CN111983707B - 一种致密砂岩气层可动水识别方法及*** - Google Patents

一种致密砂岩气层可动水识别方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种致密砂岩气层可动水识别方法及***，首先采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；并计算得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；将中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，得到目标储层中的可动水识别结果；本发明中自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN不受储层电性高低的影响，避免了利用储层电阻率识别可动水识别过程产生的误差，提高了评价结果的准确性；目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN能够直接从现有的测井资料中获取，无需特殊设备及手段进行获取，操作过程简单，成本低。

Description

一种致密砂岩气层可动水识别方法及***
技术领域
本发明属于测井技术领域，特别涉及一种致密砂岩气层可动水识别方法及***。
背景技术
目前，测井行业中评价致密砂岩气层含水性，最常用的方法有两种：第一是通过阿尔奇公式，计算储层含水饱和度；第二是核磁共振测井，判断储层含水性。
其中，利用阿尔奇公式计算储层含水饱和度时，通过视地层电阻率高低，判断储层含水性；但致密砂岩储层电阻率受岩性与孔隙结构影响，从电性上不能有效识别储层含水性，即电阻率数值高低无法准确判断其含水性；利用核磁共振测井时，通过对T2谱分析，判断储层含水性，该方法判断结果比较准确，但其测井条件较苛刻，而且测井成本高，在开发井中广泛应用局限性大。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种致密砂岩气层可动水识别方法及***，以解决现有测井过程中评价致密砂岩气层含水性时，难度较大，结果准确性低，成本较高的技术问题。
为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种致密砂岩气层可动水识别方法，包括以下步骤：
步骤1、采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；
步骤2、利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，并结合目标储层的自然伽马曲线GR，计算得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；
步骤3、将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，根据对比结果，得到目标储层中的可动水识别结果。
进一步的，步骤1中，目标储层为致密砂岩气层。
进一步的，步骤1中，利用自然伽马测井仪器，测量地层自然伽马强度随深度变化的曲线，得到所述的目标储层的自然伽马曲线GR。
进一步的，步骤1中，利用中子测井探测器，测量地层中热中子和超热中子的密度，得到所述目标储层的中子孔隙度曲线CN；其中，中子测井探测器采用双源距探测器。
进一步的，目标储层的中子孔隙度曲线CN为目标岩层的含水孔隙度；目标储层的中子孔隙度曲线CN的数学表达式为：
Figure GDA0004057792730000021
其中，Sw为孔隙中含水饱和度，HW为孔隙中水的含氢指数，φW为地层含水孔隙度，φ为地层孔隙度。
进一步的，步骤2中，目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚的数学表达式为：
Figure GDA0004057792730000022
进一步的，步骤3中，将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚相减，得到中子孔隙度差值曲线CC；当中子孔隙度差值曲线CC中的中子孔隙度差值大于零时，则目标储层中含可动水；当中子孔隙度差值曲线CC中的中子孔隙度差值小于等于零时，则目标储层中无可动水。
本发明还提供了一种致密砂岩气层可动水识别***，包括目标储层信息采集模块、理想泥质中子孔隙度计算模块及可动水识别模块；
目标储层信息采集模块，用于采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，并读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；
理想泥质中子孔隙度计算模块，用于利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，并结合目标储层的自然伽马曲线GR，得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；
可动水识别模块，用于将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，根据对比结果，得到目标储层中的可动水识别结果。
与现有技术比，本发明的有益效果有：
本发明提供了一种致密砂岩气层可动水识别方法及***，利用目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，获取与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚，根据获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚的对比结果，进而实现对目标储层中可动水的识别；本发明中目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN不受储层电性高低的影响，避免了利用储层电阻率识别可动水识别过程产生的误差，提高了评价结果的准确性；目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN能够直接从现有的测井资料中获取，无需特殊设备及手段进行获取，无需复杂的计算，操作过程简单，难度较小，成本低。
本发明所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法及***，对于复杂井况，无法采集裸眼测井资料时，采用先下入套管，在套管内采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，进而实现对复杂井况下，目标储层可动水的识别，解决了现有技术中套管内电阻率曲线与核磁共振测井无法实现的技术问题，适用范围广，操作过程简单。
附图说明
图1为本发明中的致密砂岩气层体积模型；
图2为实施例1中某致密砂岩气层探井的测井曲线剖面图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步解释说明，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明提供了一种致密砂岩气层可动水识别方法，包括以下步骤：
