低滲透巖性氣藏含水特征分析與測井識別技術(shù)以蘇里格氣田為例

1、低滲透巖性氣藏含水特征分析與測井識別技術(shù)以蘇里格氣田為例石玉江1 ,2 ,3楊小明1 ,2張海濤1 ,2 ,3劉天定1 ,21 . 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室 2 . 中國石油長慶油田公司 3 . 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系石玉江等 . 低滲透巖性氣藏含水特征分析與測井識別技術(shù) 以蘇里格氣田為例 . 天然氣工業(yè) ,2011 ,31 (2) :25228 .摘 要 鄂爾多斯盆地蘇里格地區(qū)上古生界發(fā)育低滲透砂巖巖性氣藏 。隨著蘇里格氣田勘探向北部 、西部的拓展 ,在 大面積含氣背景下 ,部分井 、層出現(xiàn)不同程度的產(chǎn)水 ,出水井產(chǎn)水量大小 、含水特征各異 ,平面分布規(guī)律復(fù)雜 ,影響了單井產(chǎn)量的提高和儲

2、量評價(jià)工作 。為此 ,以蘇里格氣田為例 ,從低滲透巖性氣藏成藏機(jī)理出發(fā) ,分析了氣藏充注不充分的條件下 低滲透巖性氣藏的含水特征 ,結(jié)合儲層微觀 、宏觀非均質(zhì)特征 ,明確了束縛水 、層間水和滯留水 3 種地層水賦存狀態(tài) ,分析了其測井響應(yīng)特征及識別方法 ,結(jié)合試氣工藝方案的優(yōu)化 ,提出了有針對性的氣層改造措施 ,以期達(dá)到控水增氣的目的 。關(guān)鍵詞 蘇里格氣田 低滲透油氣藏 巖性氣藏 地層水 非均質(zhì)性 測井 解釋 控水增產(chǎn)do i :10 . 3787/ j . i ssn. 100020976 . 2011 . 02 . 006鄂爾多斯盆地蘇里格氣田西區(qū) (以下簡稱研究區(qū))局部巖性氣藏近幾年出現(xiàn)

3、了不同程度的產(chǎn)水現(xiàn)象 ,制 約了單井產(chǎn)量的提高和氣藏規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大 ,已經(jīng) 影響到該區(qū)上古生界天然氣的勘探 122 。1 氣層含水特征分析1 . 1 出水井特征如圖 1 所示 ,研究區(qū)內(nèi)蘇 173 井盒 8 段氣層 1 和 氣層 2 射孔段分別為3 612 . 03 614 . 0 m 、3 642 . 03 644 . 0 m ,兩段分壓合求 ,試氣獲井口產(chǎn)量 1. 883 8 104 m3 / d ,產(chǎn)水13. 0 m3 / d 。研究區(qū)試氣出水井基本都呈 現(xiàn)出高阻的特征 ,給測井識別氣 、水層帶來了很大困難 。1 . 2 地層水的形成機(jī)理研究區(qū)儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,儲層產(chǎn)水與儲層 孔

4、隙結(jié)構(gòu)關(guān)系密切 。二疊系盒 8 段 、山 1 段低滲透砂 巖氣藏為高壓充注成藏 ,成藏后氣 、水分布主要受儲層毛細(xì)管力與氣體向上浮力的共同控制 ( 圖 2 ) ,下面用數(shù)學(xué)方法計(jì)算研究區(qū)儲層毛細(xì)管力 ( pcr ) 、天然氣向上 浮力 ( pgr ) 。儲層毛細(xì)管力為 :為孔喉半徑 ,研究區(qū)取值 0 . 050 . 6 m 。根據(jù)式 (1) 計(jì)算研究區(qū)地層條件下儲層毛細(xì)管力 主要分布在 0 . 152 . 0 m pa 之間 。天然氣向上浮力 ( 圖 22b) 在儲層中的大小與氣柱 連續(xù)高度和氣 、水密度差成正比 。計(jì)算公式如下 :h (w- g ) g(2)pgr=式中 h 為氣藏高度 ,m

