致密砂巖氣儲(chǔ)層測井評價(jià)方法研究

謝 嵐

（中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100000）

致密砂巖氣是屬于煤系“三氣”的一種，美國首先發(fā)現(xiàn)了致密氣并開展了相關(guān)研究。目前，全球已有美國、澳大利亞和加拿大等十幾個(gè)國家開展了關(guān)于致密氣的研究，其中美國最先開始了致密氣的開采工作，并證實(shí)它的儲(chǔ)量在非常規(guī)天然氣中排首位，但在經(jīng)濟(jì)條件下開發(fā)致密砂巖氣的成功率僅為50%，因此致密砂巖氣藏的開發(fā)仍處于探索階段。

中國的致密砂巖氣發(fā)現(xiàn)較早，相繼在鄂爾多斯盆地、四川盆地、塔里木等盆地都獲得了新的發(fā)現(xiàn)。2010年，我國致密砂巖氣全年探明地質(zhì)儲(chǔ)量約為28656.7×108m3，致密砂巖氣年產(chǎn)量約為222.5×108m3，占當(dāng)年全國產(chǎn)氣量的23.5%[1]。研究表明，地層條件相對穩(wěn)定的向斜構(gòu)造及凹陷區(qū)是致密氣的主要分布地帶，且由于煤系烴源巖具有生烴范圍寬、可持續(xù)供氣的特點(diǎn)，故此類烴源巖是致密氣的主力烴源巖。

1 致密砂巖氣藏的儲(chǔ)層特征

在中國發(fā)現(xiàn)的致密氣藏中，其儲(chǔ)集層特點(diǎn)與普通的陸相砂巖儲(chǔ)集層基本一致，且由于儲(chǔ)層壓實(shí)嚴(yán)重和不同地質(zhì)作用的影響，使得致密氣藏與常規(guī)儲(chǔ)層的特征有些許差異。例如，致密氣藏還具有低孔隙度低滲透率、孔隙間連通性較差、地層壓力會(huì)出現(xiàn)異常等特點(diǎn)。

致密氣藏具有較差的物性，孔隙度值一般為在2.0%～13.5%，滲透率值的范圍一般在0.001～1mD。因此，基質(zhì)孔隙連通性較差和孔喉分布不均提高了致密砂巖儲(chǔ)集層的滲流能力，和一般儲(chǔ)層相比，裂縫發(fā)育層段的滲透率至少要高出一個(gè)數(shù)量級。

致密氣藏的地層特點(diǎn)有巖性致密、基質(zhì)孔隙度小等，在壓實(shí)和交結(jié)作用的共同影響下，儲(chǔ)層的毛細(xì)管壓力會(huì)變大，飽和度為50%的毛細(xì)管壓力可達(dá)到5～50MPa而喉道半徑的最大值一般小于0.5μm。當(dāng)考慮了巖石含水飽和度的影響，由于采氣時(shí)很容易產(chǎn)生吸水現(xiàn)象，可能會(huì)使喉道變細(xì)以及儲(chǔ)層受到損害等。

因此，雖然我國致密砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)量巨大，有較好的開發(fā)前景，但是因?yàn)楦鞣N地質(zhì)作用的影響較為復(fù)雜，使得致密氣藏的研究還有很多問題需要去解決。

2 致密砂巖氣儲(chǔ)層測井響應(yīng)

儲(chǔ)層“四性”指巖性、物性、含氣性和電性，研究其關(guān)系是定性、定量解釋儲(chǔ)層參數(shù)的基本條件。這四者之間既存在相互影響的關(guān)系，同時(shí)也相互聯(lián)系著，其中巖性是起主要作用的，物性因不同的巖性條件產(chǎn)生變化，含油氣性由巖性和物性共同控制，電性是其余三者的集中反映。測井?dāng)?shù)據(jù)可以很好的反映儲(chǔ)層的沉積特征，而研究四性關(guān)系有利于進(jìn)行油氣藏的評價(jià)[2]。

2.1 巖性與物性

不同的巖性會(huì)使物性變得十分復(fù)雜，研究表明，隨著巖石粒度的變粗，物性會(huì)越來越好。同時(shí)巖屑含量會(huì)對孔隙度和滲透率造成很大影響，即隨著巖屑含量的增加，孔隙度和滲透率隨之減小。

2.2 巖性與電性

巖性對電阻率的影響較為明顯，隨著粒度的變細(xì)，電阻率有降低的趨勢。不同巖性的電性特征相對復(fù)雜，具體表現(xiàn)為：隨著粒度的變細(xì)，因?yàn)樽匀毁ゑR相對值和Pe值的增大，電阻率值會(huì)降低。

2.3 物性與電性

物性與電性之間基本呈線形關(guān)系：當(dāng)孔隙度減小時(shí)，電阻率值增大；反之電阻率值增大。另外儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的不同也會(huì)影響電性，因此電阻率和孔隙度之間的關(guān)系并不僅僅是簡單的線性關(guān)系。

2.4巖性、物性、電性與含油氣性

含氣性是巖性、物性和電性綜合反映的結(jié)果，因此研究儲(chǔ)層的巖性、物性和電性是確定儲(chǔ)層含氣性的基礎(chǔ)。一般隨著含氣性的變好，致密砂巖的自然伽馬值的降低，聲波時(shí)差值增大，密度測井值降低，電阻率值升高。

