔ)層埋深主要在1 000～1 500 m，水型以CaCL2為主；山西組和石盒子組沉積條件也同，山西組為三角洲沉積，石盒子組為河流相沉積。因此，如果不分具體地質(zhì)條件的差異就統(tǒng)一建立巖電解釋參數(shù)顯然不合理，就可能出現(xiàn)前文所述的N=3.17這樣的異常值。所以分構(gòu)造、分層組進(jìn)行參數(shù)研究是符合地質(zhì)規(guī)律的處理方式。由于所取得的分構(gòu)造、分層組實(shí)驗(yàn)資料點(diǎn)有限，因此采用Pickett圖法求取不同分組條件下的m、n、a、b值（表1）。

Pickett圖法以阿爾奇公式為基礎(chǔ)。在阿爾奇公式中，m和a是互相制約的，a大，m就?。籥小，m就大。實(shí)際上，巖石粒徑、孔喉的大小都影響阿爾奇公式中的巖電參數(shù)的大小，由阿爾奇公式，我們可以研究地層電阻率與孔隙度之間的關(guān)系，這就是Pickett交會(huì)圖方法的基礎(chǔ)，見式（1），即：

式中：Rt為地層電阻率，ohm.m；φ為地層孔隙度，%；Rw為地層水電阻率，ohm.m；I為電阻增大率；Sw為含水飽和度，%；m為孔隙度指數(shù)；n為飽和度指數(shù)。

將上式兩邊取對(duì)數(shù)得式（2）：

由此可見：當(dāng)a、Rw和I為常數(shù)時(shí)，Rt與φ在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中呈線性關(guān)系，斜率為m，如果儲(chǔ)層是水層，電阻增大率為1，在Pickett圖上可以直接讀出地層水的電阻率。這即是Pickett圖法求取膠結(jié)指數(shù)m、地層水電阻率方法的基礎(chǔ)，Pickett圖方法見圖1[5-8]。

表1 Pickett圖法求取巖電參數(shù)及地層水電阻率數(shù)據(jù)Table1 Data of litho-electric parameters and formation water resistivity gained by Pickett method

圖1 Pickett圖法求取巖電參數(shù)及地層水電阻率曲線Fig.1 Litho-electric parameters and formation water resistivity gained by Pickett method

1.2 細(xì)分物性建立模型

根據(jù)傳統(tǒng)理論對(duì)m及n的認(rèn)識(shí)，m為孔隙度指數(shù)（膠結(jié)指數(shù)），它與地層巖性、孔隙度大小和孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度有關(guān)，n為飽和度指數(shù)，是對(duì)飽和度微觀分布不均勻的校正。m及n跟儲(chǔ)層孔隙性均具有一定關(guān)系。通過對(duì)現(xiàn)有石盒子組、山西組26塊巖樣的綜合分析后發(fā)現(xiàn)，m、n與孔隙度均具有較好的相關(guān)性，其中m與孔隙度呈現(xiàn)正相關(guān)，n與孔隙度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)（表2）。說明在致密儲(chǔ)層條件下，物性是影響飽和度指數(shù)與膠結(jié)指數(shù)的關(guān)鍵因素。從表2中可以看出，孔隙度從1.3%到12.1%對(duì)應(yīng)的m和n值變化大，尤其是飽和度參數(shù)n值，因此，當(dāng)不考慮物性而采用統(tǒng)一擬合出的平均巖電參數(shù)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)解釋飽和度的偏大和偏小，尤其在一些飽和度偏低的儲(chǔ)層可能做出判斷上的失誤。

表2 石盒子組孔隙度與巖電參數(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)Table2 Data of relation between porosity and lithoelectric parameters of Shihezi formation

