利用测井资料识别天然气层概述

王　博

[摘要]随着全球对能源需求的逐步增加，石油已经不能满足我们的需要。于是，天然气勘探、开发、储运和利用技术的进步以及对环境问题的日渐关注，近几十年来，天然气勘探开发新理论、新技术、新方法的不断提出和被应用，就对目前如何利用有限的资料来识别低渗透天然气层作探讨。

[关键词]天然气 测井 方法

中图分类号：Q14文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0420003－01

测井方法不仅是勘探开发石油工作中的重要一环，而且也是勘探天然气的有效手段。测井找油与测井找气既有同一性，又有特殊性。电法测井找油找气，是其同一性，但是不能有效地区分油气层。而非电法测并能从油气层中识别出气层，是其特殊性。所以，测井探测和解释评价气层的技术，是建立在与天然气的物理、化学性质相关的测井异常响应基础上。由于低渗透储层具有低孔、低渗的特点，往往对气层的识别效果不好，因此首要的工作是要进行环境校正，以消除各种外围因素的干扰。前人在大量分析和统计测井资料的基础上，针对气层处测井异常响应特征，建立了能够定性识别天然气的多种方法，提高了直观识别气层的分辨率和解释精度，效果显著。

一、测井曲线在气层的一般性特征

作为唯一连续记录的、反映地层物理性质的测井数据，在储集层评价工作中占据重要地位。地层含气时会对多种测井值产生影响，测井曲线在气层的一般性特征如下：

1．气层的电阻率明显地高于围岩和水层的电阻率，并与相同储层条件下的油层电阻率相近，相对于油层，气层电阻率略高；2．由于天然气会导致声波幅度的衰减和传播速度的降低，因而气层在声波测井曲线上呈现出周波跳跃或时差增大的现象；3．密度测井响应于地层的电子密度（或体积密度），由于天然气的影响，气层的密度测井值比油层或水层的小；4. 中子孔隙度测井响应于地层的含氢指数，由于天然气的含氢指数与体积密度比油或水小得多，另外挖掘效应的影响也增强了这种效果，因此中子测井在气层处呈现低值；5．中子伽玛测井是与地层含氢指数有关的核测井方法，气层与致密岩性地层的含氢指数都比较低，在中子伽玛曲线上为高异常显示；6．在相同岩性和孔隙度条件下，气饱和岩石的纵波速度小于水饱和岩石的纵波速度，而气饱和岩石的横波速度大于水饱和岩石的横波速度，即气层的纵波时差大于水层的纵波时差，而气层的横波时差小于水层的横波时差；7．在相同孔隙度条件下，气饱和岩石的纵横波速度比小于水饱和岩石的纵横波速度比，且气层和水层岩石的纵横波速度比随孔隙度增高和围岩压力的增加而增大；8．气饱和岩石的泊松比小于水饱和岩石的泊松比，即岩石孔隙中的天然气引起泊松比降低。

二、利用测井资料识别天然气层方法

天然气藏的识别方法都是根据其特殊的物理化学性质在测井曲线上的不同反映，具体如下特点：

1．采用组合、计算方法，放大了气层处的各测井响应，增强了气层的信噪比。

2．应用多种判别方法、附加条件和限制条件，增强了气层识别的准确性。现对前人所研究的各种方法，如下：

（1）中子密度重叠法。中子测井测量的是地层的含氢指数，由于天然气的含氢量比油和水都低，因此在气层处中子测井的孔隙度比油层和水层都要低。密度测井测量的是地层体积密度，在气层处测量的密度值降低，相应的密度测井孔隙度增大。根据这一特征，将中子孔隙度测井曲线和密度孔隙度测井曲线以相同的刻度单位和比例尺叠加，在水层处两者重叠在一起，而在气层处，由于中子孔隙度小于密度孔隙度，叠加图上出现负差异，以此直观识别气层。孔隙度越大，负差异越明显。

（2）交会图法。在测井学上最先使用交会图方法来确定岩性和孔隙度，主要包括有岩性－孔隙度交会图、岩性孔隙度交会三角形法、岩性交会图（包括骨架识别图和MN交会图）。为了突出地层的含气性，后来人们又发展了多种交会图法，具体介绍如下：①密度测井相对值中子孔隙度相对值交会图。测井探测范围内含气时，造成DEN减小，计算的密度测井相对值（DENR）也减小；中子测井孔隙度减小，计算的中子孔隙度相对值（CNRE）增大，把二者进行交会或重叠可识别区分出油、气层；②中子伽玛相对值声波纵波时差相对值交会图。地层中含有天然气，使含氢量减小，引起中子伽玛计数率增高，计算的中子伽玛相对值（NGRE）也增大；纵波能量的衰减，造成记录到的时差增大，使得计算的ACRE减小。利用两者差异进行交会重叠可区分出气层。

3．核磁共振测井解释致密含气砂岩。以往人们认为核磁共振仪器不能探测到气层，而最近的研究与应用表明，若能适当地选择脉冲序列，NMR测井仪器可探测天然气层。以梯度方法为原理的测井仪器可用来准确识别储层中的含气相。典型储层条件下气的NMR特征与水和油的NMR特性差异很大，据此可定量识别出储层中的气相。以此为原理总共有四种识别方法，分别为幅度法、谱差分法、谱位移法和回波比法。

4．空间模量差比测井法。空间模量差比测井定义为目的层完全含水时岩石空间模量与目的层岩石空间模量差值除以目的层岩石空间模量。在储层中，当目的层完全含水的岩石空间模量大于目的层岩石空间模量时，空间模量差比值大于零，指示为气层。

5．井温法。当钻井钻开地层，岩石孔隙中的高压天然气流入井内泥浆时，由于气体热膨胀吸热作用，引起气层附近泥浆温度降低。这时在井内泥浆中，探测的气层温度出现局部低温异常，指示为气层。

6．泥浆侵入法。在淡水泥浆钻井条件下，利用泥浆侵入性质验证浅气层，具有明显的地质效果。因为气层是减阻侵入性质，而水层是增阻侵入性质。由于浅气层水矿化度低，淡水泥浆侵入浅气层后，减阻侵入性质明显。因而，出现双侧向电阻率大于微球形聚焦电阻率（即RLLD>RMSFL和RLLS>RMSFL），验证是气层。

7．双饱和度对比法。双饱和度是指在同一地层分别从电阻率测井和碳氧比测井信息中提取的含水饱和度。众所周之，石油与天然气都是绝缘体，它们的电阻率为无穷大。因此，电阻率测井能够发现油气层，但不能分开油层和气层。为了解决这个问题，可以在套管井中进行碳氧比测井，因为气层的碳含量低和氧含量高，使测井的碳氧比减小；而油层的碳含量高和氧含量低，测井的碳氧比增大，如果把电阻率和碳氧比都转换成地层含水饱和度，统一量纲后进行对比，根据这一基本法则，采用双饱和度对比法，可以寻找套管井中地层的天然气。

三、结束语

以上是笔者针对目前利用测井资料来识别天然气层的方法所做的总结。由于石油与天然气的新理论和新方法日新月异，本人只做了粗浅的归纳。希望读者对天然气的探测方法有所了解。

参考文献：

[1]张玉明、夏响华等，松辽盆地南部低渗透油气田勘探技术，石油工业出版社，2002年8月第一版，1～10.

[2]龙胜祥、王果寿等，含油气盆地分析与资源评价，地质出版社，1999年2月第一版.

[3]李舟波，地球物理测井数据处理与综合解释，吉林大学出版社，2003年4月第一版，58～81.