正態分布法在低孔低滲氣水層識別中的應用①

摘 要:四川盆地須家河組低孔低滲儲層分布范圍廣，蘊藏著豐富的天然氣資源。隨著盆地勘探開發的不斷深化，須家河組低孔低滲儲層已成為四川盆地天然氣勘探開發的重要領域。針對川中地區須家河組儲層低孔低滲、孔隙結構復雜、非均質強、含水飽和度高等特點，從測井、地質和巖石物理研究入手，以大量巖心實驗為基礎，將測井與地質、巖心分析、試油相結合，提出了應用正態分布法判別須家河儲層流體性質的方法，建立了正態分布判別圖版并分析了圖版的適用條件。經過對四口新鉆試油井的處理和應用，解釋符合率顯著提高，該方法在潼南、合川、安岳等地區新鉆井中見到了好的地質效果，值得在類似儲層進一步推廣應用。

關鍵詞:正態分布低孔低滲氣水層流體性質識別

中圖分類號:P631.84文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0203-02

近年來，四川盆地上三疊統須家河組天然氣勘探取得較大突破，相繼在廣安、蓮池、潼南、包－界、安岳、合川等構造須家河組大范圍鉆獲一批工業氣井，使須家河組有望成為盆地繼石炭系、飛仙關組之后又一重要接替領域。但由于川中地區須家河組儲層屬于典型的低孔低滲儲層，儲層橫向變化大，非均質性強，儲層識別存在較大困難，受構造幅度及巖性和物性限制氣水分異程度差，氣層、氣水同層、水層的測井響應特征差異不明顯，給測井評價帶來了多解性、模糊性、不確定性，致使儲層流體識別不易準確判別。

1 儲層的基本地質特征及氣水層判別難點

1.1 儲層地質特征

川中地區須家河組須二段主要巖石類型以中粒巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖為主，次為長石石英砂巖及巖屑石英砂巖。縱向上各儲層段巖石類型存在一定差異。平面上因物源的變化而有所差異。合川、潼南、安岳地區物性相對較好，儲層孔隙度一般6%～10%;滲透率以小于1mD為主，總體表現為低孔、低滲儲層特征。合川、潼南、安岳須家河組須二段孔隙發育以粒間孔、粒間及粒內溶孔為主，基質孔隙相對較發育，裂縫相對欠發育，儲集類型主要為孔隙型，裂縫-孔隙型。

1.2 氣水層判別難點

由于川中地區須家河組儲層受構造幅度及巖性和物性限制，氣水分異程度差，氣層、氣水同層、水層的測井響應特征差異不明顯，再加上巖石孔隙結構復雜、氣層束縛水飽和度高等原因，出現氣層的電阻率明顯降低，低于或接近水層電阻率。

2 應用正態分布法識別氣水層

2.1 理論基礎

自然界中很多隨機現象都服從正態分布，從統計學觀點看，各種測井的誤差基本都服從正態分布。正態分布能反映相同條件下重復進行多次實驗或觀測結果的規律[1～2]。因此，由阿爾奇公式計算出的視地層水電阻率也具有正態分布的性質。阿爾奇公式計算視地層水電阻率的表達式為

(1)

式中，為視地層水電阻率，Ω·m;為地層真電阻率，一般計算時采用深電阻率計算，Ω·m;為孔隙度，小數;a、m分別為與巖性相關的系數和膠結指數，由巖電實驗獲取。

理論上講，通過比較視地層水電阻率和地層水電阻率可以判別儲層的流體性質，但由于用測井資料很難求準地層水電阻率，所以這種方法就很難運用到實際中判別儲層流體性質。為此采用一種特殊的數學方法，即正態分布法來解決這一問題。它不僅僅利用絕對值，而且利用的變化規律來識別儲層的流體性質[3]。

