CN101798922A - 天然气充盈度判断方法及其在低丰度气藏中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气充盈度判断方法及其在低丰度气藏中的应用，涉及石油天然气勘探开发技术领域，其具体方法包括具体储层中，实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf，在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs，将实测该储层的天然气密度ρ_gf与标准温度和标准压力条件的天然气密度ρ_gs相比，得出该具体储层的天然气充盈度。本方法能非常方便快捷地得出该储层内的天然气充盈度，并且本发明还提出将天然气充盈度应用于低丰度气藏中储层天然气含量的判断。

Description

天然气充盈度判断方法及其在低丰度气藏中的应用

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，确切地说涉及一种石油天然气勘探开发中天然气充盈度的判断方法及将天然气充盈度应用于低丰度气藏中进行储层评价的方法。

背景技术

在以往对天然气储层气含量及产能的测井定量评价中，只用了孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度4个基本参数，根据4个基本参数的数值确定储层的天然气含量。但在低丰度储层中，普遍存在不同的储层其上述4个参数都基本相同，而产能却差别较大的现象。

现有对储层流体类型判别基本分为以下两种办法：

1、电阻率资料对流体类型反映敏感，且气(油)层、水层的响应特征不同，是流体判别最常用的方法之一。但电阻率资料同时受岩性、孔隙度、孔隙结构等非流体因素影响大，常常使储层流体类型判别符合率不高，给油气田开发生产带来很大困难。

2、利用天然气和地层水对密度和中子资料的影响不同，从而来判别储层流体类型也是常用方法之一。

例如公开号为CN1243958，公开日为2000年2月9日的中国专利文献公开了一种在石油地质勘探开发中识别储层流体性质的井中测量方法及实施该方法的设备。测量方法是向被测储层同时输入至少两种频率的复合电流，接收对应频率产生的信号，比较其幅度差值大的井段表明储层流体性质是油(气)，其幅度差值小的井段表明储层流体性质是水。实施本方法的设备工作原理与现有的测量地层电阻率的仪器类似，其工作原理特征是具有向被测储层供给至少两种频率的复合电流的能力及分选整理对应频率测量信号的能力。

但上述两种方法及专利技术，所针对的都是对储层的流体类型的判别，并不适用于对储层天然气具体含量的判断，尤其是在低丰度储层中，无论是采用孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度4个基本参数确定储层的天然气含量的方法还是上述两种方式，都不能准确判断低丰度储层中天然气的含量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种对储层中天然气的充盈度进行判断的方法，本方法能非常方便快捷地得出该储层内的天然气充盈度，并且本发明还提出将天然气充盈度应用于低丰度气藏中储层天然气含量的判断。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种天然气充盈度判断方法，其特征在于：具体储层中，实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf，在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs，将实测该储层的天然气密度ρ_gf与标准温度和标准压力条件的天然气密度ρ_gs相比，得出该具体储层的天然气充盈度 $C=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gf}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gs}}},$ 结合试油资料统计分析，所得出的天然充盈度C大于40％表示天然气充盈度高，低于15％表示天然气充盈度低。

所述实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf的具体方法为：利用声波时差、补偿中子、补偿密度和自然伽马测井资料，建立计算天然气充盈度的方法：

首先根据中子测井含氢指数和经骨架密度校正的密度孔隙度，利用经典的中子含氢指数与密度孔隙度交会图板查出其对应的地层孔隙度(φ)及冲洗带含水饱和度(S_xo)；所述经典的中子含氢指数与密度孔隙度交会图板为本领域现有技术；

然后，由自然伽马资料计算泥质含量(V_sh)，并根据储层深度和粘土成分计算泥质密度(ρ_sh)和含氢指数(Φ_Nsh)；最后根据岩石矿物成分选取合适的岩石骨架中子值(Φ_Nma)和密度值(ρ_ma)；

最后，将所获得的上述参数代入密度响应方程：ρ_b＝φ[ρ_g(1-S_xo)+S_xoρ_mix]+V_shρ_sh+(1-V_sh-φ)ρ_ma(此方程为测井界公认的常见公式)，计算出天然气密度(ρ_g)：

${\mathrm{\ρ}}_g=\frac{{\mathrm{\ρ}}_b-\mathrm{\φ}{S}_{\mathrm{xo}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{mix}}-V_{\mathrm{sh}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sh}}-(1-\mathrm{\φ}-V_{\mathrm{sh}}){\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ma}}}{\mathrm{\φ}(1-S_{\mathrm{xo}})};$

由于冲洗带混合液密度(ρ_mix)受地层水和钻井液滤液矿化度影响很小，因此，取二者的平均值作为ρ_mix，造成的误差忽略不计，因此，由上式可计算出地层中天然气密度值(ρ_gf)；

