柳楊堡氣田太2段致密砂巖氣層測井評價方法研究

張 威，孫 曉

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

柳楊堡氣田位于鄂爾多斯盆地中西部，構造上位于鄂爾多斯盆地天環向斜與伊陜斜坡交界部位，面積約900 km2。研究區上古生界具有煤系烴源巖廣覆式生烴，砂體多層疊合連片發育，區域蓋層廣泛分布等諸多有利條件，奠定了柳楊堡氣田形成大型巖性氣藏的基礎。目前該區已發現石炭系太原組太2段、二疊系下石盒子組盒1段、山西組山2段與山1段四套主力氣層。其中太2段氣層埋藏深度超過3 500 m，巖性為障壁砂壩相的石英砂巖，儲層屬于特低孔隙度和低滲-特低滲透率。由于砂巖骨架對測井信息的影響較大，故致密砂巖氣層的測井響應不同于常規儲層，測井識別難點較大。本文對該區目的層儲層“四性”關系進行了研究，利用幾種不同的方法對氣層進行綜合識別，并對該區致密砂巖氣層進行了分類評價。

1 致密砂巖儲層的“四性”關系特征

針對低滲透砂巖儲層，“四性”(巖性、物性、電性、含氣性)關系研究是建立儲集層測井參數解釋模型和氣層識別的基礎[1-5]。研究儲集層測井響應特征及其與巖性、物性、含氣性的對應關系，目的是力求消除巖石礦物背景對油氣信息的影響，以達到客觀評價砂巖儲集性與含氣性[6-8]。

1.1 石英含量與粒度對物性的影響

柳楊堡氣田太2段儲層以粗粒石英砂巖為主，石英含量與砂巖粒度是本區太2段儲層物性的主要影響因素，同時由于受到沉積期水動力強弱的影響，二者之間存在著較好的相關性。粗粒砂巖均為石英砂巖，中粒砂巖以石英砂巖為主，少量巖屑石英砂巖，而細粒砂巖主要為巖屑石英砂巖。

本區薄片與物性分析資料顯示，巖石顆粒越粗，孔喉越大，孔隙結構也越好，物性就越好；反之，巖石顆粒越細，粒間孔隙體積就越小，物性就越差。另外，石英含量與孔隙度、滲透率之間存在著較好的正相關關系，隨著石英含量的增加，砂巖的孔隙度和滲透率都有逐漸變大的趨勢。孔隙度大于5%，滲透率大于0.5×10-3μm2的有利儲層基本上都是石英砂巖，而孔隙度小于4%，滲透率小于0.1×10-3μm2的非儲層以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主。

1.2 儲層巖性和物性的電性特征

在本區太2段砂泥巖剖面中，自然伽馬和自然電位曲線能較好地反應儲層泥質含量和粒度的變化。粗砂巖儲層的GR值一般為20～60 API，而中砂巖儲層的GR值一般為50～80 API。大套粗砂巖的自然電位負異常特征也比較明顯。另外，自然伽馬曲線與測井曲線之間具有良好的相關性，表明巖性是影響儲層電性特征的最主要因素。

太2段石英砂巖、巖屑石英砂巖及巖屑砂巖與自然伽馬、補償密度、補償中子、電阻率等測井參數有不同的對應關系。當砂巖中巖屑組分高時，對應的自然伽馬較高(大于100 API)，補償密度也較高(2.7 g/cm3左右)，中子大于10%，聲波時差小于200 μs/m，電阻率大于300 Ω·m。

1.3 含氣儲層的測井響應

在滲透率較好的儲層中，當含氣飽和度較高時，三孔隙度曲線和電阻率曲線都會有不同程度的異常響應。本區太2段含氣性較好的氣層表現為電阻率較高(60～800 Ω·m)，補償中子2.0%～5.0%，聲波時差220～240 μs/m，密度小于2.55 g/cm3，自然伽馬小于60 API，自然電位負異常明顯。

另外，太2段不同物性和含氣飽和度的儲層電阻率差別很大，范圍為30～1 600 Ωm。從電阻率與巖心孔隙度關系來看，地層電阻率受巖石物性和含氣飽和度的雙重控制作用。一方面，電阻率隨含氣飽和度的增大而增大；另一方面，氣層和干層電阻率都隨孔隙度的減小而增大。相比之下，巖石物性對電阻率的控制作用更為明顯。

綜上所述，柳楊堡氣田太2段砂巖石英含量、粒度和孔隙結構是影響物性和含氣性的主要因素，儲層四性關系具有巖性控制物性、物性控制含氣性的基本特點。受巖性和孔隙結構的影響，石英砂巖的含氣性和電性好于巖屑石英砂巖。

2 致密砂巖氣層的綜合識別方法

2.1 交會圖版法

交會圖版法是利用單層試氣資料的測井參數進行交會來識別氣層和非氣層的一種經驗方法。結合本區上古生界儲層及試氣產量分布特征，具體以測試產氣層、測井解釋氣層和測井解釋干層的層段為研究對象，作對應層段測井參數交會圖，得到氣層的各種測井及測井解釋參數限值。

