利用測井資料識別天然氣層概述

王　博

[摘要]隨著全球對能源需求的逐步增加，石油已經不能滿足我們的需要。于是，天然氣勘探、開發、儲運和利用技術的進步以及對環境問題的日漸關注，近幾十年來，天然氣勘探開發新理論、新技術、新方法的不斷提出和被應用，就對目前如何利用有限的資料來識別低滲透天然氣層作探討。

[關鍵詞]天然氣 測井 方法

中圖分類號：Q14文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420003－01

測井方法不僅是勘探開發石油工作中的重要一環，而且也是勘探天然氣的有效手段。測井找油與測井找氣既有同一性，又有特殊性。電法測井找油找氣，是其同一性，但是不能有效地區分油氣層。而非電法測并能從油氣層中識別出氣層，是其特殊性。所以，測井探測和解釋評價氣層的技術，是建立在與天然氣的物理、化學性質相關的測井異常響應基礎上。由于低滲透儲層具有低孔、低滲的特點，往往對氣層的識別效果不好，因此首要的工作是要進行環境校正，以消除各種外圍因素的干擾。前人在大量分析和統計測井資料的基礎上，針對氣層處測井異常響應特征，建立了能夠定性識別天然氣的多種方法，提高了直觀識別氣層的分辨率和解釋精度，效果顯著。

一、測井曲線在氣層的一般性特征

作為唯一連續記錄的、反映地層物理性質的測井數據，在儲集層評價工作中占據重要地位。地層含氣時會對多種測井值產生影響，測井曲線在氣層的一般性特征如下：

1．氣層的電阻率明顯地高于圍巖和水層的電阻率，并與相同儲層條件下的油層電阻率相近，相對于油層，氣層電阻率略高；2．由于天然氣會導致聲波幅度的衰減和傳播速度的降低，因而氣層在聲波測井曲線上呈現出周波跳躍或時差增大的現象；3．密度測井響應于地層的電子密度（或體積密度），由于天然氣的影響，氣層的密度測井值比油層或水層的小；4. 中子孔隙度測井響應于地層的含氫指數，由于天然氣的含氫指數與體積密度比油或水小得多，另外挖掘效應的影響也增強了這種效果，因此中子測井在氣層處呈現低值；5．中子伽瑪測井是與地層含氫指數有關的核測井方法，氣層與致密巖性地層的含氫指數都比較低，在中子伽瑪曲線上為高異常顯示；6．在相同巖性和孔隙度條件下，氣飽和巖石的縱波速度小于水飽和巖石的縱波速度，而氣飽和巖石的橫波速度大于水飽和巖石的橫波速度，即氣層的縱波時差大于水層的縱波時差，而氣層的橫波時差小于水層的橫波時差；7．在相同孔隙度條件下，氣飽和巖石的縱橫波速度比小于水飽和巖石的縱橫波速度比，且氣層和水層巖石的縱橫波速度比隨孔隙度增高和圍巖壓力的增加而增大；8．氣飽和巖石的泊松比小于水飽和巖石的泊松比，即巖石孔隙中的天然氣引起泊松比降低。

二、利用測井資料識別天然氣層方法

天然氣藏的識別方法都是根據其特殊的物理化學性質在測井曲線上的不同反映，具體如下特點：

1．采用組合、計算方法，放大了氣層處的各測井響應，增強了氣層的信噪比。

2．應用多種判別方法、附加條件和限制條件，增強了氣層識別的準確性。現對前人所研究的各種方法，如下：

（1）中子密度重疊法。中子測井測量的是地層的含氫指數，由于天然氣的含氫量比油和水都低，因此在氣層處中子測井的孔隙度比油層和水層都要低。密度測井測量的是地層體積密度，在氣層處測量的密度值降低，相應的密度測井孔隙度增大。根據這一特征，將中子孔隙度測井曲線和密度孔隙度測井曲線以相同的刻度單位和比例尺疊加，在水層處兩者重疊在一起，而在氣層處，由于中子孔隙度小于密度孔隙度，疊加圖上出現負差異，以此直觀識別氣層。孔隙度越大，負差異越明顯。

（2）交會圖法。在測井學上最先使用交會圖方法來確定巖性和孔隙度，主要包括有巖性－孔隙度交會圖、巖性孔隙度交會三角形法、巖性交會圖（包括骨架識別圖和MN交會圖）。為了突出地層的含氣性，后來人們又發展了多種交會圖法，具體介紹如下：①密度測井相對值中子孔隙度相對值交會圖。測井探測范圍內含氣時，造成DEN減小，計算的密度測井相對值（DENR）也減小；中子測井孔隙度減小，計算的中子孔隙度相對值（CNRE）增大，把二者進行交會或重疊可識別區分出油、氣層；②中子伽瑪相對值聲波縱波時差相對值交會圖。地層中含有天然氣，使含氫量減小，引起中子伽瑪計數率增高，計算的中子伽瑪相對值（NGRE）也增大；縱波能量的衰減，造成記錄到的時差增大，使得計算的ACRE減小。利用兩者差異進行交會重疊可區分出氣層。

3．核磁共振測井解釋致密含氣砂巖。以往人們認為核磁共振儀器不能探測到氣層，而最近的研究與應用表明，若能適當地選擇脈沖序列，NMR測井儀器可探測天然氣層。以梯度方法為原理的測井儀器可用來準確識別儲層中的含氣相。典型儲層條件下氣的NMR特征與水和油的NMR特性差異很大，據此可定量識別出儲層中的氣相。以此為原理總共有四種識別方法，分別為幅度法、譜差分法、譜位移法和回波比法。

4．空間模量差比測井法。空間模量差比測井定義為目的層完全含水時巖石空間模量與目的層巖石空間模量差值除以目的層巖石空間模量。在儲層中，當目的層完全含水的巖石空間模量大于目的層巖石空間模量時，空間模量差比值大于零，指示為氣層。

5．井溫法。當鉆井鉆開地層，巖石孔隙中的高壓天然氣流入井內泥漿時，由于氣體熱膨脹吸熱作用，引起氣層附近泥漿溫度降低。這時在井內泥漿中，探測的氣層溫度出現局部低溫異常，指示為氣層。

6．泥漿侵入法。在淡水泥漿鉆井條件下，利用泥漿侵入性質驗證淺氣層，具有明顯的地質效果。因為氣層是減阻侵入性質，而水層是增阻侵入性質。由于淺氣層水礦化度低，淡水泥漿侵入淺氣層后，減阻侵入性質明顯。因而，出現雙側向電阻率大于微球形聚焦電阻率（即RLLD>RMSFL和RLLS>RMSFL），驗證是氣層。

7．雙飽和度對比法。雙飽和度是指在同一地層分別從電阻率測井和碳氧比測井信息中提取的含水飽和度。眾所周之，石油與天然氣都是絕緣體，它們的電阻率為無窮大。因此，電阻率測井能夠發現油氣層，但不能分開油層和氣層。為了解決這個問題，可以在套管井中進行碳氧比測井，因為氣層的碳含量低和氧含量高，使測井的碳氧比減小；而油層的碳含量高和氧含量低，測井的碳氧比增大，如果把電阻率和碳氧比都轉換成地層含水飽和度，統一量綱后進行對比，根據這一基本法則，采用雙飽和度對比法，可以尋找套管井中地層的天然氣。

三、結束語

以上是筆者針對目前利用測井資料來識別天然氣層的方法所做的總結。由于石油與天然氣的新理論和新方法日新月異，本人只做了粗淺的歸納。希望讀者對天然氣的探測方法有所了解。

參考文獻：

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