巴—麥地區(qū)石炭系儲層流體性質(zhì)判別方法研究

趙　冉

（西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011）

巴—麥地區(qū)石炭系儲層流體性質(zhì)判別方法研究

趙冉*

（西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011）

巴—麥地區(qū)石炭系碳酸鹽巖儲層特征和流體分布十分復(fù)雜，利用單一的常規(guī)測井信息難以準(zhǔn)確判別流體性質(zhì)。通過應(yīng)用4種流體性質(zhì)判別方法的效果表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可對實(shí)鉆井流體的測井信息進(jìn)行訓(xùn)練并建立測井曲線與不同類型流體的映射關(guān)系，從而達(dá)到快速、準(zhǔn)確地判別儲層流體性質(zhì)、類型的目的。綜合其它3種常規(guī)方法，優(yōu)勢互補(bǔ)，形成了一套適合于碳酸鹽巖復(fù)雜儲層流體性質(zhì)的判別方法體系，有效提高復(fù)雜儲層流體判別的準(zhǔn)確度。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；流體性質(zhì)判別；裂縫型儲層；巴—麥地區(qū)；塔里木盆地

1　概述

巴楚—麥蓋提區(qū)塊（簡稱巴—麥地區(qū)）構(gòu)造位置上覆蓋中央隆起區(qū)西部的巴楚隆起和塔西南坳陷區(qū)的麥蓋提斜坡。該區(qū)域前期主要針對石炭系地層的沉積環(huán)境和儲層成巖演化方面開展了一系列研究，取得一定的成果。由于該區(qū)儲層巖石成分復(fù)雜，非均質(zhì)性極強(qiáng)，儲層類型多樣，導(dǎo)致對儲層油氣水的識別難度極大，利用常規(guī)測井信息難以準(zhǔn)確地判別復(fù)雜儲層流體性質(zhì)。為了解決目前現(xiàn)場勘探開發(fā)中存在的這一棘手難題，本文通過對目前國內(nèi)外常用的儲層流體性質(zhì)判別方法進(jìn)行歸納總結(jié)，分析對比每種流體性質(zhì)判別方法的應(yīng)用條件、結(jié)合巴—麥地區(qū)石炭系不同類型儲層的地質(zhì)特征，以測井資料為基礎(chǔ)、試油結(jié)果作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，論證了各種流體性質(zhì)判別方法在該區(qū)域的適應(yīng)性，由此形成了一套實(shí)用、快捷、方便的流體性質(zhì)評價技術(shù)，在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了顯著的效果。

2　儲層特征

巴—麥地區(qū)石炭系地層礦物成分復(fù)雜，除方解石、白云石外，還有多種粘土礦物、石膏、硬石膏及少量螢石、黃鐵礦等。巖芯分析資料表明：巴—麥地區(qū)石炭系C2x灰質(zhì)云巖儲層孔隙度主要在10%～20%之間，滲透率介于100～1000mD之間，屬于中孔高滲儲層；C1b灰質(zhì)云巖儲層孔隙度主要在0%～10%之間，滲透率多為0.01～0.1mD之間，屬于低孔特低滲儲層。其儲層類型分別為裂縫—孔洞型和裂縫—孔隙型，儲層測井響應(yīng)特征比較明顯，易于識別。通常表現(xiàn)為：井徑相對規(guī)則與鉆頭尺寸相近，局部出現(xiàn)縮徑；自然伽馬相對低值，中子、聲波同時增大，深淺雙側(cè)向在高阻背景上相對降低。

3　儲層流體性質(zhì)判別方法研究

3.1P1/2正態(tài)概率特征分析法

（1）方法原理。P1/2法又叫正態(tài)分布法或高斯分布法。根據(jù)正態(tài)分布法原理對視地層水電阻率Rwa開平方，并命名為P1/2即。一般情況下，純水層計算的P1/2值應(yīng)滿足正態(tài)分布規(guī)律，即P1/2值應(yīng)在真地層水電阻率附近較小范圍內(nèi)波動，其正態(tài)分布曲線較窄。油氣層的P1/2值變化范圍隨之增大，正態(tài)分布曲線比較寬緩甚至不滿足正態(tài)分布。由此可利用P1/2值的累積概率曲線特征來判斷油氣層與水層，油氣層：曲線斜率大且線性關(guān)系不好，水層：曲線斜率低，線性關(guān)系非常好，基本上呈直線；但難以正確區(qū)分油氣層與水層。

