常规气测录井综合气体指数解释法的建立及其在油气储层解释中的应用

余明发，郭海峰，庄 维，薛永杰，韩桂芹

中石油长城钻探工程有限公司解释研究中心，北京

常规气测录井综合气体指数解释法的建立及其在油气储层解释中的应用

余明发，郭海峰，庄 维，薛永杰，韩桂芹

中石油长城钻探工程有限公司解释研究中心，北京

常规气测录井是发现油气显示，评价储层含油气性的重要方法，不同类型油气藏气测值的特征不同，通过对上述特征的总结分析可以区分油气藏类型。综合气体指数法(COGASIN, Comprehensive Gas Index)，是利用C1～C5组分体积分数计算得到评价指数，绘制指数曲线和三元图来区分油气藏类型的方法。对原生油气藏可以明晰地判断储层流体性质，结合气测录井定量参数全烃数据，可以达到解释储层性质的目的。提出了综合气体指数法的计算方法，对不同类型油气藏的综合气体指数曲线和三元图特征进行分析总结，并初步形成了基于轻烃比值指数反映油藏特征的技术方法。

录井，气测比值法，油气层，储层性质，储层流体性质解释

AbstractThe conventional gas logging was an important method to find oil and gas show and to evaluate the oil-bearing property of the reservoir. The gas logging data of different types of oil and gas reservoirs had different characteristics, so the summarized characteristics of oil and gas reservoir could be used for classifying the types of reservoirs. The Comprehensive Gas Index (COGASIN) method was a series of evaluation indices calculated from the C1- C5components in conventional gas logging data, which was a new method for distinguishing the reservoir types by plotting index curve and 3-element graph. This method can identify fluid property clearly in the primary reservoir, and combined with the quantitative parameters of gas logging total hydrocarbon data, reservoir interpretation can be carried out. This paper introduces the computing method of comprehensive gas index, and the characteristics of integrated gas index 3-element graph and curve from the gas logging data of different types of oil and gas reservoirs are analyzed. A technical method based on the ratio index of light hydrocarbon is preliminarily created to reflect reservoir characteristics.

KeywordsLogging, Gas Logging Ratio Method, Hydrocarbon Reservoir, Reservoir Property, Reservoir Fluid Property Interpretation

1. 概述

油气藏的伴生气与非伴生气[1]是实施气测录井作业的物质基础。气藏按相态因素被划分为干气藏、湿气藏、凝析气藏等[2]；油藏按流体特征划分为凝析油、挥发油、高凝油、稠油等[3]。由于石油地质背景的差异，不同区块油气藏的地球化学特征差异很大，其轻烃特征可以被气测录井资料所反映，总结气测录井的特征，可以推断地下不同类型油气藏的特征。为了使用气测资料反映油气藏的特征，做出正确的解释判断，解释人员设计了诸多不同的方法[4]，以达到基于已有经验判断油气藏性质的目的。笔者介绍的综合气体指数解释法，于2007年在评价识别苏丹麦鲁特盆地3/7区低阻油层的科研项目中建立，其后在非洲、中亚、中东等油气探区的油气层解释评价中验证使用。

油质划分标准参照丁莲花所编写的《岩石热解地球化学录井》一书中的油质划分标准[5]，即原油密度 ＜ 0.75 g/cm3为凝析油，0.75～0.82 g/cm3为轻质油，0.82～0.90 g/cm3为中质油，0.90～0.94 g/cm3为重质油，＞0.94 g/cm3为稠油。

2. 方法设计

2.1. 综合气体指数计算

综合气体指数解释评价法(COGASIN, comprehensive gas index)，是利用常规气测录井资料中C1～C5组分体积分数计算出综合气体指数，并基于该系列指数建立解释图版以及解释曲线图两种应用形式，用于评价储层流体性质。综合气体指数可以和其他气测参数，乃至测井参数灵活组合使用，为评价油气层提供了方便。