圖1是正態分布頻率圖，圖中μ值為中值，表示出現次數最多的值;σ為正態分布曲線的標準偏差，表示測量點落在(μ-σ)和(μ+σ)范圍內的概率是68.3%，它反映了正態曲線的寬窄程度，即測量點越離散，σ越大。當儲層完全含水時，無論孔、洞、縫均被地層水充填，故其視地層水電阻率從理論上講應為一常數，實際測量上的變化也僅由測量原因造成，因此統計的正態曲線形狀較尖、較窄。而儲層含氣時，孔隙空間中含氣和水，導致地層電阻率比相同孔隙度條件下的水更高，因此計算出來的要高于實際的，故其統計的正態曲線形狀較緩較寬。由于正態分布曲線的寬窄程度是一個相對概念，難以對流體性質做出準確判別。因此，將的百分累計頻率點在一張特殊的正態紙上，其縱坐標為，橫坐標為累計頻率，并按函數進行刻度，這樣將正態分布曲線變成了一條近似曲線。其中為同層內的各個測量點的值，μ為數學期望，σ為均方差。對于氣層，正態分布曲線形態越寬，σ越大，直線的斜率就越大;對于水層，曲線形態越窄，σ越小，直線的斜率就越小。因此可根據累計頻率曲線斜率的變化對儲層的含流體性質做出判別[3～6]。

2.2 氣水層判別圖版的建立及適用性分析

應用上述原理對川中地區須家河組須二段有測試層段的層進行了系統分析，建立了正態分布氣水層判別圖版，如圖2。

岳A井須2段X254～X296m進行了合試，日產氣5900m3/d，測試結論:氣層。該段解釋了兩段儲層，分別為X254～X259.5m和X268～X280m，將這兩段計算的視地層水電阻率放在概率紙上，如圖2中圓形的點，其累計頻率的斜率很大，具有典型的氣層特征。

潼南A井須2段X367～X378m進行了試油測試，日產水46m3/d，測試結論:水層。將該段計算的視地層水電阻率放在概率紙上，如圖2中三角形的點，其累計頻率的斜率很小，具有典型的水層特征。

岳A井須2段X335～X350m進行了試油測試，日產氣1080m3/d，日產水7.3m3/d，測試結論:氣水同層。將該段計算的視地層水電阻率放在概率紙上，如圖2中方形的點，其累計頻率的斜率介于氣層和水層之間。合川B井須2段X305～X339.5m進行了合試，日產氣500m3/d，日產水4.8m3/d，測試結論:含氣水層。該段解釋了兩段儲層，分別為X305～X310m和X331～X339.5m，將這兩段計算的視地層水電阻率放在概率紙上，如圖2中方形的點，其累計頻率的斜率介于氣層和水層之間。

應用圖2的圖版必須滿足以下兩個條件:(1)用于識別的氣、水層必須滿足同一水系，地層水電阻率相差不能太大。(2)適用于厚度大于2m的厚層，因為厚度小于2m的薄層在判別圖上的點較少，不容易看出點分布的斜率大小。

2.3 實例分析

合川A井須二段X191.1～X224.4m進行了合試，日產氣12025m3/d，測試結論:氣層。該測試段測井解釋了兩個層，分別為X191.5～X203m和X215.5～X224.4m，兩段在累計頻率分布圖上落在氣層區域，呈現一高斜率直線(圖3顯示)，故正態分布法判別這兩層為氣層。

3 效果分析

目前，川中地區須家河氣、水層識別的方法主要有:三孔隙度曲線重疊法;三孔隙度曲線差值、比值法;交會圖法(電阻率-孔隙度交會圖等);縱橫波比值法等。這些方法都是在均質地層條件下發展起來的，對于川中地區須家河組非均質性強、氣水分異程度差的低孔低滲儲層而言，存在極大的不確定性。對合川、潼南和安岳多口試油井解釋層段進行了正態分布法判別，相比較以前的解釋結果，解釋精度有了明顯的提高(如表1)。

4 結語

采用正態分布判別法解決了川中地區須家河組低孔低滲碎屑巖儲層流體性質識別的難題。該方法在潼南、合川、安岳等地區新鉆井中見到了好的地質效果，值得在類似儲層進一步推廣應用。

參考文獻

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