致密砂巖氣藏隨鉆識別方法研究——以濟陽坳陷為例

(1.中國尤氏大學地球科學與技術學院，山東青島266555；2.中國石化勝利石油管理局地質錄井公司，山東東營257064；3.中國石化石油工程技術研究院測井研究所，北京100101)

基金項目:國家自然科學基金“砂巖成巖作用的結構應變與結構非均質性”(No.41002034)。

作者簡介:徐，女，高級工程師，現從事測井技術研究，郵箱:slljxxq @ 163.com

摘要:及時識別氣藏是天然氣勘探的主要任務之壹。濟陽坳陷致密砂巖氣主要分布在東營凹陷和孤北-渤南地區，有油型氣和煤型氣兩種類型。由於儲層具有物性差、非均質性強、成因復雜等特點，鉆井識別難度比常規砂巖氣藏大得多。基於主要致密砂巖氣產區的地質特征，分析研究了氣相色譜測井和罐頂氣輕烴色譜測井資料在不同類型氣藏中的響應特征和識別方法。結果表明，氣相色譜測井和罐頂氣輕烴色譜測井對致密砂巖氣有很好的響應，兩者相輔相成，是隨鉆直接識別氣層的兩種最有效的地球化學測井方法。鉆遇明顯氣層時，氣相色譜總烴含量明顯高於背景值，總烴對比系數壹般大於3，罐頂氣中輕烴組分豐富，C1-C4輕烴化合物豐度壹般大於1000%。隨著演化程度的增加，氣體組分中甲烷含量逐漸增加，重烴含量逐漸減少。在Pixler烴組分比圖上，自上而下有幹氣區、濕氣區、煤成氣區和凝析氣區。煤型氣多位於罐頂輕烴C5 -C7脂肪烴組三角圖的中上部，油型氣位於其下部，橫向分布較寬，可用於區分油型氣和煤型氣。利用上述方法對濟陽坳陷致密砂巖氣藏進行識別，符合率達到91.6%，提高了隨鉆識別的準確性。

關鍵詞:致密砂巖氣；隨鉆識別；泥漿氣體；罐頂氣體；準確率

致密砂巖氣隨鉆識別方法——以濟陽坳陷為例

徐曉瓊1，2王誌展3慈興華2劉彩霞2牛強2

(1.中國石油大學地球科學學院，山東青島266555；2.中國石化李晟石油管理局地質錄井公司，山東東營257064；3.中國石化石油工程研究院測井技術部，北京100101，中國)

文摘:隨鉆氣識別是天然氣勘探的主要任務之壹。濟陽坳陷致密砂巖氣分布在東營凹陷和孤北-渤南地區，包括油型氣和煤型氣。由於儲層物性差、各向異性強、成因復雜等特點，致密砂巖氣層比普通砂巖氣層更難識別。根據濟陽坳陷致密砂巖氣的地質特征，深入分析了幾種不同類型致密砂巖氣的泥漿氣和頂部氣測井響應特征，總結了隨鉆評價標準和識別方法。認為泥漿氣測錄井和頂空氣測錄井具有明顯的響應性和互補性，是兩種有效的隨鉆地球化學錄井方法。鉆典型氣層時，總瓦斯含量遠高於背景值，反差系數大於3。通常輕烴的組成很豐富，C1-C4輕烴的含量大於1000%。隨著演化程度的提高，甲烷氣體成分逐漸增加，重烴逐漸減少。在Pixler圖中，天然氣的烴組分比例從上到下依次是幹氣、濕氣和煤成氣、凝析油。在頂空氣C5-C7脂肪烴族組成三角圖上，煤型氣在上部，油型氣落在底部，且橫向分布較寬，可用來鑒別油型氣或煤型氣。利用上述方法識別致密砂巖氣層，準確率達到965438±0.6%，從而提高了濟陽坳陷致密砂巖氣隨鉆識別的準確率。

關鍵詞:致密砂巖氣；隨鉆識別；泥漿氣體；頂空氣體；準確率

致密砂巖氣是指低孔隙度(< 12%)、低滲透率(< 1× 10-3 μ m2)、低含氣飽和度(< 60%)、高含水飽和度(> 40%)和天然氣流動緩慢[65438]的砂巖層中的非常規天然氣，由於埋藏深度壹般較大，習慣上也稱為深層致密砂巖氣[2]。濟陽坳陷致密砂巖氣類型豐富，根據母質類型不同可分為油型氣和煤成氣，根據有機質演化程度可分為熱降解氣和高溫裂解氣。根據測試結果，主要有幹氣、濕氣和凝析氣三種相態類型[5 ~ 7]。由於埋藏深(壹般在4000米以下)，儲層成巖演化強，物性差，成藏機理復雜[8 ~ 11]，巖屑熒光顯示弱或無熒光顯示，遠不如含油巖屑容易檢測，根據濟陽坳陷致密砂巖氣產區地質特征和響應特征分析，隨鉆識別難度較大[12，18]

1研究區地質特征

圖1濟陽坳陷構造輪廓

濟陽坳陷致密砂巖氣主要分布在東營凹陷北帶、渤南窪陷沙四段和孤北地區石炭-二疊系[7，8，15 ~ 17](圖1)。東營凹陷和渤南凹陷沙四段為鹽湖-淡水湖相沈積，氣源巖以暗色泥巖和含膏泥巖為主，有機質類型好，豐度高。凹陷中部烴源巖處於成熟-高成熟演化階段。儲層主要為近岸水下扇、扇三角洲前緣砂體和濱淺湖灘壩砂體。儲集空間主要為粒間孔隙，地層壓力為低-正壓力。孤北地區石炭-二疊系為壹套煤系地層，發育黑色煤、碳質泥巖和深灰色、灰黑色泥巖，有機質含量豐富，以ⅲ型母質為主，演化程度高，是該區主要的氣源巖。儲層為三角洲和河流沈積砂巖，孔隙類型主要為次生溶孔，地層壓力為低壓-弱高壓(表1，圖2)。

