儲(chǔ)量估算中有關(guān)氣層孔隙度的研究

摘要：孔隙度是儲(chǔ)層物性參數(shù)之一，從儲(chǔ)層研究中可以得知，孔隙度是物源、沉積環(huán)境、成巖過(guò)程等密切相關(guān)的儲(chǔ)層物性參數(shù)之一。從孔隙的形成過(guò)程看，孔隙度大小與所充滿的流體性質(zhì)無(wú)關(guān)，因此從地質(zhì)的角度分析，適用于油水層有關(guān)研究孔隙度的理論和方法都應(yīng)適用于氣層。

關(guān)鍵詞：氣層、孔隙度、聲波時(shí)差、儲(chǔ)量估算

1、前言

研究孔隙度的基礎(chǔ)資料來(lái)自巖心分析結(jié)果。巖心分析孔隙度由于受到取心資料的限制，遠(yuǎn)不能滿足研究工作的需要，因此以往應(yīng)用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)解釋孔隙度作了大量研究工作，并在油水層的孔隙度解釋上取得了令人滿意的結(jié)果。但對(duì)于氣層因取心資料少，氣層本身的特殊性，再加上重視程度不夠，因而氣層孔隙度解釋方法研究幾乎空白。根據(jù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及多年來(lái)工作中對(duì)氣層的研究，認(rèn)為應(yīng)用測(cè)井資料解釋氣層孔隙度是可行的。

2、理論基礎(chǔ)

近年國(guó)外學(xué)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果，給出了可用于粒間和非粒間孔隙地層的新孔隙度解釋方程，當(dāng)孔隙度Φ=0～37%時(shí)，其方程為：

1/△t=（1-Φ）2/△tma+Φ/△tf;

式中：△t——聲波測(cè)井讀值，μs/m;Φ ——孔隙度，%;△tma——巖石骨架聲波時(shí)差，μs/m;△tf——孔隙內(nèi)流體聲波時(shí)差，μs/m。

從公式中可以看出，不論是油水層還是氣層，聲波時(shí)差與孔隙度的相關(guān)關(guān)系是相似的，既然油水層應(yīng)用聲波時(shí)差解釋孔隙度已經(jīng)成功，那么應(yīng)用聲波時(shí)差解釋氣層孔隙度也應(yīng)該完全可能。

3、方法選擇

能夠反映儲(chǔ)層孔隙度的測(cè)井方法，主要有密度測(cè)井、中子測(cè)井和聲波時(shí)差測(cè)井等。在我國(guó)砂巖儲(chǔ)層的孔隙度解釋中，研究最多、應(yīng)用最廣、效果最好的測(cè)井方法是聲波時(shí)差測(cè)井。

利用聲波時(shí)差解釋孔隙度常用的方法有：直接利用公式計(jì)算和采用巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系等。利用威利公式計(jì)算孔隙度，其中待定參數(shù)有巖石骨架時(shí)差、孔隙內(nèi)流體的時(shí)差和非壓實(shí)校正系數(shù)。這些待定參數(shù)都難以準(zhǔn)確確定。采用巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系，因受取心資料的限制，經(jīng)驗(yàn)公式一般應(yīng)用范圍較窄，但人們?nèi)杂迷摲椒ㄗ髁舜罅垦芯抗ぷ?，取得了很好的效果，并隨著取心資料的增加，經(jīng)驗(yàn)公式的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

本文借鑒油水層孔隙度解釋方法研究的成功經(jīng)驗(yàn)，選用取心分析孔隙度與聲波時(shí)差建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系，研究氣層孔隙度的解釋方法。

4、方法研究

正確統(tǒng)計(jì)關(guān)系的確立，必須建立在正確地選取資料的基礎(chǔ)上，其中包括選層、巖心分析孔隙度的統(tǒng)計(jì)和聲波時(shí)差讀值等。

4.1選層

選層是確保建立正確經(jīng)驗(yàn)公式的關(guān)鍵。因?yàn)槿绻e(cuò)把油水層當(dāng)作氣層選用，這些層的聲波時(shí)差比相同孔隙度的氣層小很多，根據(jù)這些資料建立的經(jīng)驗(yàn)公式，用于解釋氣層孔隙度就必然偏大很多。反之如果把泥質(zhì)含量很重的氣層當(dāng)作純砂巖氣層選用，建立的經(jīng)驗(yàn)公式解釋結(jié)果就要偏小。所以在選層時(shí)必須經(jīng)過(guò)綜合判斷，巖心觀察、密度、中子和聲波時(shí)差測(cè)井有明顯的氣層特征方可選用。

對(duì)于泥質(zhì)含量很高，聲波時(shí)差明顯大于鄰近氣層時(shí)不能選用。

同時(shí)考慮儀器性能，對(duì)于薄層聲波時(shí)差沒(méi)有明顯臺(tái)階，讀不準(zhǔn)的層一律不選

4.2巖心分析孔隙度

巖心分析孔隙度是鉆井取心選樣分析的結(jié)果。由于受樣品的代表性和儲(chǔ)層的非均質(zhì)性等影響，個(gè)別樣品的分析結(jié)果與層的平均值相差很大，這種樣品一般不參加統(tǒng)計(jì)。