5、 ;w 為地層條件下地層水密度 ,研究區(qū)取值為 0 . 96 103 kg/ m3 ;g 為地層條件下氣 體密度 ,研究區(qū)取值為 0 . 16 103 kg/ m3 。研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造平緩 ,通過對大量盒 8 段 、山 1 段 氣藏剖面統(tǒng)計(jì) ,滲透性好 、橫向連通好的氣層連續(xù)高度 主要分布在 10 35 m ,一般不超過 40 m 。根據(jù)上述 公式計(jì)算得研究區(qū)盒 8 段 、山 1 段氣藏天然氣向上浮 力介于 0 . 080 . 28 m pa 。上述計(jì)算結(jié)果對比表明 ,對于研究區(qū)含水儲層 ,氣 體向上浮力 (0 . 08 0 . 28 m pa) 難以有效地克服儲層 毛細(xì)管阻力 (0 . 152

6、 . 0 m pa) (圖 3) ;研究區(qū)地層水的 分布受毛細(xì)管力影響較大 ,不同物性及孔隙結(jié)構(gòu)的儲 層 ,成藏后氣 、水在縱向上分布各異 。1 . 3地層水賦存狀態(tài)分類1 . 3 . 1儲層微孔隙發(fā)育造成的高束縛水 這類儲層主要是由于巖石細(xì)粒成分 (粉砂) 增多和pcr = 2gw co sgw / r(1)式中g(shù)w 為氣水兩相界面張力 ,研究區(qū)在地層條件 ( 30m pa 、110 ) 下取 25 mn/ m ;gw 為潤濕接觸角 ,由于 水是完全潤濕流體 ,天然氣為強(qiáng)非潤濕相 ,取值為 0; r作者簡介 :石玉江 ,1971 年生 ,高級工程師 ,博士研究生 ;主要從事測井技術(shù)應(yīng)用及地質(zhì)

7、綜合研究工作 。地址 : ( 710018) 陜西省西安市長慶興隆園小區(qū)勘探開發(fā)研究院 。電話 : (029) 86595400 。e2mail : syj_cq p et rochina . co m. cn圖 1 蘇 173 井盒 8 段測井解釋綜合成果圖圖 2 親水巖石毛細(xì)管力 、天然氣向上浮力示意圖(或) 黏土礦物的充填富集 ,導(dǎo)致微孔隙十分發(fā)育 。而微孔隙發(fā)育 ,導(dǎo)致地層水易吸附于巖石顆粒表面或儲 層微細(xì)毛細(xì)管中 ,形成高束縛水儲層 ,束縛水在原始地 層狀態(tài)下難于流動(dòng) ,僅在壓裂改造后產(chǎn)出少量水 。這 類儲層在測井曲線上主要表現(xiàn)出自然伽馬值較高 ( 一 般大于40 a p i) ,

8、中高聲波時(shí) 差 ( 220 250 s/ m) 、中 低電阻率 ( 2050 m) 的特征 ,無明顯的水層測井 響應(yīng)特點(diǎn) ,儲層物性較差 。研究區(qū)蘇 69 井山 1 段氣層 視電阻 率為 54 m , 聲 波 時(shí) 差 為 229 . 8 s/ m , 平 均圖 3 蘇西盒 8 段 、山 1 段氣體浮力與儲層毛細(xì)管阻力關(guān)系圖分析孔隙度 為 8 . 70 % , 平均 分析 滲 透率 為 0 . 23 md 。從壓汞曲線上也可以發(fā)現(xiàn) ,排驅(qū)壓力值高 , s hg0. 1 僅為16 % ,說明該層段僅發(fā)育中小孔隙 ,物性較差 。壓裂改造后 ,試 氣獲 井口 產(chǎn) 量 3. 228 6 104 m3 /

