滕飛啟 向 曉 吳明松 張春陽 陳 鵬 劉治恒

(①中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院；②中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業(yè)分公司；③中國石油長慶油田分公司第三采氣廠)

0 引 言

神木-米脂地區(qū)大型致密砂巖氣藏具有低孔、低滲、低豐度、埋藏較深的特點(diǎn)，天然氣主要為煤成氣，天然氣組分中甲烷平均含量為88%，以干氣為主，不含硫化氫。在沉積-成藏演化上為“先致密后成藏”，其聚集成藏的主要機(jī)理為烴類氣體分子在分子膨脹力的作用下不斷向周圍拓展成藏，烴類氣體未經(jīng)大規(guī)模長距離運(yùn)移，以垂向近距離運(yùn)移為主。此類氣藏具有氣、水分布關(guān)系復(fù)雜，甚至不存在明顯氣、水分異的特點(diǎn)[1]。

近幾年，中國石油長慶油田勘探開發(fā)研究院雖然加強(qiáng)了氣田常規(guī)錄井解釋評價(jià)方法的研究，但限于常規(guī)錄井評價(jià)在含水儲層識別方面存在的局限性，未能形成有效的解釋圖板和標(biāo)準(zhǔn)。核磁共振錄井技術(shù)通過對巖石孔隙內(nèi)的流體量、流體性質(zhì)，以及流體在巖石孔隙中的核磁共振特征進(jìn)行分析，快速獲得儲層的孔隙度、滲透率、含油飽和度、含氣飽和度、可動水飽和度、束縛水飽和度等物性和流體參數(shù)，突破了常規(guī)錄井技術(shù)不能評價(jià)流體在孔隙空間分布的瓶頸，為劃分和評價(jià)有效儲層，識別油、水層提供了有效的方法和手段[2-5]。中國石油長城鉆探和渤海鉆探利用核磁共振錄井技術(shù)在鄂爾多斯盆地開展了大量的工作，建立了一些核磁共振錄井解釋圖板[6-8]，但在神木-米脂地區(qū)應(yīng)用過程中符合率較低。長慶油田勘探開發(fā)研究院利用近幾年該區(qū)34口井的核磁共振錄井資料，參照《錄井資料質(zhì)量考核及驗(yàn)收評級規(guī)范》《石油天然氣儲量計(jì)算規(guī)范》[9]建立了核磁共振錄井識別含水儲層的三元圖板，實(shí)現(xiàn)了對該區(qū)儲層流體性質(zhì)的精確評價(jià)。

1 區(qū)域概況

神木-米脂構(gòu)造位置為鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，西接榆林氣田，北抵伊盟隆起東段，南至榆林，勘探面積約20 000 km2，天然氣資源量41 100×108m3，神木-米脂上古生界發(fā)育石盒子組、山西組、太原組、本溪組等多套含氣層系。

石盒子組盒8段處于河流-三角洲沉積環(huán)境，三角洲平原、前緣分流河道砂體大面積疊置發(fā)育，砂體呈近南北向展布，儲層主要為中-粗粒巖屑石英砂巖、石英砂巖。山西組發(fā)育三角洲沉積體系，以分流河道砂體為主，砂體呈近南北向展布，儲層以中-粗粒巖屑石英砂巖和石英砂巖為主，孔隙類型主要為巖屑溶孔。太原組主要處于三角洲前緣沉積相帶，發(fā)育分流河道砂體，呈近南北向展布，儲層以巖屑石英砂巖為主，主要發(fā)育巖屑溶孔。本溪組北部處于三角洲前緣沉積，主要發(fā)育分流河道砂體，分布穩(wěn)定；南部處于潮坪-瀉湖相，主要發(fā)育障壁砂壩、潮道砂體，局部厚度大，儲層巖性以石英砂巖為主，溶孔、粒間孔發(fā)育。

由于儲層以巖屑石英砂巖為主，氣層厚度薄，非均質(zhì)性強(qiáng)，具有巖屑含量高、致密、敏感性強(qiáng)和較強(qiáng)水鎖效應(yīng)等特點(diǎn)，單井產(chǎn)量較低，氣、水儲層識別困難。