步骤1、采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；其中，目标储层为致密砂岩气层；
其中，利用自然伽马测井仪器，测量地层自然伽马强度随深度变化的曲线，得到所述的目标储层的自然伽马曲线GR，自然伽马测井仪器包括探测器、放大器及高压电源，探测器采用闪烁计数管；地层中的自然伽马射线由岩层穿过泥浆及仪器外壳后，进入探测器中，探测器将自然伽马射线转换为电脉冲信号，经过放大器对电脉冲信号进行放大后，由电缆传输至地面。
其中，利用补偿中子测井，通过中子测井探测器，测量地层中热中子和超热中子的密度，得到所述目标储层的中子孔隙度曲线CN；中子测井探测器采用双源距探测器，包括长源距探测器及短源距探测器；优选的，长源距探测器为0.53m，短源距探测器为0.32m；利用长源距探测器及短源距探测器分别得到两个计数率，由地面仪器计算两个计数率的壁纸，通过模拟计算，得到中子孔隙度曲线CN。
在致密砂岩地层中，砂岩层、泥岩层基本上是交互出现，纯泥岩具有高自然伽马值、高中子孔隙度值；而砂岩层是明显的低自然伽马值、低中子孔隙度，测井解释上按照自然伽马半幅点确定砂、泥岩层界面；本发明中邻近纯泥岩是以目标砂岩储层上或下的泥岩。
步骤2、利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，并结合目标储层的自然伽马曲线GR，计算得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；
其中，目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚的数学表达式为：
Figure GDA0004057792730000051
步骤3、将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，根据对比结果，得到目标储层中的可动水识别结果；
具体的：将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚相减，得到中子孔隙度差值曲线CC，中子孔隙度差值曲线CC即为目标储层的可动水识别曲线；当中子孔隙度差值曲线CC中的中子孔隙度差值大于零时，则目标储层中含可动水；当中子孔隙度差值曲线CC中的中子孔隙度差值小于等于零时，则目标储层中无可动水。
本发明还提供了一种致密砂岩气层可动水识别***，包括目标储层信息采集模块、理想泥质中子孔隙度计算模块及可动水识别模块；
目标储层信息采集模块，用于采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，并读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；
理想泥质中子孔隙度计算模块，用于利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，并结合目标储层的自然伽马曲线GR，得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；
可动水识别模块，用于将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，根据对比结果，得到目标储层中的可动水识别结果。
理论原理
如附图1所示，建立简易致密砂岩气层体积模型，中子孔隙度测井过程中，其实质是对地层中含氢指数的测量，包括地层孔隙可动流体中氢的含量、束缚水中氢的含量以及岩体中结晶水氢的含量的响应；
依据简易致密砂岩气层体积模型，建立地层含氢指数的表达式，即中子孔隙度曲线CN的表达式为：
CN＝Hma(1-φ)+φ[HWSw+(1-Sw)Hg]
Figure GDA0004057792730000061
其中，Hma为固体骨架的含氢指数，Sw为地层孔隙中含水饱和度，HW为地层孔隙中可动水的含氢指数，Hg为地层孔隙中天然气的含氢指数，φw为地层的含水孔隙度，φ为地层的总孔隙度。
对于致密砂岩气层，砂岩骨架含氢指数为零，即Hma＝0；地层中水的含氢指数接近于1，即HW≈1；储层中天然气的含氢指数非常低也接近零，即Hg≈0；因此，致密砂岩气层中，中子孔隙度曲线CN约等于储层含水孔隙度；致密砂岩气层的中子孔隙度曲线CN的数学表达式为：
Figure GDA0004057792730000062
对于纯泥岩段，纯泥岩段地层中主要是束缚水，其中子孔隙度测井过程实质为对纯泥岩段地层的束缚水孔隙度的测量；通过选取在目标储层邻近的纯泥岩层，邻近的纯泥岩层与目标储层两者沉积年代接近，且压实相近。
利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，结合表征泥质含量的自然伽马曲线GR，通过线性关系计算，构建出目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；最后，通过获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚，得到中子孔隙度差值曲线CC；如果中子孔隙度差值曲线CC的中子孔隙度差值CC＞0，说明目标储层中含有可动水，且数值越大，可动水体积越大；当中子孔隙度差值CC≤0时，则目标储层中无可动水。
本发明所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法及***，只需要用到自然伽马曲线和中子孔隙度曲线，不需要其它数据参与分析；即使运用套后测量自然伽马和中子孔隙度曲线，仍可满足评价要求；在复杂井况下，运用套后测量测量自然伽马和中子孔隙度曲线时，在测井过程用到的仪器和方法与裸眼相同的，只是在测井环境中多了一层套管，但在套管中，由于金属导电与屏蔽作用，电阻率与核磁测井是无法测量的，但是自然伽马和中子孔隙度曲线在套管中测量，用本方法仍可以判断储层含水性；本发明仅需简单计算即可快速获取结果；曲线测井费用少，成本低。
实施例1
本实施例1中以鄂尔多斯盆地致密砂岩气的一口探井为例，附图2为该致密砂岩气层探井的测井曲线剖面图；附图2中，第1道为测井深度，第2道为岩性曲线，第3道为电阻率曲线，第4道为孔隙度曲线，第5道为构建的束缚水中子孔隙度与测量中子孔隙度对比，第6道为中子孔隙度差值曲线CC，即可动水识别曲线，第7道为测井解释岩性剖面，第8道为测井结论；本实施例中，以第五道示例，邻近泥层为2032的泥岩或2013-2019之间的泥岩，使与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚与其中子孔隙度值CN泥岩重合。
本实施例中，选择该储层附近的2015.0m处GR泥岩＝140，CN泥岩＝27％作为纯泥岩层标准，通过计算，可以看到第5道85号层出现了明显的差异，即第6道中的中子孔隙度差值＝4.5％，计算结果表明该层有可动水存在；通过对85号层经过压裂改造试气，日产气40000m3/d，产水11.25m3/d，证明了该层含有可动水，验证了该方法可行性。
实施例2
与上述实施例1中的原理相同，利用本发明所述的可动水识别方法对山西某地区致密砂岩气储层，对已有单层致密砂岩储层试气资料的6口井应用该方法验证，符合率达到88.3％。
以上仅为本发明较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡用本发明说明书及图式内容所为的简易变化及等效变换，均应包含于本发明的专利范围内。

