高分辨率陣列感應在低滲透含水氣藏中的應用

楊映洲，王國棟，李進步，付 斌，杜 鵬

（1.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古烏審旗 017300；2.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006；3.中國石油長慶油田分公司蘇里格研究中心，陜西西安 710018；4.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710018）

蘇里格氣田西區(qū)巖性、物性相對穩(wěn)定，盒8、山西段儲層孔隙度分布在0.65 %～22.62 %，滲透率分布范圍在0.003 4 mD～210.66 mD，最小為0.000 9 mD～39.499 4 mD。屬于典型的“三低”氣田，針對這一特性，前人開展了大量的前期地質開發(fā)評價工作和全面系統(tǒng)的研究工作[1-3]，通過這些研究深化了蘇里格氣田成藏認識。經(jīng)過10 多年的開發(fā)已形成了一套特有的蘇里格開發(fā)模式[4]。但是，隨著開發(fā)方式的轉變，開發(fā)區(qū)域從中區(qū)逐步向西區(qū)推進。受成藏因素、儲層物性及儲層非均質性綜合影響，蘇里格西區(qū)利用雙側向電阻率測井動靜態(tài)解釋符合率低，氣井產(chǎn)水嚴重，制約著氣田的開發(fā)進程。

依據(jù)水層“高電導、低電阻”，氣水關系復雜的特點，前人開展了大量的研究，取得一定的認識[5-7]。但是未能有效的解決測井氣水判識問題。本文引入高分辨率陣列感應（HDIL）測井技術，并將之與雙側向測井項目相結合，儲層靜態(tài)參數(shù)與試氣動態(tài)參數(shù)相結合，建立了感應-側向聯(lián)測線性關系圖，進一步完善西區(qū)解釋圖版，使動靜態(tài)解釋符合率有效提高10 %，效果顯著。

依據(jù)西區(qū)百余口生產(chǎn)產(chǎn)水井及成藏基理可知，西區(qū)水的變質程度較高，屬于封存的古代殘余水，水流緩慢或者屬于靜止環(huán)境，封閉條件好，有利于油氣保存[8，9]。受生烴能力差，排驅能力弱，構造低等多地質因素，宏觀上水體相對在中北部集中出現(xiàn)，主要以透鏡狀局部底水分布于河道底部，南部烴源發(fā)育，氣源足，充注相對強，水體偶見。微觀上大量的地層滯留水束縛在掩飾空隙中，微觀上主要以粘土束縛水、薄膜水、毛管束縛水和自由水四種形式存在于儲層與非有效儲層當中[9，10]。

1 感應-側向聯(lián)測技術原理與優(yōu)勢

1.1 雙側向測井的局限性

含水氣藏分析主要是依靠深淺側向電阻率的大小值和正負差異關系，并結合補償中子等其它電性參數(shù)進行綜合分析。雙側向測井只提供兩條一維的測量信號，不能有效地消除二維的井眼、侵入、圍巖等環(huán)境影響和趨膚效應影響，無法得到真實的地層電阻率[11]，不能準確的進行流體性質分析。為了做好富集區(qū)的篩選和避開產(chǎn)水層，提高測井解釋精度，積極開展測井新技術、新工藝的應用。優(yōu)選出適合于蘇里格低成本開發(fā)模式的新技術（見表1），應用于蘇里格氣田西區(qū)開發(fā)。

1.2 陣列感應測井原理及局限性

高分辨率感應測井通過對多條不同探測深度電阻率曲線的反演，消除了泥漿侵入和圍巖對地層電阻率測量值的影響，得到精度較高的原狀地層電阻率，同時反演的侵入剖面也反映了儲層滲透性的好壞和儲層的流體性質[12-14]。有效識別了淡水泥漿及中低阻地層中的流體性質。但是，儲層壓實程度的差異和測量環(huán)境的劇烈變化，給利用不同徑向探測深度電阻率曲線差異程度識別流體性質帶來了困難，探測曲線受流體性質影響的同時還受沉積環(huán)境、儲層物性、地層水與泥漿礦化度高低變化的影響，給評價儲層流體性質帶了不確定性[15-17]。

表1 測井項目列表

1.3 感應-側向聯(lián)測技術優(yōu)勢

為了有效識別流體性質，評價儲層效果，將兩者結合，形成感應-側向聯(lián)測技術來提高解釋精度。高分辨率陣列感應測井響應相當于井眼、沖洗帶、原狀地層等3 部分的電阻率并聯(lián)，測井值主要取決于淡水泥漿及中低阻地層；側向測井的響應相當于井眼、沖洗帶、原狀地層等3 部分的電阻率串聯(lián), 測井值主要取決于鹽水泥漿條件下的高阻地層（見圖1）。將二者結合，有利于西區(qū)淡水泥漿開發(fā)的中低阻地層解釋精度提高。

