蘇54區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層氣水分布特征及識(shí)別方法研究

葉超，任振華，來超，楊萬(wàn)祥，張磊，李武科

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018）

蘇54區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層氣水分布特征及識(shí)別方法研究

葉超1，任振華1，來超1，楊萬(wàn)祥1，張磊1，李武科2

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西西安710018）

二疊系石盒子組8段（簡(jiǎn)稱“盒8”）儲(chǔ)層為蘇里格氣田蘇54區(qū)塊主力產(chǎn)層之一，根據(jù)水樣檢測(cè)結(jié)果、測(cè)井綜合解釋、試氣產(chǎn)水資料及生產(chǎn)資料的分析與研究，通過對(duì)氣井產(chǎn)出水的定性分析與定量計(jì)算，結(jié)果認(rèn)為盒8段儲(chǔ)層產(chǎn)液類型有凝析液、壓裂殘留液、原狀地層水；地層水類型主要為氯化鈣型（CaCl2）地層水；陰離子以氯離子（Cl-）為主，陽(yáng)離子以鉀離子（K+）、鈉離子（Na+）、鈣離子（Ca2+）為主；區(qū)塊內(nèi)大部分區(qū)域產(chǎn)水，不同區(qū)域氣井產(chǎn)水量差別明顯；橫向上分布不連續(xù)，無(wú)統(tǒng)一氣水邊界，縱向上存在6種分布形式。

蘇54區(qū)塊；盒8；地層水類型；分布特征；識(shí)別方法

蘇54區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層砂體厚度大，儲(chǔ)層含氣性好，然而開發(fā)過程中氣井產(chǎn)水量大、氣水關(guān)系復(fù)雜、產(chǎn)水機(jī)理不明確等問題嚴(yán)重制約著區(qū)塊的開發(fā)程度。目前區(qū)塊內(nèi)完鉆井82口，均不同程度產(chǎn)水，日產(chǎn)水量大于4 m3的井共計(jì)21口，其中日產(chǎn)水大于6 m3的井13口，大于10 m3的井6口，平均水氣比（每產(chǎn)104m3氣時(shí)所產(chǎn)地層水）達(dá)到0.67 m3/104m3，單井最大水氣比可達(dá)1.9 m3/104m3。筆者通過對(duì)產(chǎn)水資料的分析與研究，得出產(chǎn)出水類型和化學(xué)組分，總結(jié)出氣水層分布規(guī)律及識(shí)別方法，以期對(duì)區(qū)塊后期建產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和開發(fā)程度不斷深入提供依據(jù)。

1　地層水化學(xué)特征

1.1離子類型

水質(zhì)全分析結(jié)果表明，地層產(chǎn)出水離子組成為K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cl-、SO42-、HCO3-。其中陽(yáng)離子主要以K+、Na+、Ca2+為主，占陽(yáng)離子總和的99.89%，陰離子主要以Cl-為主，占陰離子總量的88.86%。

鈉氯系數(shù)（Cl-/Na+）是地層封閉性、地層水變質(zhì)程度和活動(dòng)性的重要指標(biāo)。由于Cl-化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的遷移性能，不易被粘土礦物或其它礦物表面吸附，很少產(chǎn)生沉淀和交換等化學(xué)反應(yīng)；Na+則可能由于吸附、沉淀等作用而減少。因此地層水鈉氯系數(shù)在沉積后埋藏一般會(huì)趨于降低，通過計(jì)算，研究區(qū)內(nèi)鈉氯系數(shù)在0.19～0.45，平均值為0.29，依據(jù)博雅爾斯基對(duì)油田水的劃分結(jié)果，表明研究區(qū)水動(dòng)力條件較弱，有利于油氣保存。

變質(zhì)系數(shù)［（Cl--Na+）/Mg2+，Cl-/Ca2+，Cl-/Mg2+］說明地層水在運(yùn)移過程中水巖作用和離子交替置換的程度。地下徑流越慢，或水巖作用時(shí)間越長(zhǎng)，地層水中Na+、Mg2+一般會(huì)越少，而Ca2+相對(duì)越多。通過計(jì)算各表征參數(shù)，［（Cl--Na+）/Mg2+］比值在22.6～419.7，（Cl-/Ca2+）比值在2.57～3.52，（Cl-/Mg2+）比值在39.18～518.9，符合油氣伴生水的特點(diǎn)，表明盒8段儲(chǔ)層地層水與地表環(huán)境隔絕，封閉條件良好［1］。

1.2地層水類型

鄂爾多斯盆地地層水礦化度濃度自盆地東部至西部天環(huán)坳陷依次升高，而盆地邊緣礦化度則較低，研究區(qū)所處區(qū)域礦化度達(dá)到最高，分布范圍在38.5 g/L～99.9 g/L，平均礦化度為62.6 g/L。依據(jù)總礦化度對(duì)產(chǎn)出水分類，大于35 g/L為地層水，在20 g/L～35 g/L為淡化地層水，小于20 g/L為凝析水。根據(jù)測(cè)試結(jié)果（見表1）分析，盒8段產(chǎn)出水類型為氯化鈣（CaCl2）型地層水，水體成弱酸性。

