天然氣儲層的測井評價(jià)技術(shù)

2011年第20期內蒙古石油化工101天然氣儲層的測井評價(jià)技術(shù)呂曉東,王韓雙,朱濤,李亞,秦迎春(河南石油勘探局地球物理測井公司,河南南陽(yáng)473132)摘要:天然氣將是21世紀舉足輕重的優(yōu)質(zhì)能源。隨著(zhù)天然氣勘探、開(kāi)發(fā)、儲運和利用技術(shù)的進(jìn)步以及對環(huán)境問(wèn)題的日漸關(guān)注,世界各國竟相發(fā)展天然氣工業(yè)已成為當代進(jìn)步的一個(gè)潮流。天然氣在我國新世紀能源戰咯中占重要地位,但目前其總體勘探程度較低.測井是一種非常重要而有效的天然氣勘探手段,本文旨在對如何利用測井方法識別和評價(jià)天然氣進(jìn)行親統總結。關(guān)鍵詞:天然氣;儲層持性;測井評價(jià)方法中圖分類(lèi)號:P631.81文獻標識碼:A文章編號:1006-7981(2011)20—0101-031我國天然氣工業(yè)科技發(fā)展的重點(diǎn)。這是由于我國低滲氣藏儲量占總儲量的1.1我國天然氣工業(yè)的新形勢31%左右,且低滲氣田開(kāi)發(fā)的問(wèn)題最多。我國天然氣資源量巨大,但探明程度低。近期在其次,對儲層的橫向預測和氣層識別技術(shù)也應勘探技術(shù)和成果上都取得重大突破,表現在對復雜引起足夠的重視。在開(kāi)發(fā)非均質(zhì)氣田時(shí),如果對氣田地質(zhì)沉積認識不斷深化,直接促進(jìn)了克拉2氣田等地質(zhì)情況認識出現偏差,則會(huì )造成鉆井落空,帶來(lái)巨大氣田的發(fā)現新探明儲量多屬于難采儲量,埋深大大的經(jīng)濟損失。于3500m的占總資源量的57%以上,中低滲占總儲第三,復雜氣藏的滲流理論也應該是研究重點(diǎn),量的51%左右。深層氣藏、變形介質(zhì)和流固耦合以及低滲透的非線(xiàn)1.2天然氣工業(yè)科技概況性滲流都是比較重要的課題我國天然氣工業(yè)科技起步晚,直到20世紀80年1.4.2天然氣科技發(fā)展的自主趨勢代,才開(kāi)始重視天然氣的開(kāi)發(fā)和利用,天然氣科技發(fā)天然氣科技發(fā)展有自主的趨勢,表現在對各種展緩慢,水平較低,難以進(jìn)入國際竟爭舞臺領(lǐng)域的關(guān)注程度不同,國內對低滲透氣藏的滲流理1.3天然氣科技發(fā)展戰咯的目的論研究最多,其次是儲層評價(jià)、壓裂技術(shù)和測試技術(shù)我國己由石油“純出口國”變?yōu)椤凹冞M(jìn)口國”,供等。也就是說(shuō),我國目前對氣藏的認識科技比較關(guān)需矛盾極端突出,國內原油開(kāi)采成本逐年上升。這就注,對改造技術(shù)相對關(guān)注較少需要天然氣工業(yè)優(yōu)先發(fā)展前沿技術(shù),突出科技創(chuàng )新1.5天然氣上游科技發(fā)展戰咯和制度創(chuàng )新,找到更多的大中型氣田,同時(shí)推動(dòng)我國我國天然氣上游的科技發(fā)展戰略應該注意以下低滲透氣田的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。目前我國對清潔能源的幾個(gè)方面。