式中：ρ_g、ρ_b、ρ_mix、ρ_sh、ρ_ma分别表示天然密度、地层岩石密度(测井值)、冲洗带混合液密度、泥质密度、岩石骨架密度；

S_xo表示冲洗带含水饱和度；

V_sh、Φ_Nsh、Φ_Nma分别表示泥质含量、泥质中子值、岩石骨架中子值；

φ表示孔隙度。

所述在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs具体是指：在已知压力或，用密度资料和声波资料采用公认的经典计算公式获得压力数据后，获得标准状态下的天然气ρ_gs，标准温度为293K或200℃、标准压力为0.101Mpa。

天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，将天然气充盈度判断方法所获得的天然气充盈度数值应用于低丰度气藏中储层含气量和产能的解释评价。

天然气充盈度在低丰度气藏中的应用主要是通过统计分析各试油段的天然气充盈度数值，建立评价标准来解释评价储层含气量和产能。

天然气充盈度数值，与孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度这四个参数结合，用于解释储层含气量和产能。具体办法就是用储层有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度×天然气充盈度后所获得的值来表示储集层产能参数，该数值大，则储层含气量大、产能大；该数值小，则含气量小、产能小。与传统的表征储层产能参数(有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度)比，该参数与试油产量符合率更高(如图1、图2)，更具优越性。

天然气充盈度数值，与孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度四个参数结合，用于解释储层含气量和产能，并进而解释低丰度气藏中的许多好物性低产，相对差物性高产。用储层有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度×天然气充盈度后所获得的值来表示储集层产能参数，该参数越大，则表示该储层含气量越大，产能越高，反之亦然。该参数比传统储层参数更符合实际地质情况，因此，能较好地解释低丰度气藏中存在的物性好而产量低、物性较差但产量较高等现象。

与以公开号为CN1243958为代表的现有技术相比，本发明的有益技术效果表现在：

1、采用“将实测该储层的天然气密度ρ_gf与标准温度和标准压力条件的天然气密度ρ_gs相比，得出该具体储层的天然气充盈度”的技术方案，与现有技术相比，创造性的提出了天然气充盈度的获得和判断具体储层的天然气是否充盈，并且给出了具体判断天然气充盈度的数值，实现了天然气的定量判断。

2、将天然气充盈度应用于低丰度气藏中，与现有技术相比，弥补了低丰度气藏用孔隙度、渗透率、含气饱和有效厚度评价储集性能的不足，创造性的引入天然气充盈度这一概念来对储层含气量和产能进行评价，并且利用天然气充盈度数据能直观地定量进行含气性和产能评价，结果与大量试油资料相关性好，在苏里格气田中取得了良好的地质应用效果，具极高的推广价值。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度×天然气充盈度所获得的值与天然气产量关系图

图2为传统的有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度所获得的值与天然气产量关系图

具体实施方式

实施例1

天然气充盈度计算方法及其在低丰度气藏中的应用属于天然气勘探开发领域中的科研方法创新，在低丰度气藏中创造性地引入天然气充盈度的概念，并利用测井资料计算储层天然气的充盈程度，弥补现有天然气储层评价参数的不足，从而准确、全面地评价储层，特别是的低丰度储层的储集性能，为气田勘探开发提供科学依据和理论指导。

本方法是在现有低丰度气藏解释评价方法不足的基础上创造性地提出充盈度概念、并利用测井资料建立充盈度计算公式和用充盈度评价储集性能的方法，是在实际应用中不断总结改进后建立起来的。

本方法是从现有天然气储层评价方法与实际生产结果不符合的大量实例分析入手，分析低丰度气层储集能力的地质因素出发，科学地提出充盈度概念：天然气充盈度反映了天然气在聚集时对储层孔隙空间的充盈程度；在数理含义上，将这一概念定义为地层温度、压力条件下天然气的密度ρ_gf与标准温度(293K或200C)、标准压力(0.101Mpa)条件下天然气密度ρ_gs的比值。其数学表达式为： $C=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gf}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gs}}}.$

利用测井资料，根据科学推理，建立计算充盈度的方法。根据中子含氢指数～密度孔隙度交会理论，获得到地层条件下的天然气密度ρ_gf：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gf}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_b-\mathrm{\φ}{S}_{\mathrm{xo}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{mix}}-V_{\mathrm{sh}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sh}}-(1-\mathrm{\φ}-V_{\mathrm{sh}}){\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ma}}}{\mathrm{\φ}(1-S_{\mathrm{xo}})}$

