柳楊堡氣田太2段致密砂巖氣層測井評價方法研究

張 威，孫 曉

(中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

柳楊堡氣田位于鄂爾多斯盆地中西部，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜與伊陜斜坡交界部位，面積約900 km2。研究區(qū)上古生界具有煤系烴源巖廣覆式生烴，砂體多層疊合連片發(fā)育，區(qū)域蓋層廣泛分布等諸多有利條件，奠定了柳楊堡氣田形成大型巖性氣藏的基礎(chǔ)。目前該區(qū)已發(fā)現(xiàn)石炭系太原組太2段、二疊系下石盒子組盒1段、山西組山2段與山1段四套主力氣層。其中太2段氣層埋藏深度超過3 500 m，巖性為障壁砂壩相的石英砂巖，儲層屬于特低孔隙度和低滲-特低滲透率。由于砂巖骨架對測井信息的影響較大，故致密砂巖氣層的測井響應(yīng)不同于常規(guī)儲層，測井識別難點較大。本文對該區(qū)目的層儲層“四性”關(guān)系進行了研究，利用幾種不同的方法對氣層進行綜合識別，并對該區(qū)致密砂巖氣層進行了分類評價。

1 致密砂巖儲層的“四性”關(guān)系特征

針對低滲透砂巖儲層，“四性”(巖性、物性、電性、含氣性)關(guān)系研究是建立儲集層測井參數(shù)解釋模型和氣層識別的基礎(chǔ)[1-5]。研究儲集層測井響應(yīng)特征及其與巖性、物性、含氣性的對應(yīng)關(guān)系，目的是力求消除巖石礦物背景對油氣信息的影響，以達到客觀評價砂巖儲集性與含氣性[6-8]。

1.1 石英含量與粒度對物性的影響

柳楊堡氣田太2段儲層以粗粒石英砂巖為主，石英含量與砂巖粒度是本區(qū)太2段儲層物性的主要影響因素，同時由于受到沉積期水動力強弱的影響，二者之間存在著較好的相關(guān)性。粗粒砂巖均為石英砂巖，中粒砂巖以石英砂巖為主，少量巖屑石英砂巖，而細粒砂巖主要為巖屑石英砂巖。

本區(qū)薄片與物性分析資料顯示，巖石顆粒越粗，孔喉越大，孔隙結(jié)構(gòu)也越好，物性就越好；反之，巖石顆粒越細，粒間孔隙體積就越小，物性就越差。另外，石英含量與孔隙度、滲透率之間存在著較好的正相關(guān)關(guān)系，隨著石英含量的增加，砂巖的孔隙度和滲透率都有逐漸變大的趨勢。孔隙度大于5%，滲透率大于0.5×10-3μm2的有利儲層基本上都是石英砂巖，而孔隙度小于4%，滲透率小于0.1×10-3μm2的非儲層以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主。

1.2 儲層巖性和物性的電性特征

在本區(qū)太2段砂泥巖剖面中，自然伽馬和自然電位曲線能較好地反應(yīng)儲層泥質(zhì)含量和粒度的變化。粗砂巖儲層的GR值一般為20～60 API，而中砂巖儲層的GR值一般為50～80 API。大套粗砂巖的自然電位負異常特征也比較明顯。另外，自然伽馬曲線與測井曲線之間具有良好的相關(guān)性，表明巖性是影響儲層電性特征的最主要因素。

太2段石英砂巖、巖屑石英砂巖及巖屑砂巖與自然伽馬、補償密度、補償中子、電阻率等測井參數(shù)有不同的對應(yīng)關(guān)系。當砂巖中巖屑組分高時，對應(yīng)的自然伽馬較高(大于100 API)，補償密度也較高(2.7 g/cm3左右)，中子大于10%，聲波時差小于200 μs/m，電阻率大于300 Ω·m。

1.3 含氣儲層的測井響應(yīng)

在滲透率較好的儲層中，當含氣飽和度較高時，三孔隙度曲線和電阻率曲線都會有不同程度的異常響應(yīng)。本區(qū)太2段含氣性較好的氣層表現(xiàn)為電阻率較高(60～800 Ω·m)，補償中子2.0%～5.0%，聲波時差220～240 μs/m，密度小于2.55 g/cm3，自然伽馬小于60 API，自然電位負異常明顯。

另外，太2段不同物性和含氣飽和度的儲層電阻率差別很大，范圍為30～1 600 Ωm。從電阻率與巖心孔隙度關(guān)系來看，地層電阻率受巖石物性和含氣飽和度的雙重控制作用。一方面，電阻率隨含氣飽和度的增大而增大；另一方面，氣層和干層電阻率都隨孔隙度的減小而增大。相比之下，巖石物性對電阻率的控制作用更為明顯。

綜上所述，柳楊堡氣田太2段砂巖石英含量、粒度和孔隙結(jié)構(gòu)是影響物性和含氣性的主要因素，儲層四性關(guān)系具有巖性控制物性、物性控制含氣性的基本特點。受巖性和孔隙結(jié)構(gòu)的影響，石英砂巖的含氣性和電性好于巖屑石英砂巖。