①優(yōu)先發(fā)展綜合勘探技術(shù),精確尋找勘探需求越來(lái)越大,這必將對天然氣科技發(fā)展提供巨大靶區,實(shí)現高效勘探目標。②加強地震勘探技術(shù),要動(dòng)力。其次,國外天然氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)取得了長(cháng)足的求能夠解決復雜地質(zhì)地理條件下的地震資料采集進(jìn)步,己經(jīng)初步形成了一套適于天然氣勘探開(kāi)發(fā)的處理與解釋問(wèn)題,提高地震信息的分辨率,識別隱蔽技術(shù)系列,我國己經(jīng)引進(jìn)、消化、吸收了部分技術(shù),具復雜圈閉和深層儲層。③加強儲層改造綜合技術(shù)的有了一定的基礎。第三,西氣東輸工程的啟動(dòng),促使研究,對低滲氣田改造的綜合技術(shù)應有足夠的重視國內石油公司加大了對天然氣科技的投入。2我國天然氣地質(zhì)與勘探1.4科技發(fā)展戰咯設計方法21世紀是天然氣的時(shí)代,天然氣地質(zhì)學(xué)在現今天然氣科技作為一個(gè)系統,制定其發(fā)展戰略規研究基礎上,如何發(fā)展、怎樣發(fā)展,是有關(guān)決策部門(mén)劃必須從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。一是天然氣工業(yè)的需和廣大天然氣工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。天然氣工業(yè)迅速要,二是科技系統自己的發(fā)展趨勢。發(fā)展,使天然氣地質(zhì)研究取得了豐碩的成果,初步形1.4.1天然氣工業(yè)的需要成了一套包括天然氣生成、運移、聚集、保存在內的我國氣藏所需的科技種類(lèi)比較多。目前,我國在天然氣地質(zhì)理論。在我國天然氣地質(zhì)理論有力地指排水采氣方面己取得了一定的成績(jì),凝析氣藏的循導了天然氣勘探,先后在四川盆地、塔里木盆地、準環(huán)注氣開(kāi)發(fā)也有了一定的基礎。噶爾盆地和柴達木盆地發(fā)現了一批大、中型氣田,使首先,低滲氣田應該作為天然氣科技發(fā)展戰略我國天然氣探明儲量持續快速增長(cháng),僅“八五”期間收稿日期:2011-08-19作者簡(jiǎn)介:呂曉東(1983—)男,河南省南陽(yáng)市宛城區河南油田測井公司完井分公司工程師,主要從事一線(xiàn)測井橾作。102內蒙古石油化工2011年第20期探明約天然氣儲量即是過(guò)去40年探明儲量的總和,層的都小基本滿(mǎn)足了當前天然氣開(kāi)發(fā)利用的需要然而隨著(zhù)321.3補償中子測井。由于天然氣的含氫指數與21世紀天然氣時(shí)代的到來(lái),國內天然氣需求量將急體積密度比水小得多,另外挖掘效應的影響也增強劇增加,大量天然氣資源有待探明、開(kāi)發(fā)和利用,這了這種效果,使得中子孔隙度曲線(xiàn)在氣層上呈現低就對天然氣勘探開(kāi)發(fā)理論提出了更高的要求因此,值必須不斷完善、發(fā)展現今天然氣地質(zhì)理論,重視老氣3.2.2成像測井系列相應特征與評價(jià)技術(shù)區的挖潛,又重視新區、新領(lǐng)域及復雜地質(zhì)條件的天3.2.2.1陣列感應測井陣列感應成像測井儀能更然氣勘探研究。