測(cè)錄井結(jié)合快速識(shí)別低孔滲儲(chǔ)層流體技術(shù)

郭書生，高永德，陳 鳴，孫本強(qiáng)，張智凱

中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江

測(cè)錄井結(jié)合快速識(shí)別低孔滲儲(chǔ)層流體技術(shù)

郭書生，高永德，陳 鳴，孫本強(qiáng)，張智凱

中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江

低孔、低滲儲(chǔ)層物性差，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的流體性質(zhì)具有相似的物性、電性特征，增加了油氣水層判別難度，以往的解釋圖版和解釋方法已經(jīng)不能完全滿足測(cè)井解釋的需求。測(cè)錄井技術(shù)綜合運(yùn)用，通過(guò)由三種算法組成的交會(huì)圖技術(shù)來(lái)識(shí)別流體性質(zhì)及流體類型，解決了常規(guī)測(cè)井對(duì)低孔、低滲儲(chǔ)層油氣層識(shí)別的技術(shù)難題，提高了復(fù)雜儲(chǔ)層烴類、非烴類流體的優(yōu)快識(shí)別準(zhǔn)確率和效果。最后，通過(guò)30個(gè)層段的識(shí)別結(jié)果與測(cè)壓取樣、試油結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該方法具有較好的應(yīng)用效果。該技術(shù)的運(yùn)用為低品位油氣層勘探開發(fā)縱深發(fā)展提供技術(shù)保障。

低孔低滲儲(chǔ)層，流體性質(zhì)，錄井資料，測(cè)井資料

AbstractThe reservoirs with low porosity and low permeability are poor in physical properties and complex in pore structure, so different fluids in this kind of reservoir have similar physical and petrophysical properties, making it difficult to tell oil, gas and water layers from each other. Therefore, previous interpretation charts and methods cannot fully satisfy the well logging demand.Crossplot of three algorithms by using well logging and mug logging data has been developed to identify fluid properties and fluid type. This technology has solved the identification of oil and gas layers with low porosity and low permeability, a difficult problem in conventional well logging,and improved the accuracy and effectiveness of identification of hydrocarbon and nonhydrocarbon fluids in complex reservoirs. Comparison of identification results of 30 intervals with pressure sampling and oil test results prove that the method has a good application effect. The technology provides technical support for the in-depth exploration of low-grade oil and gas layers.

KeywordsLow Porosity and Low Permeability Reservoir, Fluid Properties, Mud Logging Data, Well Logging Data

1. 引言

隨著南海西部海域構(gòu)造圈閉、巖性圈閉勘探開發(fā)的不斷深入，其目標(biāo)區(qū)逐漸轉(zhuǎn)移至由巖性因素起主導(dǎo)作用的低孔滲砂巖油氣藏。但目前尚未形成一套快速識(shí)別低孔滲砂巖油氣藏的有效的方法及理論依據(jù)，尤其在低孔滲透砂巖油氣藏的流體識(shí)別技術(shù)還十分欠缺。鑒于低孔滲砂巖油氣藏形成的地質(zhì)條件和分布規(guī)律具有復(fù)雜性和隱蔽性兩個(gè)顯著特點(diǎn)，其規(guī)律性認(rèn)識(shí)難、勘探開發(fā)難度大[1][2]。為適應(yīng)新形勢(shì)需要，須及時(shí)對(duì)已發(fā)現(xiàn)的低孔滲油氣藏進(jìn)行仔細(xì)分析和總結(jié)，掌握低孔滲油氣藏的分布規(guī)律，確定適合于南海西部海域低孔滲砂巖油氣藏識(shí)別方法和技術(shù)，優(yōu)選勘探開發(fā)目標(biāo)，為低孔滲油氣圈閉的勘探開發(fā)提供理論依據(jù)、技術(shù)和方法，建立適合南海西部海域低滲透油氣藏流體的測(cè)錄井識(shí)別和評(píng)價(jià)技術(shù)。

2. 低孔滲儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法

致密砂巖油氣藏儲(chǔ)層利用常規(guī)測(cè)井方法難以對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)；巖石骨架的測(cè)井響應(yīng)特征遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流體的貢獻(xiàn)，電阻值的高低受儲(chǔ)層巖性及物性的雙重影響，給油氣水層評(píng)價(jià)帶來(lái)了難度；相似的物性、電性特征，儲(chǔ)層內(nèi)的流體有很大差異，一定程度上制約了對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層的勘探開發(fā)[3][4]。因此尋求新的油氣層識(shí)別技術(shù)成為急需解決的問(wèn)題。

