低渗透岩性气藏含水特征分析与测井识别技术以苏里格气田为例

1、低渗透岩性气藏含水特征分析与测井识别技术以苏里格气田为例石玉江1 ,2 ,3杨小明1 ,2张海涛1 ,2 ,3刘天定1 ,21 . 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 2 . 中国石油长庆油田公司 3 . 西北大学地质学系石玉江等 . 低渗透岩性气藏含水特征分析与测井识别技术 以苏里格气田为例 . 天然气工业 ,2011 ,31 (2) :25228 .摘 要 鄂尔多斯盆地苏里格地区上古生界发育低渗透砂岩岩性气藏 。随着苏里格气田勘探向北部 、西部的拓展 ,在 大面积含气背景下 ,部分井 、层出现不同程度的产水 ,出水井产水量大小 、含水特征各异 ,平面分布规律复杂 ,影响了单井产量的提高和储

2、量评价工作 。为此 ,以苏里格气田为例 ,从低渗透岩性气藏成藏机理出发 ,分析了气藏充注不充分的条件下 低渗透岩性气藏的含水特征 ,结合储层微观 、宏观非均质特征 ,明确了束缚水 、层间水和滞留水 3 种地层水赋存状态 ,分析了其测井响应特征及识别方法 ,结合试气工艺方案的优化 ,提出了有针对性的气层改造措施 ,以期达到控水增气的目的 。关键词 苏里格气田 低渗透油气藏 岩性气藏 地层水 非均质性 测井 解释 控水增产do i :10 . 3787/ j . i ssn. 100020976 . 2011 . 02 . 006鄂尔多斯盆地苏里格气田西区 (以下简称研究区)局部岩性气藏近几年出现

3、了不同程度的产水现象 ,制 约了单井产量的提高和气藏规模的进一步扩大 ,已经 影响到该区上古生界天然气的勘探 122 。1 气层含水特征分析1 . 1 出水井特征如图 1 所示 ,研究区内苏 173 井盒 8 段气层 1 和 气层 2 射孔段分别为3 612 . 03 614 . 0 m 、3 642 . 03 644 . 0 m ,两段分压合求 ,试气获井口产量 1. 883 8 104 m3 / d ,产水13. 0 m3 / d 。研究区试气出水井基本都呈 现出高阻的特征 ,给测井识别气 、水层带来了很大困难 。1 . 2 地层水的形成机理研究区储层微观孔隙结构复杂 ,储层产水与储层 孔

4、隙结构关系密切 。二叠系盒 8 段 、山 1 段低渗透砂 岩气藏为高压充注成藏 ,成藏后气 、水分布主要受储层毛细管力与气体向上浮力的共同控制 ( 图 2 ) ,下面用数学方法计算研究区储层毛细管力 ( pcr ) 、天然气向上 浮力 ( pgr ) 。储层毛细管力为 :为孔喉半径 ,研究区取值 0 . 050 . 6 m 。根据式 (1) 计算研究区地层条件下储层毛细管力 主要分布在 0 . 152 . 0 m pa 之间 。天然气向上浮力 ( 图 22b) 在储层中的大小与气柱 连续高度和气 、水密度差成正比 。计算公式如下 :h (w- g ) g(2)pgr=式中 h 为气藏高度 ,m

5、 ;w 为地层条件下地层水密度 ,研究区取值为 0 . 96 103 kg/ m3 ;g 为地层条件下气 体密度 ,研究区取值为 0 . 16 103 kg/ m3 。研究区区域构造平缓 ,通过对大量盒 8 段 、山 1 段 气藏剖面统计 ,渗透性好 、横向连通好的气层连续高度 主要分布在 10 35 m ,一般不超过 40 m 。根据上述 公式计算得研究区盒 8 段 、山 1 段气藏天然气向上浮 力介于 0 . 080 . 28 m pa 。上述计算结果对比表明 ,对于研究区含水储层 ,气 体向上浮力 (0 . 08 0 . 28 m pa) 难以有效地克服储层 毛细管阻力 (0 . 152

6、 . 0 m pa) (图 3) ;研究区地层水的 分布受毛细管力影响较大 ,不同物性及孔隙结构的储 层 ,成藏后气 、水在纵向上分布各异 。1 . 3地层水赋存状态分类1 . 3 . 1储层微孔隙发育造成的高束缚水 这类储层主要是由于岩石细粒成分 (粉砂) 增多和pcr = 2gw co sgw / r(1)式中gw 为气水两相界面张力 ,研究区在地层条件 ( 30m pa 、110 ) 下取 25 mn/ m ;gw 为润湿接触角 ,由于 水是完全润湿流体 ,天然气为强非润湿相 ,取值为 0; r作者简介 :石玉江 ,1971 年生 ,高级工程师 ,博士研究生 ;主要从事测井技术应用及地质