2 核磁共振錄井技術(shù)原理

核磁共振錄井技術(shù)是指利用油氣和水中的氫原子核具有自旋的特征，將自旋的氫核置于磁場中可產(chǎn)生磁化過程。在外加磁場中，氫核吸收能量躍遷到高能態(tài)，脈沖結(jié)束后，氫核進(jìn)行自由進(jìn)動，放出能量，這一過程在磁場中產(chǎn)生自由感應(yīng)衰減信號。這個(gè)衰減信號是由許多不同孔隙中流體衰減信號疊加而成的，采用現(xiàn)代數(shù)學(xué)反演技術(shù)可計(jì)算出巖石中不同的弛豫組分所占的比例。

所有氫核力圖恢復(fù)到原來的熱平衡狀態(tài)，這一過程叫做弛豫，其時(shí)間常數(shù)分別為縱向弛豫時(shí)間T1、橫向弛豫時(shí)間T2，因?yàn)門1的測量速度非常慢，所以測量過程中取橫向弛豫時(shí)間T2。核磁共振T2弛豫時(shí)間譜代表了巖石孔徑分布情況，當(dāng)孔徑小到某一程度后，孔隙中的流體將被毛管力束縛無法流動。因此，在T2弛豫時(shí)間譜上存在一個(gè)界限，當(dāng)孔隙流體的弛豫時(shí)間大于某一弛豫時(shí)間時(shí)，流體為可動流體，反之則為束縛流體。這個(gè)弛豫時(shí)間的界限，稱為T2截止值。通過核磁共振錄井技術(shù)分析，可以得到巖樣的孔隙度、滲透率、可動流體飽和度和束縛流體飽和度等參數(shù)[2]。

3 解釋評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立

核磁共振錄井評價(jià)參數(shù)主要包括儲層孔隙度、含氣飽和度、含水飽和度、可動水飽和度、束縛水飽和度和可動流體飽和度等。對于砂巖氣藏而言[8]，核磁共振錄井一般采用二次兩測方法。第一次測量直接得到樣品的含水孔隙度，再利用T2截止值進(jìn)一步得到可動水孔隙度和束縛水孔隙度；第二次測量先對樣品抽真空，再浸泡飽和鹽水，在樣品孔隙全部飽和后進(jìn)行二次測量，可以測得樣品的總孔隙度。同時(shí)，可計(jì)算得出可動水飽和度和束縛水飽和度[2](圖1)。

圖1 砂巖氣藏(氣層)核磁共振T2弛豫時(shí)間譜

砂巖氣藏儲層孔隙度決定油氣的數(shù)量，孔隙內(nèi)流體主要為天然氣和水，天然氣在鉆進(jìn)或取樣過程中極易逃逸，孔隙中的水又以可動水和束縛水兩種狀態(tài)存在。因此，評價(jià)儲層流體性質(zhì)主要依據(jù)孔隙度、含水飽和度和可動水飽和度三個(gè)參數(shù)。

根據(jù)近幾年該區(qū)34口井的核磁共振錄井資料，并參照《石油天然氣儲量計(jì)算規(guī)范》[9]規(guī)定的解釋結(jié)論進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，基于孔隙度、含水飽和度、可動水飽和度對儲層的影響，首先將核磁共振錄井試驗(yàn)樣品測得的平均孔隙度、平均含水飽和度、平均可動水飽和度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三元圖坐標(biāo)，即計(jì)算出核磁共振錄井孔隙度、含水飽和度、可動水飽和度三個(gè)參數(shù)的和，再分別計(jì)算出核磁共振錄井孔隙度、含水飽和度、可動水飽和度三個(gè)參數(shù)所占百分比，利用新構(gòu)建的三個(gè)參數(shù)結(jié)合試氣結(jié)果建立神木-米脂地區(qū)上古生界致密砂巖儲層三元圖板(圖2)。

圖2 神木-米脂地區(qū)上古生界核磁共振錄井三元圖板

從圖板中可以看出：(1)孔隙度較大，含水飽和度較大，可動水飽和度較低時(shí)不含水；(2)孔隙度較小，含水飽和度較低，可動水飽和度較大時(shí)不產(chǎn)水；(3)含水區(qū)集中在孔隙度為0～12.0%、可動水飽和度為12.8%～43.8%、含水飽和度為50.0%～81.3%區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)儲層試氣產(chǎn)水概率達(dá)66.7%以上。