加精確地確定沖洗代電阻率和原狀地層電阻率,清3天然氣的測井勘探及評價(jià)技術(shù)楚的顯示出侵入性質(zhì)及其特征?？筛鶕忧秩胩?.1天然氣的測井響應特征及其巖石物理基礎{]征識別氣水層。在用淡水鉆井液鉆井的情況下,氣層含油氣地層與水層在測井響應上有很大不同,一般顯示為高侵,水層顯示為低侵。而天然氣和油相比,其測井響應又有明顯差別。常規32.2.2核磁共振成像測井對核磁共振成像測井測井中可用于天然氣識別和評價(jià)的主要是電阻率和得到的T2諧進(jìn)行差諧和移譜分析,可識別氣層。同巖性—孔隙度系列的測井方法。時(shí),核磁共振孔隙度與總孔隙度比較明顯變?、俑唠娮杪?目前主要采用三電阻率組合測井3.2.2.3偶極橫波成像測井。偶極橫波成像儀器能來(lái)劃分儲層、判定油氣。油氣電阻率都呈現為高值獲得各種地層(包括慢速地層)的縱波、橫波、斯通利(低阻油層除外),測井響應區別不明顯,只是油氣侵波資料,因此可利用縱橫波速度比和泊松比等參數入特性有所區別。②高時(shí)差:天然氣層的聲波能量衰識別氣層氣層縱橫波速度比值減小,氣飽和巖石的減嚴重,在相同巖性和孔隙度情況下所測聲波時(shí)差泊松比小于水飽和巖石的泊松比。明顯大于油層和水層,甚至出現曲線(xiàn)幅度忽大忽小3.2.3生產(chǎn)測井及非常規測井方法相應特征及評急劇變化的“周波跳躍”現象這也是天然氣儲層最價(jià)技術(shù)明顯的測井響應特征之一。③低密度2:密度測井利32.3.1碳氧比測井。當地層中含天然氣時(shí),所測用了人工伽馬源發(fā)射的伽馬射線(xiàn)與地層元素的原子碳氧比為低值,計算得含水飽和度特別高,而用電阻核外電子發(fā)生的康普頓效應,此效應導致的伽馬射率計算的含水飽和度卻較低因此,當用碳氧比求得線(xiàn)減弱程度與介質(zhì)密度成正比。密度測井可以給出的含水飽和度大于用電阻率求得的含水飽和度時(shí),密度值和石灰巖刻度的孔隙度值。在相同巖性和孔可判斷為氣層。隙度條件下,地層含天然氣時(shí)所測的密度值要比含3.232溫度測井。在溫度測井中,對相同的巖性,油和水時(shí)降低視石灰巖孔隙度值升高。④低中子孔氣層的熱導率小,溫度梯度大隙度2:中子孔隙度測井測量的是快中子經(jīng)減速后32.3.3 MDT, RFT電纜地層測試。通過(guò)地層壓的超熱中子和熱中子計數。在地層常見(jiàn)元素中,對快力梯度求得流體(水、油、氣)密度,根據油氣水的密中子減速能力最強的是存在于孔隙流體的氫,中子度差異,在壓力梯度剖面上斜率變化的交點(diǎn),就可以測井就是通過(guò)測量地層的含氫指數來(lái)反應孔隙度的準確的識別單井氣層及氣水、氣油界面。大小。含氫指數可直接刻度為石灰巖孔隙度值。因3.2.3.4氣測錄井。氣測資料具有快速、直觀(guān)、靈敏氣層的含氫指數遠低于油層和水層,其對快中子的的特點(diǎn),尤其適用于現場(chǎng)判斷氣層通常當鉆遇氣層減速能力甚至低于巖石骨架,常導致測量的“挖掘效時(shí),氣測全烴含量增高,全烴最大值可高出基值幾倍應”,使氣層所測中子孔隙度值明顯低于相同巖性和到幾十倍,甚至上百倍,且全烴中的甲烷含量非?？紫抖认碌挠蛯雍退畬?。⑤高中子伽馬2:快中子在高。地層中減速為熱中子后,可被地層中的一些核素俘由于儲層的復雜性,往往單項方法不能有效進(jìn)獲而放出伽馬射線(xiàn)(常稱(chēng)中子伽馬射線(xiàn))。