气体综合指数定义及计算出如下：

式中：I1～I5为C1～C5的综合气体指数，%；C1～C5为相应烃类的体积分数，μL/L。

2.2. 综合气体指数解释评价图

C1～C5的7种组分在检测条件下均为气态烃。基于5个综合气体指数，根据油气显示的实际情况，进行合理的组合，对轻烃组分分组：以C1表征轻质气态烃；以C2+ C3表征中质气态烃；以C4+ C5表征重质气态烃。采用I1、I2+I3、I4+I5的组合方式，可以随深度绘制综合气体指数录井解释评价图(如图1所示)，在纵向上反映轻烃组分相对比例的变化情况，便于对不同层位储层流体性质进行比较，横向上进行邻井对比，可反映油藏特征的变化。

图1中把气测资料解释经典方法的皮克斯勒曲线与综合气体指数曲线同时绘出，以方便读图理解。

2.3. 综合气体指数三元图

以I1为X轴，I2+I3为Y轴，I4+I5为Z轴，绘制综合气体指数三元图版，如图2所示。不同油质的油层与气层在三元图版上有明显的表现差异，可用以区分储层流体性质。通过参考国内外关于轻烃解释的文献，结合应用实践，气藏、凝析油气藏及轻质油藏、中质油藏、重质油藏在综合气体指数三元图上具有较清楚的分区域分布的特点，使用I1划分流体性质的界限：I1＞a为天然气；b＜I1＜a为轻质油；c＜I1＜b为中质油；d＜I1＜c为重质油。

根据研究工区内的实践数据资料，不同油田存在不同的数据特征，使用I1区分流体性质的界限是不一样的，需结合具体油气藏的气测资料和油气层试油产出情况，寻求适合该油田的经验值。

可以使用综合气体指数结合其他气测参数，分异气层和不同性质的油层(参考值，a= 90%；b= 75%；c= 65%；d= 30%。所述的I1范围是油气田的经验统计值。根据气测资料和油气层产出情况，寻求适合该油田的指数范围)。

Figure 1. The logging interpretation and evaluating diagram for comprehensive gas index of different reservoir fluids图1. 不同储层流体性质的综合气体指数录井解释评价图

Figure 2. The 3-element graph of comprehensive gas index图2. 综合气体指数三元图

3. 在不同流体性质油气层的综合气体指数特征

3.1. 气层

3.1.1. 干气层

中亚某探区C气田C-21井3468～3575 m井段，储层岩性为灰岩，荧光录井直照和滴照均未见到显示，TG从0.25%上升至15.35%，组分峰值C1为15.1%，C2为0.3355%，C3为0.0425%，iC4为0.0045%，nC4为0.0035%，iC5及nC5未检出。依据TG以及I1大于95%的特征值，解释为干气层。其中在3484.8～3480 m、3492.5～3488 m、3501～3496.5 m、3521～3503 m、3544～3525 m、3569～3548 m 联合试油作业，产天然气7.7 × 104m3/d，水2.6 m3/d，水密度1.04 g/cm3，Cl-体积质量为16555 mg/L，试油结论为气层。天然气类型属于干气，见图1及图2。

3.1.2. 湿气层

乍得M油田M-5井1260～1282 m井段储层岩性为细砂岩，荧光录井直照和滴照均见到中等荧光显示。TG从0.69%上升至45.38%，组分峰值C1为28.81%，C2为12.939%，C3为0.4977%，iC4为0.0967%，nC4为0.0994%，iC5为0.0344%，nC5为0.0158%。依据TG以及I1范围为90%～95%特征值，该井段储层气测解释为湿气层。在1262～1266.6 m及1275～1281.7 m联合试油作业，产油5.21 m3/d，产气278498 m3/d，原油密度0.762 g/cm3，气油比为53439 m3/m3，试油结论为气层，天然气类型属于湿气，其综合气体指数特征见图1及图2。