（2）應(yīng)用效果分析。M10井4751～4783m測試日產(chǎn)油35.1m3，日產(chǎn)水79.6m3、日產(chǎn)氣8148m3；M6井4763.8～4770.6m測試日產(chǎn)油1.12m3，日產(chǎn)水2.11m3，試油測試結(jié)論為高壓低產(chǎn)油水同層；M4井4733～4820m測試日產(chǎn)油107.9m3、日產(chǎn)氣15278m3，未見水。P1/2法在M10井、M6井和M4井中的應(yīng)用情況如圖1所示，各生產(chǎn)層段的P1/2累積概率曲線斜率與含油特征有明顯對應(yīng)關(guān)系。M10井巴楚組頂部兩個儲層段含油性從上往下依次變差，底部一層（4774～4777m）應(yīng)以產(chǎn)水為主，對應(yīng)P1/2累積概率曲線斜率較小，線性關(guān)系好。M4井巴楚頂部儲層段（4756～4761m）為明顯的油氣層特征，其P1/2累積概率曲線斜率大且線性關(guān)系較差。M6井巴楚頂部儲層段（4766～4768m）為油水同層的特征。均與測試結(jié)果一致，符合率高達(dá)100%。

圖1　巴—麥地區(qū)石炭系C1b組P1/2累積概率曲線圖

3.2中子—聲波孔隙度比值法

（1）方法原理。由于巴—麥地區(qū)石炭系儲層多為白云巖，而白云巖儲層含高礦化度水（束縛水或可動水）使中子視孔隙度異常增大，而聲波孔隙度主要反映基質(zhì)孔隙度，與地層真實(shí)孔隙度接近。因此，在純水層中子視孔隙度將高于或略等于聲波孔隙度。在純氣層，由于天然氣的含氫指數(shù)最低，再加上挖掘效應(yīng)的影響，造成中子視孔隙度明顯低于聲波孔隙度。

（2）應(yīng)用效果分析。由表1可以看出，C2x氣層的中子孔隙度小于聲波孔隙度（PORN/PORA＜1），水層的中子孔隙度明顯大于或略等于聲波孔隙度（PORN/ PORA≥1）；C1b油層及油水層的中子孔隙度也明顯大于聲波孔隙度。因此，中子孔隙度與聲波孔隙度比值法能夠?qū)2x的氣層與水層區(qū)分開，但無法區(qū)分C1b的油層和水層。經(jīng)與2個層系5口井的8個不同儲層段的測試資料統(tǒng)計表明，中子—聲波孔隙度比值法判別油水與氣的符合率達(dá)100%，但對油水的判別目前效果不理想。

3.3電阻率—孔隙度交會法

（1）方法原理。由阿爾奇公式可得：

兩邊取對數(shù)：

根據(jù)已知的地層水電阻率Rw、m、n值，或已知水層的電阻率和孔隙度，就可在圖中確定一組不同Sw值，將Rt和φ點(diǎn)入圖中，據(jù)其落入圖中的位置判斷儲層的含流體類型。

表1　中子孔隙度與聲波孔隙度比值判別流體類型

（2）應(yīng)用效果分析。由圖2可見，M4井油層（4756～4761m）、M10井油層（4765～4769m）的Rt-POR交會點(diǎn)都落在30%含水飽和度線的右上方。M6井油水同層（4765～4770m）的Rt-POR交會點(diǎn)在30%～50%含水飽和度之間。M10井含油水層（4769～4772m）的Rt-POR交會點(diǎn)50%～60%含水飽和度之間。由此可見，電阻率—孔隙度交會法能夠較好地判別C1b以及C2x的油層、水層、油水同層，符合率達(dá)100%。