圖1 感應-側向聯(lián)測原理圖

當?shù)酀{侵入水層，形成高侵電阻率剖面，側向測井受侵入帶高阻部分影響大，測量值明顯比實際值高；孔隙中含氣時，側向和感應電阻率值都變高，側向電阻率等于或高于感應電阻率；孔隙中含水時，側向和感應電阻率均明顯降低，感應測井值與側向測井值相差較大，隨著地層含水的增多，兩者測井值差別就越大，感應值降低明顯。因此對于水層，側向測井值比感應測井值高，其比值（RILD/RLLD）應小于氣層二者的比值。故可用感應-側向聯(lián)合解釋，以識別受泥漿侵入影響的高阻水層與低阻氣層。

2 感應-側向聯(lián)測技術方法

2.1 徑向氣水識別

利用儲層巖電性關系，電阻率在鉆井泥漿傾入地層的不同電阻率顯示特征（見圖2）。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)利用目的層陣列感應5 條曲線的特征值，制作電阻率徑向變化的模式圖（見圖3），通過徑向電阻率剖面的精細描述，識別氣水層準確性明顯提高。

根據(jù)陣列感應不同徑向探測深度電阻率曲線的差異特征結合雙側向電阻率響應特征來識別流體性質。即淡水泥漿侵入高礦化度地層后，對于中低阻水層，側向測井受侵入帶影響，比感應測井值升高很多，對于氣層，兩者應接近或感應低于側向測井值，因此水層的側向、感應電阻率比值（RLLD/RILD）應大于氣層的二者比值。

圖2 根據(jù)徑向電阻率特征識別氣水層圖版

圖3 根據(jù)徑向電阻率特征識別氣水層圖版

2.2 建立比值交會圖

當儲層物性好，孔隙度較大時，電阻率的變化主要受孔隙中流體性質的控制。孔隙中為氣時，感應和側向電阻率都高，側向電阻率等于或高于感應電阻率；孔隙中為水時，感應和側向明顯降低；若物性差，孔隙度小時，感應值與側向值相差較大，并隨著地層含水的增多，差別越大，感應值降低越多。

利用感應-側向聯(lián)測針對中低阻淡水泥漿地層的電性原理特征，在西區(qū)有陣列感應測井資料井中選取8 口井24 個解釋層（見表2），先利用雙側向進行常規(guī)解釋，其中典型氣層11 個，差氣層13 個。以深側向電阻率（RLLD）為X 軸，陣列感應反演的原狀地層陣電阻率與深側向電阻率的比值（Rt/RLLd）為Y 軸作交會圖可知儲層的含氣性隨著深側向電阻率和原狀地層真電阻率與深側向電阻率的比值的增大而減小的變化趨勢。經(jīng)過綜合解釋后：氣層11 層，差氣層8 層，含水氣層3 層，干層2 層。儲層靜態(tài)解釋精度有效提高2 %。

深側向電阻率與陣列感應/深側向電阻率交會圖能夠很好的將氣水層分開，并結合試氣求產(chǎn)參數(shù)進行動靜態(tài)驗證，進一步完善感應-側向交匯圖模板，即：當Lg（RLD）≤-36.781 Lg（RT/LgRLD）+62.853 時，儲層含水，而當Lg（RLD）＞-36.781 Lg（RT/LgRLD）+62.853時，儲層不含水。

2.3 應用效果

利用感應-側向交會圖綜合解釋評價后，進行針對性擇優(yōu)射孔改造，效果明顯。目前測試求產(chǎn)24 口（包含初期選取的8 口井），平均無阻流量6.943 1×104m3/d，日產(chǎn)氣量2.623 5×104m3。其中產(chǎn)水井8 口，5 口井射孔段解釋有含水氣層，相比用雙側向解釋后射孔改造后，精度有效提高2 %。證明感應-側向聯(lián)測技術比較適合該區(qū)域氣水藏識別。

