苏里格气田气水层快速识别方法研究

侯科锋 田 敏 张志刚 王文胜 王树慧

(1. 长庆油田分公司苏里格气田研究中心， 西安 710018； 2. 长庆油田分公司勘探开发研究院, 西安 710016； 3. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室, 西安 710018)



苏里格气田气水层快速识别方法研究

侯科锋1,3田 敏2,3张志刚1,3王文胜1,3王树慧1,3

(1. 长庆油田分公司苏里格气田研究中心， 西安 710018； 2. 长庆油田分公司勘探开发研究院, 西安 710016； 3. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室, 西安 710018)

对苏里格气田已投产气井的静态测井解释、试气生产结果进行对比，分析发现声波时差-自然电位重叠图、径向电阻率比值-自然电位重叠图、深侧向电阻率-声波时差曲线重叠图、等效弹性模量曲线能够放大气、水层差异幅度，便于快速直观地识别气水层。对多口新井的储层进行二次解释，预测储层产水情况，预测结果与动态结果基本一致。

苏里格气田；气水层识别；重叠图；等效弹性模量

随着苏里格气田开发的进一步深入，气田局部气井试气产水现象更加明显。气井产水不仅严重制约了单井产能的发挥，而且影响着后续产能建设的部署与实施。气水识别已成为今后气田稳产阶段高效开发的一个重要研究方向。

常规油气藏油气水层的识别通常基于阿尔奇公式。苏里格气田属于典型的岩性油气藏，储层致密、非均质性强、整体上含气饱和度低，烃组分占岩石体积的比例较低，气水分异性差，局部低阻气层和高阻水层并存。利用常规方法对致密砂岩气藏气水层进行识别与评价，难度要大于常规气藏[1-2]。目前用于致密砂岩储层气水层识别的方法种类繁多。如，定量法、交会图法、比值法、数理统计方法、灰色理论分析方法、模糊聚类分析方法、神经网络法等，适用条件不一，各有优缺点[3-8]。

苏里格气田一井多层、一层多段的现象比较普遍，气层、含气层、干层、气水层的平均厚度较小，且频繁发育，纵向上结构比较复杂。一般气井在完成测井解释后，为充分发挥气井产能，多采用分层压裂、合试求产的方式进行改造投产。为了优化射孔段和提高储层改造效果，将结合测井解释、试气成果、产液剖面测试等动态测试资料的对比分析，探索适用于致密砂岩气藏气水层快速识别的方法。

1 气水层测井识别方法

1.1 重叠图方法

重叠图是单井气水层快速直观显示的一种有效方法。本次研究主要采取视自然电位-自然电位、声波时差-深侧向电阻率重叠图技术结合声波时差-自然电位重叠图技术进行气、水层的快速识别。

(1) 视自然电位-自然电位重叠法。此方法又称为径向电阻率法与自然电位曲线重叠法，其原理是利用原状地层与冲洗带含水饱和度之间的差别，反映储层可动烃的数量。

在一般钻井条件下，泥浆滤液侵入改变了侵入区含水饱和度与电阻率，造成地层电阻率径向上存在差异，即侵入区电阻率与原状地层电阻率不一致，出现径向电阻率梯度。利用电阻率径向梯度可以识别气层，这种方法对于孔隙结构(a、m)差别较大的储层，都可以进行处理[9]。

对式(1)两边同时取对数：

(1)

可得

(2)

式中：Rxo—— 冲洗带电阻率，Ω·m；

Rt—— 地层电阻率，Ω·m；

Rmf—— 钻井滤液电阻率，Ω·m；

Rw—— 地层水电阻率，Ω·m；

Sw—— 地层水饱和度；

Sxo—— 冲洗带饱和度；

Sw—— 地层水饱和度；

n—— 饱和度指数。

由式(2)可以看出：当Rmf=Rw，即泥浆滤液电阻率接近地层水电阻率时，Rxo曲线与Rt曲线重合，Sw=Sxo，地层应为水层；Rxo曲线低于Rt曲线时，表现出减阻侵入的特点，出现一定的幅度差，Sw

变换式(1)，可得到式(3)：

(3)

式(3)等号左边项表示原状地层含水饱和度与冲洗带饱和度之间的差别，这一差别正好反映了可动烃的数量。式(3)右边项表示RxoRt比值与RmfRw比值之间的差别。可以根据这2个比值的差别来表示一定数量的可动烃。

在水层或致密层，当RxoRt≈RmfRw时，表示不存在可动烃；当RxoRt明显小于RmfRw时，表示存在一定数量的可动烃。

自然电位异常公式可近似写成式(4)：

(4)

式中：K—— 扩散电位系数；

SSP—— 视自然电位，mV。

若用RxoRt代替式(4)中的RmfRw，同样可以计算出一条“自然电位曲线”，这一条曲线被定义为“视自然电位曲线”曲线。将“视自然电位”曲线与“实测自然电位”重叠绘制，根据这两条曲线可以划分出油、气、水层。

