致密砂岩气储层测井评价方法研究

谢 岚

（中联煤层气有限责任公司，北京 100000）

致密砂岩气是属于煤系“三气”的一种，美国首先发现了致密气并开展了相关研究。目前，全球已有美国、澳大利亚和加拿大等十几个国家开展了关于致密气的研究，其中美国最先开始了致密气的开采工作，并证实它的储量在非常规天然气中排首位，但在经济条件下开发致密砂岩气的成功率仅为50%，因此致密砂岩气藏的开发仍处于探索阶段。

中国的致密砂岩气发现较早，相继在鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木等盆地都获得了新的发现。2010年，我国致密砂岩气全年探明地质储量约为28656.7×108m3，致密砂岩气年产量约为222.5×108m3，占当年全国产气量的23.5%[1]。研究表明，地层条件相对稳定的向斜构造及凹陷区是致密气的主要分布地带，且由于煤系烃源岩具有生烃范围宽、可持续供气的特点，故此类烃源岩是致密气的主力烃源岩。

1 致密砂岩气藏的储层特征

在中国发现的致密气藏中，其储集层特点与普通的陆相砂岩储集层基本一致，且由于储层压实严重和不同地质作用的影响，使得致密气藏与常规储层的特征有些许差异。例如，致密气藏还具有低孔隙度低渗透率、孔隙间连通性较差、地层压力会出现异常等特点。

致密气藏具有较差的物性，孔隙度值一般为在2.0%～13.5%，渗透率值的范围一般在0.001～1mD。因此，基质孔隙连通性较差和孔喉分布不均提高了致密砂岩储集层的渗流能力，和一般储层相比，裂缝发育层段的渗透率至少要高出一个数量级。

致密气藏的地层特点有岩性致密、基质孔隙度小等，在压实和交结作用的共同影响下，储层的毛细管压力会变大，饱和度为50%的毛细管压力可达到5～50MPa而喉道半径的最大值一般小于0.5μm。当考虑了岩石含水饱和度的影响，由于采气时很容易产生吸水现象，可能会使喉道变细以及储层受到损害等。

因此，虽然我国致密砂岩储层储量巨大，有较好的开发前景，但是因为各种地质作用的影响较为复杂，使得致密气藏的研究还有很多问题需要去解决。

2 致密砂岩气储层测井响应

储层“四性”指岩性、物性、含气性和电性，研究其关系是定性、定量解释储层参数的基本条件。这四者之间既存在相互影响的关系，同时也相互联系着，其中岩性是起主要作用的，物性因不同的岩性条件产生变化，含油气性由岩性和物性共同控制，电性是其余三者的集中反映。测井数据可以很好的反映储层的沉积特征，而研究四性关系有利于进行油气藏的评价[2]。

2.1 岩性与物性

不同的岩性会使物性变得十分复杂，研究表明，随着岩石粒度的变粗，物性会越来越好。同时岩屑含量会对孔隙度和渗透率造成很大影响，即随着岩屑含量的增加，孔隙度和渗透率随之减小。

2.2 岩性与电性

岩性对电阻率的影响较为明显，随着粒度的变细，电阻率有降低的趋势。不同岩性的电性特征相对复杂，具体表现为：随着粒度的变细，因为自然伽马相对值和Pe值的增大，电阻率值会降低。

2.3 物性与电性

物性与电性之间基本呈线形关系：当孔隙度减小时，电阻率值增大；反之电阻率值增大。另外储集层流体性质的不同也会影响电性，因此电阻率和孔隙度之间的关系并不仅仅是简单的线性关系。

2.4岩性、物性、电性与含油气性

含气性是岩性、物性和电性综合反映的结果，因此研究储层的岩性、物性和电性是确定储层含气性的基础。一般随着含气性的变好，致密砂岩的自然伽马值的降低，声波时差值增大，密度测井值降低，电阻率值升高。

3 定性识别致密砂岩气的方法

流体性质的识别是储层评价中十分重要的部分。通过利用单一测井曲线识别流体性质有难度大、精度不高的缺点，因此应当考虑多条曲线的响应特征进行识别，并利用一些数理方法对测井曲线识别难度比较大的层段进行判别[3]。

3.1 交会图法

交会图法在气水层识别方面有良好的使用效果，在实际应用过程中，可结合气测等资料进行储层精细二次解释。

例如，将声波曲线和侧向电阻率曲线重叠可以发现，声波值会随孔隙度和含气饱和度的增大而增大，电阻率在气层处也显示高值；将密度曲线与深侧向电阻率曲线交会后发现，含气饱和度较大的层位具有低密度、高电阻率的特点。

3.2孔隙度测井识别法

若地层条件相同，储层含气对孔隙度测井曲线的影响比较大。因为天然气的密度小于水、油的密度，在测井曲线上表现为含气层的密度值小于纯水层的密度值；中子测井主要测量地层的含氢量，由于天然气的含氢量相对较低，甚至低于骨架的含氢量，严重时还会产生挖掘效应，故地层含气会使中子值变小；声波测井主要测量纵波速度，地层含气会使纵波速度变小，因此声波值增大。

3.3含气当量法

含气当量的定义公式如下：

式中：φS声波孔隙度、φD+密度孔隙度、φN为中子孔隙度。

Q＞1表示为气层，反之为非气层。可以看出，随着含气当量的增大，含气饱和度也会增大。利用此方法识别气层可以很好的消除泥质的影响，并放大气层的影响，因此准确性较高。

3.4 侧向感应联测法

感应测井与侧向测井原理的不同导致它们的适用条件有差异，其中侧向测井在中高阻地层中较为准确，而感应测井在低阻地层较为准确。在泥浆矿化度较低时，水层会出现高侵，但感应测井值比侧向测井值相对较低；对于油气层而言，侧向电阻率略高于感应电阻率或两者较为接近。由此可以根据泥浆侵入对侧向、感应测井值影响的不同，制作侧向、感应交会图版，来识别高阻水层与低阻气层。

3.5 纵波等效弹性模量差比值法

声波传播速度的影响因素比较多，其中岩石体积模量和密度起主要作用，且随着传播速度的增大，体积模量和密度均增大。纵波等效模量是用杨氏模量和泊松比的函数所表示的，当储层有相同岩性和孔隙度的条件时，岩石中含气会使杨氏模量与泊松比都会减小，因此纵波等效模量减小；而岩石孔隙中完全含水时，杨氏模量与泊松比都会增大，故纵波等效弹性模量增大。

3.6 相关分析法

在常规曲线中，以声波、密度和中子为主的三孔隙度测井系列和电阻率测井对流体的识别和评价有很好的效果，因此可以利用它们之间的相关性来识别气、水层。例如，对密度-中子测井做相关性分析后可以得出，在纯水储层中，视密度孔隙度与视中子孔隙度呈正相关，当储层含气后，视密度孔隙度与视中子孔隙度减小，呈负相关；在密度-电阻率测井中，水层处电阻率值与密度值有较好的正相关关系，对于纯油气层，密度值与电阻率值有明显的负相关性。

4 结语

1）致密砂岩气储层具有低孔低渗、孔喉连通性差、地层压力异常等特点。

2）储层“四性”关系研究是定性、定量解释致密砂岩储层参数的基本条件。其中岩性是基础，物性是关键，电性是手段，含油气性是目的。

3）流体性质的识别是储层评价中不可缺少的部分，主要方法有交会图法、三孔隙度识别法、含气当量法、侧向感应联测法、纵波等效弹性模量差比值法和相关分析法等。