表1　盒8段儲(chǔ)層產(chǎn)出水化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表

單井中水體賦存狀態(tài)有毛細(xì)管水、自由水和束縛水三種類型。通過對(duì)56口井儲(chǔ)層物性及試氣資料分析，認(rèn)為研究區(qū)單井水體賦存狀態(tài)以毛細(xì)管水為主，其特點(diǎn)主要受毛細(xì)管力控制，重力作用較小，非均質(zhì)性影響較大，而束縛水最少，其特點(diǎn)是微孔隙發(fā)育，原始地層狀態(tài)下難以流動(dòng)，僅在壓裂改造后產(chǎn)出少量水。

2　地層水分布特征

2.1橫向分布特征

通過連井剖面可以發(fā)現(xiàn)，由于砂體橫向的不連續(xù)性導(dǎo)致同一層內(nèi)橫向上氣水分布不連續(xù)，產(chǎn)水層厚度小，一般在1 m～2.1 m，分布范圍不穩(wěn)定。根據(jù)層位劃分，盒8上1、盒8上2、盒8下1、盒8下24個(gè)小層均不同程度產(chǎn)水，且高構(gòu)造部位和低構(gòu)造部位均有地層水產(chǎn)出；與盒8上段相比，盒8下段儲(chǔ)層砂體厚度大、物性好，導(dǎo)致盒8下段產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量均高于盒8上段，通過計(jì)算產(chǎn)水量與海拔高度之間的關(guān)系，結(jié)果顯示二者之間呈一定負(fù)相關(guān)性，即海拔越低產(chǎn)水量越大。

2.2縱向分布特征

縱向上，氣水的分布規(guī)律受儲(chǔ)層砂體的展布特征影響較大，由于儲(chǔ)層縱向上強(qiáng)烈的非均質(zhì)性影響，砂體分布不連續(xù)，層內(nèi)泥巖隔層及致密砂層對(duì)儲(chǔ)層的分隔作用，造成氣水縱向分布不均，分析得出氣水縱向分布自下而上存在6種方式：（1）水層-氣水層（鄂14井盒8上段）、（2）氣水層-水層（蘇370盒8上段）、（3）氣層-水層（鄂15盒8段）、（4）水層-氣層（蘇376盒8下段）、（5）水層-氣水層-氣層（蘇57盒8上段、蘇247盒8下段）、（6）氣層-水層-氣層（蘇229盒8下段），研究表明盒8段儲(chǔ)層縱向上氣水分布形式主要以含氣水層及氣水同層的形式存在。

2.3平面分布特征

平面分布上，盒8段普遍產(chǎn)水，同一層位內(nèi)產(chǎn)氣與產(chǎn)水層分布復(fù)雜，產(chǎn)水層段不受構(gòu)造或海拔高程控制，在傾向西南的區(qū)域平緩單斜構(gòu)造高部位和低部位都有地層水相對(duì)富集區(qū)［2，3］，處于構(gòu)造相對(duì)高部位的蘇244井盒8段（海拔-2 173.7 m）與構(gòu)造低部位的蘇246井盒8層（海拔-2 526.4 m）均產(chǎn)水，表明平面上分布范圍不穩(wěn)定，缺乏統(tǒng)一的氣水分布邊界。受限于砂體展布及物性特征，盒8段各小層出水點(diǎn)均較為分散，其中盒8下1出水點(diǎn)最少，盒8下2產(chǎn)水點(diǎn)最多。

3　氣水層識(shí)別方法

3.1測(cè)井方法識(shí)別

3.1.1測(cè)井響應(yīng)特征根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果統(tǒng)計(jì)，盒8段氣層測(cè)井響應(yīng)特征為∶中子（CNL）4%～12%，多數(shù)低于10%，電阻率（Rt）14 Ω·m～100 Ω·m，主要在20 Ω·m～45 Ω·m，聲波時(shí)差（AC）為210 μs/m～260 μs/m，多數(shù)為210 μs/m～230 μs/m，密度（DEN）2.48 g/cm3～2.57 g/cm3，多數(shù)小于2.6 g/cm3，總體表現(xiàn)為高時(shí)差、低中子、低伽馬、低密度、高電阻、低電位；水層的測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為∶CNL為5%～20%，AC為203 μs/m～250 μs/m，多數(shù)小于230 μs/m，DEN為2.38 g/cm3～2.62 g/cm3，多數(shù)為2.52 g/cm3～2.58 g/cm3，Rt為21.4 Ω·m～26.2 Ω·m，主要在10 Ω·m～30 Ω·m，總體表現(xiàn)為中時(shí)差、高中子、高伽馬、高密度、低電阻、高電位；氣水層測(cè)井響應(yīng)特征的變化介于氣層與水層之間，CNL為8%～13%，AC為210 μs/m～252μs/m，多為225 μs/m～240 μs/m，DEN為2.45 g/cm3～2.56 g/cm3，多數(shù)大于2.45 g/cm3，Rt在15 Ω·m～38 Ω·m，總體表現(xiàn)為低時(shí)差、低中子、高伽馬、電阻率高于水層而小于氣層，密度低于水層而高于氣層，自然電位低于氣層。