9、 d , 產(chǎn) 水 4. 5 m3 / d ,出水即為儲層壓裂改造后 ,束縛水得以解放所致 。1 . 3 . 2儲層非均值性造成的層間水 這類地層水存在于非均質(zhì)性較強(qiáng)儲層的毛細(xì)管中 ,主要受毛細(xì)管力控制 ,重力作用影響小 ,主要發(fā)育在河 道側(cè)翼或主河道沉積旋回頂面顆粒變細(xì)層段 。這類儲 層在測井曲線上表現(xiàn)出電阻率曲線縱向呈現(xiàn)韻律式變 化 ,氣水分異不明顯 ,無明顯的氣水界面 。研究區(qū)蘇 170 井盒 8 段氣水層視電阻率為 82. 53 m ,聲波時(shí)差為211. 16 s/ m ,按照一般認(rèn)識應(yīng)該為較好的氣層 ,但試氣 獲井口產(chǎn)量 1. 590 3 104 m3 / d ,產(chǎn)水 11. 1 m3

10、 / d 。從測 井曲線分析出水原因 ,發(fā)現(xiàn)在氣水層段電阻率值降低 時(shí) ,巖心分析物性也明顯變差 ,而且從壓汞曲線上也可 以看到 ,分析物性變差的儲層段進(jìn)汞飽和度低 ,孔喉分選較差 ;分析物性較好的儲層段進(jìn)汞飽和度高 ,孔隙結(jié) 構(gòu)也較好 ,在孔隙結(jié)構(gòu)差的儲層段由于儲層毛細(xì)管力的 作用 ,地層水滯留于其中 ,導(dǎo)致壓裂改造后儲層出水 。1 . 3 . 3氣藏充注程度不足形成的局部滯留水 這類地層水是在低幅度構(gòu)造和低滲透背景條件下 ,對局部孔隙結(jié)構(gòu) 、物性較好的儲層 ,受成藏條件或 成藏后構(gòu)造弱分異作用控制 ,殘留于儲層或砂體底部 的水 ,主要分布于主河道構(gòu)造下傾部位或者周圍致密 層圈閉的孤島透鏡狀

11、滲透性砂體中 ,從測井曲線上看 電性參數(shù)有明顯的水層特征 。研究區(qū)蘇 63 井盒 8 段氣層呈現(xiàn)出高阻 、高時(shí)差特征 ,而且分析物性好 ,壓汞 曲線顯示該段排驅(qū)壓力低 , 進(jìn)汞 飽 和度 高 , 孔隙 結(jié)構(gòu) 好 ,儲層底部電阻明顯降低 ,三孔隙度曲線也顯示物性 明顯變差 ,出現(xiàn)水層特征 ,地層水由于重力分異作用 , 存在于儲層底部 ,該井試氣獲井口產(chǎn)量 1 . 595 7 104m3 / d ,產(chǎn)水 30 . 0 m3 / d 。2 測井識別方法2 . 1 高分辨率感應(yīng) 側(cè)向聯(lián)合識別氣水層由于側(cè)向和感應(yīng)測井測量原理不同 ,淡水鉆井液 侵入水層 、氣層后對其影響有很大不同 。雙側(cè)向測井的測井值主

12、要取決于儲集層高電阻率部分的貢獻(xiàn) ; 而感應(yīng)測井的測井值主要取決于儲集層低電阻率部分的 貢獻(xiàn) 324 。淡水鉆井液侵入水層時(shí) ,侵入帶內(nèi)形成高侵 電阻率剖面 ,由于側(cè)向測井受侵入帶高阻部分影響大 ,測量值明顯比實(shí)際值成倍增高 ,鉆井液愈淡 、側(cè)向測井 測量值愈高 。而感應(yīng)測井也反映高侵 ,但深感應(yīng)測井 受高侵侵入帶的影響相對較小 ,測量值增幅不大 (與雙 側(cè)向測井相比) 。因此 ,在淡水鉆井液條件下 ,對于水層 ,受侵入影響不同 ,側(cè)向測井值比感應(yīng)測井值升高更多 ,其比值 ( ril d / rll d ) 應(yīng)大于氣層的二者比值 。故可 以用側(cè)向 感應(yīng)聯(lián)合解釋 ,以識別受鉆井液侵入影響的部分氣

