廊固凹陷天然氣儲層識別方法

盧 昊， 韓 羽， 羅玉財， 鐘小軍， 李晶瑩， 吳　璇

(1.中國石油華北油田公司 勘探部， 河北 任丘062552；

2.中國石油華北油田公司 第四采油廠， 河北 廊坊065000；

3.中國石油華北油田公司 采油工程研究院， 河北 任丘062552；

4.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室， 湖北 武漢430100；

5.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院， 湖北 武漢430100)

廊固凹陷天然氣儲層識別方法

盧 昊1， 韓 羽2， 羅玉財1， 鐘小軍1， 李晶瑩3， 吳璇4,5

(1.中國石油華北油田公司 勘探部， 河北 任丘062552；

2.中國石油華北油田公司 第四采油廠， 河北 廊坊065000；

3.中國石油華北油田公司 采油工程研究院， 河北 任丘062552；

4.長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室， 湖北 武漢430100；

5.長江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院， 湖北 武漢430100)

摘要：廊固凹陷沙三段受構(gòu)造、油藏、巖性變化、泥漿侵入等因素影響，利用測井資料識別油氣層難度較大.在分析常規(guī)三孔隙度、中子伽馬測井及核磁、陣列聲波測井對油氣層響應(yīng)機理的基礎(chǔ)上，充分挖掘不同測井信息，建立多種定性與定量的氣層測井識別方法.通過對不同測井系列油氣層解釋技術(shù)及應(yīng)用效果的總結(jié)和分析，提出測井采集優(yōu)選方案，建立了針對性和實用性的解釋方法，有效提高了低阻和疑難氣層的識別能力.

關(guān)鍵詞：三孔隙度測井； 核磁測井； 陣列聲波測井； 油氣層識別

廊固凹陷位于華北油田冀中坳陷北部，油氣資源量豐富，是華北油田兩個主要生氣凹陷之一[1].廊固凹陷油氣藏多為極其復(fù)雜破碎的斷塊油氣藏，普遍具有規(guī)模小、油氣藏類型多、油氣豐度不一、地區(qū)壓力系數(shù)差異大、干氣與濕氣藏并存的特點，而且油氣儲層巖性粗細變化大，地層水礦化度低，油氣水關(guān)系復(fù)雜，顯示規(guī)律不明顯，油氣水層識別難度較大.近年來隨著該地區(qū)勘探力度不斷加大，為了更好發(fā)現(xiàn)油氣儲量，針對該地區(qū)儲層特點，開展測井解釋技術(shù)優(yōu)化，增強了測井技術(shù)在油氣識別中的針對性和實用性.

1儲層基本特征

廊固凹陷的天然氣主要集中在沙三中段，上段和下段次之[2].目的層為砂泥巖剖面交互沉積，中段儲層巖性主要包括泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖，據(jù)巖心分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，泥質(zhì)含量大都在10%~30%之間，巖石粒度中值(Md)一般在0.05~0.12mm之間.沙三段有效孔隙度在5.7%~32.93%，平均22.29%，平均滲透率121.37×10-3μm2，儲層類型為中孔-低滲、中高孔-中滲、中高孔-中高滲并存.

本區(qū)天然氣儲層由于巖性較細，泥質(zhì)較重，儲層含鈣等，使有效孔隙度減小，測井曲線對天然氣的響應(yīng)變差.另外，由于天然氣固有的特性，氣層有較明顯的侵入特征，造成電阻率下降，氣層、氣水層含氣水層或水層電阻率相當(dāng).

2利用常規(guī)測井識別氣層

2.1三孔隙度差值法識別中、高飽和度氣層

氣層引起聲波、密度孔隙度增大，中子孔隙度減少.基于這一原理，設(shè)定：

ΔΦs1=Φs-ΦD，ΔΦs2=ΦD-ΦN

其中：Φs為聲波孔隙度，ΦD為密度孔隙度，ΦN為中子孔隙度

將ΔΦs1、ΔΦs2反向刻度，使之在水層處重疊.則在氣層處ΔΦs1、ΔΦs2之間呈現(xiàn)包絡(luò)面，水層(油層)：ΔΦs1≈ΔΦs2.

該方法主要特點是放大了聲波、中子、密度三孔隙度測井資料對天然氣的異常指示，使天然氣的信息更有效地顯示出來.