若为水层，RxoRt≥1，“视自然电位”曲线与“实测自然电位”基本重叠，同时“视自然电位”曲线和“实测自然电位”均呈现出负异常的特点。若为油气层，RxoRt<1，“视自然电位”曲线呈现出正异常的特点，而“实测自然电位”曲线仍呈现出负异常的特点。

该方法不受地层水电阻率、孔隙度及m、a值的影响。同时经验表明，泥质对SP与比值RxoRt的影响相差不大，因而这一方法也可用于含泥质地层及Rw、Vsh甚至岩性变化较大的地区，对苏里格气田致密砂岩段的储层研究具有一定的实用性。

(2) 声波时差-深感应电阻率重叠法。声波时差-深感应电阻率重叠法最初由Passey提出，用于识别和评价烃源岩的生油能力。其原理是，较好的生油岩一般在测井曲线上表现为较高的声波时差和高电阻的特征，故其反向重叠后可表现为“镜像”增大的特征。曲线“反向”处理是测井解释中一种放大有效信息的数据处理方法。较好储层一般也具有较高声波时差，且在含气后也具有电阻率增大特征，可以借这种方法来识别气层。

(3) 声波时差-自然电位重叠法。利用自然电位曲线与声波时差曲线重叠图法能够有效识别地层渗透性。将自然电位曲线与声波时差曲线在泥岩部位进行叠合，作为基线，确定基线后根据2条曲线之间的间距大小来判断地层的渗透性。

1.2 等效弹性模量法

等效弹性模量(ρ△t2)法，综合考虑了声波时差和密度曲线对地层含气性的反映。地层含气后，密度值减小，声波时差值增大，含气层段等效模量值出现低值，而在致密层段和含水层段等效弹性模量值出现高值。

2 气水层测井响应特征

一般气层测井响应特征为高电阻、高声波时差、高中子伽马、低密度，在重叠图声波时差和自然电位曲线重叠图具有明显的幅度差，且渗透性越好幅度差就越大。含气后，电阻率增大，深侧向和声波时差曲线重叠图具有明显幅度差。视自然电位和自然电位曲线重叠图上，也存在明显幅度差。等效弹性模量(ρΔt2)曲线上的数值一般为相对低值，通过上述分析可以定性识别含气层段。图1所示为苏xx井曲线重叠图法识别盒8段气层测井图。

含水部位的测井曲线重叠图特征表现为，声波时差和自然电位重叠图存在明显幅度差，视自然电位和自然电位重叠图无幅度差或幅度差较小，深侧向和声波时差重叠图无幅度差。一般情况下，等效弹性模量(ρΔt2)曲线上的数值为相对高值。图2所示为陕xx井曲线重叠图法识别盒8段水层测井图。

3 实例分析

苏里格气田部分区块气井产水明显，尤其是苏里格气田西区[10-11]。 盒8段原解释结论为气层或者含气的层段(低产气层)，试气和实际生产中存在见水现象。为了分析这些产水层段出水的原因，在系统分析出水井地质特征及出水量的基础上，重点选取苏里格气田西区盒8段24口试气井进行试气见水段测井响应特征分析。初步将试气见水的情况总体上分为2大类：(1) 原解释结论为含气水层或气水同层的层段，试气后产水或气水同出，原解释结论与试气结论吻合；(2) 原解释结论为气层或差气层的层段，试气后见水，原解释结论与实际试气情况有偏差。

图1 苏xx井曲线重叠图法识别盒8段气层测井图

原测井结论与实际试气情况吻合的主要有苏xx-18-01、苏xx-18-02、苏xxx-52-01等3口井。这3口井对原解释为气水同层或者含气水层的井段进行合试试气，结果为气水同出，日产水量分别为6.0、2.3、11.5 m3。通过重叠图复查测井响应特征：声波时差和自然电位重叠图存在明显幅度差；视自然电位和自然电位曲线重叠图基本无幅度差；深侧向电阻率和声波时差曲线重叠图无幅度差；等效弹性模量(ρΔt2)曲线上的值为相对高值。

原测井结论与实际试气结果存在偏差的情况主要有：

(1) 原测井解释结论为差气层或气层的层段，在实际生产中与其他井段合试后气水同出。通过重叠图方法进行复查，发现声波时差和自然电位重叠图存在明显幅度差，视自然电位和自然电位曲线重叠图、深侧向电阻率和声波时差曲线重叠图无幅度差或幅度差较小，等效弹性模量(ρΔt2)曲线为中等或稍高,具有产水层的特征，如苏xx-11-01井。图3所示为 苏xx-18-01含气性测井重叠图特征。

此外，多参数测井交会图显示，试气产水层段与低产气层段存在混合重叠区。图4 所示为苏西盒8段声波时差-电阻率交会图。图5所示为苏西盒8段补偿中子-补偿密度交会图。

(2) 试气段原测井解释结论为气层或差气层的层段，在实际生产中与其他层系多层合试后见水。

图2 陕xx井曲线重叠图法识别盒8段水层测井图

经重叠图复查发现，盒8段声波时差和自然电位曲线重叠图存在明显的幅度差；深侧向电阻率和声波时差曲线重叠图存在明显的幅度差；视自然电位和自然电位曲线重叠图上，也存在明显的幅度差。等效弹性模量(ρΔt2)曲线上一般为相对低值，不具有水层的测井响应特征，表示地层为相对可靠的含气层或者气层，与原解释结论一致。山1段砂岩段曲线齿化严重，波阻抗值相对较高，由此推断山1段可能出水。