7、综合研究工作 。地址 : ( 710018) 陕西省西安市长庆兴隆园小区勘探开发研究院 。电话 : (029) 86595400 。e2mail : syj_cq p et rochina . co m. cn图 1 苏 173 井盒 8 段测井解释综合成果图图 2 亲水岩石毛细管力 、天然气向上浮力示意图(或) 黏土矿物的充填富集 ,导致微孔隙十分发育 。而微孔隙发育 ,导致地层水易吸附于岩石颗粒表面或储 层微细毛细管中 ,形成高束缚水储层 ,束缚水在原始地 层状态下难于流动 ,仅在压裂改造后产出少量水 。这 类储层在测井曲线上主要表现出自然伽马值较高 ( 一 般大于40 a p i) ,

8、中高声波时 差 ( 220 250 s/ m) 、中 低电阻率 ( 2050 m) 的特征 ,无明显的水层测井 响应特点 ,储层物性较差 。研究区苏 69 井山 1 段气层 视电阻 率为 54 m , 声 波 时 差 为 229 . 8 s/ m , 平 均图 3 苏西盒 8 段 、山 1 段气体浮力与储层毛细管阻力关系图分析孔隙度 为 8 . 70 % , 平均 分析 渗 透率 为 0 . 23 md 。从压汞曲线上也可以发现 ,排驱压力值高 , s hg0. 1 仅为16 % ,说明该层段仅发育中小孔隙 ,物性较差 。压裂改造后 ,试 气获 井口 产 量 3. 228 6 104 m3 /

9、 d , 产 水 4. 5 m3 / d ,出水即为储层压裂改造后 ,束缚水得以解放所致 。1 . 3 . 2储层非均值性造成的层间水 这类地层水存在于非均质性较强储层的毛细管中 ,主要受毛细管力控制 ,重力作用影响小 ,主要发育在河 道侧翼或主河道沉积旋回顶面颗粒变细层段 。这类储 层在测井曲线上表现出电阻率曲线纵向呈现韵律式变 化 ,气水分异不明显 ,无明显的气水界面 。研究区苏 170 井盒 8 段气水层视电阻率为 82. 53 m ,声波时差为211. 16 s/ m ,按照一般认识应该为较好的气层 ,但试气 获井口产量 1. 590 3 104 m3 / d ,产水 11. 1 m3

10、 / d 。从测 井曲线分析出水原因 ,发现在气水层段电阻率值降低 时 ,岩心分析物性也明显变差 ,而且从压汞曲线上也可 以看到 ,分析物性变差的储层段进汞饱和度低 ,孔喉分选较差 ;分析物性较好的储层段进汞饱和度高 ,孔隙结 构也较好 ,在孔隙结构差的储层段由于储层毛细管力的 作用 ,地层水滞留于其中 ,导致压裂改造后储层出水 。1 . 3 . 3气藏充注程度不足形成的局部滞留水 这类地层水是在低幅度构造和低渗透背景条件下 ,对局部孔隙结构 、物性较好的储层 ,受成藏条件或 成藏后构造弱分异作用控制 ,残留于储层或砂体底部 的水 ,主要分布于主河道构造下倾部位或者周围致密 层圈闭的孤岛透镜状

11、渗透性砂体中 ,从测井曲线上看 电性参数有明显的水层特征 。研究区苏 63 井盒 8 段气层呈现出高阻 、高时差特征 ,而且分析物性好 ,压汞 曲线显示该段排驱压力低 , 进汞 饱 和度 高 , 孔隙 结构 好 ,储层底部电阻明显降低 ,三孔隙度曲线也显示物性 明显变差 ,出现水层特征 ,地层水由于重力分异作用 , 存在于储层底部 ,该井试气获井口产量 1 . 595 7 104m3 / d ,产水 30 . 0 m3 / d 。2 测井识别方法2 . 1 高分辨率感应 侧向联合识别气水层由于侧向和感应测井测量原理不同 ,淡水钻井液 侵入水层 、气层后对其影响有很大不同 。双侧向测井的测井值主

12、要取决于储集层高电阻率部分的贡献 ; 而感应测井的测井值主要取决于储集层低电阻率部分的 贡献 324 。淡水钻井液侵入水层时 ,侵入带内形成高侵 电阻率剖面 ,由于侧向测井受侵入带高阻部分影响大 ,测量值明显比实际值成倍增高 ,钻井液愈淡 、侧向测井 测量值愈高 。而感应测井也反映高侵 ,但深感应测井 受高侵侵入带的影响相对较小 ,测量值增幅不大 (与双 侧向测井相比) 。因此 ,在淡水钻井液条件下 ,对于水层 ,受侵入影响不同 ,侧向测井值比感应测井值升高更多 ,其比值 ( ril d / rll d ) 应大于气层的二者比值 。故可 以用侧向 感应联合解释 ,以识别受钻井液侵入影响的部分气

13、水层 。据研究区感应 侧向联测的试气井资 料制作侧向 感应联合识别气水层图版 ( 图 4) ,在苏128 井二次精细解释中应用此图版 ,其深感应电阻率( m2 rx ) 与深侧向电阻率比值为 0 . 64 ,深侧向电阻率 平均为 25 m ,在图版上位于含水区 ,复查解释为气水层 ,顶部射开试气后获井口产量 1 . 051 4 104 m3 /d ,产水 22 . 0 m3 / d ,应用取得良好效果 。图 4 研究区盒 8 段深侧向 感应联合识别气水层图版2 . 2声波时差与电阻率交会图版法据研究区已试探井资料制作了声波时差 深侧向 电阻率交会图版 ( 图 5) 。依据阿尔奇公式 , 在图版

