利用測(cè)井資料識(shí)別天然氣層概述

王　博

[摘要]隨著全球?qū)δ茉葱枨蟮闹鸩皆黾?，石油已?jīng)不能滿足我們的需要。于是，天然氣勘探、開發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)和利用技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)環(huán)境問題的日漸關(guān)注，近幾十年來(lái)，天然氣勘探開發(fā)新理論、新技術(shù)、新方法的不斷提出和被應(yīng)用，就對(duì)目前如何利用有限的資料來(lái)識(shí)別低滲透天然氣層作探討。

[關(guān)鍵詞]天然氣 測(cè)井 方法

中圖分類號(hào)：Q14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0420003－01

測(cè)井方法不僅是勘探開發(fā)石油工作中的重要一環(huán)，而且也是勘探天然氣的有效手段。測(cè)井找油與測(cè)井找氣既有同一性，又有特殊性。電法測(cè)井找油找氣，是其同一性，但是不能有效地區(qū)分油氣層。而非電法測(cè)并能從油氣層中識(shí)別出氣層，是其特殊性。所以，測(cè)井探測(cè)和解釋評(píng)價(jià)氣層的技術(shù)，是建立在與天然氣的物理、化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的測(cè)井異常響應(yīng)基礎(chǔ)上。由于低滲透儲(chǔ)層具有低孔、低滲的特點(diǎn)，往往對(duì)氣層的識(shí)別效果不好，因此首要的工作是要進(jìn)行環(huán)境校正，以消除各種外圍因素的干擾。前人在大量分析和統(tǒng)計(jì)測(cè)井資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)氣層處測(cè)井異常響應(yīng)特征，建立了能夠定性識(shí)別天然氣的多種方法，提高了直觀識(shí)別氣層的分辨率和解釋精度，效果顯著。

一、測(cè)井曲線在氣層的一般性特征

作為唯一連續(xù)記錄的、反映地層物理性質(zhì)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，在儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)工作中占據(jù)重要地位。地層含氣時(shí)會(huì)對(duì)多種測(cè)井值產(chǎn)生影響，測(cè)井曲線在氣層的一般性特征如下：

1．氣層的電阻率明顯地高于圍巖和水層的電阻率，并與相同儲(chǔ)層條件下的油層電阻率相近，相對(duì)于油層，氣層電阻率略高；2．由于天然氣會(huì)導(dǎo)致聲波幅度的衰減和傳播速度的降低，因而氣層在聲波測(cè)井曲線上呈現(xiàn)出周波跳躍或時(shí)差增大的現(xiàn)象；3．密度測(cè)井響應(yīng)于地層的電子密度（或體積密度），由于天然氣的影響，氣層的密度測(cè)井值比油層或水層的小；4. 中子孔隙度測(cè)井響應(yīng)于地層的含氫指數(shù)，由于天然氣的含氫指數(shù)與體積密度比油或水小得多，另外挖掘效應(yīng)的影響也增強(qiáng)了這種效果，因此中子測(cè)井在氣層處呈現(xiàn)低值；5．中子伽瑪測(cè)井是與地層含氫指數(shù)有關(guān)的核測(cè)井方法，氣層與致密巖性地層的含氫指數(shù)都比較低，在中子伽瑪曲線上為高異常顯示；6．在相同巖性和孔隙度條件下，氣飽和巖石的縱波速度小于水飽和巖石的縱波速度，而氣飽和巖石的橫波速度大于水飽和巖石的橫波速度，即氣層的縱波時(shí)差大于水層的縱波時(shí)差，而氣層的橫波時(shí)差小于水層的橫波時(shí)差；7．在相同孔隙度條件下，氣飽和巖石的縱橫波速度比小于水飽和巖石的縱橫波速度比，且氣層和水層巖石的縱橫波速度比隨孔隙度增高和圍巖壓力的增加而增大；8．氣飽和巖石的泊松比小于水飽和巖石的泊松比，即巖石孔隙中的天然氣引起泊松比降低。

二、利用測(cè)井資料識(shí)別天然氣層方法

天然氣藏的識(shí)別方法都是根據(jù)其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)在測(cè)井曲線上的不同反映，具體如下特點(diǎn)：

1．采用組合、計(jì)算方法，放大了氣層處的各測(cè)井響應(yīng)，增強(qiáng)了氣層的信噪比。

2．應(yīng)用多種判別方法、附加條件和限制條件，增強(qiáng)了氣層識(shí)別的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)對(duì)前人所研究的各種方法，如下：

（1）中子密度重疊法。中子測(cè)井測(cè)量的是地層的含氫指數(shù)，由于天然氣的含氫量比油和水都低，因此在氣層處中子測(cè)井的孔隙度比油層和水層都要低。密度測(cè)井測(cè)量的是地層體積密度，在氣層處測(cè)量的密度值降低，相應(yīng)的密度測(cè)井孔隙度增大。根據(jù)這一特征，將中子孔隙度測(cè)井曲線和密度孔隙度測(cè)井曲線以相同的刻度單位和比例尺疊加，在水層處兩者重疊在一起，而在氣層處，由于中子孔隙度小于密度孔隙度，疊加圖上出現(xiàn)負(fù)差異，以此直觀識(shí)別氣層。孔隙度越大，負(fù)差異越明顯。

