基于地球化學多因素參數(shù)流體解釋方法的研究及應用

楊天方 謝玄 陳向輝

摘 要：為準確判斷瑪湖油田地層流體性質、提高油氣解釋符合率，在建立氣測、熱解、核磁共振為主要參數(shù)的單因素油氣解釋方法的基礎上，依據(jù)費歇爾準則和SPSS統(tǒng)計方法，研究形成了以氣熱指數(shù)（QRzs）、物性指數(shù)（Wf）、含油性指數(shù)（HYf）、含水性指數(shù)（HSf）等地球化學解釋參數(shù)的多因素參數(shù)耦合解釋方法。經(jīng)瑪湖油田已試油井24層段對比驗證新方法油氣解釋符合率可達75%，較原方法提高25%。

關鍵詞：油氣解釋;多因素參數(shù);耦合;解釋符合率

中圖分類號：TE132.1 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）06-0025-05

Abstract：In order to accurately judge the formation fluid properties and improve the coincidence rate of oil and gas interpretation in Mahu oilfield， based on the establishment of a single factor oil and gas interpretation method with gas logging， pyrolysis and nuclear magnetic resonance as the main parameters， according to Fischer criterion and SPSS statistical method， the research has formed a multi-factor parameter coupling interpretation method that uses gas-heat index （QRzs）， physical property index （Wf）， oil content index （HYf）， water content index （HSf） and other geochemical interpretation parameters. By coMParing 24 intervals of tested wells in Mahu oilfield， the coincidence rate of oil and gas interpretation of the new method can reach 75%， which is 25% higher than that of the original method.

Key words：oil gas interpretation; multi-factor parameter; coupling; interpretation compliance rate

近年來，隨著準噶爾盆地勘探工作的不斷深入，勘探目標逐步向非常規(guī)拓展。環(huán)瑪湖凹陷三疊系百口泉組油氣重大發(fā)現(xiàn)，使該區(qū)成為盆地油氣勘探開發(fā)的熱點[1]。該區(qū)油氣儲層非均質性強，并不同于常規(guī)儲層低孔、低滲礫巖地層，這給準確識別地層流體提出了難題。錄井技術對流體識別主要通過氣測、核磁共振、輕烴、熱解等油氣評價技術來完成，由于地層流體分布的復雜性，單項的錄井技術流體評價參數(shù)并不能準確識別地層流體。

目前在瑪湖油田應用最廣泛的解釋圖版模型為氣測圖版（皮克斯勒、氣體評價、 雙對數(shù)、正規(guī)化、輕烴比率），解釋符合率在50%左右[2]。為了提高油氣解釋符合率，綜合錄井氣測參數(shù)、巖石熱解等參數(shù)建立的綜合評價方法的符合率也僅為60.27%[3]。

通過對該區(qū)氣測錄井及地球化學分析中的熱解、核磁共振資料中地層流體解釋敏感參數(shù)的研究提取，建立多參數(shù)耦合的地層流體解釋圖版模型，對提高油氣解釋符合率具有重要意義。

1 油氣解釋參數(shù)耦合理論

單項錄井解釋評價（氣測、熱解、核磁等）技術中表征油氣水層的錄井參數(shù)較多，在對單項解釋模型分析的基礎上，根據(jù)需要選取不同的敏感參數(shù)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法[4-5]構建物性指數(shù)、含油性指數(shù)、含水性指數(shù)，進而建立單因素或多因素參數(shù)耦合流體識別模型。

以兩個指標x1、x2為例，用單一指標x1或x2不能很好地分辨A、B兩組樣本（圖1），可通過遠點作適當方向的直線，則可實現(xiàn)有效區(qū)分的目的（圖2）。指標y即為x1、x2的綜合指標，計算公式如下：

式中：c1、c2分別為變量x1、x2的系數(shù);C為常數(shù)。

數(shù)理統(tǒng)計方法中的費歇爾準則：要想A、B兩組樣本重疊部分盡量可能小，則要求（1）式中的的指標y值在兩組之間的差異盡可能大，而在各組內(nèi)的差異盡可能小。利用費歇爾準則法構建流體識別與油氣解釋識別指數(shù)Qf，該指標耦合了8個氣測敏感參數(shù)的綜合信息：

式（2）中參數(shù)Uh、Ch、k、t、b、Rrj、Wh、b、Tg皆為氣測含油性相關的參數(shù)。

應用SPSS分析軟件進行儲層分類（價值層、非價值層）的Fisher判別分析，得到判別方程式系數(shù)c1…c8及常數(shù)C，依據(jù)（3）式計算可得評價指數(shù)Qf：

