蘇里格氣田西區(qū)致密砂巖氣水識別方法與應用

付 斌，李進步，陳 龍，楊映洲，江 磊

(1.中油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心，陜西 西安 710018;2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018;3.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

引 言

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地北部，主力氣層為大型辮狀河沉積背景下的盒8段致密砂巖儲層。由于儲層致密，非均質性強，成為目前陸上氣藏勘探開發(fā)的難點［1－2］。尤其氣田西區(qū)，位于二級構造單元——天環(huán)坳陷東部，并受有效儲層發(fā)育規(guī)模及烴源巖排烴、充注能力強度的影響，宏觀上表現(xiàn)為大型、多期、連通性好的優(yōu)質砂巖儲層，而實際上天然氣聚集在孤立、厚度小、氣水關系復雜、非均質性強的透鏡狀有效砂體中。由于低幅度構造并不是氣水分布的主控因素，導致氣水識別存在一定困難［3］。

傳統(tǒng)的地震技術無法識別該區(qū)氣水分布，測井技術根據(jù)儲層流體電阻的差異，采用電阻率系列測井技術識別氣水層，但容易受井眼、圍巖等影響。隨著地球物理學的發(fā)展，基于地震技術的AVO、模式識別、多波勘探，基于測井技術的陣列感應—雙側向聯(lián)測、核磁共振等技術均對提高氣水識別的精度有一定改進。為了使蘇里格氣田能夠低成本開發(fā)，有效地識別氣水分布，采用井、震聯(lián)合技術，確定巖性和流體物理參數(shù)，預測有效砂巖分布。

1 地層水特征及類型

1.1 地層水化學特征

蘇里格氣田西區(qū)盒8段地層水總礦化度為35～65 g/L，平均為52.74 g/L，礦化度較高。地層水類型主要為CaCl2，pH值為5～6，陽離子以 Na+、K+和Ca2+離子為主，Mg2+離子較少，Cl－與 Mg2+的比值大于5.9，并且 Na+與 Cl－的比值集中在0.07～0.31。

根據(jù)博亞爾斯基理論［4］，該區(qū)地層水化學特征表明水的變質程度高，屬于封存的古代殘余水，水流緩慢或者屬于靜止環(huán)境，封閉條件好，有利于油氣保存［3－4］。

1.2 地層水類型

鄂爾多斯盆地為廣覆式生烴，生烴強度由東南向西北逐漸減小，在晚三疊世上古生界，氣藏進入生烴期到生烴高峰期，蘇西區(qū)塊始終位于西傾單斜構造的低部位，不利于天然氣的聚集和保存。受生烴能力差、排驅能力弱、構造低等多地質因素的影響，研究區(qū)主要形成3種類型地層水［4－5］。

1.2.1 構造低部位滯留水

受砂體微幅度構造的影響，賦存于河道低部位及構造鼻凹部位，具有獨立的氣水界面，主要分布于盒8下段。

1.2.2 致密砂巖封隔的滯留水

受致密層封隔，或內部物性差，成藏過程中天然氣排水不夠完全，滯留于砂體之中的束縛水，不具有明顯的氣水界面，主要分布在盒8段。

1.2.3 孤立砂體形成的透鏡體水

河道邊部“孤立”透鏡狀砂體或“孤立”的廢棄河道，無通道連通，天然氣受泥巖阻隔，不能進入砂體驅替內部的水體，主要分布在盒8上段。

2 流體識別方法

2.1 基于縱橫波識別氣水層

前人研究表明，縱波在傳播時受巖層骨架及流體的綜合影響，在流體中傳播時速度明顯降低，橫波僅受巖層骨架影響，不受流體性質而改變［6－7］。1982年泊松(Simon Denis Poisson)提出泊松比巖石參數(shù)，與縱橫波關系式如下:

式中:Vp為縱波速度，m/s;Vs為橫波速度，m/s;γ為縱橫波速度比;σ為泊松比。

圖1 泊松比與縱波時差交會圖

從式(1)可以看出，泊松比是縱橫波的組合關系式，可以反映儲層流體性質和巖石骨架性質。對西區(qū)5口試驗井開展偶極子聲波實驗，并利用試氣效果對其標定，得到巖性、流體泊松比與縱橫波之間關系(圖1、2)，從中可以看出氣層的泊松比最低，σ＜0.15的概率為96.4%，Vp/Vs＜1.6的概率為97.5%，縱波時差大于217 μs/m;水層泊松比略高，0.15＜σ＜0.30的概率為92.1%，1.6＜(Vp/Vs)＜1.75的概率為94.2%;干層縱波時差小于220 μs/m的概率為91.3%。