13、水層 。據(jù)研究區(qū)感應(yīng) 側(cè)向聯(lián)測的試氣井資 料制作側(cè)向 感應(yīng)聯(lián)合識別氣水層圖版 ( 圖 4) ,在蘇128 井二次精細(xì)解釋中應(yīng)用此圖版 ,其深感應(yīng)電阻率( m2 rx ) 與深側(cè)向電阻率比值為 0 . 64 ,深側(cè)向電阻率 平均為 25 m ,在圖版上位于含水區(qū) ,復(fù)查解釋為氣水層 ,頂部射開試氣后獲井口產(chǎn)量 1 . 051 4 104 m3 /d ,產(chǎn)水 22 . 0 m3 / d ,應(yīng)用取得良好效果 。圖 4 研究區(qū)盒 8 段深側(cè)向 感應(yīng)聯(lián)合識別氣水層圖版2 . 2聲波時(shí)差與電阻率交會(huì)圖版法據(jù)研究區(qū)已試探井資料制作了聲波時(shí)差 深側(cè)向 電阻率交會(huì)圖版 ( 圖 5) 。依據(jù)阿爾奇公式 , 在圖版

14、中 作等飽和度曲線 ,從中可發(fā)現(xiàn) ,研究區(qū)氣層的含氣飽和 度在 60 %以上 ,與地質(zhì)情況吻合 ,該圖版應(yīng)用于研究區(qū)探井測井解釋 ,符合率超過 90 % ,應(yīng)用效果良好 。圖 5 研究區(qū)聲波時(shí)差與深側(cè)向電阻率交會(huì)圖版2 . 3氣測綜合判識法氣測作為一種地球化學(xué)錄井方法 ,通過在井口采 集鉆井液氣樣作出含烴量分析 ,并將它與對應(yīng)的地層 聯(lián)系起來進(jìn)行油氣層判別 。如果儲層物性好 ,含氣飽和度高 ,儲層中的氣與鉆井液混合返至井口時(shí) ,氣測錄井就會(huì)呈現(xiàn)出較好的氣顯示異常 。因此 ,根據(jù)全烴曲 線形態(tài)可以對儲層流體性質(zhì)做出初步的判斷 。通過對 比分析 ,總結(jié)出以下幾種類型的曲線形態(tài) ,結(jié)合電性資 料可以

15、用于定性的氣水識別 ( 圖 6 ) 。曲線形態(tài)包括 :飽滿形 全烴顯示厚度比儲層厚度大或基本相 等 ,說明氣充滿了整個(gè)儲層 ,此形態(tài)最好 ,一般解釋為氣層 ; 欠飽滿形 全烴顯示厚度小于儲層厚度 ,儲層含氣不飽滿 ,上氣下水 ,解釋為氣水同層或差氣層 ;倒三角形 曲線前沿陡 ,后沿緩慢回落 ,高點(diǎn)在上 部 ,儲層頂部有少量游離氣 ,呈氣帽特征 ,解釋為氣層 或含氣水層 ; 正三角形 曲線前沿緩慢爬升 ,后沿陡 ,高點(diǎn)在下部 ,水中溶解的氣欠飽和 ,頂部無游離氣 ,解釋為含氣水層或水層 。圖 6 不同類型氣測曲線形態(tài)示意圖層含水 ,氣水關(guān)系復(fù)雜 。針對此特點(diǎn) ,結(jié)合試氣工藝方案的優(yōu)化 ,將蘇里格