表1濟陽坳陷致密砂巖氣主要產區地質特征

圖2致密砂巖氣產區綜合直方圖

從儲層物性來看，所有非常規儲層膠結均為致密-非常致密，儲層物性評價為良好-中等儲層[18]。東營凹陷北部帶以油型氣為主，孤北-渤南地區深層天然氣地球化學特征有規律變化，自西向東逐漸由油型氣向煤成氣轉變[16，17]。

2致密砂巖氣藏測井資料的響應特征

天然氣測井的主要任務是在鉆井過程中及時識別氣層。鉆開地層時，地層中的油氣通過兩種途徑進入井筒:壹種是被鉆頭機械破碎的巖屑帶入；二是鉆遇地層中的油氣在壓差的作用下，以滲流或擴散的形式直接進入。氣相色譜測井主要檢測鉆井液中以遊離態(氣泡)和溶解態(溶於水或油)存在的氣體(泥漿氣)，是隨鉆直接識別油氣層最有效的地化錄井方法。罐頂氣輕烴色譜測井是檢測巖屑或巖心自然解吸的輕烴(分子碳數為C1 -C7 [19，20]的化合物)，輕烴的形成和演化與天然氣密切相關，是氣源識別和氣源對比的重要指標[16，65438+]。兩者相輔相成，可以隨鉆綜合探測地下氣藏。

2.1氣相色譜數據特征

研究區致密砂巖氣對氣相色譜數據有強烈的響應。鉆遇明顯氣層時，總烴含量(TGAS/%)明顯高於背景值，因此可以檢測到隨鉆氣層顯示。無論是油型氣還是煤型氣，甲烷在氣體組成中占絕對優勢，含量為64.0% ~ 96.0%。在重烴氣體中，乙烷和丙烷是最常見的，碳數大於4的烴含量較低(表2)。油型氣中甲烷的分布範圍較大，壹般從凝析氣-濕氣-幹氣。隨著演化階段的增加，甲烷相對含量(C1/%)逐漸增加，幹燥系數η逐漸增大。對於同壹類型的氣體，由於地質條件的差異，氣體成分特征也不同。煤型氣的氣體成分較為完整，與油型氣中的水分和幹氣具有相似的顯示特征，僅根據氣體成分含量難以識別氣層類型。

表2濟陽坳陷典型致密砂巖氣體和烴類組分特征

2.2罐頂氣輕烴色譜數據特征

從表3可以看出，致密砂巖氣富含輕烴成分。除幹氣甲烷占絕對優勢且C6-C7輕烴化合物貧乏外，其他類型氣輕烴分布範圍較廣。C1-C4輕烴化合物豐度壹般大於1000，組分數量在6-27之間，但在異戊烷/正戊烷(iC5/nC5)中。

表3濟陽坳陷典型致密砂巖氣輕烴組成

3致密砂巖氣層測井識別方法

3.1氣藏的定性識別

研究區地層壓力相對壹致。在類似鉆井條件下，含油氣量越高，地層物性越好，通過單位體積油氣層鉆入鉆井液的油氣就越多，氣相色譜總烴含量明顯高於背景值。總烴對比度系數(異常值/背景值)常用來衡量異常顯示的幅度。相應地，罐頂氣中輕烴的豐度更高。在同壹層位，氣層的視振幅高於含氣水層和幹層。根據氣體成分、輕烴的豐度和組成特征，可以快速定性識別氣層(表4)。

表4濟陽坳陷致密砂巖氣藏測井參數評價標準

3.2氣藏類型的識別

圖3濟陽坳陷天然氣Pixler烴組成比圖

由於氣體組成和輕烴組成特征隨有機母質類型和生烴演化程度的不同而不同，因此可用於天然氣成因類型劃分、氣源對比和成熟度評價[15 ~ 17]。隨著演化程度的增加，氣體組分中甲烷含量逐漸增加，重烴含量逐漸減少[16，19，20]，組分比分別為C1/C2、C1/C3、C1/C4和C1/C5。煤成氣落在濕氣帶和凝析氣帶的交匯處，但折線走向與油型氣明顯不同。C1/C3、C1/C4和C1/C5的比值逐漸降低，可以很好的區分。

不同結構的輕烴(正構烷烴、異構烷烴和環烷烴)在不同類型的母質中含量不同。腐泥型母質中輕烴富含正構烷烴和環烷烴，腐殖型母質中輕烴富含異鏈烷烴[15 ~ 17]。濟陽坳陷致密砂巖氣中C5、C6和C7脂肪烴族組成明顯表現出上述特征(圖4)。煤型氣多位於三角形的中上部，油型氣位於下部，其橫向分布較寬，可用於區分油型氣和煤型氣。

應用上述方法對濟陽坳陷16口探井的54個含氣層進行了識別，符合率達到91.6%，證明了該方法的可行性。

圖4濟陽坳陷天然氣C5-C7脂肪烴族組成三角圖

4結論

氣相色譜測井和罐頂氣輕烴色譜測井技術是隨鉆測井快速檢測致密砂巖氣層的有效分析手段。根據天然氣的氣體組成和輕烴的豐度及分布特征，可以定性識別氣藏，區分氣藏類型。然而，任何分析方法都不可避免地會受到復雜的鉆井條件和地質條件的影響，因此識別方法總是存在壹些缺點。在實際應用過程中，要在充分認識地質特征的前提下，綜合運用各種方法，相互借鑒、相互驗證，提高識別精度。

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