2 致密砂巖氣層的綜合識別方法

2.1 交會圖版法

交會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。結(jié)合本區(qū)上古生界儲層及試氣產(chǎn)量分布特征，具體以測試產(chǎn)氣層、測井解釋氣層和測井解釋干層的層段為研究對象，作對應(yīng)層段測井參數(shù)交會圖，得到氣層的各種測井及測井解釋參數(shù)限值。

采用柳楊堡氣田太2段12口試氣井37個層點的測井及解釋參數(shù)作了聲波時差-深側(cè)向電阻率、孔隙度-含氣飽和度、密度與泥質(zhì)含量等一系列交會圖(圖1～圖3)，并確定了氣層的物性和電性下限(表1)，圖版符合率為94.7%。

圖1 太2段砂巖儲層聲波時差與深側(cè)向電阻率交會圖

圖2 太2段砂巖儲層孔隙度與含氣飽和度交會圖

圖3 太2段砂巖儲層密度與泥質(zhì)含量交會圖

表1 柳楊堡氣田太2段氣層的物性和電性下限標準

2.2 雙孔隙度疊合法

巖石電阻率的大小主要取決于連通孔隙中水的含量，因此由阿爾奇公式和深側(cè)向電阻率反算出的底層孔隙度實際上是反映底層的含水孔隙度[3]，用Φw表示：

式中：a、m為巖電參數(shù)，與巖石結(jié)構(gòu)有關(guān)，由巖電實驗測得；Rt為實測地層電阻率，可以采用深感應(yīng)或深側(cè)向電阻率。在氣層識別過程中，可以用上式計算的含水孔隙度Φw與利用三孔隙度曲線計算的有效孔隙度Φe進行重疊。在純水層，Rt=R0、Φ=Φw；在油氣層，Φw?Φe?？梢婋p孔隙度重疊的曲線幅度差(Φe-Φw)可以反映地層含氣孔隙度，如果Φe>2Φw, 通?？梢耘袛酁闅鈱?圖4)。

圖4 雙孔隙度疊合法氣層識別綜合圖(db14井)

3 致密砂巖氣層的分類評價

由于在巖性氣藏中儲層物性是天然氣成藏和富集的主控因素，而致密砂巖儲層物性非均質(zhì)性較強，同一巖性圈閉中不同位置的產(chǎn)能差別很大，因此在對氣藏開發(fā)動用之前首先要對氣層進行分類評價，進而尋找高產(chǎn)富集區(qū)。

根據(jù)儲層的巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)，結(jié)合單井測試產(chǎn)能特征，首先將柳楊堡氣田太2段儲層劃分為三類，然后結(jié)合相應(yīng)的測井響應(yīng)特征，將儲層的測井參數(shù)進行對比刻度，得到對應(yīng)的三類氣層的測井分類標準(表2)。

表2 柳楊堡氣田太2段氣層評價標準

I類氣層：這類氣層一般初產(chǎn)可達工業(yè)氣流，壓裂后可獲中高產(chǎn)氣流；

II類氣層：這類氣層一般壓裂后可獲工業(yè)氣流；

III類致密層：這類氣層在目前的工程工藝條件下難以獲得工業(yè)氣流。

利用上述評價標準，對研究區(qū)12口井38個層點進行分類評價，并對每類儲層的厚度進行了統(tǒng)計。其中I 類氣層8個，II類氣層23個，III類致密層7個；I 類氣層的儲層厚度占總砂體厚度的29%，II類占57%，III類占14%。以上數(shù)據(jù)顯示，本區(qū)氣層以II類為主，II類以上氣層占總砂體厚度的86%，表明柳楊堡氣田太2段大部分砂巖段都是較好的儲層，具有較大的開發(fā)潛力，是下一步開發(fā)評價和動用的主力目標。

4 結(jié)論

(1)柳楊堡氣田太2段砂巖石英含量、粒度和孔隙結(jié)構(gòu)是影響物性和含氣性的主要因素，儲層四性關(guān)系具有巖性控制物性、物性控制含氣性的基本特點。受巖性和孔隙結(jié)構(gòu)的影響，石英砂巖的含氣性和電性好于巖屑石英砂巖。

(2)利用交會圖版法、雙孔隙度曲線疊合法及氣測全烴曲線分析法對研究區(qū)太2段氣層進行了綜合識別。其中利用交會圖版法建立了氣層的物性和電性下限標準，圖版符合率為94.7%；而雙孔隙度曲線疊合法是快速定性地識別氣層的較有效方法。

(3)根據(jù)儲層的巖性、物性、孔隙結(jié)構(gòu)等參數(shù)，結(jié)合單井測試產(chǎn)能特征，將柳楊堡氣田太2段氣層劃分為三類，并建立了三類氣層的測井評價標準。分類評價結(jié)果表明，研究區(qū)太2段氣層以II類為主，其次為I 類。

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