含氣飽和度模擬：根據(jù)已有測(cè)試結(jié)論的井?dāng)?shù)據(jù)，給定儲(chǔ)層平均電阻率的情況下，分別按照固定巖電參數(shù)及可變巖電參數(shù)進(jìn)行模擬，分析在兩種巖電參數(shù)不同的情況下所計(jì)算出的含氣飽和度。從圖2中可以明顯看出，在具有相對(duì)高孔隙度（POR＞10%）的氣層中兩種巖電參數(shù)計(jì)算的含氣飽和度差異很??；而在相對(duì)低孔隙度（5%＜POR＜10%）差氣層中兩種巖電參數(shù)計(jì)算的含氣飽和度差異較大；在超低孔（POR＜5%）干層中兩種巖電參數(shù)計(jì)算的含氣飽和度差異更大。由此可見，如果在差氣層（5%＜POR＜10%）孔隙儲(chǔ)層條件下，采用統(tǒng)一巖電參數(shù)計(jì)算飽和度將有可能將差氣層誤判為氣層。

圖2 不同物性條件下兩種巖電參數(shù)計(jì)算含氣飽和度差異Fig.2 Differences of gas saturation calculated by two types of litho-electric parameters under different physical properties

綜上實(shí)驗(yàn)分析及模擬結(jié)果，為進(jìn)一步精細(xì)評(píng)價(jià)Y區(qū)塊致密儲(chǔ)層含氣性，研究利用孔隙度確定巖電參數(shù)（圖3、圖4及式3），采用的巖電參數(shù)考慮了物性對(duì)參數(shù)的重要影響，更加符合區(qū)塊儲(chǔ)層特點(diǎn)。

圖3 地層因數(shù)（M）與孔隙度關(guān)系Fig.3 Relation between formation coefficient（M）and porosity

圖4 飽和度指數(shù)（N）與孔隙度關(guān)系Fig.4 Relation between saturation exponent（N）and porosity

1.3 三孔隙度含氣指示法

充分利用豐富的測(cè)井信息建立特殊評(píng)價(jià)參數(shù)，也是評(píng)價(jià)氣儲(chǔ)層的有效途徑。含氣指示的方法模型很多，但如何選用適合本地區(qū)儲(chǔ)層的方法，是要在了解儲(chǔ)層含氣控制因素及影響因素的基礎(chǔ)上，選用適合的敏感曲線及其演變而來的評(píng)價(jià)參數(shù)。

以延川南區(qū)塊石盒子組、山西組致密砂巖氣為例，通過分析實(shí)驗(yàn)，該區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層石盒子組孔隙度分布范圍為6%～14%，滲透率為（0.04～9.2）×10-3μm2；山西組孔隙度分布范圍為6.4%～12.9%，滲透率為（0.06～11.2）×10-3μm2，屬于典型的低、特低孔、低滲、特低滲儲(chǔ)層。正是由于物性差，使得巖性背景遠(yuǎn)高于含氣性對(duì)測(cè)井信息的影響，因此就會(huì)出現(xiàn)含氣性的變化在測(cè)井曲線上很難區(qū)分，經(jīng)典的“聲波跳躍”現(xiàn)象消失，“中子密度”挖掘效應(yīng)在判別氣層差異上不明顯。在定量計(jì)算孔隙度參數(shù)時(shí)，由于區(qū)塊巖性復(fù)雜（圖5、圖6），巖屑類砂巖比重大，巖屑砂巖所含礦物成分的復(fù)雜多變使儲(chǔ)層的骨架值多變[9]，因此，在傳統(tǒng)石英砂巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中，通過確定儲(chǔ)層的巖性骨架值計(jì)算孔隙度的精度就會(huì)受到很大影響，進(jìn)而含氣飽和度同樣不準(zhǔn)確。綜上分析，儲(chǔ)層物性差及巖性復(fù)雜是造成常規(guī)方法評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確的根本原因。因此在評(píng)價(jià)思路上選擇避開受巖性影響的孔隙度絕對(duì)值求取，退而求取受含氣性影響的孔隙度的相對(duì)變化是識(shí)別含氣性的一種途徑。

在通過對(duì)多條曲線的含氣性敏感分析基礎(chǔ)上，采用含氣性反應(yīng)最敏感的三孔隙度曲線，通過泥質(zhì)校正消除同一背景下的巖性影響，見式（4）；再對(duì)含氣對(duì)三孔隙度的差異化進(jìn)行放大，見式（5）、式（6），能夠較為清楚地反映儲(chǔ)層含氣性差異[6-10]。