因此測量行天然氣評價(jià),因此在實(shí)際應用中往往利用多種測此射線(xiàn)的中子伽馬測井值既反映地層的含氫量,也井信息綜合判斷。評價(jià)天然氣儲層的測井處理方法受含氯量影響。測井中采用正源距時(shí),含氫指數(孔可分為單方法交會(huì )圖方法、差值法、比值法等,主要隙度)越小,中子伽馬射線(xiàn)計數率就越高。氫密度很方法有:①利用補償聲波測井和全波測井橫波資料低的氣層往往顯示很高的計數率。探測天然氣、煤型氣和凝析氣藏;②利用測井眼隙度3.2天然氣的測井響應特征及評價(jià)技術(shù)背景值探測淺氣層;③利用流體聲阻抗Z和聲波差3.2.1常規測井系列的天然氣層響應特征及評價(jià)值法尋找氣藏;④雙密度重疊法識別天然氣;⑤根據技術(shù)縱橫波速度比確定天然氣藏;⑥利用縱波首波幅度3.2.1.1聲波時(shí)差測井。氣層在聲波時(shí)差測井曲線(xiàn)識別砂巖氣藏;⑦熱中子壽命測井識別氣層;⑧利用上呈現出周波跳躍或縱波時(shí)差增大的現象。核磁共振測井資料,采用差譜法和移譜法進(jìn)行儲層3.2.1.2密度測井。氣層的密度測井值比油層和水流體識別;⑨核磁孔隙度一密度孔隙度重疊識別氣2011年第20期呂曉東等天然氣儲層的測井評價(jià)技術(shù)103層;⑩利用全波測井資料,尤其是橫波資料探測天然含氣飽和度。天然氣對三孔隙度測井都有影響,因氣、煤型氣和凝析氣藏;①利用等效模量差比法識別此,有人綜合實(shí)驗、計算和試油結果,得出了一種利裂縫性氣藏;①AIT-IPL測井組合用于探測和評用這三種孔隙度測井資料確定含氣飽和度Sg的方價(jià)泥質(zhì)砂巖氣層。法,在孔隙度大于9%時(shí)使用中子聲波組合確定Sg評價(jià)方法核心是利用電阻率、中子、密度和聲波效果較好,小于9%時(shí)利用中子密度組合更好。該方資料進(jìn)行數學(xué)變換,在含氣層或水層進(jìn)行比較降低法主要是根據所計算的含氣飽和度、有效孔隙度和骨架的作用,突出地層孔隙中流體一氣的影響,最束縛水飽和度三種參數來(lái)綜合判斷氣層終達到識別含氣儲層的目的。但其評價(jià)效果好壞是33.2.2利用三孔隙度測井信息采用三角形交會(huì )建立在電阻率、三孔隙度測井對含氣儲層響應的大法求解骨架、流體體積和飽和度參數解釋模型將儲小之上。但是低孔低滲地層,低電阻儲層、泥質(zhì)和侵層分為巖石骨架、液相體積和氣相體積然后利用這入影響等因素都會(huì )造成常規測井資料對含氣層沒(méi)有三種成份的測井值建立交會(huì )三角形,利用經(jīng)過(guò)泥質(zhì)明顯的影響因此,利用常規測井資料評價(jià)疑難天然校正的三孔隙度資料,通過(guò)中子密度、中子聲波或密氣層存在很多困難。成像測井提供了大量反映地層度聲波交會(huì )求取骨架體積、液相體積、氣相體積,從信息的測井資料,如何有效而充分利用這些資料開(kāi)而求得氣層孔隙度、飽和度參數。這是一種非電法測展疑難天然氣層評價(jià)是天然氣測井解釋面臨的一個(gè)井資料求含氣飽和度的方法,效果較好。問(wèn)題332.3采用油氣校正法計算飽和度和滲透率。首3.3天然氣的測井定量評價(jià)技術(shù)先通過(guò)泥質(zhì)和油氣校正地層孔隙度,然后按常規計天然氣層測井定量評價(jià)主要涉及孔隙度、滲透算油層的方法計算含氣飽和度和滲透率。