例如：蘇47-A-B 井，通過深側向電阻率與感應電阻率分別計算出13、15、18 層的感應比，并投影到感應-側向圖版上，進一步精細了測井解釋結論，并進行射孔段優(yōu)化，對15 層和18 層進行射孔改造，測試求產(chǎn)后，計算無阻流量為35.4×104m3/d，不產(chǎn)水。可以看出：應用感應-側向聯(lián)測法識別氣水層，具有明顯的優(yōu)勢。第13 層，感應側向比值0.42，RLLd=16.88 Ω·m，氣水層；第15 層，深淺側向電阻較低，出現(xiàn)明顯的負異常，用雙側向資料解釋分析認為含水氣層，利用高分辨率陣列感應測井資料反演的6 條不同探測深度電阻率曲線具有明顯的正負差異，一維反演成果為明顯的侵水層特征，依據(jù)感應側向原理，感應比值0.67，深RLLd=41.89 Ω·m，綜合評價解釋為氣層；第18 層，感應側向比值0.73，RLLd=102.0 Ω·m，氣層。

面對日益復雜的儲層類型，應推廣多種方法聯(lián)合測井，加強多種測井方法之間的對比分析，為測井綜合解釋提供多種參考依據(jù)。通過解釋精度的提高并開展針對性改造技術攻關試驗，提高動靜符合率，進一步完善西區(qū)含水氣藏解釋圖版，為油氣田開發(fā)提供保障依據(jù)。

3 結論與建議

（1）與雙側向相比，高分辨率陣列感應測量信息多、縱向分辨率高、徑向探測深度大、測量精度高，可有效識別儲層產(chǎn)出流體性質。

（2）通過在低滲透砂巖氣層評價的實例分析，取得了較好的地質應用效果，與雙側向相比在劃分薄層、描述地層電阻率徑向變化、流體性質識別和儲層內部結構評價等方面體現(xiàn)出了其優(yōu)越性，適用于蘇里格氣田西區(qū)低滲透砂巖含水氣藏開發(fā)。

（3）高分辨率陣列感應與雙側向測井優(yōu)勢互補，通過建立感應比線性圖版，可對復雜儲層進行氣水識別，有效提高解釋精度，使西區(qū)解釋符合率提高10 %，應用效果良好。

［1］ 楊華，魏新善.鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)天然氣勘探新進展［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：56-59.

［2］ 何自新，等.蘇里格大氣田成藏地質特征［J］.石油學報，2003，24（2）：6-12.

［3］ 何順利，蘭朝利，門成全，等.蘇里格氣田儲層的新型辮狀河沉積模式［J］.石油學報，2005，26（6）：25-29.

［4］ 楊華，劉新社，楊勇.鄂爾多斯盆地致密氣勘探開發(fā)形勢與未來發(fā)展展望［J］.中國工程科學，2012，14（6）：40-47.

［5］ 姚廣聚，等.低滲透砂巖氣藏氣體流體特征［J］.油氣地質與采收率，2009，16（4）：104-105+108.

［6］ ROSE W D. Permeabilit y and gas slippage phenomena［J］.API Drilling and Production Practice，1949: 209-217.

［7］ ALSAFRAN E M ，KELKAR M G. Predict ions of two phase critical flow boundary and bass flow rate acr osschokes［J］.SPE Production & Operations，2009，24（2）:249-256.

［8］ 竇偉坦，劉新社，王濤.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田地層水成因及氣水分布規(guī)律［J］.石油學報，2010，30（5）：767-773.

［9］ 代金友，李建霆，等.蘇里格氣田西區(qū)氣水分布規(guī)律及其形成機理［J］.石油勘探與開發(fā)，2011，39（5）：524-529.

［10］ 王曉梅，趙靖舟，等.蘇里格氣田西區(qū)致密砂巖儲層地層水分布特征［J］.石油天然氣地質，2012，33（5）：117-119.

［11］ 丁娛嬌，等.一種利用陣列感應測井技術識別儲層流體性質的方法［J］.測井技術，2009，33（3）：238-242.

［12］ Moran，J.H. and Kunz，K.S.Theory of Induct ion Logging［J］.Geophysics，1962，27（6）：829-858.

［13］ HALLIBURTON. HRAI - I Induction Tool Field Service Manual，USA:2003（資料）.

［14］ 李振苓，等. 陣列感應電阻率測井在華北油田冀中坳陷的應用［J］.測井技術，2003，27（5）：406-409.

［15］ 梁巧峰，邵維志，等.高分辨率陣列感應測井在儲集層解釋評價中的應用［J］.測井技術，2003，27（3）:228-232.

［16］ 姬嘉琦，等. 一種利用陣列感應測井資料快速識別儲層流體性質［J］.國外測井技術，2005，20（1）：32-34.

［17］ 胡勇，等. 陣列感應測井在疑難儲層開發(fā)中的應用［J］.大慶石油地質與開發(fā)，2005，24（6）：87-89.