16、地區(qū)盒 8 段 、山 1 段儲層按縱向砂 體 、氣層結(jié)構(gòu)的差異分成 5 類 ,分別提出了針對性的改 造措施建議 ,以獲得更好的試氣效果 (表 1) 。針對性的氣層改造措施蘇里格地區(qū)砂體特征從平面上看儲層厚度 、物性 特征變化較大 ,非均質(zhì)性較強(qiáng) 。從縱向上看 : 部分儲3表 1 蘇里格地區(qū)氣層分類及改造措施建議表類型氣層特征電性特征改造措施對策塊狀發(fā)育型聲波時(shí)差大于等于 240 s/ m ,自然伽馬小于等于 35 a pi電阻率大于等于 20 m ,聲波時(shí)差介于 225240 s/m ,自然伽馬小于等于 45 a p i電阻率大于等于 20 m ,聲波時(shí)差介于 225240 s/m ,自然伽馬

17、小于等于 45 a p i電阻率在氣層底部明顯降低 ,聲波時(shí)差介于 210225s/ m ,自然伽馬小于等于 45 a p i適度規(guī)模改造 ,提高穩(wěn)定產(chǎn)能多段集中型優(yōu)選層段集中射孔 ,飽填砂 ,提高改造規(guī)模遮擋較好的條件下實(shí)施分壓分求或分壓合求 ,以提高氣層動(dòng)用程度多段分散型氣水同層型減小改造規(guī)模 ,如物性較好用求初產(chǎn)的方式頂 部射孔 ,適當(dāng)控制改造后產(chǎn)量達(dá)到工業(yè)氣流 或氣多水少為目的 ;采取變排量壓裂等控制縫高 、增加縫長的改造工藝電阻率在氣層度部明顯降低 ,一般小于 30 m ,自然伽馬小于等于 45 a p i上氣下水型4) 結(jié)合試氣工藝方案的優(yōu)化 ,將蘇里格地區(qū)盒 8段 、山 1 段儲

18、 層 按 縱 向 砂 體 、氣 層 結(jié) 構(gòu) 的 差 異 分 成 5類 ,并分別提出了針對性的改造措施建議 。4結(jié)論1) 氣源條件的差異和儲層非均質(zhì)性導(dǎo)致蘇里格氣田不同區(qū)帶儲層天然氣充注差異 ,氣水關(guān)系復(fù)雜 ,蘇里格地區(qū)地層水的分布受毛細(xì)管力影響較大 ,不同物性 及孔隙結(jié)構(gòu)的儲層 ,成藏后氣 、水在縱向上分布各異 。2) 研究區(qū)儲層物性與孔隙結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致地層水有明顯不同的賦存狀態(tài) ,將其分為儲層微孔隙發(fā)育造 成的高束縛水 、儲層非均質(zhì)性造成的層間水與氣藏充 注程度不足形成的局部滯留水 。3) 據(jù)研究區(qū)已試探井測井資料 ,重點(diǎn)研究了氣水 識別技術(shù) ,提出了 3 種測井氣水識別方法 。參 考 文

19、獻(xiàn) 1 張厚福 . 石油地質(zhì)學(xué) m . 北京 :石油工業(yè)出版社 ,1999 . 2 測井學(xué)編寫組. 測井學(xué) m . 北京 :石油工業(yè)出版社 ,1998. 3 李長喜 ,李潮流 ,周燦燦 , 等 . 淡水鉆井液侵入 對雙感應(yīng)和 雙側(cè)向測井響應(yīng)的影響 j . 石油勘探與開發(fā) ,2007 ,34 ( 5) :6032608 . 4 譚廷棟 . 天然氣勘探中的測井技術(shù) m . 北京 : 石油工業(yè)出 版社 ,1994 .(收稿日期 2011201227 編輯 韓曉渝)key words : l ate paleozoic , sa ndsto ne , f ract uring , ho rizo nt

20、 al well , sulige ga s fielddo i :10 . 3787/ j . i ssn. 100020976 . 2011 . 02 . 005l i xian wen , senio r engineer , bo r n in 1963 , i s mainly engaged in technical ma nagement a nd eo r mea sures of oil and ga s fields.add : minggua ng rd. , weiya ng di st rict , xian , shaanxi 710021 , p. r. chin