2.2利用三孔隙度測井識別高飽和度氣層

固XX1井第53-55號層地層電阻率為5.8~21.9Ω·m，有效孔隙度為25.3%~34.0%，縱向上與鄰近的標(biāo)準(zhǔn)水層相比，電性高、物性好.儲層巖性頂粗底細，電阻率由上至下逐漸減小，三孔隙度重疊包絡(luò)面積、聲波時差與中子伽馬曲線重疊包絡(luò)面積大，呈減小趨勢，反映含油氣飽和度逐漸降低[3].總體上三孔隙度重疊和中子伽馬曲線上看有較大包絡(luò)面積，有明顯含氣特征，綜合解釋為氣層，如圖1所示.第53-55號層合試，日產(chǎn)氣171 541m3，獲得高產(chǎn)氣流.

dh：井徑；qAPI：自然伽馬；Usp：自然電位；ρU(0.4m)：0.4米電位電阻率；ρg(4m)：4米底部梯度電阻率；ρnml：微電位電阻率；ρlml：微梯度電阻率；ρia(90ft)：90英尺探測深度陣列感應(yīng)電阻率；ρia(60ft)：60英尺探測深度陣列感應(yīng)電阻率；ρia(30ft)：30英尺探測深度陣列感應(yīng)電阻率；ρia(20ft)：20英尺探測深度陣列感應(yīng)電阻率；ρia(10ft)：10英尺探測深度陣列感應(yīng)電阻率；Φd：密度孔隙度；Φn：中子孔隙度；Φs：聲波孔隙度；Δt：聲波時差；Swi：束縛水飽和度；Sw：含水飽和度；Φe：有效孔隙度圖1　固XX1井三孔隙重疊識別氣層圖

2.3常規(guī)測井識別氣層的局限性

由15口井69個試油層的試油結(jié)果分析表明，電性對流體的指示不敏感，電阻率與孔隙度差值交會圖及三孔隙度差值與殘余氣飽和度交會圖對于高飽和度氣層識別效果較好，而中低阻、低飽和度氣層、油氣同層、氣水同層之間界限不清，由于補償中子、體積密度受泥質(zhì)影響較大，對泥質(zhì)含量較高或儲層巖性細的粉細砂巖氣層響應(yīng)也不明顯，如圖2、圖3所示.

圖2 電阻率、孔隙度差值交會圖

圖3　殘余氣飽和度、孔隙度差值交會圖

3利用核磁共振測井識別氣層

核磁共振測井是利用地層中氫核自旋形成的磁矩與外加磁場相互作用的特性來測量地層流體含量和性質(zhì)的，其結(jié)果不受巖石骨架影響，能夠提供地層不同類型流體體積參數(shù)，并具有較高的可靠性.由于天然氣與油、水的縱向弛豫時間(T1)和橫向弛豫時間(T2)都存在較大差異，利用核磁共振測井識別低阻油氣層具有獨特的優(yōu)勢.差譜法是利用水與烴之間的T1的差異來識別油氣層的，移譜法是利用油、氣、水的擴散系數(shù)差異來識別油氣層[4].利用核磁差譜、移譜特征法可以定性識別油氣層.

由于氣層具有極化時間長，含氫指數(shù)低的核磁弛豫特性，計算得到核磁孔隙度偏低，利用這一特性，將核磁孔隙度與密度孔隙度重疊，可以定性識別儲層是否含氣.

DMR處理方法是利用密度與核磁數(shù)據(jù)組合，計算含氣校正的總孔隙度、粘土束縛水、毛管束縛水、氣的體積、飽和度及滲透率.對于氣層而言，利用DMR處理得到的含氣層的孔隙度都要大于未做校正的孔隙度，而且孔隙度越大，含氣飽和度越高；對于油層、水層，校正前后孔隙度值相差很小.利用這一特性可進行氣層識別和含氣飽和度定量計算.

3.1核磁測井識別油氣層圖版建立

廊固凹陷共進行了5口井的核磁共振測井，利用試油資料建立了核磁識別油氣層識別圖版，如圖4、圖5所示.從圖中可以看出，兩個圖版綜合應(yīng)用，可以相對有效的區(qū)分低阻氣層、油氣層.

圖5　核磁孔隙度與含氣飽和度交會圖

3.2利用核磁測井有效識別低阻油氣層

固XX2井是廊固凹陷一口探井，該井76、77號層常規(guī)測井資料反映儲層物性好，電性不高，電性僅比巖性、物性相當(dāng)?shù)乃畬痈?~2Ω·m，陣列感應(yīng)徑向電阻率重合特征，與典型水層特征無明顯差別， 三孔隙度重疊無含氣指示，因此利用常規(guī)測井資料很難識別此類油氣層.