3.2. 凝析气层以及油层

3.2.1. 凝析气层

中亚H探区的ADM油田西斜坡区块HK23井2685～2697 m，储层岩性为中-粗粒砂，岩录井仅在该层顶部见弱荧光显示，TG从0.54%上升至6.688%，组分峰值C1为4.239%，C2为0.349%，C3为0.257%，iC4为0.055%，nC4为0.053%，iC5为0.014%，nC5为0.012%。依据TG以及I1范围为80%～90%特征值，该井段储层气测解释为油气层。使用直径3 mm油嘴试油，获凝析油11.44 m3/d，气17046 m3/d的产能，气油比1490.03 m3/m3；直径5 mm油嘴，产能为凝析油13.92 m3/d，气36785 m3/d，气油比2642.60 m3/m3；7 mm油嘴，产能为凝析油18.05 m3/d，气52129 m3/d，气油比2888.03 m3/m3。所产出的原油在试油报告中描述为凝析油，无原油密度数据，试油结论为气层，其综合气体指数特征见图1及图2。

3.2.2. 轻质油层

中亚H探区的ADM油田HK20井J2ds层位2345～2380 m井段见到良好油气显示，TG从0.67%上升至57.074%，组分峰值C1为29.608%，C2为3.1231%，C3为3.1152%，iC4为0.5672%，nC4为1.2230%，iC5为0.0041%，nC5为0.0076%。依据TG以及I1范围为75%～80%特征值，该井段储层气测解释为轻质油层。在2349～2352 m、2356～2380 m试油，产油20.32 m3/d，原油密度0.83 g/cm3，为轻质油层，其综合气体指数特征见图1及图2。

3.2.3. 中质油层

中东Y探区HF油田HF7S7H井Sadi层位，储层岩性为灰岩，钻遇良好荧光显示，气测TG从3.07%上升至40.8%，组分峰值C1为28.045%，C2为4.3967%，C3为1.1095%，iC4为0.0953%，nC4为0.3369%，iC5为0.1451%，nC5为0.3098%。依据TG以及I1特征值范围为80%～85%，该井段储层气测解释为油层。2740.3～3743 m试油，32/64 in油嘴试油，产油51 m3/d，产气8382 m3/d，气油比163 m3/m3，原油密度0.8984 g/cm3；酸化后40/64 in油嘴试油，产油472 m3/d，产气46298 m3/d，气油比98 m3/m3，试油结论为中质油层，见图2中的中质油层1。

非洲Z探区P油田PR-1井1595～1620 m之间井段为砂岩储层，荧光显示良好，TG从0.254%上升至1.1503%，组分峰值C1为0.5548%，C2为0.0954%，C3为0.0781%，iC4为0.0285%，nC4为0.0333%，iC5为0.0146%，nC5为0.0141%；依据TG以及I1特征值范围为64%～83%，该井段储层气测解释为油层。在井段1595.8～1603.8 m、1606.0～1616.0 m、1617.6～1619.8 m联合试油作业，产油515.5 m3/d，产气14271.0 m3/d，气油比46.76 m3/m3，原油密度0.862 g/cm3，属于中质油层，其综合气体指数特征见图1及图2中的中质油层2。

非洲N探区S油田储层岩性为砂岩。E1油层试油，原油密度0.874～0.901 g/cm3，为中质油层。如S-10井在E1层位1669～1710 m荧光显示良好，TG从0.0945%上升至0.2908%，组分峰值C1为0.0727%，C2为0.0178%，C3为0.0148%，iC4为0.0131%，nC4为0.0132%，iC5及nC5为0.0%；依据TG以及I1的特征值范围为55%～70%，该井段储层气测解释为油层。1724.5～1758.5 m试油，使用28/64 in油嘴，获产能108.74 m3/d，原油密度0.8762 g/cm3，黏度15.7 mPa·s，属于中质油层，其综合气体指数特征见图2中的中质油层3。S油田油藏埋深较浅，气测显示幅度低，与该探区其他区块相似存在生物降级次生作用。