21、atel : + 8622928659 0698e2ma il : l xw_cq p et rochina . co m. cnwater2cut characterist ic analysis and well logging ident if icat ion methods f or lo w2permea bil ity l ithologic ga s reser2voirs : a ca se study of the sul ige ga s fiel dshi yujia ng1 ,2 ,3 , ya ng xiao mi ng1 ,2 , zha ng hait ao1

22、,2 ,3 , l i u tia ndi ng1 ,2( 1 . s t ate ke y l abo r at o r y f o r e x p l o r at i on a n d d ev el o p m e nt o f l ow 2pe rm e abi l i t y o i l a n d gas fi el ds o i l& gas t ec h nol o g y r ese a rc h i ns t i t u te , c h a n g qi n g o i l f i el d com p a n y , pet roc h i n a , x i a n

23、 , s h a a n x i 710018 , ch i n a ; 2 . c h a n g qi n g oi l f i el d com p a n y , pet roch i n a , x ia n , s h a a n x i 710018 , c h i n a ; 3 . s c hool o f geol o g i c al s ci e nces , n o rt h w es t u ni v e rs i t y , x ia n , s h a a n x i 710069 , c hi n a)natur. gas ind . vol um e 31

24、, iss ue 2 , pp. 25228 , 2/ 25/ 2011 . ( iss n 100020976 ; in chinese)abstract : the upp er paleozoic lo w2p er mea bilit y sa ndsto ne lit holo gic ga s re servoir s a re well develop ed i n t he sulige ga s field , o r do s ba sin . wit h t he keep going of f urt her ga s explo ratio n to t he no

25、rt h and t he we st of t hi s field , water2cut ha s beco me a serio us p ro blem in so me well s a nd so me reservoir s to diff erent degree . o bvio usly , t he per2well p ro ductio n a nd re serve s eval uatio n will be inf l uenced by t he water quantit y f ro m t he water2cut well s , diff eren

26、t water2cut characteri stic s , and co mplicated regula rities of t wo2dimensio nal di st ributio n. in view of t hi s , t he sulige ga s field i s ta ken a s a ca se st udy to a nal yze t he water2bea ring f eat ure s of lo w2p er mea bilit y ga s re servoir s under t he co nditio n of inadequate h

27、ydroca r bo n char ging. in co mbinatio n wit h hetero geneo us f eat ure s f ro m macro scopic a nd microco smic p er sp ective view s , t hree occur rence state s of fo r matio n water are cla rified by ir reducible water , interlayer water , a nd re sident water . in additio n , t heir lo g re sp

28、o nse cha racteri stics a nd lo gging identificatio n met ho ds a re a nalyzed. ba sed o n t he op ti2 mizatio n of t he well t est scheme , ga s layer co nst r uctio n mea sure s have been p re sented aiming at wat er2cut co nt rol a nd ga s p ro ductivi2 t y enhancement .key words : sulige ga s fi

29、eld , lo w2p er mea bilit y hydroca r bo n re servoir , lit holo gic ga s re servoir , fo r matio n water , hetero geneo us , lo g2ging , interp retatiodo i :10 . 3787/ j . i ssn. 100020976 . 2011 . 02 . 006shi yujiang , senio r engineer , bo r n in 1971 , i s st udying fo r a ph . d degree , bei ng

30、 mainly engaged in co mp rehensive geolo gical re2search and t he applicatio n of lo gging technolo gie s.add : xinglo ngyua n estate , no . 151 , weiya ng rd. , xia n , shaa nxi 710018 , p. r. chinatel : + 8622928659 5400e2ma il : syj_cq p et rochina . co m. cnshale ga s pool ing condit ion s and e

31、xploration targets in the mesozoic of fuxian block , ordos ba sinzho u we n1 ,2 , su yua n2 , wa ng fubi n3 , che n xiao mei3 , zho u xiao yo ng3( 1 . s t ate ke y l abo r at o r y o f o i l & gas r ese r v oi r geol o g y a n d e x p l oi t at i on c he n g d u u ni v e rs i t y o f t ec h2nol o g y ,610