在已知压力或用测井资料计算压力数据后，可获得标准状态下的天然气密度ρ_gs。

利用充盈度数值高低，可解释储层含气量及其产能，进而可解释低丰度气藏中的许多好物性低产，相对差物性高产等许多问题。

实施例2

作为本发明的一较佳实施方式，本发明公开了一种天然气充盈度判断方法，具体储层中，实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf，在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs，将实测该储层的天然气密度ρ_gf与标准温度和标准压力条件的天然气密度ρ_gs相比，得出该具体储层的天然气充盈度 $C=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gf}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gs}}},$ 结合试油资料统计分析，通常，苏里格气田天然充盈度(C)大于40％表示天然气充盈度高，低于15％表示天然气充盈度低。

所述实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf的具体方法为：利用声波时差、补偿中子、补偿密度和自然伽马测井资料，建立计算天然气充盈度的方法：

首先根据中子测井含氢指数和经骨架密度校正的密度孔隙度，利用经典的中子含氢指数与密度孔隙度交会图板查出其对应的地层孔隙度(φ)及冲洗带含水饱和度(S_xo)；所述经典的中子含氢指数与密度孔隙度交会图板为本领域现有技术；

然后，由自然伽马资料计算泥质含量(V_sh)，并根据储层深度和粘土成分计算泥质密度(ρ_sh)和含氢指数(Φ_Nsh)；最后根据岩石矿物成分选取合适的岩石骨架中子值(Φ_Nma)和密度值(ρ_ma)；

最后，将所获得的上述参数代入密度响应方程：ρ_b＝φ[ρ_g(1-S_xo)+S_xoρ_mix]+V_shρ_sh+(1-V_sh-φ)ρ_ma(此方程为测井界公认的常见公式)，计算出天然气密度(ρ_g)：

${\mathrm{\ρ}}_g=\frac{{\mathrm{\ρ}}_b-\mathrm{\φ}{S}_{\mathrm{xo}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{mix}}-V_{\mathrm{sh}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sh}}-(1-\mathrm{\φ}-V_{\mathrm{sh}}){\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ma}}}{\mathrm{\φ}(1-S_{\mathrm{xo}})};$

由于冲洗带混合液密度(ρ_mix)受地层水和钻井液滤液矿化度影响很小，因此，取二者的平均值作为ρ_mix，造成的误差忽略不计，因此，由上式可计算出地层中天然气密度值(ρ_gf)；

式中：ρ_g、ρ_b、ρ_mix、ρ_sh、ρ_ma分别表示天然密度、地层岩石密度(测井值)、冲洗带混合液密度、泥质密度、岩石骨架密度；

S_xo表示冲洗带含水饱和度；

V_sh、Φ_Nsh、Φ_Nma分别表示泥质含量、泥质中子值、岩石骨架中子值；

φ表示孔隙度。

所述在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs具体是指：在已知压力或，用密度资料和声波资料采用公认的经典计算公式获得压力数据后，获得标准状态下的天然气ρ_gs，标准温度为293K或200℃、标准压力为0.101Mpa。

天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，将天然气充盈度判断方法所获得的天然气充盈度数值应用于低丰度气藏中储层含气量和产能的解释评价。

天然气充盈度在低丰度气藏中的应用主要是通过统计分析各试油段的天然气充盈度数值，建立评价标准来解释评价储层含气量和产能。在苏里格气田，充盈度(C)大于40％通常表示高充盈度，也表示储层含气量高，有一定厚度的高充盈度储层段常有较高产能，如有2米以上充盈度大于40％的储层单日产量一般在1m³以上；而充盈度值低于15％表示天然气充盈度低，同时表示储层含气量低，即便有一定厚度、物性较好的储层，产量也较低，多为干层或低产层。

天然气充盈度数值，与孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度这四个参数结合，用于解释储层含气量和产能。

在以往对天然气储层气含量及产能的测井定量评价中，只用了孔隙度、含气饱和度、渗透率、有效厚度等4个基本参数。但近年在苏里格、川渝地区的威东等低丰度气藏中发现，较多储层上述4个参数基本相同，而产能却差别较大，分析认为主要是该类气藏含气丰度较低，物性相同的储层，充入的天然气量不同，即充盈度不同，为了准确评价气层的产量，需要在常规4个储层参数基础上增加天然气充盈度参数。

具体办法就是用储层有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度×天然气充盈度后所获得的值来表示储集层产能参数，该数值大，则储层含气量大、产能大；该数值小，则含气量小、产能小。与传统的表征储层产能参数(有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度)比，该参数与试油产量符合率更高(如图1、图2)，更具优越性。