可將（2）、（3）式應用于錄井參數(shù)耦合的理論中，建立多因素耦合參數(shù)，從而建立解釋模型。

2 單因素參數(shù)解釋模型

以瑪湖二疊系砂礫巖為例，首先開發(fā)了氣測、地化熱解、核磁共振等單因素錄井參數(shù)中對流體識別較為敏感的參數(shù)，如表1 所示。單因素參數(shù)是在單項錄井技術中采集的，單項錄井技術如氣測、熱解、核磁等，經(jīng)過單因素技術采集得到參數(shù)通過計算得到的派生參數(shù)，也屬于單因素參數(shù)。

2.1 氣測評價方法研究

在氣測解釋評價技術方面，開發(fā)氣測顯示厚度（Qh）、填充系數(shù)（Tc）、氣測指數(shù)（Qs）等反應儲層含油性的參數(shù)和鉆時比（ROPx）以及其他反映儲層物性的參數(shù)。其中，Tc=氣測顯示厚度/儲層厚度，氣測指數(shù)Qs為一反映儲層含油性的綜合性參數(shù)：

上式中，B、K：烴組分分布形態(tài)系數(shù)，Tz：烴組分系數(shù)，F(xiàn)j：氣測全烴峰基比，ROPx：鉆時比。根據(jù)結合傳統(tǒng)氣測解釋圖版的建立經(jīng)驗，本著放大油氣層信號，縮小水層、干層信號的原則，建立瑪湖地區(qū)氣測含油指數(shù)（Qzs）公式如下：

上式中，Qzs為氣測含油指數(shù);R為鉆時系數(shù);F為氣測基值校正系數(shù);Uh為烴相系數(shù)[6];Hq為氣測顯示厚度，單位為m;Nc為烴峰系數(shù)[6];K為反映烴組分的遞減率率;B與氣測全烴含量正相關，反映含油豐度。

通過統(tǒng)計計算，用氣測含油指數(shù)（QZS）為縱坐標，烴相系數(shù)（Uh）為橫坐標建立瑪湖地區(qū)氣測解釋圖版，根據(jù)落點分布趨勢可比較清楚地劃分3個區(qū)：油層區(qū)、油水同層區(qū)、非價值區(qū)。通過對3個區(qū)的地層流體的參數(shù)的統(tǒng)計和分析及多口井資料得出瑪湖二疊系油氣性質標準，如表2所示。

2.2 熱解評價方法研究

熱解評價是地化錄井中較常用的油氣解釋方法[7-10]。熱解參數(shù)主要有S0、S11、S21、S22、S23、ST。熱解分析是常溫至600℃巖石中的熱解烴[11]進行分析。其中，300℃以下是輕烴含量（S0+S1），S2=0.33S21+S22+S23。利用巖石熱解參數(shù)和派生參數(shù)輕重比PLH（S0+S1）/S2）、輕總比PLT（（S0+S1）/ST）等參數(shù)，建立巖石熱解的含油性參數(shù)Rzs= ln（ST×PLH×10+5）。

瑪湖油區(qū)原油性質變化較多，輕質油、中質油、偏重質有均有分布[12-15]。復雜的油質與儲層巖石熱解結果的相關性、巖石熱解參數(shù)與油氣解釋及流體性質參數(shù)的關系需要進一步探索。通過對多井熱解參數(shù)統(tǒng)計，得到地層流體的熱解參數(shù)判別標準，如表3所示。

2.3 核磁流體解釋模型

在巖心核磁共振參數(shù)[16-18]方面，開發(fā)了孔隙度、含油孔隙度、含水孔隙度等參數(shù)。

本研究收集了瑪湖試油段核磁錄井數(shù)據(jù)：孔隙度（Φ）、含水飽和度（Φs）、含油飽和度（Φy）3項參數(shù)，建立了Φ-Φy、Φy -Φs流體解釋模型。

3 多因素參數(shù)耦合油氣解釋方法研究

前3種解釋圖版都是氣測或地化單因素的流體識別方法，對于瑪湖油田特有的儲層性質，需要對儲集層段氣測、熱解、核磁的油氣敏感參數(shù)提取，根據(jù)費歇爾準則和SPSS軟件統(tǒng)計建立該區(qū)多因素參數(shù)綜合油氣解釋指數(shù)，如表4所示。

在建立綜合解釋指數(shù)[19]的過程中，選取氣測、熱解參數(shù)，建立氣熱指數(shù)（QRzs）。在表4中，Qzsmax-本區(qū)塊氣測含油指數(shù)最大值（89.89）;[ST×PLH]max-本區(qū)塊熱解ST與PLH積的最大值（61.93）。該指數(shù)包含錄井氣測顯示因素，也包含了巖石熱解中的各烴類，能較綜合地的評價識別流體。