目前為止南海西部海域已發(fā)現(xiàn)了眾多的低滲砂巖油氣藏，近年來(lái)最為典型的是在YZ區(qū)XY組和XZ區(qū) SG組。這些低孔、低滲透砂巖油氣藏的流體識(shí)別問(wèn)題一直是勘探開發(fā)中的難題。油氣層識(shí)別與評(píng)價(jià)是測(cè)井解釋過(guò)程中最難把握的技術(shù)之一，同時(shí)也是測(cè)井解釋的核心[5]。

2.1. 利用測(cè)井資料識(shí)別地層流體性質(zhì)

測(cè)井資料交會(huì)圖是常用的直觀顯示地層含油性的交會(huì)圖版，該圖版綜合應(yīng)用電性和物性特征來(lái)反映地層含油性信息。通常在純砂巖條件下，能夠很好地反映含油性和物性的變化規(guī)律[6][7](圖1)。利用現(xiàn)有的測(cè)井資料，結(jié)合相關(guān)的DST測(cè)試和電纜地層測(cè)試分析結(jié)果以及相關(guān)的地質(zhì)資料分地區(qū)分層位研究了相關(guān)的流體識(shí)別圖版。

Figure 1. Identification of fluid properties by logging data圖1. 測(cè)井資料識(shí)別流體性質(zhì)識(shí)別圖版

圖1(a)～(f)為XY組一段和XY組二段儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別圖版?？梢钥闯?，目的層段不同流體性質(zhì)的分區(qū)很明顯；由圖1(e)和圖1(f)可見(jiàn)，密度、聲波時(shí)差測(cè)井值與電阻率交會(huì)圖對(duì)氣層的敏感性不高，這是由于低孔滲地層中，測(cè)井響應(yīng)值主要受巖石骨架的影響，而儲(chǔ)層的流體性質(zhì)的響應(yīng)特征較弱，油氣層與水層之間存在很大一個(gè)模糊區(qū)域，因此，僅利用測(cè)井資料不能夠快速準(zhǔn)確地識(shí)別地層流體性質(zhì)。

2.2. 利用錄井資料識(shí)別地層流體性質(zhì)

錄井氣測(cè)反映地下鉆井破碎巖石中烴類的體積分?jǐn)?shù)，氣測(cè)值得高低在一定條件下反映了地層的含烴豐度。但在低孔滲儲(chǔ)層中，由于儲(chǔ)層可動(dòng)孔隙度低，有效儲(chǔ)集空間中的烴類組分相對(duì)較低，單一利用錄井氣測(cè)技術(shù)難以像常規(guī)儲(chǔ)層那樣快速識(shí)別出流體性質(zhì)。

圖 2(a)為油、氣和水層的全烴體積分?jǐn)?shù)與烴濕度交會(huì)圖，從圖中可以看出，油氣層與水層在全烴體積分?jǐn)?shù)的坐標(biāo)軸上有一明顯的分界線，而氣層的烴濕度值則明顯小于油層，可以把這三種流體的類型識(shí)別出來(lái)。圖2(a)和圖2(b)中的三種流體類型的樣本點(diǎn)來(lái)自XZ與YZ地區(qū)(YZ區(qū)主要為氣層、而XZ區(qū)則缺乏氣層樣本點(diǎn))。

圖2(b)為全烴體積分?jǐn)?shù)與C1/C2+體積分?jǐn)?shù)比值交會(huì)圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)油、氣層的C1/C2+體積分?jǐn)?shù)比值具有明顯的分界線，可以較好地區(qū)分這兩種流體類型。

但是，從圖2(a)和圖2(b)可見(jiàn)，含氣水層的氣測(cè)特征值與氣層的相當(dāng)，沒(méi)有清晰的界限。

Figure 2. Identification of fluid properties by mud logging data圖2. 錄井資料識(shí)別流體性質(zhì)識(shí)別圖版

2.3. 錄井與測(cè)井資料結(jié)合識(shí)別地層流體性質(zhì)

低孔低滲儲(chǔ)層受泥漿的侵入、巖性、地層水礦化度、孔隙結(jié)構(gòu)特征等因素的影響[8]，使油水差異減小，部分高電阻率水層和低電阻率油層在該交會(huì)圖中難以識(shí)別。因此，將反映地下烴類豐度的氣測(cè)組分與反映地下巖石儲(chǔ)集特性巖石物理參數(shù)結(jié)合起來(lái)將是解決低孔滲儲(chǔ)層快速識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵。