Claims (7)

1.一种致密砂岩气层可动水识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；其中，邻近纯泥岩是以目标砂岩储层上或下的泥岩；
步骤2、利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，并结合目标储层的自然伽马曲线GR，计算得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；
步骤3、将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，根据对比结果，得到目标储层中的可动水识别结果；
步骤2中，目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚的数学表达式为：
Figure FDA0004057792720000011
2.根据权利要求1所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法，其特征在于，步骤1中，目标储层为致密砂岩气层。
3.根据权利要求1所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法，其特征在于，步骤1中，利用自然伽马测井仪器，测量地层自然伽马强度随深度变化的曲线，得到所述的目标储层的自然伽马曲线GR。
4.根据权利要求1所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法，其特征在于，步骤1中，利用中子测井探测器，测量地层中热中子和超热中子的密度，得到所述目标储层的中子孔隙度曲线CN；其中，中子测井探测器采用双源距探测器。
5.根据权利要求1所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法，其特征在于，目标储层的中子孔隙度曲线CN为目标岩层的含水孔隙度；目标储层的中子孔隙度曲线CN的数学表达式为：
Figure FDA0004057792720000021
其中，Sw为孔隙中含水饱和度，HW为孔隙中水的含氢指数，φW为地层含水孔隙度，φ为地层孔隙度。
6.根据权利要求1所述的一种致密砂岩气层可动水识别方法，其特征在于，步骤3中，将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚相减，得到中子孔隙度差值曲线CC；当中子孔隙度差值曲线CC中的中子孔隙度差值大于零时，则目标储层中含可动水；当中子孔隙度差值曲线CC中的中子孔隙度差值小于等于零时，则目标储层中无可动水。
7.一种致密砂岩气层可动水识别***，其特征在于，包括目标储层信息采集模块、理想泥质中子孔隙度计算模块及可动水识别模块；
目标储层信息采集模块，用于采集目标储层的自然伽马曲线GR和中子孔隙度曲线CN，并读取目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩；其中，邻近纯泥岩是以目标砂岩储层上或下的泥岩；
理想泥质中子孔隙度计算模块，用于利用目标储层邻近的纯泥岩段的自然伽马值GR泥岩和中子孔隙度值CN泥岩，并结合目标储层的自然伽马曲线GR，得到目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚；
其中，目标储层中与自然伽马曲线GR对应的理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚的数学表达式为：
Figure FDA0004057792720000022
可动水识别模块，用于将获取的目标储层的中子孔隙度曲线CN与理想泥质中子孔隙度曲线CN束缚进行对比，根据对比结果，得到目标储层中的可动水识别结果。
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