綜合核磁共振 [20]孔隙度和和鉆時比（圍巖鉆時與儲層鉆時比）得到物性指數(shù)（Wf），可用來區(qū)分油氣的產(chǎn)層和非產(chǎn)層。含油性指數(shù)（HYf）將氣測、核磁、熱解參數(shù)綜合考慮，用來區(qū)分油層、油水同層以及含油水層和水層等流體。含水性指數(shù)（HSf）則將核磁參數(shù)中的可動水飽和度考慮進來，用來區(qū)分油水同層、含油水層及水層等含水的儲層。

通過對含油性指數(shù)（HYf）和含水性指數(shù)（HYf）的交匯分析，建立瑪湖地區(qū)（HYf –HSf）解釋模型，提高地層油氣解釋符合率，如圖3所示。

對于多因素耦合形成的綜合參數(shù)與單因素參數(shù)可研究相應關系形成多因素參數(shù)之間，以及多因素和單因素參數(shù)建立的耦合模型，能夠精確解釋和評價地層流體。

經(jīng)統(tǒng)計，氣熱指數(shù)（QRzs）與孔隙度（Φ）可交匯形成圖版模型，統(tǒng)計了瑪湖地區(qū)不同地層流體所對應的該兩項參數(shù)的取值范圍，如表5所示。

4 應用實例

對于瑪湖地區(qū)非常規(guī)物性的儲集層建立氣測、地化及多參數(shù)耦合油氣綜合評價圖版，在近三年的應用過程中得到了驗證，通統(tǒng)計了24層系解釋結果和試油結果的對比發(fā)現(xiàn)，解釋符合率提高了10%～20%，解釋符合率基本上達到了75%，如表6所示。

4.1 M1井

M1井儲層為T1b，井段3142.00～3170.00 m。巖性為灰色熒光砂礫巖，巖屑干照熒光1%～2%，暗黃-淡黃色，弱-中發(fā)光，系列對比9～10級。井段3141.00～3150.00 m氣測全烴值由0.0875↑7.0940%，組分出至nC5，氣測解釋為差油層。井段3156.00～3168.00 m氣測全烴0.0579↑2.1423%，組分出至nC5，氣測解釋為油水同層。

含油氣總量ST平均為0.79 mg/g，核磁孔隙度4.80%～7.50%，含油飽和度平均值40%，含水飽和度10%。S22為0.189，S23為0.097，烴類輕重比0.78，填充系數(shù)Tc為0.96，氣測指數(shù)為9.67，計算含油性指數(shù)為7.14，含水性指數(shù)為3.02。利用多因素氣含油性指數(shù)和含水性指數(shù)解釋圖版，對井段3142.00～3170.00 m解釋圖版落點在油層區(qū)，解釋結果為油層，如圖3所示。

井段3142.00～3170.00m試油，產(chǎn)油5.28t/d，試油結果為油層，與解釋結果一致。

4.2 M2井

M2井儲層井段3640.00～3652.00m，層位P3w，厚12.00m，錄井解釋為油層。巖心為灰色熒光砂礫巖，干照2%，氣測全烴3.6961↑86.9726%，組分出至nC5。地化井段3644.10～3651.42m，ST平均3.3mg/g，PLH平均0.67，PLT平均0.33。核磁共振分析孔隙度0.37%～6.69%，滲透率0.001～0.26 mD，含油飽和度26.01%～37.58%。輕烴分析井段3644.95～3650.63m巖心輕烴組份分析譜圖出峰個數(shù)為：71～78個，出峰較齊全。

利用氣熱指數(shù)（QRzs）和孔隙度（Φ）交匯解釋模型解釋該層段。該井段Qzsmax為89.89，計算得到Qzs平均為14.24，（ST×PLH）max的值為61.93，ST取平均值為4.55mg/g，輕重比（PLH）平均值為0.49，計算氣熱指數(shù)結果為250.84，該段孔隙度為7.55%，利用模型交匯圖版，落點區(qū)為油層，如圖4所示。

井段3640.00～3652.00m試采產(chǎn)量產(chǎn)油27.90 t/d，產(chǎn)氣3050m3/d，試油結果為油層，與模型解釋結果相同。

5 結論

（1）瑪湖油區(qū)的油氣解釋可以應用HYf-HSf、QRzs-Ф多因素參數(shù)耦合油氣解釋圖版，效果較好。

（2）多因素耦合參數(shù)能較綜合地識別地層流體，形成的解釋圖版的解釋符合率較高。

（3）為進一步提高油氣解釋符合率，通過對多參數(shù)的統(tǒng)計分析和耦合計算，需要對油水共層、氣水共層等非單一的儲層流體進行深入研究。

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