基于气测衍生参数的储层含气性评价方法探讨

滕飞启 衣德强 王嘉鑫 吴明松 贾连超 李永胜

(①中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院；②低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；③中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院；④中国石油长庆油田分公司第二采气厂)

0 引 言

气测录井是一种勘探油气藏的地球化学录井方法，它可以直接测量地层中天然气组成成分及其含量，并能利用检测到的资料来解释油气水层[1]。在利用气测资料评价油气层时，先根据全烃值的变化确定气测异常井段，再依据全烃峰值、基值和峰基比、曲线形态等参数进行具体评价。目前，国内各油气田气测录井常用的解释评价方法以皮克斯勒法、3H比值法和三角图板法为主。各油田针对不同区块、不同地质特征研制开发了一些有针对性的气测解释方法[2]，但由于气测录井受地质特征、钻井条件、录井设备等因素影响较大，在横向对比时受到制约[3-6]。近几年，随着勘探开发的加快，钻井周期的缩短，对录井快速解释评价，尤其是邻井的横向对比提出了更高的要求，迫切需要建立一种能够快速且精确进行评价的方法。

1 气测影响因素

在钻井过程中，钻遇油气层时，石油、天然气以两种方式进入钻井液：钻头破岩后岩石碎屑中的油气进入钻井液；钻穿油气层中的油气，经渗滤和扩散作用而进入钻井液。整个过程中可能影响数据准确性的关键因素主要有地质因素、钻井条件及录井设备[7]。

1.1 地质因素的影响

地质因素的影响主要体现在油气性质和储层性质两个方面。油气性质在气测录井中主要反映在气油比上，气油比越高，含气量越高，钻井液中的气测异常也就越明显。在一般情况下油气性质是决定气测录井烃类组分变化的主要因素。油、气的成分在气测录井中主要反映在密度越小，轻烃成分越多，气测显示越好，反之越差。当储层厚度、孔隙度、含气饱和度越大时，钻穿单位体积岩层进入钻井液的油气越多，气测显示越好，反之气测显示越差。

1.2 钻井条件的影响

在相同地质条件下对气测录井资料有影响的钻井参数主要有钻头直径、机械钻速、钻井液泵排量等。钻进过程中钻头直径越大，机械钻速越快，单位时间内破碎的岩石体积越大，钻井液与地层接触面积越大，气测显示越高；反之，气测显示越低。钻井液密度越大，液柱压力越大，井底压差越大，气测显示越低；反之，气测显示越高。粘度大的钻井液对天然气的吸附和溶解作用加强，故脱气困难，气测显示相应趋低。钻井液流量增加，单位体积钻井液中的含气量相对减少，油气被冲淡，气测显示降低。

1.3 录井设备的影响

对气测录井资料采集影响较大的设备是脱气器，脱气效率越高，气测显示越高。脱气器的安装位置及安装条件也直接影响气测显示的高低。安装高度过高或过低都会降低脱气效率，甚至漏失油气显示。另外，气测仪的灵敏度、管路密封性好坏、标定是否准确都将对气测显示产生重大影响。

2 气测解释方法局限性分析

由气测录井数据采集的影响因素可知，利用气测资料在储层解释评价过程中存在一些局限性，主要体现在：一是气测数据采集条件不同，横向对比性差；二是重烃组分含量较少或不全，常用的皮克斯勒法、3H比值法和三角图板法无法使用；三是气测曲线异常形态法无法定量化，受人为主观因素影响较大；四是气测异常井段含有多个气测异常值，仅用峰基比、基值等单点数据判断时将增加许多不确定性[8]。

目前，先进仪器设备在现场能采集到大量录井资料，较为落后的资料处理方法却不能对其进行有效地处理和充分利用，因而影响了油气层评价的准确性，不能真实反映储层含气特征。以鄂尔多斯盆地东部H 8井和Q 45井石盒子组盒8段为例进行对比分析(图1、图2)。H 8井盒8段钻遇含气细砂岩，气测显示厚度为11.0 m，测井解释有效厚度为9.0 m，全烃峰值9.179 9%，全烃基值0.330 3%，峰基比27.79，压裂改造后产气1.224 4×103m3/d，试气结果为气层；Q 45井盒8段钻遇含气细砂岩，气测显示厚度为4.0 m，测井解释有效厚度为3.7 m，全烃峰值41.161 7%，全烃基值0.092 2%，峰基比446.44，压裂改造后产气0.035 2×103m3/d，试气结果为干层。