研究區(qū)進(jìn)行了大量的氣測(cè)錄井，取得了豐富的氣測(cè)資料。在交會(huì)圖版中利用氣測(cè)資料與測(cè)井資料，不同流體類型的分區(qū)更明顯，即圖版對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)判別更敏感。把孔隙度?與電阻率ρt綜合考慮，整合成一個(gè)參數(shù)后，可以發(fā)現(xiàn)水層的[1/(?×ρt)]值明顯高于油氣層的值，并且知道油氣層的[1/(?×ρt)]值是小于1的，對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)的識(shí)別效果最好，圖3(a)和圖3(b)為結(jié)合了氣測(cè)資料得到的YZ區(qū)XY組流體性質(zhì)識(shí)別圖版。圖3(c)和圖3(d)為SG組常規(guī)測(cè)井資料結(jié)合氣測(cè)資料得到的流體類型識(shí)別圖版，可以看出，圖版中利用氣測(cè)資料后對(duì)流體性質(zhì)的識(shí)別更有效了，分區(qū)重合樣本點(diǎn)變少了。

Figure 3. Combination of mud logging and logging data for identification of fluid properties圖3. 錄井與測(cè)井資料結(jié)合識(shí)別流體性質(zhì)識(shí)別圖版

3. 交會(huì)圖版的算法實(shí)現(xiàn)

交會(huì)圖版算法由聚類算法、點(diǎn)與線位置關(guān)系算法和點(diǎn)與折線位置關(guān)系算法組成。軟件通過(guò)該算法實(shí)現(xiàn)將用戶繪制的分界線轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ine或Broken數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)識(shí)別算法的及時(shí)更新。以下將對(duì)這三種算法詳細(xì)介紹。

3.1. 聚類算法

聚類分析法是根據(jù)模式之間的相似性對(duì)模式進(jìn)行分類，對(duì)一批沒(méi)有標(biāo)出類別的模式樣本集，將相似的歸為一類，不相似的歸為另一類。在流體性質(zhì)交會(huì)圖版中，當(dāng)遇到?jīng)]有明顯的流體性質(zhì)分界標(biāo)準(zhǔn)的圖版時(shí)，可以通過(guò)模式識(shí)別中的聚類分析法算法達(dá)到識(shí)別流體性質(zhì)的目的。模式類別之間的相似性或差異性可以聚類準(zhǔn)則函數(shù)來(lái)表示，是通過(guò)計(jì)算未知流體性質(zhì)的儲(chǔ)層與已知流體性質(zhì)試油數(shù)據(jù)的距離，并比較未知流體性質(zhì)的儲(chǔ)層與各流體性質(zhì)試油點(diǎn)均值，將均值最小的流體性質(zhì)作為結(jié)果輸出。

3.2. 點(diǎn)與線位置關(guān)系算法

交會(huì)圖版中經(jīng)常使用畫直線的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)流體性質(zhì)分布的劃分。在雙線性坐標(biāo)中，點(diǎn)與線位置關(guān)系算法的實(shí)現(xiàn)通過(guò)Lines數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)擬合直線方程y=kx+b(當(dāng)k> 20時(shí)，該線為垂線)，通過(guò)代入自變量值來(lái)對(duì)比因變量值進(jìn)而判斷點(diǎn)與直線位置關(guān)系。當(dāng)坐標(biāo)系內(nèi)有一軸或兩軸是對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí)，需要糾正使用直線方程y=kx+b帶來(lái)的視覺(jué)誤差。其實(shí)現(xiàn)方法是采用了計(jì)算相對(duì)距離的方法間接的實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)換。該坐標(biāo)中y軸為對(duì)數(shù)刻度的坐標(biāo)，定義y軸的總長(zhǎng)度為1；同理如果x軸為對(duì)數(shù)刻度，亦可以通過(guò)此公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3.3. 點(diǎn)與折線位置關(guān)系算法

當(dāng)流體性質(zhì)分界線為折線時(shí)，需要應(yīng)用到點(diǎn)與折線位置關(guān)系算法。點(diǎn)與折線的位置關(guān)系只有兩種，點(diǎn)在折線內(nèi)(折線小于π的角)和點(diǎn)在折線外，其通過(guò)計(jì)算“角度和”的方法實(shí)現(xiàn)。該算法的原理如下，如果點(diǎn)在折線內(nèi)，則點(diǎn)與折線兩邊的角度和必等于折角和。為了減少計(jì)算量，軟件采用坐標(biāo)軸原點(diǎn)平移的方法，將坐標(biāo)軸的原點(diǎn)平移到折線的拐點(diǎn)，然后利用Math.Atan2(y，x)方法計(jì)算角度。Math.Atan2方法返回值是θ，以弧度為單位，滿足?π ≤θ≤ π，且 tan(θ) =y/x，其中x、y是坐標(biāo)軸值。

