基于氣測衍生參數(shù)的儲層含氣性評價方法探討

滕飛啟 衣德強 王嘉鑫 吳明松 賈連超 李永勝

(①中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院；②低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室；③中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院；④中國石油長慶油田分公司第二采氣廠)

0 引 言

氣測錄井是一種勘探油氣藏的地球化學錄井方法，它可以直接測量地層中天然氣組成成分及其含量，并能利用檢測到的資料來解釋油氣水層[1]。在利用氣測資料評價油氣層時，先根據(jù)全烴值的變化確定氣測異常井段，再依據(jù)全烴峰值、基值和峰基比、曲線形態(tài)等參數(shù)進行具體評價。目前，國內(nèi)各油氣田氣測錄井常用的解釋評價方法以皮克斯勒法、3H比值法和三角圖板法為主。各油田針對不同區(qū)塊、不同地質(zhì)特征研制開發(fā)了一些有針對性的氣測解釋方法[2]，但由于氣測錄井受地質(zhì)特征、鉆井條件、錄井設備等因素影響較大，在橫向?qū)Ρ葧r受到制約[3-6]。近幾年，隨著勘探開發(fā)的加快，鉆井周期的縮短，對錄井快速解釋評價，尤其是鄰井的橫向?qū)Ρ忍岢隽烁叩囊?，迫切需要建立一種能夠快速且精確進行評價的方法。

1 氣測影響因素

在鉆井過程中，鉆遇油氣層時，石油、天然氣以兩種方式進入鉆井液：鉆頭破巖后巖石碎屑中的油氣進入鉆井液；鉆穿油氣層中的油氣，經(jīng)滲濾和擴散作用而進入鉆井液。整個過程中可能影響數(shù)據(jù)準確性的關(guān)鍵因素主要有地質(zhì)因素、鉆井條件及錄井設備[7]。

1.1 地質(zhì)因素的影響

地質(zhì)因素的影響主要體現(xiàn)在油氣性質(zhì)和儲層性質(zhì)兩個方面。油氣性質(zhì)在氣測錄井中主要反映在氣油比上，氣油比越高，含氣量越高，鉆井液中的氣測異常也就越明顯。在一般情況下油氣性質(zhì)是決定氣測錄井烴類組分變化的主要因素。油、氣的成分在氣測錄井中主要反映在密度越小，輕烴成分越多，氣測顯示越好，反之越差。當儲層厚度、孔隙度、含氣飽和度越大時，鉆穿單位體積巖層進入鉆井液的油氣越多，氣測顯示越好，反之氣測顯示越差。

1.2 鉆井條件的影響

在相同地質(zhì)條件下對氣測錄井資料有影響的鉆井參數(shù)主要有鉆頭直徑、機械鉆速、鉆井液泵排量等。鉆進過程中鉆頭直徑越大，機械鉆速越快，單位時間內(nèi)破碎的巖石體積越大，鉆井液與地層接觸面積越大，氣測顯示越高；反之，氣測顯示越低。鉆井液密度越大，液柱壓力越大，井底壓差越大，氣測顯示越低；反之，氣測顯示越高。粘度大的鉆井液對天然氣的吸附和溶解作用加強，故脫氣困難，氣測顯示相應趨低。鉆井液流量增加，單位體積鉆井液中的含氣量相對減少，油氣被沖淡，氣測顯示降低。

1.3 錄井設備的影響

對氣測錄井資料采集影響較大的設備是脫氣器，脫氣效率越高，氣測顯示越高。脫氣器的安裝位置及安裝條件也直接影響氣測顯示的高低。安裝高度過高或過低都會降低脫氣效率，甚至漏失油氣顯示。另外，氣測儀的靈敏度、管路密封性好壞、標定是否準確都將對氣測顯示產(chǎn)生重大影響。