14、中 作等饱和度曲线 ,从中可发现 ,研究区气层的含气饱和 度在 60 %以上 ,与地质情况吻合 ,该图版应用于研究区探井测井解释 ,符合率超过 90 % ,应用效果良好 。图 5 研究区声波时差与深侧向电阻率交会图版2 . 3气测综合判识法气测作为一种地球化学录井方法 ,通过在井口采 集钻井液气样作出含烃量分析 ,并将它与对应的地层 联系起来进行油气层判别 。如果储层物性好 ,含气饱和度高 ,储层中的气与钻井液混合返至井口时 ,气测录井就会呈现出较好的气显示异常 。因此 ,根据全烃曲 线形态可以对储层流体性质做出初步的判断 。通过对 比分析 ,总结出以下几种类型的曲线形态 ,结合电性资 料可以

15、用于定性的气水识别 ( 图 6 ) 。曲线形态包括 :饱满形 全烃显示厚度比储层厚度大或基本相 等 ,说明气充满了整个储层 ,此形态最好 ,一般解释为气层 ; 欠饱满形 全烃显示厚度小于储层厚度 ,储层含气不饱满 ,上气下水 ,解释为气水同层或差气层 ;倒三角形 曲线前沿陡 ,后沿缓慢回落 ,高点在上 部 ,储层顶部有少量游离气 ,呈气帽特征 ,解释为气层 或含气水层 ; 正三角形 曲线前沿缓慢爬升 ,后沿陡 ,高点在下部 ,水中溶解的气欠饱和 ,顶部无游离气 ,解释为含气水层或水层 。图 6 不同类型气测曲线形态示意图层含水 ,气水关系复杂 。针对此特点 ,结合试气工艺方案的优化 ,将苏里格

16、地区盒 8 段 、山 1 段储层按纵向砂 体 、气层结构的差异分成 5 类 ,分别提出了针对性的改 造措施建议 ,以获得更好的试气效果 (表 1) 。针对性的气层改造措施苏里格地区砂体特征从平面上看储层厚度 、物性 特征变化较大 ,非均质性较强 。从纵向上看 : 部分储3表 1 苏里格地区气层分类及改造措施建议表类型气层特征电性特征改造措施对策块状发育型声波时差大于等于 240 s/ m ,自然伽马小于等于 35 a pi电阻率大于等于 20 m ,声波时差介于 225240 s/m ,自然伽马小于等于 45 a p i电阻率大于等于 20 m ,声波时差介于 225240 s/m ,自然伽马

17、小于等于 45 a p i电阻率在气层底部明显降低 ,声波时差介于 210225s/ m ,自然伽马小于等于 45 a p i适度规模改造 ,提高稳定产能多段集中型优选层段集中射孔 ,饱填砂 ,提高改造规模遮挡较好的条件下实施分压分求或分压合求 ,以提高气层动用程度多段分散型气水同层型减小改造规模 ,如物性较好用求初产的方式顶 部射孔 ,适当控制改造后产量达到工业气流 或气多水少为目的 ;采取变排量压裂等控制缝高 、增加缝长的改造工艺电阻率在气层度部明显降低 ,一般小于 30 m ,自然伽马小于等于 45 a p i上气下水型4) 结合试气工艺方案的优化 ,将苏里格地区盒 8段 、山 1 段储

18、 层 按 纵 向 砂 体 、气 层 结 构 的 差 异 分 成 5类 ,并分别提出了针对性的改造措施建议 。4结论1) 气源条件的差异和储层非均质性导致苏里格气田不同区带储层天然气充注差异 ,气水关系复杂 ,苏里格地区地层水的分布受毛细管力影响较大 ,不同物性 及孔隙结构的储层 ,成藏后气 、水在纵向上分布各异 。2) 研究区储层物性与孔隙结构的不同导致地层水有明显不同的赋存状态 ,将其分为储层微孔隙发育造 成的高束缚水 、储层非均质性造成的层间水与气藏充 注程度不足形成的局部滞留水 。3) 据研究区已试探井测井资料 ,重点研究了气水 识别技术 ,提出了 3 种测井气水识别方法 。参 考 文

19、献 1 张厚福 . 石油地质学 m . 北京 :石油工业出版社 ,1999 . 2 测井学编写组. 测井学 m . 北京 :石油工业出版社 ,1998. 3 李长喜 ,李潮流 ,周灿灿 , 等 . 淡水钻井液侵入 对双感应和 双侧向测井响应的影响 j . 石油勘探与开发 ,2007 ,34 ( 5) :6032608 . 4 谭廷栋 . 天然气勘探中的测井技术 m . 北京 : 石油工业出 版社 ,1994 .(收稿日期 2011201227 编辑 韩晓渝)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