（2）交會(huì)圖法。在測(cè)井學(xué)上最先使用交會(huì)圖方法來(lái)確定巖性和孔隙度，主要包括有巖性－孔隙度交會(huì)圖、巖性孔隙度交會(huì)三角形法、巖性交會(huì)圖（包括骨架識(shí)別圖和MN交會(huì)圖）。為了突出地層的含氣性，后來(lái)人們又發(fā)展了多種交會(huì)圖法，具體介紹如下：①密度測(cè)井相對(duì)值中子孔隙度相對(duì)值交會(huì)圖。測(cè)井探測(cè)范圍內(nèi)含氣時(shí)，造成DEN減小，計(jì)算的密度測(cè)井相對(duì)值（DENR）也減??；中子測(cè)井孔隙度減小，計(jì)算的中子孔隙度相對(duì)值（CNRE）增大，把二者進(jìn)行交會(huì)或重疊可識(shí)別區(qū)分出油、氣層；②中子伽瑪相對(duì)值聲波縱波時(shí)差相對(duì)值交會(huì)圖。地層中含有天然氣，使含氫量減小，引起中子伽瑪計(jì)數(shù)率增高，計(jì)算的中子伽瑪相對(duì)值（NGRE）也增大；縱波能量的衰減，造成記錄到的時(shí)差增大，使得計(jì)算的ACRE減小。利用兩者差異進(jìn)行交會(huì)重疊可區(qū)分出氣層。

3．核磁共振測(cè)井解釋致密含氣砂巖。以往人們認(rèn)為核磁共振儀器不能探測(cè)到氣層，而最近的研究與應(yīng)用表明，若能適當(dāng)?shù)剡x擇脈沖序列，NMR測(cè)井儀器可探測(cè)天然氣層。以梯度方法為原理的測(cè)井儀器可用來(lái)準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層中的含氣相。典型儲(chǔ)層條件下氣的NMR特征與水和油的NMR特性差異很大，據(jù)此可定量識(shí)別出儲(chǔ)層中的氣相。以此為原理總共有四種識(shí)別方法，分別為幅度法、譜差分法、譜位移法和回波比法。

4．空間模量差比測(cè)井法?？臻g模量差比測(cè)井定義為目的層完全含水時(shí)巖石空間模量與目的層巖石空間模量差值除以目的層巖石空間模量。在儲(chǔ)層中，當(dāng)目的層完全含水的巖石空間模量大于目的層巖石空間模量時(shí)，空間模量差比值大于零，指示為氣層。

5．井溫法。當(dāng)鉆井鉆開地層，巖石孔隙中的高壓天然氣流入井內(nèi)泥漿時(shí)，由于氣體熱膨脹吸熱作用，引起氣層附近泥漿溫度降低。這時(shí)在井內(nèi)泥漿中，探測(cè)的氣層溫度出現(xiàn)局部低溫異常，指示為氣層。

6．泥漿侵入法。在淡水泥漿鉆井條件下，利用泥漿侵入性質(zhì)驗(yàn)證淺氣層，具有明顯的地質(zhì)效果。因?yàn)闅鈱邮菧p阻侵入性質(zhì)，而水層是增阻侵入性質(zhì)。由于淺氣層水礦化度低，淡水泥漿侵入淺氣層后，減阻侵入性質(zhì)明顯。因而，出現(xiàn)雙側(cè)向電阻率大于微球形聚焦電阻率（即RLLD>RMSFL和RLLS>RMSFL），驗(yàn)證是氣層。

7．雙飽和度對(duì)比法。雙飽和度是指在同一地層分別從電阻率測(cè)井和碳氧比測(cè)井信息中提取的含水飽和度。眾所周之，石油與天然氣都是絕緣體，它們的電阻率為無(wú)窮大。因此，電阻率測(cè)井能夠發(fā)現(xiàn)油氣層，但不能分開油層和氣層。為了解決這個(gè)問題，可以在套管井中進(jìn)行碳氧比測(cè)井，因?yàn)闅鈱拥奶己康秃脱鹾扛?，使測(cè)井的碳氧比減小；而油層的碳含量高和氧含量低，測(cè)井的碳氧比增大，如果把電阻率和碳氧比都轉(zhuǎn)換成地層含水飽和度，統(tǒng)一量綱后進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)這一基本法則，采用雙飽和度對(duì)比法，可以尋找套管井中地層的天然氣。

三、結(jié)束語(yǔ)

以上是筆者針對(duì)目前利用測(cè)井資料來(lái)識(shí)別天然氣層的方法所做的總結(jié)。由于石油與天然氣的新理論和新方法日新月異，本人只做了粗淺的歸納。希望讀者對(duì)天然氣的探測(cè)方法有所了解。

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