基于地球化学多因素参数流体解释方法的研究及应用

杨天方 谢玄 陈向辉

摘 要：为准确判断玛湖油田地层流体性质、提高油气解释符合率，在建立气测、热解、核磁共振为主要参数的单因素油气解释方法的基础上，依据费歇尔准则和SPSS统计方法，研究形成了以气热指数（QRzs）、物性指数（Wf）、含油性指数（HYf）、含水性指数（HSf）等地球化学解释参数的多因素参数耦合解释方法。经玛湖油田已试油井24层段对比验证新方法油气解释符合率可达75%，较原方法提高25%。

关键词：油气解释;多因素参数;耦合;解释符合率

中图分类号：TE132.1 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）06-0025-05

Abstract：In order to accurately judge the formation fluid properties and improve the coincidence rate of oil and gas interpretation in Mahu oilfield， based on the establishment of a single factor oil and gas interpretation method with gas logging， pyrolysis and nuclear magnetic resonance as the main parameters， according to Fischer criterion and SPSS statistical method， the research has formed a multi-factor parameter coupling interpretation method that uses gas-heat index （QRzs）， physical property index （Wf）， oil content index （HYf）， water content index （HSf） and other geochemical interpretation parameters. By coMParing 24 intervals of tested wells in Mahu oilfield， the coincidence rate of oil and gas interpretation of the new method can reach 75%， which is 25% higher than that of the original method.

Key words：oil gas interpretation; multi-factor parameter; coupling; interpretation compliance rate

近年來，随着准噶尔盆地勘探工作的不断深入，勘探目标逐步向非常规拓展。环玛湖凹陷三叠系百口泉组油气重大发现，使该区成为盆地油气勘探开发的热点[1]。该区油气储层非均质性强，并不同于常规储层低孔、低渗砾岩地层，这给准确识别地层流体提出了难题。录井技术对流体识别主要通过气测、核磁共振、轻烃、热解等油气评价技术来完成，由于地层流体分布的复杂性，单项的录井技术流体评价参数并不能准确识别地层流体。

目前在玛湖油田应用最广泛的解释图版模型为气测图版（皮克斯勒、气体评价、 双对数、正规化、轻烃比率），解释符合率在50%左右[2]。为了提高油气解释符合率，综合录井气测参数、岩石热解等参数建立的综合评价方法的符合率也仅为60.27%[3]。

通过对该区气测录井及地球化学分析中的热解、核磁共振资料中地层流体解释敏感参数的研究提取，建立多参数耦合的地层流体解释图版模型，对提高油气解释符合率具有重要意义。

1 油气解释参数耦合理论

单项录井解释评价（气测、热解、核磁等）技术中表征油气水层的录井参数较多，在对单项解释模型分析的基础上，根据需要选取不同的敏感参数，运用数理统计方法[4-5]构建物性指数、含油性指数、含水性指数，进而建立单因素或多因素参数耦合流体识别模型。

以两个指标x1、x2为例，用单一指标x1或x2不能很好地分辨A、B两组样本（图1），可通过远点作适当方向的直线，则可实现有效区分的目的（图2）。指标y即为x1、x2的综合指标，计算公式如下：

式中：c1、c2分别为变量x1、x2的系数;C为常数。

数理统计方法中的费歇尔准则：要想A、B两组样本重叠部分尽量可能小，则要求（1）式中的的指标y值在两组之间的差异尽可能大，而在各组内的差异尽可能小。利用费歇尔准则法构建流体识别与油气解释识别指数Qf，该指标耦合了8个气测敏感参数的综合信息：

式（2）中参数Uh、Ch、k、t、b、Rrj、Wh、b、Tg皆为气测含油性相关的参数。

应用SPSS分析软件进行储层分类（价值层、非价值层）的Fisher判别分析，得到判别方程式系数c1…c8及常数C，依据（3）式计算可得评价指数Qf：

可将（2）、（3）式应用于录井参数耦合的理论中，建立多因素耦合参数，从而建立解释模型。

2 单因素参数解释模型

以玛湖二叠系砂砾岩为例，首先开发了气测、地化热解、核磁共振等单因素录井参数中对流体识别较为敏感的参数，如表1 所示。单因素参数是在单项录井技术中采集的，单项录井技术如气测、热解、核磁等，经过单因素技术采集得到参数通过计算得到的派生参数，也属于单因素参数。

2.1 气测评价方法研究

在气测解释评价技术方面，开发气测显示厚度（Qh）、填充系数（Tc）、气测指数（Qs）等反应储层含油性的参数和钻时比（ROPx）以及其他反映储层物性的参数。其中，Tc=气测显示厚度/储层厚度，气测指数Qs为一反映储层含油性的综合性参数：

上式中，B、K：烃组分分布形态系数，Tz：烃组分系数，Fj：气测全烃峰基比，ROPx：钻时比。根据结合传统气测解释图版的建立经验，本着放大油气层信号，缩小水层、干层信号的原则，建立玛湖地区气测含油指数（Qzs）公式如下：

上式中，Qzs为气测含油指数;R为钻时系数;F为气测基值校正系数;Uh为烃相系数[6];Hq为气测显示厚度，单位为m;Nc为烃峰系数[6];K为反映烃组分的递减率率;B与气测全烃含量正相关，反映含油丰度。

通过统计计算，用气测含油指数（QZS）为纵坐标，烃相系数（Uh）为横坐标建立玛湖地区气测解释图版，根据落点分布趋势可比较清楚地划分3个区：油层区、油水同层区、非价值区。通过对3个区的地层流体的参数的统计和分析及多口井资料得出玛湖二叠系油气性质标准，如表2所示。