油氣校正率和含氣飽和度等參數的計算,通常主要是借助油方法主要可分為兩種:一種是迭代法,比較典型的如層定量計算程序進(jìn)行適當校正得到。SAND2程序中的計算方法;另一種是考慮中子、密33.1孔隙度計算度孔隙度對天然氣的相反響應,用多種形式的簡(jiǎn)單3.1.1非線(xiàn)性聲波孔隙度計算公式方程計算孔隙度,然后求取其它地質(zhì)參數由于常用的聲波威利時(shí)間平均公式的局限,許3.3.2.4采用以 Timur公式為代表的系列公式計多學(xué)者提出了一些非線(xiàn)性算法,比較通用有效的如算滲透率這是一種常用且相對比較有效的方法,但聲波地層因數方程用在深部致密儲層時(shí)的計算誤差較大,需要結合地△t質(zhì)及儲層特點(diǎn),在巖芯分析基礎上,參考這些公式的△tm(1一Φ)△tmΦ)x算法,通過(guò)電阻率、孔隙度、泥質(zhì)含量等多種資料進(jìn)該公式的特點(diǎn)是可以在0~50%孔隙度范圍求行優(yōu)化計算或建立統計計算模型。解,而且無(wú)需壓實(shí)校正,也不需要流體速度,與巖芯3.3.2.5庫可爾( Kukal)技術(shù)。主要利用密度和中資料的擬合也較好子測井的響應方程,結合泥質(zhì)指示曲線(xiàn)(如GR),建aymer在大量巖樣分析的基礎上提出了用聲立一個(gè)迭代數學(xué)模型,解決未被沖洗的可變含氣飽波、密度資料計算孔隙度的經(jīng)驗公式,將孔隙度劃分和度問(wèn)題,從而獲取精度較高的S。(實(shí)際上是密度為幾個(gè)范圍,分別擬合了不同的計算方法,可以實(shí)現和中子測井儀探測范圍內的平均含水飽和度),然后在0~100%孔隙度范圍內較準確地求解,只需知道利用這個(gè)S計算出比較可靠的孔隙度,并進(jìn)一步利流體的速度和密度,而且無(wú)需作專(zhuān)門(mén)的壓實(shí)校正等用獨特的泥質(zhì)含量、地層水電阻率等參數的確定技工作,不僅可以計算含水巖石孔隙度還可計算含油術(shù),得到飽和度、滲透率等解釋結果。該技術(shù)己通過(guò)氣巖石的孔隙度。測井計算結果和巖心資料的對比得到證實(shí),如大慶3.31.2基于密度中子孔隙度的抵償法泥質(zhì)含量油田曾用此法解釋深部地層含氣飽和度。的增大引起中子孔隙度增大和密度孔隙度減小,而[參考文獻]輕烴(氣)的飽和度增大引起中子孔隙度減小和密度[1]姚如杰,劉治中我國西南地區車(chē)用替代能源孔隙度增大。另外,中子測井比密度測井徑向探測深發(fā)展戰略思考[J].能源技術(shù),2001;22(2):18度大2~3倍,前者比后者受侵入帶輕烴飽和度的影響程度更大常用有效孔隙度方程來(lái)消除泥質(zhì)含量[2]黃隆基.放射性測井原理[M]北京:石油工業(yè)與含氣飽和度的影響(式中φ為氣層有效孔隙度,出版社,1985ΦN為中子孔隙度,φb為密度孔隙度)。[3]張福明,查明,邵才瑞,印興耀.天然氣的測井+⊥./+勘探與評價(jià)技術(shù)[門(mén)].地球物理學(xué)進(jìn)展,2007;22(1):179~1853.2飽和度和滲透率計算[4]王敬農,鞠曉東編.石油地球物理測井技術(shù)進(jìn)332.1利用中子、聲波和密度測井資料定量確定展[M].北京:石油工業(yè)出版社