通过苏西24口试气产水井的排查，除苏xx-18-01井、苏xx-18-02、苏xxx-52-01等3口井的射孔段为气水层或者含气水层。5口井的射孔段原解释为气层或者含气层，但重叠图测井曲线呈现出水层特征，根据文献调研和地质条件分析为在产水层。由此推测，原解释为气层或者含气层的层段实际上可能为出水层或者含气水层。其余16口井重叠图曲线特征与原解释一致，显现产气层的曲线特征。因此，产水的原因可能是由于天然裂缝或者压裂缝沟通了周围的产水层。

4 结 语

重叠图技术是放大流体信息的一种相对有效的气水层快速识别技术。

图3 苏xx-18-01含气性测井重叠图特征

图4 苏西盒8段声波时差-电阻率交会图

图5 苏西盒8段补偿中子-补偿密度交会图

气层部位的声波时差-自然电位曲线、深侧向电阻率-声波时差曲线、视自然电位-自然电位曲线重叠图上具有明显幅度差, 等效弹性模量(ρΔt2)曲线上的数值一般为相对高值。

含水部位的声波时差-自然电位重叠图存在明显幅度差，视自然电位-自然电位重叠图无幅度差或幅度差较小，深侧向电阻率-声波时差重叠图无幅度差。等效弹性模量(ρΔt2)曲线上一般为相对高值。

原测井解释结论为含气层或者差气层的层段，试气产水的原因除裂缝沟通水层外，还可能因为其自身存在部分差气层或者该地层实际上就是出水层。

[1] 王志雄,徐国盛.鄂尔多斯盆地苏里格庙气田上古生界盒8段地质与地球物理响应特征[J].物探化探计算技术,2004,26(1):27-32．

[2] 刘行军,柳晓燕,成军军，等.苏里格中西部地区石盒子组盒8段测井相分析[J].测井技术,2008,32(6):538-541.

[3] 张海涛,时卓.苏里格气田储层含水特征与测井识别方法[J].吉林大学学报(地球科学版),2010,40(2):446-453.

[4] 胡勇章,王洪辉,段新国，等.多组逐步判别分析在鄂尔多斯某区块识别气水层[J].成都理工大学学报(自然科学版),2005,32(2):152-154.

[5] 章雄,潘和平,骆淼，等.致密砂岩气层测井解释方法综述[J].工程地球物理学报,2005,2(6):431-436.

[6] 孙小平,石玉江,姜英昆.长庆低渗透砂岩气层测井评价方法[J].石油勘探与开发,2000,27(5):115-118.

[7] 李云省,曾渊奇,田建波，等.致密砂岩气层识别方法研究[J].西南石油学院学报,2003,25(1):26-28.

[8] 赵彦超,吴春平,吴东平.致密砂岩气层的测井评价：以鄂尔多斯盆地大牛地山西组一段气田为例[J].地质科技情报,2003,22(4):65-70.

[9] 洪有密.测井原理与综合解释[M].东营：石油大学出版社,2002：11.

[10] 张海涛,时卓,任战利,等.鄂尔多斯盆地苏里格气田盒8气藏含水特征及气水分布主控因素分析[J].现代地质,2011,25(5):931-937.

[11] 代金友,王蕾蕾,李建霆,等.苏里格西区气水分布特征及产水类型解析[J]. 特种油气藏,2011,18(2):69-72.

Fast Identification Method for Gas and Water Layer in Sulige Gas Field

HOUKefeng1,3TIANMin2，3ZHANGZhigang1,3WANGWensheng1,3WANGShuhui1,3

(1.Sulige Gas Field Research Center of Changqing Oilfield Company, Xi′an 710018, China; 2.Exploration and Development Research Institute of Changqing Oilfield Company, Xi′an 710016, China; 3.National Engineering Laboratory for Low Permeability Oil and Gas Field Exploration and Development, Xi′an 710018, China)

Compared static logging interpretation with the gas production results, the findings showed that the AC acoustic- self potential, the ratio curve of shallow resistivity to deep resistivity self-potential, deep lateral resistivity log- AC acoustic curve overlapping area, and the curve of the equivalent elasticity modulus can amplify the difference between water and gas layer, which is beneficial to identify gas and water layers rapidly and intuitively. Some new wells were done second interpretation by this method, the result basically agrees well with the dynamic results.

Sulige gas field; gas-water layer identification; overlapping curve; equivalent elasticity modulus

2016-12-20

国家科技重大专项“致密气生产动态特征研究“(2016ZX05047003-006)

侯科锋(1985 — )，男，工程师，研究方向为气田开发地质。

TE375

A

1673-1980(2017)02-0069-06