光友會，張子為，彭述興，鄭麗君

（1.中國石油西部鉆探地質(zhì)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西 靖邊 718500；3.中國石油長慶油田分公司第四采油廠，陜西 靖邊 718500）

0 引言

高含水、低滲透致密砂巖儲層已成為勘探開發(fā)中儲層評價解釋的主要對象［1］。蘇里格氣田具有先致密后成藏的特征，屬于典型的低孔、低滲氣藏［2］。研究區(qū)主力層為盒8段和山1段，埋藏較深。受儲層孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)影響，電阻率對儲層流體響應(yīng)弱，氣、水層電性特征分異不明顯，高低阻氣、水層并存，試氣產(chǎn)出流體性質(zhì)差異較大，復(fù)雜地質(zhì)特征導(dǎo)致常規(guī)測井交會圖氣水識別技術(shù)符合率低［3-13］。提高氣水識別精度、明確氣水分布規(guī)律，已成為研究區(qū)開發(fā)工作的迫切需求。

針對研究區(qū)高低阻氣、水層并存、單一測井參數(shù)敏感性不足等問題，本文基于測井、試氣、氣測錄井及地質(zhì)資料，詳細分析測井、氣測錄井在氣、水層的響應(yīng)特征，通過歸一化處理聲波時差、補償中子、氣測全烴、自然伽馬參數(shù)，均衡了每條曲線的響應(yīng)值大小，建立了“QT-AC交會面”，“挖掘效應(yīng)”，“氣測交會面”，“氣測交會系數(shù)”參數(shù)，最后，融合多參數(shù)利用判別分析方法進行識別，有效解決了高含水低孔低滲致密砂巖氣水識別的難題。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于蘇里格氣田西區(qū)，構(gòu)造上橫跨伊陜斜坡和天環(huán)坳陷兩大構(gòu)造單元，形態(tài)為寬緩的西傾單斜，主體上位于天環(huán)向斜中部凸起部位，呈“東西分翼，中間低”的特征。儲層主力含氣層為二疊系下石盒子組盒8段及山1段［14-18］。儲層巖性主要為石英砂巖、巖屑石英砂巖和少量的巖屑砂巖。受成巖作用影響，孔隙類型以次生溶孔和晶間孔為主，部分層段發(fā)育微裂縫［18-35］。儲層物性以低孔低滲為主，儲層物性與巖性密切相關(guān)，一般石英體積分數(shù)越高，物性越好。儲層致密的主要因素為壓實作用和硅質(zhì)、鐵方解石等對孔隙的充填膠結(jié)。其中泥質(zhì)巖屑或陸源雜基體積分數(shù)高是導(dǎo)致儲層物性變差的最普遍原因［21］。

2 常規(guī)測井氣水識別方法

依據(jù)蘇里格氣田管理綱要，單層測試產(chǎn)量大于1 000 m3/d的為有效儲層。交會圖法也稱圖版法，是目前蘇里格氣田最常用的氣水層判識方法之一。根據(jù)交會圖，可以判識研究區(qū)內(nèi)氣層、氣水層、含氣水層及水層的測井響應(yīng)參數(shù)下限。圖版法是利用單層試氣資料的測井參數(shù)進行交會來識別氣層和非氣層的一種經(jīng)驗方法。具體是以單層試氣結(jié)果為依據(jù)，繪制對應(yīng)層段測井參數(shù)交會圖，得到氣層的各種測井及解釋參數(shù)限值。

根據(jù)100口井123個試氣層段的測井?dāng)?shù)據(jù)（包含61個氣層、17個含氣層、13個氣水同層、15個含氣水層、9個干層、8個水層），建立了常規(guī)測井參數(shù)交會圖（見圖1）。利用常規(guī)測井參數(shù)交會圖對研究區(qū)進行氣水識別，符合率僅為64.6%，不能滿足生產(chǎn)需求，需深入分析氣水層測錄井特征，優(yōu)選敏感參數(shù)，建立適合本區(qū)的氣水解釋圖版。

圖1 常規(guī)交會圖氣水識別圖版

3 測錄井多參數(shù)融合氣水識別方法

3.1 地層含氣敏感性參數(shù)