3.2.4. 重质油层及稠油层

HF14N14井的Jeribe和Upper Kirkuk 1地层井段为1920～1970 m，荧光录井顶部见弱显示，TG从0.1158%上升至6.9734%，组分峰值C1为1.5594%，C2为0.7943%，C3为0.5602%，iC4为0.1307%，nC4为0.2739%，iC5为0.1000%，nC5为0.1085%；依据TG以及I1的特征值范围为35%～55%，该井段储层气测解释为油层，油质较重。1926～1931 m酸化后采用气举工艺试油，获取原油的密度0.916～0.922 g/cm3，该井未收集到产量数据。邻井HF1井该层位有143.08 m3/d的产能，原油的密度0.9206 g/cm3，HF3S1H井酸化后有188.23 m3/d的原油产量，报告中无原油的密度数据。该层位储层的流体性质属于重质油层，其综合气体指数特征见图1及图2。HF61Y61井Jeribe和Upper Kirkuk 1地层所处的构造位置较低，接近油水界面位置，其I1偏低，在三元图上所处的位置位于I1= 10%～30%的区间，作为一种特殊显示的代表，其综合气体指数特征见图1及图2。

非洲N探区DN油田DN-2井处区块面积较小，边底水有较强的能量，埋藏较浅，存在一定程度的生物降解作用，油藏油质属于稠油藏。DN-2井1523.1～1538.4 m试油，产油63.59 m3/d，原油密度0.9383 g/cm3，黏度160 mPa·s。1614～1624 m试油，产油25.91 m3/d，原油密度0.9685 g/cm3，黏度148 mPa·s。试油结论为稠油层，该井 1640～1740 m井段见弱荧光显示，TG从 0.0957%上升至 0.2705%，组分峰值 C1为0.1023%，C2为0.034%，C3为0.0304%，iC4为0.0285%，nC4为0.0194%，iC5为0.0182%，nC5为0.0162%；依据TG以及I1的特征值范围主要在25%～45%，该井段储层气测解释为油层，油质较重。综合气体指数特征见图1及图2。

4. 气体综合指数法的应用

4.1. 单井解释中的应用

中东Y探区HF油田，油气资源丰富。所钻遇主要含油气层段分布在三叠系的Jeribe、Kirkuk以及石炭系的Hatha、Sadi、Khasib、Misrif、Nahr Umr等层位。HF2N4井钻遇良好油气显示，该井显示层的综合气体指数三元图以及TG-I1交会图见图3、图4。基于I1数据判断，该井显示层的储层流体性质无气层，Nahr Umr、Sadi、Hartha的油藏为轻质油，Jeribe、Kirkuk层位为重质油藏，Khasib、Misrif层位为中质-重质油藏。在判断储层性质方面，综合气体指数三元图上分离油水层的效果不理想，但在TG-I1交会图上判断储层性质的效果较好，水层数据点与油层数据点分离较清晰。

Figure 3. The 3-element graph of comprehensive gas index in the displayed layer of Well HF2N4图3. HF2N4井显示层综合气体指数三元图