實(shí)踐證明，此圖板可對鄂爾多斯盆地神木-米脂地區(qū)上古生界致密砂巖儲層進(jìn)行流體性質(zhì)的錄井解釋評價(jià)。

4 應(yīng)用效果

利用該圖板進(jìn)行了核磁共振錄井的儲層含水情況解釋和評價(jià)，現(xiàn)場應(yīng)用13口井，其中上古生界砂巖完成試氣3口井共5層，符合4層，解釋評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確率達(dá)到80%，取得了很好的應(yīng)用效果，為進(jìn)一步評價(jià)該區(qū)儲層含水層和含水特征提供了可靠的判斷依據(jù)。

4.1 M 165井

M 165井在山西組2 128.87～2 131.20 m井段取心并進(jìn)行核磁共振分析，樣品平均孔隙度為5.09%，平均含水飽和度為13.48%，平均可動水飽和度為0.84%。轉(zhuǎn)換為三元圖坐標(biāo)，平均孔隙度為30.60%，平均含水飽和度為69.44%，平均可動水飽和度為4.33%。將該樣品的數(shù)據(jù)投到三元圖板上，落點(diǎn)在非含水區(qū)(圖2)，錄井解釋為氣層。經(jīng)過壓裂改造后，產(chǎn)氣1.700 8×104m3/d，產(chǎn)水為0。按照《石油天然氣儲量計(jì)算規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)該層屬于氣層，核磁共振錄井解釋結(jié)論與試氣結(jié)果一致。

4.2 S 118井

S 118井在山西組1 728.2～1 728.8 m井段取心并進(jìn)行核磁共振分析，樣品平均孔隙度為5.04%，平均含水飽和度為43.76%，平均可動水飽和度為6.27%。轉(zhuǎn)換為三元圖坐標(biāo)，平均孔隙度為9.15%，平均含水飽和度為79.46%，平均可動水飽和度為11.39%。將該樣品的數(shù)據(jù)投到交會圖板上，落點(diǎn)在非含水區(qū)(圖2)，錄井解釋為氣層。經(jīng)過壓裂改造后，獲得產(chǎn)氣0.525×104m3/d，產(chǎn)水1.2 m3/d，含水率18.6%。按照《石油天然氣儲量計(jì)算規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)該層屬于氣層，核磁共振錄井解釋結(jié)論與試氣結(jié)果一致。

4.3 H 8井

H 8井在山西組2 130.1～2 138.6 m井段取心并進(jìn)行核磁共振分析，樣品平均孔隙度為8.78%，平均含水飽和度為75.94%，平均可動水飽和度為35.13%。轉(zhuǎn)換為三元圖坐標(biāo)，平均孔隙度為9.32%，平均含水飽和度為63.36%，平均可動水飽和度為29.31%。將該樣品的數(shù)據(jù)投到交會圖板上，落點(diǎn)在含水區(qū)(圖2)，結(jié)合氣測顯示，錄井解釋為氣水同層，經(jīng)過壓裂改造后，獲得產(chǎn)氣1.224 4×104m3/d，產(chǎn)水26.4 m3/d，含水率68.3%。按照《石油天然氣儲量計(jì)算規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)屬于氣水同層，核磁共振錄井解釋結(jié)論與試氣結(jié)果一致。

5 結(jié)束語

(1)鄂爾多斯盆地神木-米脂地區(qū)上古生界砂巖氣藏成藏機(jī)理為烴類氣體分子在分子膨脹力的作用下不斷向周圍拓展成藏，烴類氣體未經(jīng)大規(guī)模長距離運(yùn)移，以垂向近距離運(yùn)移為主，水分布關(guān)系復(fù)雜，不存在明顯氣水分異的特點(diǎn)。傳統(tǒng)錄井方法無法對氣、水關(guān)系作出準(zhǔn)確評價(jià)。

(2)直接利用含水飽和度、可動水飽和度無法對儲層含水性進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，結(jié)合核磁共振錄井孔隙度、含水飽和度和可動水飽和度三個(gè)參數(shù)所占百分比建立的三元解釋圖板，可實(shí)現(xiàn)對儲層內(nèi)流體的精確評價(jià)，提高了該地區(qū)含水儲層的錄井解釋符合率。