4. 應(yīng)用效果分析

表1為層位取自ZH2的識(shí)別結(jié)果與測(cè)壓取樣、試油結(jié)果對(duì)比數(shù)據(jù)表，由表可見(jiàn)符合率為90%。該方法能快速、直觀和準(zhǔn)確地判斷低孔低滲儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

Table 1. Comparison of quick identification results of fluid properties with pressure sampling and oil test results表1. 流體性質(zhì)快速識(shí)別結(jié)果與測(cè)壓取樣、試油結(jié)果對(duì)比

5. 結(jié)論

1) 儲(chǔ)層物性好時(shí)，測(cè)井或錄井資料交會(huì)圖可以直觀準(zhǔn)確地反映地層流體性質(zhì)。

2) 利用錄井資料并結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料交會(huì)圖可以對(duì)低孔、低滲透砂巖油氣藏流體性質(zhì)進(jìn)行有效的識(shí)別。

3) 交會(huì)圖通過(guò)聚類算法、點(diǎn)與線位置關(guān)系算法和點(diǎn)與折線位置關(guān)系算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4) 通過(guò) 30個(gè)測(cè)試層段結(jié)果與交會(huì)圖解釋結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了地質(zhì)錄井資料與測(cè)井資料相結(jié)合的方法識(shí)別低孔低滲儲(chǔ)層流體性質(zhì)的方法具有較好的應(yīng)用效果。

References)

[1]陳科貴, 溫易娜, 何太洪, 等. 低孔低滲致密砂巖氣藏束縛水飽和度模型建立及應(yīng)用——以蘇里格氣田某區(qū)塊山西組致密砂巖儲(chǔ)層為例[J]. 天然氣地球科學(xué), 2014, 25(2): 273-277.

[2]祝海華, 鐘大康, 李其榮, 等. 四川盆地蜀南地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組低孔低滲儲(chǔ)層特征及形成機(jī)理[J]. 沉積學(xué)報(bào),2013, 31(1): 167-175.

[3]孫海濤, 鐘大康, 張湘寧, 等. 鄂爾多斯盆地長(zhǎng)北氣田山西組二段低孔低滲儲(chǔ)層特征及形成機(jī)理[J]. 沉積學(xué)報(bào),2011, 29(4): 724-733.

[4]楊雪, 潘保芝, 張曉明, 等. 低孔低滲砂巖儲(chǔ)層含水飽和度模型建立及在松南地區(qū)的應(yīng)用[J]. 石油地球物理勘探,2010, 45(S1): 206-209.

[5]張浩, 甘仁忠, 王國(guó)斌, 等. 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷百口泉組多因素流體識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用[J]. 中國(guó)石油勘探, 2015,20(1): 55-62.

[6]樊志強(qiáng), 楊國(guó)平, 丁熙, 等. 子洲氣田山 2致密砂巖氣藏單井流體識(shí)別方法及應(yīng)用[J]. 天然氣地球科學(xué), 2015,26(6): 1113-1119.

[7]凡睿, 周林, 吳俊, 等. 川東北地區(qū)須家河組致密砂巖儲(chǔ)層流體識(shí)別方法研究[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2015,22(3): 67-71.

[8]王棟, 賀振華, 黃德濟(jì). 新流體識(shí)別因子的構(gòu)建與應(yīng)用分析[J]. 石油物探, 2009, 48(2): 141-145.

[編輯]帥群

Rapid Identification of Fluid in Low Porosity Low Permeability Reservoir by Combined Well Logging and Mud Logging

Shusheng Guo, Yongde Gao, Ming Chen, Benqiang Sun, Zhikai Zhang
CNOOC (China) Co., Ltd., Zhanjiang Branch, Zhanjiang Guangdong

郭書生(1975-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事測(cè)井、錄井現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理及研究工作。

2017年5月30日；錄用日期：2017年6月7日；發(fā)布日期：2017年8月15日

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Received: May 30th, 2017; accepted: Jun. 7th, 2017; published: Aug. 15th, 2017

文章引用: 郭書生, 高永德, 陳鳴, 孫本強(qiáng), 張智凱. 測(cè)錄井結(jié)合快速識(shí)別低孔滲儲(chǔ)層流體技術(shù)[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào),2017, 39(4): 161-167.

10.12677/jogt.2017.394050