3.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別法

（1）方法原理。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別流體類型的關(guān)鍵是建立網(wǎng)絡(luò)模型，即建立網(wǎng)絡(luò)輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系。對流體類型判別建立一個三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，即一個輸入層，一個隱含層和一個輸出層。將測井響應(yīng)值作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，網(wǎng)絡(luò)輸出即為對應(yīng)的流體類型。

第一步：建立網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣。

第二步：確定流體類型編碼方式。

由于流體類型不能直接作為網(wǎng)絡(luò)的輸出，必須對其進(jìn)行編碼以便計算機(jī)處理。首先根據(jù)所要判別的流體類型的個數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)輸出層神經(jīng)元的個數(shù)。對于每一種流體類型分別建立不同的編碼方式，如表2所示。

圖2　巴—麥地區(qū)巴什托構(gòu)造C1b孔隙度—電阻率交會圖

表2　流體類型編碼

第三步：網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。

網(wǎng)絡(luò)模型建好后，即可進(jìn)行流體類型預(yù)測：①在儲層內(nèi)選擇一段測井曲線建立上述的網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣；②調(diào)用已保存的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、各層連接權(quán)重及神經(jīng)元閾值計算網(wǎng)絡(luò)輸出；③根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輸出判別流體類型。

（2）應(yīng)用效果分析 。利用上述方法建立了適用于巴—麥地區(qū)石炭系流體類型判別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件。實(shí)際應(yīng)用表明（表3），除了少數(shù)裂縫發(fā)育層外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法能夠有效判別巴—麥地區(qū)石炭系所有層位的流體類型，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法判別流體性質(zhì)的符合率達(dá)95%。

4　儲層流體類型的綜合判別

表3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)流體類型預(yù)測結(jié)果

上述不同流體類型判別方法在不同類型、不同層段儲層中的實(shí)際應(yīng)用效果差異較大。為了能對儲層流體類型進(jìn)行準(zhǔn)確判別，必須首先分清儲層的類型和特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)成果和流體性質(zhì)判別法的適應(yīng)性，在初步了解區(qū)域流體性質(zhì)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選最佳的流體性質(zhì)判別方法，由此形成一套針對復(fù)雜碳酸鹽巖儲層判別流體性質(zhì)的綜合評價技術(shù)方法。巴—麥地區(qū)石炭系以裂縫—孔洞型和裂縫—孔隙型儲層為主，油氣水均有分布，根據(jù)各儲層的類型及其基本地質(zhì)特征，采用不同方法進(jìn)行流體類型的判別（見表4），經(jīng)與2套層系5口井的8個不同儲層段的測試資料統(tǒng)計對比表明，利用P1/2法、POR-RT交會法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法判別流體性質(zhì)的符合率達(dá)100%，PORN/PORA的符合率僅62.5%。由此可見，針對巴—麥地區(qū)石炭系的復(fù)雜碳酸鹽巖儲層，可綜合考慮P1/2法、RT-POR交會法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行流體性質(zhì)判別，就能有效提高流體評價的精度。

表4　不同流體性質(zhì)綜合判別結(jié)論及符合情況

5　結(jié)論

（1）巴—麥地區(qū)石炭系主要發(fā)育裂縫—孔洞型和裂縫—孔隙型儲層，比較適用的流體性質(zhì)判別方法為綜合運(yùn)用P1/2法、RT-POR交會法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別法。

（2）建立了一套適合巴—麥地區(qū)石炭系復(fù)雜碳酸鹽巖儲層較系統(tǒng)的、較成熟的、較實(shí)用的流體性質(zhì)判別方法，對其它地區(qū)類似地質(zhì)背景的儲層流體判別具有一定的借鑒作用。

（3）巴—麥地區(qū)石炭系儲層類型復(fù)雜、流體分布特殊，任何單一的流體性質(zhì)測井技術(shù)判別方法都具有其本身的局限性、特殊性和適用性，只有綜合分析多種儲層預(yù)測資料成果，根據(jù)不同儲層類型應(yīng)用不同的技術(shù)方法，才能減少失誤，提高解釋精度。

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TE122

A

1004-5716(2015)07-0083-04

2014-07-11

2014-07-18

趙冉（1982-），女（漢族），河北石家莊人，工程師，現(xiàn)從事油氣儲層研究、測井解釋工作。