西湖凹陷低孔低滲儲層氣測錄井識別技術(shù)

劉春鋒 熊志武 周 平

(中海石油(中國)有限公司上海分公司)

0 引 言

相較于常規(guī)儲層，低孔低滲儲層埋藏致密機理復(fù)雜，具有儲層物性非均質(zhì)性強、孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜及油氣水分布不規(guī)律的特征[1-3]。本文探究對象東海西湖凹陷油氣儲層以低孔低滲儲層為主[4-6]。研究表明，西湖凹陷低孔低滲氣藏資源量在凹陷內(nèi)天然氣總資源量中的占比達到80%，勘探潛力巨大,是東部油氣“增儲上產(chǎn)”的重要勘探開發(fā)領(lǐng)域[7-9]。儲層流體性質(zhì)的識別是西湖凹陷低孔低滲油氣藏勘探中重要的一環(huán)，由于平湖組和花崗組多為凝析氣或輕質(zhì)油層，受儲層物性差、流體含量少等地質(zhì)因素及鉆井工程參數(shù)因素等的干擾，基于交會法、圖譜法和參數(shù)比值法等傳統(tǒng)解釋分析技術(shù)的常規(guī)錄井方法(如巖屑、地化、氣測、定量熒光錄井等)對低孔低滲儲層流體性質(zhì)的識別效果并不理想[2，10-11]。因此，需要建立有效的方法破解低孔低滲流體性質(zhì)識別難題。

本文基于儲層判別分析原理，建立了氣測錄井參數(shù)和儲層性質(zhì)的多元分類判別函數(shù)及針對西湖凹陷油氣層的相應(yīng)氣測解釋方法，有效地解決了這一技術(shù)難題, 取得了較好的效果，為西湖凹陷下一步非常規(guī)油氣勘探工作提供了較好的理論指導(dǎo)。

1 西湖凹陷流體性質(zhì)特點

西湖凹陷目前已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要為氣藏(含凝析氣藏)和輕質(zhì)油藏，縱向上深部平湖組地層在整個西湖凹陷主要發(fā)育氣藏(凝析氣藏)，上部的花港組在西部斜坡帶部分發(fā)育輕質(zhì)油藏；橫向上來看，西湖凹陷花港組的油氣分布呈“西油東氣”的特點，在中央構(gòu)造帶主要形成了氣藏(或凝析氣藏)[12-19]。

整體來看，西湖凹陷所形成的油氣藏埋深大，儲層致密，多為低孔低滲油氣藏，儲層油氣流體具有流動性強、極易揮發(fā)等特征，受鉆井液的沖洗影響較大，烴類損失較大，這使利用巖屑錄井技術(shù)識別油氣層的難度較大，給西湖凹陷的油氣錄井方法識別帶來一定的挑戰(zhàn)；另外常規(guī)的測井技術(shù)雖然能夠判斷出油氣異常顯示層，然而對于儲層所含的流體性質(zhì)，比如氣層、凝析氣層或輕質(zhì)油層等很難做出準(zhǔn)確的判斷。而在實際勘探作業(yè)中，及時準(zhǔn)確判斷儲層流體性質(zhì)對油氣勘探，尤其對于后期的測試生產(chǎn)作業(yè)具有重要作用。

2 西湖凹陷低孔低滲油氣層綜合判別方法

錄井是油氣勘探開發(fā)過程中獲得第一性流體信息的重要方法。由于西湖凹陷低孔低滲儲層油氣性質(zhì)的復(fù)雜性，傳統(tǒng)氣測錄井技術(shù)的識別參數(shù)單一，識別效果不理想[2，10，20]。因此，針對西湖凹陷低孔低滲流體性質(zhì)的特點，采取多種錄井參數(shù)建立綜合判別分析函數(shù)來進行流體識別。

2.1 判別分析原理

判別分析(Discriminate Analysis)是一種進行分類統(tǒng)計和樣本判別的方法。它可以通過對已知樣本的信息進行統(tǒng)計，確定研究樣本的分類變量及其與樣本類型的關(guān)系，建立一個多元的分類判別函數(shù)，最后通過把新的未知變量的分類變量帶入判別函數(shù)對未知變量進行判別。

對于氣測錄井油氣層判別分析主要是將研究區(qū)已證實的典型油氣層流體性質(zhì)作為因變量Y，選取對應(yīng)的多個氣測錄井參數(shù)作為自變量X，然后根據(jù)已知樣本建立多元線性判別函數(shù)，公式如下：

Y=m1X1+m2X2+…+mnXn+K

其中系數(shù)m1，m2，…，mn確定原則是使兩組參數(shù)間的組間離差最大，而每個組的組內(nèi)離差最小，K為貝葉斯判別分析擬合回歸得到的常數(shù)。當(dāng)建立判別式以后，對一個新的氣測異常層，可以將其多個氣測錄井參數(shù)X1，X2，…，Xn指標(biāo)值代入判別式中求出代表流體性質(zhì)的Y值，然后與判別臨界值比較，就可以將該樣品歸類。