采用柳楊堡氣田太2段12口試氣井37個層點的測井及解釋參數作了聲波時差-深側向電阻率、孔隙度-含氣飽和度、密度與泥質含量等一系列交會圖(圖1～圖3)，并確定了氣層的物性和電性下限(表1)，圖版符合率為94.7%。

圖1 太2段砂巖儲層聲波時差與深側向電阻率交會圖

圖2 太2段砂巖儲層孔隙度與含氣飽和度交會圖

圖3 太2段砂巖儲層密度與泥質含量交會圖

表1 柳楊堡氣田太2段氣層的物性和電性下限標準

2.2 雙孔隙度疊合法

巖石電阻率的大小主要取決于連通孔隙中水的含量，因此由阿爾奇公式和深側向電阻率反算出的底層孔隙度實際上是反映底層的含水孔隙度[3]，用Φw表示：

式中：a、m為巖電參數，與巖石結構有關，由巖電實驗測得；Rt為實測地層電阻率，可以采用深感應或深側向電阻率。在氣層識別過程中，可以用上式計算的含水孔隙度Φw與利用三孔隙度曲線計算的有效孔隙度Φe進行重疊。在純水層，Rt=R0、Φ=Φw；在油氣層，Φw?Φe?？梢婋p孔隙度重疊的曲線幅度差(Φe-Φw)可以反映地層含氣孔隙度，如果Φe>2Φw, 通?？梢耘袛酁闅鈱?圖4)。

圖4 雙孔隙度疊合法氣層識別綜合圖(db14井)

3 致密砂巖氣層的分類評價

由于在巖性氣藏中儲層物性是天然氣成藏和富集的主控因素，而致密砂巖儲層物性非均質性較強，同一巖性圈閉中不同位置的產能差別很大，因此在對氣藏開發動用之前首先要對氣層進行分類評價，進而尋找高產富集區。

根據儲層的巖性、物性、孔隙結構等參數，結合單井測試產能特征，首先將柳楊堡氣田太2段儲層劃分為三類，然后結合相應的測井響應特征，將儲層的測井參數進行對比刻度，得到對應的三類氣層的測井分類標準(表2)。

表2 柳楊堡氣田太2段氣層評價標準

I類氣層：這類氣層一般初產可達工業氣流，壓裂后可獲中高產氣流；

II類氣層：這類氣層一般壓裂后可獲工業氣流；

III類致密層：這類氣層在目前的工程工藝條件下難以獲得工業氣流。

利用上述評價標準，對研究區12口井38個層點進行分類評價，并對每類儲層的厚度進行了統計。其中I 類氣層8個，II類氣層23個，III類致密層7個；I 類氣層的儲層厚度占總砂體厚度的29%，II類占57%，III類占14%。以上數據顯示，本區氣層以II類為主，II類以上氣層占總砂體厚度的86%，表明柳楊堡氣田太2段大部分砂巖段都是較好的儲層，具有較大的開發潛力，是下一步開發評價和動用的主力目標。

4 結論

(1)柳楊堡氣田太2段砂巖石英含量、粒度和孔隙結構是影響物性和含氣性的主要因素，儲層四性關系具有巖性控制物性、物性控制含氣性的基本特點。受巖性和孔隙結構的影響，石英砂巖的含氣性和電性好于巖屑石英砂巖。

(2)利用交會圖版法、雙孔隙度曲線疊合法及氣測全烴曲線分析法對研究區太2段氣層進行了綜合識別。其中利用交會圖版法建立了氣層的物性和電性下限標準，圖版符合率為94.7%；而雙孔隙度曲線疊合法是快速定性地識別氣層的較有效方法。

(3)根據儲層的巖性、物性、孔隙結構等參數，結合單井測試產能特征，將柳楊堡氣田太2段氣層劃分為三類，并建立了三類氣層的測井評價標準。分類評價結果表明，研究區太2段氣層以II類為主，其次為I 類。

[1] 趙彥超,吳春萍,吳東平.致密砂巖氣層的測井評價[J].地質科技情報,2003,22(4):65-70.

[2] 章雄,潘和平,駱淼，等，致密砂巖氣層測井解釋方法綜述[J].工程地球物理學報,2005,(12):431-436.

[3] 雍世和.測井數據處理與綜合解釋[M].山東東營：中國石油大學出版社，2002:121-139.

[4] 李云省,曾淵奇,田建波,等.致密砂巖氣層識別方法研究[J].西南石油學院學報,2003,25(1):25-30.

[5] 孫小平,石玉江,姜英昆.長慶低滲透砂巖氣層測井評價方法[J].石油勘探與開發,2000,27(5):115-120.

[6] 余敏,顏其彬.致密砂巖氣層的識別方法[J].天然氣工業,1996,15(6):244-249.

[7] 李會軍,張文才,朱雷.蘇里格氣田優質儲層控制因素[J].天然氣工業, 2007, 27(12):16-18.

[8] 楊雙定.鄂爾多斯盆地致密砂巖氣層測井評價新技術[J].天然氣工業,2005，25(9):45-47.