Figure 4. The cross plot of TG-I1in Well HF2N4图4. HF2N4井TG-I1交会图

4.2. 油藏研究中的应用

在油藏研究应用中，综合气体指数法可以反映油藏内部的变化。对于有气顶以及底水的油气藏，这种差异很明显。在纯油藏内部，不同部位的轻烃气体比值仍然存在有差异，可以指示油藏的轻烃特征，为整体认识油藏特征提供基础资料。如图5中曲线图所体现的是HF2N4井Khasib地层及以下的轻烃比值特征，剖面中从上至下储层流体性质从中质油、重质油、稠油、油水过渡带乃至水层的轻烃比值曲线具有良好的代表性。Khasib地层(顶深 2747 m)I1在 80%左右，进入 Mishrif-A段(顶深 2825 m)油层的I1在70%～80%，Mishrif-B 段(顶深 2857 m)油层的I1在 60%～70%，Mishrif-C 段(顶深 3043 m)油层的I1在45%～60%。Mishrif-C段底部及下伏地层油水过渡带内对应于显示层的I1在30%～45%，水层则表现为典型的油层底水水溶气特征，I1逐步上升到70%。根据邻井试油资料，Khasib地层原油密度为0.892～0.898 g/cm3，Mishrif-A段原油密度0.909～0.914 g/cm3，Mishrif-B段原油密度为0.917～0.927 g/cm3，Mishrif-C段原油密度0.947～0.996 g/cm3。其中Mishrif-A段以及Mishrif-B段试油俱获高产，Mishrif-C段试油未获得理想油气产能。综合气体指数的纵向变化可以反映储层流体性质特征的垂向变化，可以为认识油藏特征提供依据。

绘制三元图选用了Hafaya油田从构造高部位到低部位的8口井Jeribe + Kirkuk油藏以及Hartha油藏的数据，体现了Jeribe + Kirkuk油藏以及Hartha油藏内部轻烃比值特征的变化，构造高部位的I1较高，而低部位的I1趋低，如图6所示。

油气藏的烃类重力分异作用是导致轻烃比值特征变化的根本原因，掌握了这个基于油藏基本特征的变化规律，运用轻烃比值法在油藏评价实践中就可以用来推断油气层的特征变化。

5. 结语

由于气测录井所检测的轻烃组分C1～C5与油气藏多具有伴生关系，轻烃组分的一些特征成为了能够反映油气藏地球化学特征的指标。虽然气测录井在钻探过程中会有诸多负面影响因素，但不会从根本上影响气测录井的应用价值。综合气体指数法适用于常规气测录井资料解释评价油气层。对干气、湿气、轻质油、中质油、重质油、稠油藏，油气水过渡带以及边底水有良好的响应特征，用于储层流体性质解释，解释符合率较高；对原生油气藏的评价效果良好，对存在较强次生作用的油藏效果不理想；单井所处构造位置对气测录井资料有较大的影响；油田区域统计规律对判断的准确性有重要参考作用；储层性质的判断要结合定量分析参数如TG等，进行综合判断；在油气层解释以及认识油气藏特征方面，气测录井资料的应用有待于进一步研究发掘。

Figure 5. The curves of Khasib and Mishrif Strata in Well HF2N4图5. HF2N4井Khasib及Mishrif地层曲线图

Figure 6. The 3-element graph of comprehensive gas index in Jeribe + Kirkuk and Hartha Reservoirs of HF Oilfield图6. HF油田Jeribe + Kirkuk和Hartha油藏综合气体指数三元图

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[编辑]邓磊

The Establishment of Comprehensive Gas Index Interpretation Process for Conventional Gas Logging and Its Application in Oil and Gas Reservoir Interpretation

Mingfa Yu, Haifeng Guo, Wei Zhuang, Yongjie Xue, Guiqin Han
Interpretation Research Center of CNPC Great Wall Drilling Engineering Company, Beijing

余明发(1964-)，男，博士，高级工程师，现主要从事油气资源评价方面的工作。

2017年3月10日；录用日期：2017年7月15日；发布日期：2017年8月15日

Copyright © 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Received: Mar. 10th, 2017; accepted: Jul. 15th, 2017; published: Aug. 15th, 2017

文章引用: 余明发, 郭海峰, 庄维, 薛永杰, 韩桂芹. 常规气测录井综合气体指数解释法的建立及其在油气储层解释中的应用[J]. 石油天然气学报, 2017, 39(4): 18-28.

10.12677/jogt.2017.394033

中国石油天然气集团公司统筹项目(2017-005-008)。