2 氣測解釋方法局限性分析

由氣測錄井數(shù)據(jù)采集的影響因素可知，利用氣測資料在儲層解釋評價過程中存在一些局限性，主要體現(xiàn)在：一是氣測數(shù)據(jù)采集條件不同，橫向?qū)Ρ刃圆?；二是重烴組分含量較少或不全，常用的皮克斯勒法、3H比值法和三角圖板法無法使用；三是氣測曲線異常形態(tài)法無法定量化，受人為主觀因素影響較大；四是氣測異常井段含有多個氣測異常值，僅用峰基比、基值等單點數(shù)據(jù)判斷時將增加許多不確定性[8]。

目前，先進儀器設備在現(xiàn)場能采集到大量錄井資料，較為落后的資料處理方法卻不能對其進行有效地處理和充分利用，因而影響了油氣層評價的準確性，不能真實反映儲層含氣特征。以鄂爾多斯盆地東部H 8井和Q 45井石盒子組盒8段為例進行對比分析(圖1、圖2)。H 8井盒8段鉆遇含氣細砂巖，氣測顯示厚度為11.0 m，測井解釋有效厚度為9.0 m，全烴峰值9.179 9%，全烴基值0.330 3%，峰基比27.79，壓裂改造后產(chǎn)氣1.224 4×103m3/d，試氣結(jié)果為氣層；Q 45井盒8段鉆遇含氣細砂巖，氣測顯示厚度為4.0 m，測井解釋有效厚度為3.7 m，全烴峰值41.161 7%，全烴基值0.092 2%，峰基比446.44，壓裂改造后產(chǎn)氣0.035 2×103m3/d，試氣結(jié)果為干層。

圖1 H 8井氣測參數(shù)錄井圖

圖2 Q 45井氣測參數(shù)錄井圖

H 8井與Q 45井層位和巖性相同，傳統(tǒng)理論認為全烴峰值和峰基比越大，含氣性越好。但是H 8井全烴峰值和峰基比均小于Q 45井，日產(chǎn)量卻大于Q 45井，表明利用氣測異常峰值橫向無法對比，峰基比法評價結(jié)果與試氣產(chǎn)量不匹配。重烴組分主要以C2、C3為主，而且含量少，因此皮克斯勒法、3H比值法和三角圖板法無法評價；氣測曲線異常形態(tài)界定沒有定量標準，因人而異，主觀因素較大，也不具有普適性。此外，H 8井氣測顯示有11 m異常，Q 45井氣測顯示有4 m異常，還有測井解釋有效厚度、打開氣層后基值變化情況等這些數(shù)據(jù)都沒有充分利用和挖掘。

綜上所述，為了能夠更加精確地評價儲層特性，提高氣測解釋與試氣結(jié)果的匹配程度，構(gòu)建了一個基于氣測值為主的氣測評價因子，將這些相關(guān)參數(shù)結(jié)合起來綜合分析，實現(xiàn)對儲層含氣性的科學準確評價。

3 氣測評價因子構(gòu)建

由氣相色譜的測量原理可知，全烴是連續(xù)測量，組分是周期分析，至于兩者是何種關(guān)系一直存在爭論。一種觀點認為全烴近似等于組分之和，另一種觀點認為應根據(jù)氫火焰離子化檢測器(FID)對烴類碳效應來計算全烴值[9]。本文根據(jù)各組分燃燒釋放出的熱量，換算成甲烷當量燃燒熱，進一步求出組分與全烴的函數(shù)關(guān)系，重新計算全烴值。

Tg=C1+1.75C2+2.49C3+3.21iC4+
2.98nC4+3.97iC5+3.64nC5

(1)

式中：Tg為全烴，%；C1為甲烷，%；C2為乙烷，%；C3為丙烷，%；iC4為異丁烷，%；nC4為正丁烷，%；iC5為異戊烷，%；nC5為正戊烷，%。

在氣測資料評價油氣層時，首先根據(jù)全烴峰值、基值和峰基比來判斷氣測資料的有效性，然后再從三個方面考慮：一是全烴相對峰面積；二是儲層有效厚度、氣測顯示厚度；三是鉆開油氣層后基值抬升的大小。全烴相對峰面積為氣測異常井段內(nèi)全烴異常值與基值之差的和。

f(Tg)=∑(Tg-Gj)