3.1.2全烴曲線與伽馬形態(tài)綜合分析儲(chǔ)層含氣飽和度不同，全烴曲線形態(tài)則不同，將其形態(tài)分為4種：（1）飽滿型，全烴顯示厚度大于或基本等于儲(chǔ)層厚度，氣體充注程度高，一般為氣層；（2）欠飽滿型，全烴顯示厚度小于儲(chǔ)層厚度，氣體充注程度若，含氣不飽滿，一般為含氣層或氣水同層；（3）倒三角形，曲線前沿陡，后沿緩慢回落，高點(diǎn)在上部，表明儲(chǔ)層頂部有少量游離氣，一般為氣水層或差氣層；（4）三角形，曲線前沿緩慢爬升，后沿陡，高點(diǎn)在下部，一般為氣水層或水層（見圖1）。

鋸齒狀自然伽馬曲線表示堤岸亞相和河漫亞相中的天然堤、決口扇河漫灘等微相環(huán)境下形成的較細(xì)砂質(zhì)沉積。這些較細(xì)的砂質(zhì)沉積由于巖性細(xì)加之強(qiáng)烈的成巖作用使其孔吼細(xì)小，滲透性極差，排驅(qū)壓力較大，氣體在大規(guī)模運(yùn)移時(shí)無(wú)法進(jìn)入其內(nèi)成藏，使得其內(nèi)的流體僅僅是沉積時(shí)的滯留水，即形成了水層。因此，用測(cè)井伽馬曲線形態(tài)判斷，氣層一般發(fā)育在箱狀平滑均質(zhì)自然伽馬段和鐘形自然伽馬段底部，水層、氣水層一般發(fā)育在鋸齒狀自然伽馬段和鐘形自然伽馬段中上部。在實(shí)際應(yīng)用中，通常將全烴曲線與伽馬曲線結(jié)合，判斷儲(chǔ)層產(chǎn)水情況［4，5，6，7］。

3.2氯根定量識(shí)別

通過分析產(chǎn)水量大小與氯根濃度間的關(guān)系，二者呈現(xiàn)一定正相關(guān)性，當(dāng)氯根值小于13 000 mg/L時(shí)，可認(rèn)為地層不產(chǎn)水（根據(jù)目前蘇里格氣田對(duì)生產(chǎn)井的分類，當(dāng)日產(chǎn)氣量≥0.2×104m3，日產(chǎn)水量＜4 m3，為產(chǎn)氣井；日產(chǎn)氣量≥0.2×104m3，日產(chǎn)水量＜4 m3，為氣水同產(chǎn)井；日產(chǎn)氣量＜0.2×104m3，日產(chǎn)水量≥4 m3，為產(chǎn)水井）；而氯根值小于9 600 mg/L時(shí)，地層完全不產(chǎn)水。水層識(shí)別，判斷儲(chǔ)層產(chǎn)水情況。

圖1　全烴曲線形態(tài)

4　結(jié)論

（1）蘇54區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層產(chǎn)水類型為氯化鈣型地層水，平均礦化度62.6 g/L，礦化度高，離子組成陽(yáng)離子主要以K+、Na+、Ca2+為主，陰離子主要以Cl-為主，鈉氯系數(shù)低，變質(zhì)系數(shù)符合油氣伴生水的特點(diǎn)。

（2）單井水體賦存形態(tài)存在毛細(xì)管水、自由水和束縛水三種形式，以毛細(xì)管水為主，束縛水含量最少，橫向上氣水分布不連續(xù)，縱向上根據(jù)氣層、水層、氣水層的相對(duì)位置存在6種組合分布形式，平面上氣水分布不連續(xù)，無(wú)統(tǒng)一氣水界面。

（3）根據(jù)測(cè)井響應(yīng)特征與氯根濃度不同，可進(jìn)行氣

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Block Su54 of He8 reservoir gas-water distribution and recognition methods research

YE Chao1，REN Zhenhua1，LAI Chao1，YANG Wanxiang1，ZHANG Lei1，LI Wuke2
（1.Gas Production Plant 4 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Wushenqi Neimenggu 017300，China；2.Sulige Gas Field Research Center，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

According to Sue 54 block formation water，water quality analysis report，the results of well log interpretation test gas water production data and production data analysis and research，through the qualitative analysis and quantitative calculation of output water，the result think He 8 types of the reservoir fluid producing condensate fluid，fracturing residual liquid，undisturbed formation water.Formation water type is mainly for calcium chloride（CaCl2）formation water.Give priority to with chloride（Cl-）anion，cation with potassium ion（K+），sodium（Na+），calcium（Ca2+）.In most area of the block water production，gas well water rate difference between different regions of obvious.On the transverse distribution of discontinuous，no unified gas-water boundary，the presence of six on longitudinal distribution form.

Su 54 block；He 8；water type；distribution characteristics；recognition method

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.011

TE122.23

A

1673-5285（2015）05-0047-04

2015－02-09

葉超，男（1987-），2010年畢業(yè)于西安石油大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，本科，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，從事天然氣開發(fā)工作，郵箱：yechao_cq@petrochina.com.cn。