2.2 热解评价方法研究

热解评价是地化录井中较常用的油气解释方法[7-10]。热解参数主要有S0、S11、S21、S22、S23、ST。热解分析是常温至600℃岩石中的热解烃[11]进行分析。其中，300℃以下是轻烃含量（S0+S1），S2=0.33S21+S22+S23。利用岩石热解参数和派生参数轻重比PLH（S0+S1）/S2）、轻总比PLT（（S0+S1）/ST）等参数，建立岩石热解的含油性参数Rzs= ln（ST×PLH×10+5）。

玛湖油区原油性质变化较多，轻质油、中质油、偏重质有均有分布[12-15]。复杂的油质与储层岩石热解结果的相关性、岩石热解参数与油气解释及流体性质参数的关系需要进一步探索。通过对多井热解参数统计，得到地层流体的热解参数判别标准，如表3所示。

2.3 核磁流体解释模型

在岩心核磁共振参数[16-18]方面，开发了孔隙度、含油孔隙度、含水孔隙度等參数。

本研究收集了玛湖试油段核磁录井数据：孔隙度（Φ）、含水饱和度（Φs）、含油饱和度（Φy）3项参数，建立了Φ-Φy、Φy -Φs流体解释模型。

3 多因素参数耦合油气解释方法研究

前3种解释图版都是气测或地化单因素的流体识别方法，对于玛湖油田特有的储层性质，需要对储集层段气测、热解、核磁的油气敏感参数提取，根据费歇尔准则和SPSS软件统计建立该区多因素参数综合油气解释指数，如表4所示。

在建立综合解释指数[19]的过程中，选取气测、热解参数，建立气热指数（QRzs）。在表4中，Qzsmax-本区块气测含油指数最大值（89.89）;[ST×PLH]max-本区块热解ST与PLH积的最大值（61.93）。该指数包含录井气测显示因素，也包含了岩石热解中的各烃类，能较综合地的评价识别流体。

综合核磁共振 [20]孔隙度和和钻时比（围岩钻时与储层钻时比）得到物性指数（Wf），可用来区分油气的产层和非产层。含油性指数（HYf）将气测、核磁、热解参数综合考虑，用来区分油层、油水同层以及含油水层和水层等流体。含水性指数（HSf）则将核磁参数中的可动水饱和度考虑进来，用来区分油水同层、含油水层及水层等含水的储层。

通过对含油性指数（HYf）和含水性指数（HYf）的交汇分析，建立玛湖地区（HYf –HSf）解释模型，提高地层油气解释符合率，如图3所示。

对于多因素耦合形成的综合参数与单因素参数可研究相应关系形成多因素参数之间，以及多因素和单因素参数建立的耦合模型，能够精确解释和评价地层流体。

经统计，气热指数（QRzs）与孔隙度（Φ）可交汇形成图版模型，统计了玛湖地区不同地层流体所对应的该两项参数的取值范围，如表5所示。

4 应用实例

对于玛湖地区非常规物性的储集层建立气测、地化及多参数耦合油气综合评价图版，在近三年的应用过程中得到了验证，通统计了24层系解释结果和试油结果的对比发现，解释符合率提高了10%～20%，解释符合率基本上达到了75%，如表6所示。

4.1 M1井

M1井储层为T1b，井段3142.00～3170.00 m。岩性为灰色荧光砂砾岩，岩屑干照荧光1%～2%，暗黄-淡黄色，弱-中发光，系列对比9～10级。井段3141.00～3150.00 m气测全烃值由0.0875↑7.0940%，组分出至nC5，气测解释为差油层。井段3156.00～3168.00 m气测全烃0.0579↑2.1423%，组分出至nC5，气测解释为油水同层。

含油气总量ST平均为0.79 mg/g，核磁孔隙度4.80%～7.50%，含油饱和度平均值40%，含水饱和度10%。S22为0.189，S23为0.097，烃类轻重比0.78，填充系数Tc为0.96，气测指数为9.67，计算含油性指数为7.14，含水性指数为3.02。利用多因素气含油性指数和含水性指数解释图版，对井段3142.00～3170.00 m解释图版落点在油层区，解释结果为油层，如图3所示。

井段3142.00～3170.00m试油，产油5.28t/d，试油结果为油层，与解释结果一致。

4.2 M2井

M2井储层井段3640.00～3652.00m，层位P3w，厚12.00m，录井解释为油层。岩心为灰色荧光砂砾岩，干照2%，气测全烃3.6961↑86.9726%，组分出至nC5。地化井段3644.10～3651.42m，ST平均3.3mg/g，PLH平均0.67，PLT平均0.33。核磁共振分析孔隙度0.37%～6.69%，渗透率0.001～0.26 mD，含油饱和度26.01%～37.58%。轻烃分析井段3644.95～3650.63m岩心轻烃组份分析谱图出峰个数为：71～78个，出峰较齐全。

利用气热指数（QRzs）和孔隙度（Φ）交汇解释模型解释该层段。该井段Qzsmax为89.89，计算得到Qzs平均为14.24，（ST×PLH）max的值为61.93，ST取平均值为4.55mg/g，轻重比（PLH）平均值为0.49，计算气热指数结果为250.84，该段孔隙度为7.55%，利用模型交汇图版，落点区为油层，如图4所示。

井段3640.00～3652.00m试采产量产油27.90 t/d，产气3050m3/d，试油结果为油层，与模型解释结果相同。

5 结论

（1）玛湖油区的油气解释可以应用HYf-HSf、QRzs-Ф多因素参数耦合油气解释图版，效果较好。

（2）多因素耦合参数能较综合地识别地层流体，形成的解释图版的解释符合率较高。

（3）为进一步提高油气解释符合率，通过对多参数的统计分析和耦合计算，需要對油水共层、气水共层等非单一的储层流体进行深入研究。

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