常規(guī)交會圖法表明，單一測井參數(shù)的交會圖識別技術(shù)在低滲透儲層中存在局限性。深入分析氣、層響應(yīng)特征發(fā)現(xiàn)，將聲波時差、補償中子、自然伽馬及氣測全烴歸一化處理進行交會，可有效顯示地層含氣性。因此，構(gòu)建了氣水識別參數(shù)“QT-AC交會面”、“挖掘效應(yīng)”、“氣測交會面”、“氣測交會系數(shù)”。

3.1.1 QT-AC交會面

氣層一般聲波時差大，電阻率高，氣測錄井幅值較大；水層一般為低值?；跍y井曲線與氣測曲線，建立了氣測QT值與聲波時差交會面（SQT*-SAC*），與前人建立的聲波時差與電阻率包絡(luò)面（SAC*-SRT*）進行對比分析（見圖2），結(jié)果表明：SAC*-SRT*，SQT*-SAC*都具有“大肚子”現(xiàn)象；SAC*-SRT*特征在低阻氣層面積明顯減小，由于研究區(qū)低阻氣層分布廣泛，在氣水識別中會遺漏或誤判部分低阻氣層，因此，SAC*-SRT*參數(shù)在研究區(qū)不適用；但SQT*-SAC*在高低阻氣層特征都較明顯，消除了低阻對氣水識別精度的影響。

圖2 高低阻氣層交會面示意

為了實現(xiàn)交會面的定量識別，首先，對聲波時差值和氣測全烴值進行歸一化處理，消除曲線刻度影響；然后，根據(jù)數(shù)學(xué)積分原理，分別計算出SAC*，SQT*面積，氣測全烴交會面與聲波時差交會面的面積差值為QTAC交會面，即S1。

式中：ACmin為最小聲波時差，μs/m；ACmax為聲波時差骨架值，μs/m；AC*為歸一化聲波時差值；QTmax為氣測全烴峰值，%；QTmin為氣測全烴基值，%；QT*為歸一化氣測全烴值；QT*i為交會面第i個歸一化氣測全烴值；為交會面第i個歸一化聲波時差值；N為單位交會面?zhèn)€數(shù)；H1為交會面厚度，m；SQT*為氣測全烴交會面面積，m2；SAC*為聲波時差交會面面積，m2。

3.1.2 挖掘效應(yīng)

與淡水地層相比，地層含有天然氣時，一部分孔隙空間的水被氣代替，含氫指數(shù)減小，聲波時差增大，甚至出現(xiàn)“周波跳躍”，而補償中子值減小，這類現(xiàn)象稱為“挖掘效應(yīng)”。對聲波時差值和補償中子值進行歸一化處理，消除曲線刻度影響。挖掘效應(yīng)的面積為聲波時差面積和補償中子面積的差值，即S2。

式中：CNLmax為補償中子，%；CNLmin為補償中子骨架值，%；CNL*為歸一化補償中子；CNL*i為挖掘效應(yīng)面第i個歸一化補償中子值；H2為挖掘效應(yīng)厚度，m；SCNL*為補償中子交會面面積，m2。

3.1.3 氣測交會面

移動平均數(shù)是采用逐項遞進的辦法，將重新采樣的氣測深度序列中的若干項氣測數(shù)據(jù)進行算術(shù)平均得到的一系列平均數(shù)。若平均的數(shù)據(jù)項數(shù)為N，就稱為N期（項）移動平均。氣測移動平均值在一定程度上消除了氣測錄井工藝中的氣測值累積。對氣測曲線按照測井采樣間隔重新采樣，以15 m為一個深度序列，計算氣測移動平均值。測井采樣間隔為0.125 m，因此，1個深度序列的氣測采樣值為120個，氣測移動平均值Q（T計算式為

式中：QTi為第i個氣測全烴值，%；X為1個深度序列的氣測采樣數(shù)，本文取值為120。

氣測交會面是氣測值與基線的面積SQT和氣測移動平均值與基線的面積SQT（之間的差值，即S3。

3.1.4 氣測交會系數(shù)

儲層段的氣測交會面厚度與該深度段的地層砂體厚度存在一定的比例關(guān)系，即氣測交會系數(shù)。氣測交會面以氣測全烴值與氣測移動平均值交會面厚度為準，致密砂巖儲層砂體厚度以自然伽馬顯示厚度為準，因此，氣測交會系數(shù)A計算式為