在研究建立巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差統(tǒng)計(jì)關(guān)系過(guò)程中，尤其要保證每個(gè)層統(tǒng)計(jì)的孔隙度有很好的代表性。因此根據(jù)儀器性能，儲(chǔ)層局部致密或疏松在曲線上無(wú)顯示，所以個(gè)別樣品不參加統(tǒng)計(jì)是合理的。同時(shí)考慮個(gè)別樣品在分析過(guò)程中偶然失誤，使分析結(jié)果失去意義，這種樣品不參加統(tǒng)計(jì)也是合理的。所以當(dāng)一般Φ>20%時(shí)，個(gè)別樣品Φ<10%不參加統(tǒng)計(jì)，當(dāng)一般Φ<20%時(shí)，個(gè)別樣品Φ>30%不參加統(tǒng)計(jì)。

關(guān)于單層的樣品密度很難定出合理的下限值，一是分析樣品密度都不大，二是儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性不同對(duì)樣品密度要求也不同，對(duì)于物性均勻?qū)佑?～5塊有代表性的樣品就行，而對(duì)于物性非均質(zhì)層最少要有8～10塊才行。而且對(duì)于疏松儲(chǔ)層往往因巖心松散孔隙度測(cè)不成，使統(tǒng)計(jì)結(jié)果偏低，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行厚度權(quán)衡。

因此在統(tǒng)計(jì)單層孔隙度時(shí)，要根據(jù)巖心和測(cè)井資料綜合分析決定樣品和層的取舍。

4.3聲波時(shí)差讀值

聲波時(shí)差測(cè)井早期多采用單發(fā)雙收聲波測(cè)井儀，該儀器在地層界面處和井徑變化段曲線出現(xiàn)異常。后來(lái)逐漸多使用補(bǔ)償聲波測(cè)井儀，這種儀器能較好地消除地層界面的影響，對(duì)井徑的變化也有一定的補(bǔ)償作用。

考慮儀器的特性，在讀聲波時(shí)差值時(shí)，要區(qū)別界面和井徑影響，必須選準(zhǔn)反映儲(chǔ)層物性特征的平臺(tái)段讀值。對(duì)于物性非均質(zhì)層讀面積平均值時(shí)，界面和井徑影響引起的時(shí)差起伏不參加。

對(duì)于有的氣層聲波時(shí)差曲線出現(xiàn)“周波跳躍”現(xiàn)象，一般不選用。但如果有部分層段的時(shí)差可以讀值時(shí)，則該部分仍可以選用。

5、研究結(jié)果

根據(jù)上述選層、巖心分析孔隙度和聲波時(shí)差讀值的原則，選擇遼河油田天然氣儲(chǔ)量大、取心資料較豐富的六個(gè)油田的氣層巖心分析孔隙度與聲波時(shí)差的關(guān)系，分別進(jìn)行了研究。

分別采用五種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究，即：①y=A+B×x;②y=A+B×lgx;③lgy=A+B×lgx;④y=A+B/x;⑤1/y=A+B/x。而每一種數(shù)學(xué)模型都分別用孔隙度和時(shí)差做自變量進(jìn)行回歸，并給出角分線公式。

經(jīng)過(guò)分析研究，選用模型y=A+B/x回歸的經(jīng)驗(yàn)公式。因?yàn)樵谖宸N數(shù)學(xué)模型中，該模型處理結(jié)果相關(guān)系數(shù)最大，而且該模型與前述的國(guó)外根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果給出的方程基本相同，也就是在油層孔隙度研究中廣泛應(yīng)用的雷蒙一漢特公式。該模型既有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)又有生產(chǎn)實(shí)踐，所以選用該模型處理結(jié)果解釋氣層孔隙度效果應(yīng)該最好。

考慮樣本總量很有限，推薦使用角分線公式，該公式雖然對(duì)平衡誤差沒(méi)有改進(jìn)，但卻使遠(yuǎn)離重心的層點(diǎn)解釋偏差減小，提高了部分層的解釋精度。

6、效果分析

為了檢驗(yàn)公式的應(yīng)用效果和適用范圍，收集了上述六個(gè)油田以外的氣層取心資料，進(jìn)行測(cè)井解釋和巖心分析孔隙度對(duì)比，相對(duì)誤差分布在-6.9%～4.6%之間，說(shuō)明各氣藏解釋的孔隙度都滿足了定量解釋的要求。因此應(yīng)用上述解釋氣層孔隙度經(jīng)驗(yàn)公式解釋的孔隙度，可以用于氣藏描述、儲(chǔ)層研究、儲(chǔ)量估算等綜合研究工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋延杰，王群等.聲波地層因素公式在含氣泥質(zhì)砂巖地層中的應(yīng)用[J].地球物理測(cè)井，1991，15（4）：240～260.

作者簡(jiǎn)介：倪志發(fā)，男，1987年8月出生遼寧大連，漢族，工程師，2010年畢業(yè)于吉林大學(xué)，現(xiàn)于遼河油田勘探開(kāi)發(fā)研究院從事儲(chǔ)量評(píng)估工作