從核磁譜形分析，核磁T2譜為雙峰，可動峰幅度較高，譜形分布較寬，中大孔發(fā)育[5].在差譜圖上油氣信號強，差譜信號偏右.在移譜圖上，76、77號層與水層特征明顯不同，長回波間隔T2譜向左移動明顯，與水層相比譜峰偏右，有明顯拖曳現(xiàn)象，指示儲層含油；第76號層頂部長回波間隔T2譜峰向左移動明顯，和本井的水層相比，幅度較低，峰值明顯偏左，短T2組分增多，指示儲層有一定的含氣特征.但核磁孔隙度與密度孔隙度重疊，沒有明顯的包絡(luò)面積，含氣特征不明顯.利用DMR處理后，校正后孔隙度分別為23.28%、24.26%，校正量很小，沖洗帶含氣飽和度較低，分別為10%、12%，沖洗帶含油飽和度為18.5%、26.5%，分析認為，這兩層孔隙流體以油為主，氣所占孔隙體積較小，綜合解釋為以油為主的油氣層，第76、77號層射孔后，日產(chǎn)油11.08t，氣1 090m3，處理結(jié)果與試油結(jié)果吻合，如圖6所示.

qAPI:自然伽馬；dh: 井徑；Φd：密度孔隙度；Φcmr：核磁總孔隙度；So：含油飽和度；K：滲透率圖6 固XX2井核磁油氣層識別圖

4 結(jié)論

(1)針對廊固凹陷油、氣層特點，開展了不同測井系列天然氣儲層解釋方法研究，實現(xiàn)了廊固凹陷天然氣儲層的快速準(zhǔn)確識別.

(2)核磁測井對于低阻油、氣層識別和中孔低滲儲層評價具有獨特的優(yōu)勢，利用DMR處理技術(shù)可使油、氣層評價上升到一個新的層次.

參考文獻:

[1]王元杰，楊德相，李清，等．廊固凹陷中淺層天然氣成藏模式及主控因素分析[J]．石油地質(zhì)，2012(6)：48-52.

[2]孫彤彤，朱健.廊固凹陷天然氣分布及成藏特征分析[J].天然技術(shù)，2009(2):18-20．

[3]趙安軍，嚴(yán)建奇，沈華，等．廊固凹陷大柳泉構(gòu)造帶氣層識別與測試[J]．勘探技術(shù)，2012(6)：85-88．

[4]王少鶴．核磁共振測井判別氣層方法研究及在遼河油田的應(yīng)用[J]．石油天然氣學(xué)報，2012，34(12)：86-89．

[5]李萬才，陳玉魁.利用核磁共振測井技術(shù)識別松南Q地區(qū)低阻油氣層[J]. 石油物探，2003(1):111-116.

(編輯：姚佳良)

收稿日期：2014-07-08

作者簡介：盧昊，男，cy4_luh@petrochina.com.cn

文章編號：1672-6197(2015)01-0035-04

中圖分類號：P631.8+4 文獻標(biāo)志碼：A

TherecognitionofnaturalgasreservoirinLanggusag

LUHao1,HANYu2,LUOYu-Cai1,ZHONGXiao-jun1,LIJing-ying3,WUXuan4,5

(1.PetroChinaHuabeiOilfieldCompanyExplorationDepartment,Renqiu062552,China;

2.TheFourthOilProductionPlantofPetroChinaHuabeiOilfield,Langfang065000,China;

3.PetroleumEngineeringResearchInstituteofPetroChinaHuabeiOilfield,Renqiu062552,China;

4.KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,

YangtzeUniversity,Wuhan430100,China;

5.CollegeofGeophysicsandOilResources,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China)

Abstract:The Sha Ⅲmember is affeced by different factors, such as structure, oil reservoir,and lithological change, which leads to difficulties in identifying the hydrocarbon reservoir with logging data. We established several kinds of qualitative and quantitative logging indentification methods using different logging information,based on analyzing the gas logging responses of three-porosity logging, neutron gamma logging, NMR logging, and array induction logging. We proposed the optimization scheme of logging，established analysis technique of pertinence and utility,and improved the ability of identifying low resistivity and troubleshooting gas reservior, according to summarizing and analyzing application effects of hydrocarbon reservoir analysis technique using different logging suites.

Key words:three-porosity logging; NMR logging; array induction logging