3 定性識(shí)別致密砂巖氣的方法

流體性質(zhì)的識(shí)別是儲(chǔ)層評價(jià)中十分重要的部分。通過利用單一測井曲線識(shí)別流體性質(zhì)有難度大、精度不高的缺點(diǎn)，因此應(yīng)當(dāng)考慮多條曲線的響應(yīng)特征進(jìn)行識(shí)別，并利用一些數(shù)理方法對測井曲線識(shí)別難度比較大的層段進(jìn)行判別[3]。

3.1 交會(huì)圖法

交會(huì)圖法在氣水層識(shí)別方面有良好的使用效果，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可結(jié)合氣測等資料進(jìn)行儲(chǔ)層精細(xì)二次解釋。

例如，將聲波曲線和側(cè)向電阻率曲線重疊可以發(fā)現(xiàn)，聲波值會(huì)隨孔隙度和含氣飽和度的增大而增大，電阻率在氣層處也顯示高值；將密度曲線與深側(cè)向電阻率曲線交會(huì)后發(fā)現(xiàn)，含氣飽和度較大的層位具有低密度、高電阻率的特點(diǎn)。

3.2孔隙度測井識(shí)別法

若地層條件相同，儲(chǔ)層含氣對孔隙度測井曲線的影響比較大。因?yàn)樘烊粴獾拿芏刃∮谒⒂偷拿芏龋跍y井曲線上表現(xiàn)為含氣層的密度值小于純水層的密度值；中子測井主要測量地層的含氫量，由于天然氣的含氫量相對較低，甚至低于骨架的含氫量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生挖掘效應(yīng)，故地層含氣會(huì)使中子值變小；聲波測井主要測量縱波速度，地層含氣會(huì)使縱波速度變小，因此聲波值增大。

3.3含氣當(dāng)量法

含氣當(dāng)量的定義公式如下：

式中：φS聲波孔隙度、φD+密度孔隙度、φN為中子孔隙度。

Q＞1表示為氣層，反之為非氣層。可以看出，隨著含氣當(dāng)量的增大，含氣飽和度也會(huì)增大。利用此方法識(shí)別氣層可以很好的消除泥質(zhì)的影響，并放大氣層的影響，因此準(zhǔn)確性較高。

3.4 側(cè)向感應(yīng)聯(lián)測法

感應(yīng)測井與側(cè)向測井原理的不同導(dǎo)致它們的適用條件有差異，其中側(cè)向測井在中高阻地層中較為準(zhǔn)確，而感應(yīng)測井在低阻地層較為準(zhǔn)確。在泥漿礦化度較低時(shí)，水層會(huì)出現(xiàn)高侵，但感應(yīng)測井值比側(cè)向測井值相對較低；對于油氣層而言，側(cè)向電阻率略高于感應(yīng)電阻率或兩者較為接近。由此可以根據(jù)泥漿侵入對側(cè)向、感應(yīng)測井值影響的不同，制作側(cè)向、感應(yīng)交會(huì)圖版，來識(shí)別高阻水層與低阻氣層。

3.5 縱波等效彈性模量差比值法

聲波傳播速度的影響因素比較多，其中巖石體積模量和密度起主要作用，且隨著傳播速度的增大，體積模量和密度均增大。縱波等效模量是用楊氏模量和泊松比的函數(shù)所表示的，當(dāng)儲(chǔ)層有相同巖性和孔隙度的條件時(shí)，巖石中含氣會(huì)使楊氏模量與泊松比都會(huì)減小，因此縱波等效模量減小；而巖石孔隙中完全含水時(shí)，楊氏模量與泊松比都會(huì)增大，故縱波等效彈性模量增大。

3.6 相關(guān)分析法

在常規(guī)曲線中，以聲波、密度和中子為主的三孔隙度測井系列和電阻率測井對流體的識(shí)別和評價(jià)有很好的效果，因此可以利用它們之間的相關(guān)性來識(shí)別氣、水層。例如，對密度-中子測井做相關(guān)性分析后可以得出，在純水儲(chǔ)層中，視密度孔隙度與視中子孔隙度呈正相關(guān)，當(dāng)儲(chǔ)層含氣后，視密度孔隙度與視中子孔隙度減小，呈負(fù)相關(guān)；在密度-電阻率測井中，水層處電阻率值與密度值有較好的正相關(guān)關(guān)系，對于純油氣層，密度值與電阻率值有明顯的負(fù)相關(guān)性。

4 結(jié)語

1）致密砂巖氣儲(chǔ)層具有低孔低滲、孔喉連通性差、地層壓力異常等特點(diǎn)。

2）儲(chǔ)層“四性”關(guān)系研究是定性、定量解釋致密砂巖儲(chǔ)層參數(shù)的基本條件。其中巖性是基礎(chǔ)，物性是關(guān)鍵，電性是手段，含油氣性是目的。

3）流體性質(zhì)的識(shí)別是儲(chǔ)層評價(jià)中不可缺少的部分，主要方法有交會(huì)圖法、三孔隙度識(shí)別法、含氣當(dāng)量法、側(cè)向感應(yīng)聯(lián)測法、縱波等效彈性模量差比值法和相關(guān)分析法等。