圖2 縱橫波速度比與縱波時差交會圖

2.2 陣列感應—雙側向聯(lián)合技術識別氣水層

西區(qū)氣層平均黏土含量為16.9%，其中高嶺石、伊利石含量高，吸附能力強，導致電阻率變化大，局部存在低阻氣層。陣列感應測井技術采用并聯(lián)導電的原理，更適合中低阻地層，通過對多條不同探測深度電阻率解釋，消除了圍巖、泥漿對地層電阻率的影響，并有效地提高了垂向分辨率(圖3)。

圖3 深側向電阻率—高分辨感應電阻率與深側向電阻率比值交會圖

前人研究表明，巖性致密，物性差，地層電阻率越高，側向電阻率的響應越明顯，而感應測井的響應不明顯。當?shù)貙游镄院谩⒖紫抖却髸r，地層電阻率受孔隙中的流體類型影響。孔隙中為油氣時，感應和側向電阻率都高，側向電阻率值等于或略高于感應電阻率值;孔隙中為水時，感應和側向電阻率明顯降低，若物性差、巖性略致密，感應測井和側向測井值相差較大，隨著地層含水飽和度的增大，差別越大，感應測井值越低［8－13］。

綜合動、靜態(tài)參數(shù)對研究區(qū)20口陣列感應試驗井建立了陣列感應、雙側向聯(lián)合測井的交會圖(圖 3)，得到了線性相關公式，當 lg(RLLD)＞－293.441× (RILD/RLLD)+254.847時，可解釋為氣層;相反，即為水層或含氣水層。

3 井震聯(lián)合識別氣水分布應用效果

蘇186區(qū)塊位于蘇西東南部，開發(fā)程度低，完鉆井16口，開發(fā)效果表明該區(qū)產量低，平均日產氣為0.8452×104m3/d，平均日產水為3.4 m3/d，西部和中部為富水區(qū)，產水井約占35.8%。

結合三維地震和完鉆井資料，預測該區(qū)盒8段平均疊合砂體厚度大于20 m(圖4)，儲層連片發(fā)育，但泊松比平面圖(圖5)表明，含氣砂巖總體表現(xiàn)為近南北向條狀分布，厚度變化大，s309井至s184井

圖4 蘇186區(qū)塊砂體平面預測圖

圖5 蘇186區(qū)塊泊松比對比

圖6 s46－50井陣列感應測井綜合解釋成果圖

一帶，泊松比值低，小于0.15的有效儲層橫向展布 大，尤其s309井南部，含氣性最好。相反，該區(qū)西部含氣性差，有效儲層孤立發(fā)育，預測富水區(qū)位于中部，中部盒8段疊合砂體大于25 m，但泊松比較高，其中 s44－53井試氣無阻流量為2.2098×104m3/d，日產氣為 1.8345×104m3/d，日產水為8.4 m3/d，證實了該區(qū)產水嚴重，不作為有利區(qū)部署井位。

在對整個區(qū)塊利用三維高分辨率地震預測了有利區(qū)及富水區(qū)的背景下，采用陣列感應—雙側向聯(lián)合測井對該區(qū)進行了詳細評價。以s46－50井為例(圖6)，該井落在泊松比為0.13～0.17的區(qū)域，位于氣層與水層的交界處，含氣性良好，砂體發(fā)育規(guī)模較小，測井資料顯示盒8下2段發(fā)育2套砂體，底砂巖巖性最純，GR值為26.0～67.9API，PE≈2.0，底砂巖上部雙側向無差異，但整列感應表現(xiàn)為負差異，分異明顯，中子基值較下部底砂巖基值高，解釋為含水氣層。對氣層及含氣層采取2段射孔，壓裂改造，合層試氣，平均無阻流量為2.0207×104m3/d，日產氣為1.0109×104m3/d，日產水為0.7 m3/d。

4 結論與認識

(1)給出了蘇里格氣田西區(qū)氣水層識別的泊松比、縱橫波速度比與縱波時差的交會解釋模板，并利用試氣效果對其標定，結果顯示符合率為73.2%，表明巖石物理參數(shù)對識別氣水層具有一定的指導意義，并可應用在三維地震資料對氣水層識別的研究中。

(2)推導出感應測井—雙側向聯(lián)測的氣水識別相關公式，提高了儲層預測的縱向分辨率，改善了薄氣層的識別精度，提高了氣水識別的精度。

(3)由于氣層、水層與干層的泊松比、縱橫波速度比在交會圖中存在一定的疊合，造成解釋存在誤差，但利用感應測井—雙側向聯(lián)測，進一步提高了氣水層的分辨率。

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