2.2 判別分析流程

本文根據(jù)判別分析的基本原理，針對西湖凹陷低孔低滲油氣層氣測錄井參數(shù)進行綜合分析，建立油氣層判別流程如下：

(1) 首先確立油氣層性質(zhì)與氣測錄井參數(shù)的關(guān)系。本文用油氣層性質(zhì)作為因變量Y，用氣測錄井參數(shù)組合成自變量X。

(2)根據(jù)氣測錄井參數(shù)與油氣層性質(zhì)間的關(guān)系建立判別函數(shù)，找到自變量區(qū)分因變量各個類別的最佳線性組合。

(3)確定氣測錄井參數(shù)是以何種形式影響油氣層性質(zhì)的，即Y是X1，X2，… ，Xn何種形式的函數(shù)，同時利用貝葉斯判別分析法確定判別函數(shù)系數(shù)m1，m2，…，mn及常數(shù)K。

(4)建立低孔低滲油氣層識別的判別函數(shù)。

(5)對判別分析的準(zhǔn)確程度進行評價。

判別分析具體流程如圖1所示。

圖1 氣測錄井油氣層判別分析流程

2.3 綜合判別公式的建立

根據(jù)傳統(tǒng)的氣測錄井識別方法，對研究區(qū)已經(jīng)證實的100余層典型油氣層氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)進行敏感性分析，氣測方面采用傳統(tǒng)識別方法中較為敏感的Tg、C1、C1/Tg、(C4+C5)/Tg、(C2+C3)/Tg共5個參數(shù)作為判別參數(shù)(自變量X)進行判別分析，采用試油結(jié)論作為判別因子(因變量Y)，通過判別分析建立低孔低滲油氣層綜合判別公式，繼而進行流體判別嘗試。

本文油氣層綜合判別公式的各項系數(shù)是用貝葉斯判別分析法產(chǎn)生的分類系數(shù)m1-m5(表1)，可以直接用于建立油氣層錄井判別公式。根據(jù)以上西湖凹陷已經(jīng)證實的低孔低滲油氣層氣測錄井參數(shù)，通過綜合判別分析方法，建立了低孔低滲油氣層氣測錄井多參數(shù)綜合判別公式如下：

Y1=4.516Tg-7.066C1+210.598A1+

905.266A2+346.544A3-85.523

Y2=4.119Tg-6.295C1+207.154A1+

1 185.042A2+604.012A3-111.401

Y3=5.217Tg-8.460C1+240.304A1+

1 580.702A2+1 216.652A3-218.191

Y4=4.638Tg-7.406C1+221.498A1+

974.460A2+409.762A3-95.636

Y5=4.755Tg-7.671C1+218.247A1+

1 016.431A2+97.820A3-79.141

式中：Y1為氣層顯示值；Y2為凝析氣層顯示值；Y3為油層顯示值；Y4為低滲氣層顯示值；Y5為水層顯示值；A1為C1/Tg值;A2為(C4+C5)/Tg值;A3為(C2+C3)/Tg值。

運用氣測錄井綜合判別公式進行新的油氣層識別，具體操作方法是將所選層段的氣測參數(shù)Tg、C1、C1/Tg、(C4+C5)/Tg、(C2+C3)/Tg系列值分別代入Y1、Y2、Y3、Y4、Y5五個方程中，經(jīng)過油氣層判別函數(shù)運算后得出各自Y值，取Y1、Y2、Y3、Y4、Y5之中最大的值Ymax，即為該點對應(yīng)的油氣層類別。

表1 西湖凹陷低滲油氣層綜合判別分類函數(shù)系數(shù)

3 應(yīng)用效果

3.1 整體效果

通過判別公式針對近年來新鉆探井的共91層低滲油氣層進行驗證，取得了較好的判別效果，從判別公式建立的油氣層綜合判別分類結(jié)果可以看出(表2)：參與驗證的91組數(shù)據(jù)中82組都獲得正確的判斷，出現(xiàn)誤差的主要集中在氣層、低滲氣層之間，這主要是由于同一個盆地內(nèi)氣層、低滲氣層的氣測組分較為接近，需要結(jié)合其他數(shù)據(jù)進一步分析。從驗證結(jié)果來看，判別準(zhǔn)確率為90.1%，判別效果良好，可操作性強，具有推廣價值。

3.2 應(yīng)用實例

針對前文建立的油氣層氣測錄井判別公式，選取近年來西湖凹陷不同地區(qū)新鉆的5口典型井(表3)進行綜合驗證，得到具體層段的氣測錄井參數(shù)值。

將各參數(shù)值分別代入5個判別公式中，通過求取Ymax得出各層判別結(jié)果發(fā)現(xiàn)，判別分析結(jié)果與測試結(jié)果高度一致，具體見表4，充分表明本文的判別公式的準(zhǔn)確性，對油氣層識別效果良好，具備較好的推廣意義。

表2 西湖凹陷近年低滲油氣層綜合判別分類結(jié)果 /層

表3 西湖凹陷5口典型井氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)

表4 5口典型井判別分析結(jié)果與測試結(jié)果對比

4 結(jié) 論

本文通過對研究區(qū)已經(jīng)證實的典型油氣層氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)進行敏感性分析，采用傳統(tǒng)錄井識別方法中較為敏感的Tg、C1、C1/Tg、(C4+C5)/Tg、(C2+C3)/Tg共5個參數(shù)作為判識參數(shù)，利用貝葉斯判別分析法建立了西湖凹陷氣層、凝析氣層、油層、低滲氣層、水層流體性質(zhì)的判別公式。根據(jù)近年來已鉆井的實際應(yīng)用成效來看，通過判別公式定量進行流體識別，較大程度地提高了油氣層識別的準(zhǔn)確率，對油氣勘探下一步?jīng)Q策具有較好的指導(dǎo)意義。