圖5 下盒子組巖性分布Fig.5 Lithology distribution of Xiahezi formation

圖6 山西組巖性分布Fig.6 Lithology distribution of Shanxi formation

式中：φρ、φn、φT分別為密度孔隙度值、中值孔隙度值、聲波時(shí)差孔隙度值，%；Vsh為泥質(zhì)含量，%；DEN、CNL、DT分別為補(bǔ)償密度測(cè)井值、補(bǔ)償中子測(cè)井值、聲波時(shí)差測(cè)井值，g/cm3、%、μs/m；ρma、φma、Δtma分別為補(bǔ)償密度骨架值、補(bǔ)償中子骨架值、聲波時(shí)差骨架值，g/cm3、%、μs/m；ρf、φf、Δtf分別為補(bǔ)償密度流體值、補(bǔ)償中子流體值、聲波時(shí)差流體值，g/cm3、%、μs/m；ρsh、φsh、Δtsh分別為補(bǔ)償密度泥巖值、補(bǔ)償中子泥巖值、聲波時(shí)差泥巖值，g/cm3、%、μs/m。

式中：a1、b1、a2、b2為孔隙度校正系數(shù)，隱含為1。當(dāng)在Y1與Y2曲線在儲(chǔ)層段出現(xiàn)包絡(luò)面積，包絡(luò)面積越大反映為氣層的幾率越高，反之則指示為水層或致密干層。

2 解釋精度檢驗(yàn)

A井1233～1235m（1號(hào)層）井段及1245～1253.5m（3號(hào)層）為致密砂巖儲(chǔ)層段，采用上述方法重新處理該層段，通過與對(duì)應(yīng)層段的核磁共振結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（表3），1號(hào)氣層的測(cè)井解釋平均孔隙度為10.1%，核磁共振對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層的平均孔隙度為9.6%；測(cè)井解釋的平均含氣飽和度為61.2%，核磁共振分析的平均含氣飽和度為59.5%；3號(hào)差氣層的測(cè)井解釋平均孔隙度為7.8%，核磁共振對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層的平均孔隙度為7.0%；測(cè)井解釋的平均含氣飽和度為40.2%，核磁共振分析的平均含氣飽和度為39.8%。通過與核磁對(duì)比說明解釋方法的解釋精度較高。

表3 A井核磁共振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table3 Experimental data of MRI of well A

表4 測(cè)井解釋成果與測(cè)試情況對(duì)比Table4 Comparison between logging interpretation results and testing results

3 實(shí)際應(yīng)用效果

B井山西組一段發(fā)育致密砂巖儲(chǔ)層，從測(cè)井曲線分析主力砂層5號(hào)層具有巖性純（GR呈現(xiàn)低值相應(yīng)），滲透性好（SP異常幅度大，雙側(cè)向電阻率呈現(xiàn)正差異），三孔隙度曲線特征表現(xiàn)出中子“挖掘效應(yīng)”，密度值降低，聲波曲線增大的特點(diǎn)。通過含氣指示法可以看出5號(hào)層出現(xiàn)明顯含氣指示，含氣性特征明顯。通過二次定量計(jì)算含氣飽和度為61%，孔隙度為8.1%，綜合解釋為氣層。后期通過壓裂測(cè)試5號(hào)層，獲得最高日產(chǎn)氣6 158 m3/d。推廣使用該方法用于老井復(fù)查后，提出的15口測(cè)試井，測(cè)試成功率達(dá)到87%（表4），取得了令人滿意的測(cè)試效果。

4 結(jié)論

1）在定量評(píng)價(jià)方法上，考慮構(gòu)造、沉積相的不同，采用分構(gòu)造、沉積建立測(cè)井解釋模型；考慮物性變化造成的巖電參數(shù)差異，采用可變巖電參數(shù)的方式建立巖電參數(shù)解釋模型。

2）在定性評(píng)價(jià)方式上，根據(jù)含氣響應(yīng)敏感曲線，采用三孔隙度含氣指示法識(shí)別氣層，規(guī)避在巖性多變情況下對(duì)定量解釋參數(shù)的影響。

3）從實(shí)際應(yīng)用效果分析，采用文中的模型和方法進(jìn)行二次解釋并測(cè)試，15口井獲得高產(chǎn)氣流，解釋準(zhǔn)確率較一次解釋提高23%。