式中：Hs為砂體厚度，m。

研究區(qū)試氣層段的氣測交會厚度與砂體厚度分析結(jié)果表明：氣層段含氣量較高及地層滲透性高，導(dǎo)致氣測交會厚度大于等于砂體厚度；含氣層段，含氣量與氣層相比較低，因此，其氣測交會厚度小于砂體厚度；氣水同層段，由于上氣下水，氣測交會厚度一般是砂體厚度的1/2；含氣水層，含氣量較小，水占比較大，因此，含氣水層的氣測交會厚度占砂體厚度較少；干層和水層，無氣測顯示，因此，其交會系數(shù)接近于0。

3.2 流體識別定量解釋圖版

利用微積分數(shù)學(xué)方法，提取了試氣層段“QT-AC交會面”、“挖掘效應(yīng)”、“氣測交會面”、“氣測交會系數(shù)”的單位面積，以此作為氣水識別的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了交會面積的定量識別氣水層（見圖3）。圖3結(jié)果顯示，4個交會面在產(chǎn)層與非產(chǎn)層之間有明顯的界限，但氣層、含氣層、氣水同層之間識別精度不高，為了提高識別精度，應(yīng)根據(jù)常規(guī)測井交會圖提取孔隙度和含氣飽和度參數(shù)，利用多參數(shù)融合判別分析法進行識別。

圖3 單位面積交會圖

3.3 判別分析法流體識別

以上述建立的測、錄井解釋圖版數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選用孔隙度POR、含氣飽和度SOG，S1，S2，S3，單位氣測交會系數(shù)（A）為判別參數(shù)，123個數(shù)據(jù)點（氣層樣本61個，含氣層樣本17個、氣水同層樣本13個，含氣水層樣本15個，水層樣本9個，干層樣本8個），建立蘇19區(qū)塊的判別方程F1，F(xiàn)2（見式（6），式（7））。

在蘇19區(qū)塊，利用判別方程F1，F(xiàn)2進行判別，結(jié)果見圖4。

圖4 測錄井多參數(shù)判別分析結(jié)果

對判別分析法識別結(jié)果進行回判統(tǒng)計，分析結(jié)果見表1，判別研究區(qū)儲層段氣層、含氣層、氣水同層、含氣水層、水層及干層123個試氣層段，正判個數(shù)為104個，符合率84.55%。判別氣層符合率為95.08%，表明該方法有效地提高了氣水識別精度。

表1 蘇X區(qū)塊判別分析法氣水識別效果

4 應(yīng)用效果分析

研究區(qū)蘇A井試氣兩段，無阻流量16.41×104m3/d，井口產(chǎn)量6.88×104m3/d，為工業(yè)氣層。盒8下2段下部挖掘效應(yīng)較明顯，氣測全烴值峰值在29.41%，基值為0.662%，最大含氣飽和度57.5%，深側(cè)向電阻率54.2Ω·m，一次與二次解釋均為氣層（見圖5）。

圖5 蘇A井儲層段氣水綜合解釋

盒8下2段上部挖掘效應(yīng)較明顯，氣測全烴值峰值在69.41%，基值為0.662%，最大含氣飽和度52.6%，深側(cè)向電阻率17.6Ω·m，屬于低阻水層電阻率范圍，一次解釋為水層。綜合測錄多參數(shù)，該層位于氣層附近，綜合測井解釋結(jié)論均為氣層。在該層完鉆1口水平井，井口產(chǎn)量7×104m3/d。表明測錄井多參數(shù)融合識別方法能夠較準確識別研究區(qū)的氣水層。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)氣水分布復(fù)雜，氣、水層電阻率值無明顯差異，高低阻氣、水層并存，單一常規(guī)測井交會圖識別技術(shù)存在局限性，解釋符合率低，試氣層位優(yōu)選效果差，不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求。

2）氣層特征分析結(jié)果表明，氣測全烴數(shù)據(jù)與聲波時差的交會面、氣測全烴數(shù)據(jù)與氣測移動平均值交會面、挖掘效應(yīng)、氣測交會系數(shù)在氣層有很好顯示，提取各融合參數(shù)的單位數(shù)值，進行定量識別氣水層，結(jié)合測井常規(guī)交會圖，利用判別分析法，有效判別了研究區(qū)氣水層，將綜合解釋符合率提升至84.55%，氣層解釋符合率提升至95.08%，有效提高了氣水層識別精度。