利用声波测井资料评价油气层的方法及测井资料处理 - 天然气与石油.doc

利用地层体积压缩系数评价气层研究方法 陈淑芹 许春艳 衡亮 姚桂玲 董淑清 （大港油田勘探开发研究院 天津 300280） 摘 要 对气层的评价，特别是套管井的气层评价，以往测井分析程序是利用电阻率和孔隙度测井按骨架、孔隙流体以及泥质等电阻率并联模型，根据各种计算含水饱和度公式，得出地层的含水饱和度，从而确定地层的流体性质，以此对地层作出评价。此程序无法利用现有的资料得出正确的结论。通过对矿物成分和孔隙流体具有不同的压缩性，特别是不同流体的压缩系数差别较大；以及对声波等测井资料采用压缩系数模型进行研究，编制了测井分析程序（CFI），此程序在现有常规的资料情况下，使得储层中气体能够准确识别。CFI程序在大港油田应用取得了很好的效果。 主题词：压缩系数 声波参数 可动水体积 流体评价 0 前 言 在地层评价中，传统的方法是利用电阻率和孔隙度测井按骨架、孔隙流体以及泥质等电阻率并联模型（体积模型）（图1），根据各种计算含水饱和度公式，得出地层的含水饱和度，从而确定地层的流体性质，以此对地层作出评价。而在实际中由于岩石骨架与油气的电阻率相近，地层测井电阻率又受到地层水矿化度、泥质附加导电性、孔隙结构、润湿性等多种因素的影响，使地层评价变得相当复杂，甚至无法得出正确的结论【1】。 本此利用声波测井评价地层流体性质的原理是基于组成岩石的矿物、水、油和气等成分具有不同的压缩性。由于岩石孔隙空间的压缩程度、孔隙结构及地层水矿化度对声波测井解释结果的影响很小，因此用于储层评价，特别是用于套管井的储层评价具有很好的实用性【2】。 图1 电阻率并联模型 原理 由于岩石各种成分的压缩性具有较大差别（图2），由于气体的压缩系数远比液体的压缩系数大，只要岩样气体饱和度大于1%，岩石的压缩系数就非常接近干燥岩石的压缩系数。当岩石孔隙流体中含有少量的气体时，岩石的纵波速度就会显著降低，含水饱和度从1%到较高的范围内，纵波速度随含气量的变化而变化较小；而横波速度主要沿岩石骨架传播，与孔隙流体性质关系不大【3】。岩石的压缩系数在含水饱和度很高（接 近水饱和）时对气体含量非常敏感，而当含有较多的气体时，压缩系数对气体含量不很敏感。所以，压缩系数与纵横波速度比均可以识别气层。 图2 地层成分压缩性分布图 理论计算公式为： vp＝（（Kf+4μ/3）/ρ）1/2 (1) vs＝(μ/ρ)1/2 (2) μ＝ρo×vso2 (3) ρo=（1-φ）×ρS 由（1）式可得到地层弹性模量关系式： Kf＝vp2×ρ-4μ/3 (4) 地层弹性模量与地层体积压缩系数有如下关系： Cf＝1/Kf (5) 以上各式中符号为： Kf — 岩石弹性模量； Cf — 岩石体积压缩系数，m2·N-1； ρo、ρs — 分别为干岩样、岩石骨架密度，Kg/m3； ρ— 测井密度值； φ— 岩石孔隙度（程序中由补偿中子-补偿密度测井计算）； vp、vs — 分别为岩样纵波速度、横波速度，m·s-1； μ— 岩样剪切模量； vso — 干燥岩样的横波速度。 如果工作井有长源距声波或交叉多极阵列声波测井资料，则可直接用来计算储层体积压缩系数。若没有上述测井资料，横波的求取可利用纵横波速度比与孔隙度的理论关系得到，再通过补偿声波测井等资料，求取储层体积压缩系数。 2 测井分析程序（CFI） 根据上述原理编制的测井分析程序（CFI）可用来评价地层的流体性质。该程序可计算地层的一般地层参数（孔隙度、泥质含量、含水饱和度、渗透率等），同时计算地层体积压缩系数，并与地层电阻增大系数结合组成评价参数，对地层流体性质作出评价。 程序输入曲线（8条）： 深电阻率（RT）、浅电阻率（RXO）、声波时差（AC）、补偿密度（DEN）、补偿中子（CNL）、自然伽马（GR）、自然电位（SP）、井径（CAL）等。 程序输出曲线（28条）： 孔隙度曲线：孔隙度（POR）、泥质含量（SH）；流体评价参数曲线：含水饱和度（SW）、束缚水饱和度（SWB）、地层体积压缩系数与电阻增大率之积（CFI）、理论气线（LG）、理论水线(LW)、CFI相对值（DCFI）、地层含气指示线（G）、地层含水指示线（W）、其它曲线与POR程序相同【4】。 程序输入参数（87个）： 与POR程序不同如下： 测井曲线校正值：ADT—目的井段储层声波时差平均值； 计算地层体积弹性系数的参数： VSOP—计算地层横波速度选择符， ＝0 用测量的横波时差； ≠0 用实验公式； YWOP—计算纵横波速度比公式选择符， ＝0 用理论计算公式 ≠0 用实验公式 CFOP—计算体积压缩系数公式选择符,实验关系 ＝0 用理论计算公式 ≠0