图1 H 8井气测参数录井图

图2 Q 45井气测参数录井图

H 8井与Q 45井层位和岩性相同，传统理论认为全烃峰值和峰基比越大，含气性越好。但是H 8井全烃峰值和峰基比均小于Q 45井，日产量却大于Q 45井，表明利用气测异常峰值横向无法对比，峰基比法评价结果与试气产量不匹配。重烃组分主要以C2、C3为主，而且含量少，因此皮克斯勒法、3H比值法和三角图板法无法评价；气测曲线异常形态界定没有定量标准，因人而异，主观因素较大，也不具有普适性。此外，H 8井气测显示有11 m异常，Q 45井气测显示有4 m异常，还有测井解释有效厚度、打开气层后基值变化情况等这些数据都没有充分利用和挖掘。

综上所述，为了能够更加精确地评价储层特性，提高气测解释与试气结果的匹配程度，构建了一个基于气测值为主的气测评价因子，将这些相关参数结合起来综合分析，实现对储层含气性的科学准确评价。

3 气测评价因子构建

由气相色谱的测量原理可知，全烃是连续测量，组分是周期分析，至于两者是何种关系一直存在争论。一种观点认为全烃近似等于组分之和，另一种观点认为应根据氢火焰离子化检测器(FID)对烃类碳效应来计算全烃值[9]。本文根据各组分燃烧释放出的热量，换算成甲烷当量燃烧热，进一步求出组分与全烃的函数关系，重新计算全烃值。

Tg=C1+1.75C2+2.49C3+3.21iC4+
2.98nC4+3.97iC5+3.64nC5

(1)

式中：Tg为全烃，%；C1为甲烷，%；C2为乙烷，%；C3为丙烷，%；iC4为异丁烷，%；nC4为正丁烷，%；iC5为异戊烷，%；nC5为正戊烷，%。

在气测资料评价油气层时，首先根据全烃峰值、基值和峰基比来判断气测资料的有效性，然后再从三个方面考虑：一是全烃相对峰面积；二是储层有效厚度、气测显示厚度；三是钻开油气层后基值抬升的大小。全烃相对峰面积为气测异常井段内全烃异常值与基值之差的和。

f(Tg)=∑(Tg-Gj)

(2)

式中：f(Tg)为全烃相对峰面积；Gj为全烃基值，%。

为了加强横向对比性，气测参数用异常值与基值之比来消除地质因素和工程参数对气测的影响。在气测显示厚度和储层有效厚度相同情况下，全烃相对峰面积越大，基值抬升越高，含气性越好；在气测值相同情况下，气测显示厚度和储层有效厚度越大，含气性越好。据此定义了气测评价因子F函数：

(3)

式中：F为气测评价因子；Gt为全烃基值变化值，%；H为储层有效厚度，m；h为气测异常显示厚度，m。

从F函数的定义式中可以看出，储层的含气性与相对峰面积、全烃基值变化值、储层有效厚度、气测异常显示厚度成正比，与全烃基值的平方成反比。

4 应用实例

4.1 孔隙性储层应用

H 8井和Q 45井石盒子组盒8段储层岩性为含气细砂岩，属于孔隙性储层，按照常用的解释方法解释结果与试气结论相矛盾，运用气测评价因子F函数对H 8井和Q 45井重新评价(表1)，H 8井的F值为87 113，Q 45井的F值为59 056，H 8井气测评价因子大于Q 45井，与试气结论趋势一致，体现了F函数在孔隙性储层有较好的应用效果。

表1 H 8井和Q 45井储层参数对比

4.2 缝洞性储层应用

鄂尔多斯盆地M 3井(图3)和S 103井(图4)均钻遇了奥陶系马家沟组马四段云质灰岩，气测异常较明显。M 3井的全烃峰值25.107 5%，全烃基值0.186 5%，峰基比134.62；S 103井的全烃峰值7.272 0%，全烃基值0.236 7%，峰基比30.55。按照常用的解释方法M 3井含气性要好于S 103井。

图3 M 3井气测参数录井图

图4 S 103井气测参数录井图

运用气测评价因子F函数对M 3井和S 103井进行评价(表2)，M 3井的F值小于S 103井，表明S 103井含气性要好于M 3井。两种方法解释结果正好相反。经过酸化改造后M 3井为无气产出，属于干层；S 103井产气0.888 3×103m3/d，属于低工业气层。表明气测评价因子F函数值与实际结果相吻合，在缝洞性储层也有很好的应用效果。

表2 M 3井和S 103井储层参数对比

5 结 论

由于气测数据影响因素较多，进行横向对比时受到限制，解释评价效果较差。皮克斯勒法、3H比值法和三角图板法等解释图板用单点数据解释储层含气性增加许多不确定性，影响了油气层评价的准确性，不能真实反映储层含气特征。

充分利用采集到的大量资料，通过构建气测的衍生参数(气测评价因子F)可实现横向对比，通过鄂尔多斯盆地东部4口井应用可知，在孔隙性储层和缝洞性储层均适用。运用该方法，结合试气结果，可对储层进行多井计算，建立等值线图，为录井解释评价提供了一种新的理论依据，具有广阔应用前景。