天然气充盈度数值，与孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度四个参数结合，用于解释储层含气量和产能，并进而解释低丰度气藏中的许多好物性低产，相对差物性高产。用储层有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度×天然气充盈度后所获得的值来表示储集层产能参数，该参数越大，则表示该储层含气量越大，产能越高，反之亦然。该参数比传统储层参数更符合实际地质情况，因此，能较好地解释低丰度气藏中存在的物性好而产量低、物性较差但产量较高等现象。

Claims (9)

1.一种天然气充盈度判断方法，其特征在于：具体储层中，实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf，在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs，将实测该储层的天然气密度ρ_gf与标准温度和标准压力条件的天然气密度ρ_gs相比，得出该具体储层的天然气充盈度 $C=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gf}}}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{gs}}},$ 结合试油资料统计分析，所得出的天然充盈度C大于40％表示天然气充盈度高，低于15％表示天然气充盈度低。

2.根据权利要求1所述的天然气充盈度判断方法，其特征在于：所述实测该储层在实际地层温度和实际地层压力下的天然气密度ρ_gf的具体方法为：利用声波时差、补偿中子、补偿密度和自然伽马测井资料，建立计算天然气充盈度的方法：

首先根据中子测井含氢指数和经骨架密度校正的密度孔隙度，利用经典的中子含氢指数与密度孔隙度交会图板查出其对应的地层孔隙度(φ)及冲洗带含水饱和度(S_xo)；

然后，由自然伽马资料计算泥质含量(V_sh)，并根据储层深度和粘土成分计算泥质密度(ρ_sh)和含氢指数(Φ_Nsh)；最后根据岩石矿物成分选取合适的岩石骨架中子值(Φ_Nma)和密度值(ρ_ma)；

最后，将所获得的上述参数代入密度响应方程：ρ_b＝φ[ρ_g(1-S_xo)+S_xoρ_mix]+V_shρ_sh+(1-V_sh-φ)ρ_ma，计算出天然气密度(ρ_g)：

${\mathrm{\ρ}}_g=\frac{{\mathrm{\ρ}}_g-{\mathrm{\φS}}_{\mathrm{xo}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{mix}}-V_{\mathrm{sh}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sh}}-(1-\mathrm{\φ}-V_{\mathrm{sh}}){\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{ma}}}{\mathrm{\φ}(1-S_{\mathrm{xo}})};$

由于冲洗带混合液密度(ρ_mix)受地层水和钻井液滤液矿化度影响很小，因此，取二者的平均值作为ρ_mix，造成的误差忽略不计，因此，由上式可计算出地层中天然气密度值(ρ_gf)；

式中：

ρ_g、ρ_b、ρ_mix、ρ_sh、ρ_ma分别表示天然密度、地层岩石密度(测井值)、冲洗带混合液密度、泥质密度、岩石骨架密度；

S_xo表示冲洗带含水饱和度；

V_sh、Φ_Nsh、Φ_Nma分别表示泥质含量、泥质中子值、岩石骨架中子值；

φ表示孔隙度。

3.根据权利要求1或2所述的天然气充盈度判断方法，其特征在于：所述在标准温度和标准压力条件下的天然气密度为ρ_gs具体是指：在已知压力或，用密度资料和声波资料采用公认的经典计算公式获得压力数据后，获得标准状态下的天然气ρ_gs，标准温度为293K或200℃、标准压力为0.101Mpa。

4.根据如权利要求1所述天然气充盈度判断方法所获得的天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，其特征在于：将天然气充盈度判断方法所获得的天然气充盈度数值应用于低丰度气藏中储层含气量和产能的解释评价。

5.根据权利要求4所述的天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，其特征在于：天然气充盈度在低丰度气藏中的应用主要是通过统计分析各试油段的天然气充盈度数值，建立评价标准来解释评价储层含气量和产能。

6.根据权利要求4所述的天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，其特征在于：天然气充盈度数值，与孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度这四个参数结合，用于解释储层含气量和产能。

7.根据权利要求6所述的天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，其特征在于：具体办法就是用储层有效厚度×孔隙度×渗透率×含气饱和度×天然气充盈度后所获得的值来表示储集层产能参数，该数值大，则储层含气量大、产能大；该数值小，则含气量小、产能小。

8.根据权利要求4所述的天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，其特征在于：天然气充盈度数值，与孔隙度、含气饱和度、渗透率和有效厚度四个参数结合，用于解释储层含气量和产能，并进而解释低丰度气藏中的许多好物性低产，相对差物性高产。

9.根据权利要求8所述的天然气充盈度在低丰度气藏中的应用，其特征在于：进而解释低丰度气藏中的许多好物性低产，相对差物性高产是指该参数比传统储层参数更符合实际地质情况，因此，能较好地解释低丰度气藏中存在的物性好而产量低、物性较差但产量较高等现象。

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