(2)

式中：f(Tg)為全烴相對峰面積；Gj為全烴基值，%。

為了加強橫向?qū)Ρ刃裕瑲鉁y參數(shù)用異常值與基值之比來消除地質(zhì)因素和工程參數(shù)對氣測的影響。在氣測顯示厚度和儲層有效厚度相同情況下，全烴相對峰面積越大，基值抬升越高，含氣性越好；在氣測值相同情況下，氣測顯示厚度和儲層有效厚度越大，含氣性越好。據(jù)此定義了氣測評價因子F函數(shù)：

(3)

式中：F為氣測評價因子；Gt為全烴基值變化值，%；H為儲層有效厚度，m；h為氣測異常顯示厚度，m。

從F函數(shù)的定義式中可以看出，儲層的含氣性與相對峰面積、全烴基值變化值、儲層有效厚度、氣測異常顯示厚度成正比，與全烴基值的平方成反比。

4 應用實例

4.1 孔隙性儲層應用

H 8井和Q 45井石盒子組盒8段儲層巖性為含氣細砂巖，屬于孔隙性儲層，按照常用的解釋方法解釋結(jié)果與試氣結(jié)論相矛盾，運用氣測評價因子F函數(shù)對H 8井和Q 45井重新評價(表1)，H 8井的F值為87 113，Q 45井的F值為59 056，H 8井氣測評價因子大于Q 45井，與試氣結(jié)論趨勢一致，體現(xiàn)了F函數(shù)在孔隙性儲層有較好的應用效果。

表1 H 8井和Q 45井儲層參數(shù)對比

4.2 縫洞性儲層應用

鄂爾多斯盆地M 3井(圖3)和S 103井(圖4)均鉆遇了奧陶系馬家溝組馬四段云質(zhì)灰?guī)r，氣測異常較明顯。M 3井的全烴峰值25.107 5%，全烴基值0.186 5%，峰基比134.62；S 103井的全烴峰值7.272 0%，全烴基值0.236 7%，峰基比30.55。按照常用的解釋方法M 3井含氣性要好于S 103井。

圖3 M 3井氣測參數(shù)錄井圖

圖4 S 103井氣測參數(shù)錄井圖

運用氣測評價因子F函數(shù)對M 3井和S 103井進行評價(表2)，M 3井的F值小于S 103井，表明S 103井含氣性要好于M 3井。兩種方法解釋結(jié)果正好相反。經(jīng)過酸化改造后M 3井為無氣產(chǎn)出，屬于干層；S 103井產(chǎn)氣0.888 3×103m3/d，屬于低工業(yè)氣層。表明氣測評價因子F函數(shù)值與實際結(jié)果相吻合，在縫洞性儲層也有很好的應用效果。

表2 M 3井和S 103井儲層參數(shù)對比

5 結(jié) 論

由于氣測數(shù)據(jù)影響因素較多，進行橫向?qū)Ρ葧r受到限制，解釋評價效果較差。皮克斯勒法、3H比值法和三角圖板法等解釋圖板用單點數(shù)據(jù)解釋儲層含氣性增加許多不確定性，影響了油氣層評價的準確性，不能真實反映儲層含氣特征。

充分利用采集到的大量資料，通過構(gòu)建氣測的衍生參數(shù)(氣測評價因子F)可實現(xiàn)橫向?qū)Ρ?，通過鄂爾多斯盆地東部4口井應用可知，在孔隙性儲層和縫洞性儲層均適用。運用該方法，結(jié)合試氣結(jié)果，可對儲層進行多井計算，建立等值線圖，為錄井解釋評價提供了一種新的理論依據(jù)，具有廣闊應用前景。