徐 玥，張林清

（中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東青島266100）

利用Russell流體因子進(jìn)行致密砂巖氣“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)

徐 玥*，張林清

（中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東青島266100）

基于Biot-Gassmann方程和Russell流體因子公式，利用疊前同時(shí)反演獲得的縱波阻抗、橫波阻抗和密度數(shù)據(jù)，通過(guò)巖石物理公式得到 f作為識(shí)別流體的敏感性參數(shù)。過(guò)井 f剖面預(yù)測(cè)的“甜點(diǎn)”與井上探明的氣水層吻合度較高，在致密砂巖氣中預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”準(zhǔn)確可靠，說(shuō)明Russell流體因子不僅適用于常規(guī)儲(chǔ)層的油氣勘探，在致密砂巖氣儲(chǔ)層中也取得了較好的應(yīng)用效果。

Russell流體因子；致密砂巖氣；“甜點(diǎn)”

隨著石油勘探和開(kāi)發(fā)難度的日益增大，人們對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和流體識(shí)別提出了更高的要求，因此地球物理學(xué)家期望能從地震數(shù)據(jù)中獲得對(duì)流體反應(yīng)較為敏感的參數(shù)[1-3]。Smith和Gidlow[4]于1987年首次提出流體因子的概念，提出用疊前地震數(shù)據(jù)加權(quán)疊加得到流體因子和偽泊松比剖面預(yù)測(cè)巖性和流體。Goodway等[5]于1997年指出了LMR（拉梅參數(shù)反演）技術(shù)在預(yù)測(cè)流體方面的優(yōu)勢(shì)。Gray等[6]于2002年改進(jìn)了Goodway方法，消除了密度影響，實(shí)現(xiàn)了直接利用拉梅參數(shù)作為流體因子進(jìn)行流體識(shí)別。Russell等[7]于2003年基于Bi?ot-Gassmann理論提出流體敏感識(shí)別參數(shù)ρf，并在2006年[8]指出 f可以直接作為流體因子進(jìn)行儲(chǔ)層中孔隙流體類(lèi)型預(yù)測(cè)。印興耀等[1]于2010年利用反演直接從彈性波阻抗數(shù)據(jù)體中提取流體因子和拉梅常數(shù)，指出利用流體參數(shù) f能有效地區(qū)分不同的流體類(lèi)型，并于2013年[9]研究了2項(xiàng)彈性阻抗反演與Russell流體因子的直接估算方法，在深層儲(chǔ)層流體識(shí)別中取得了較好的應(yīng)用效果。

致密砂巖氣是以低孔隙度低滲透率為特點(diǎn)的儲(chǔ)層中的非常規(guī)天然氣資源，難以利用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，需要特殊的采氣工藝技術(shù)才能產(chǎn)出有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的天然氣。我國(guó)于2011年頒布了第一個(gè)關(guān)于致密砂巖氣的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T6832-2011），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定致密砂巖氣一般為孔隙度小于10%、滲透率小于1×10-3μm2的儲(chǔ)層。其中發(fā)育的相對(duì)優(yōu)質(zhì)的有效儲(chǔ)層稱(chēng)為“甜點(diǎn)”，大部分油氣都儲(chǔ)集在這些“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層中[10-11]。本文研究區(qū)目的層的孔隙度大部分在7%左右，滲透率一般在5mD左右，屬于典型的低孔低滲儲(chǔ)層，難以用常規(guī)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”。本文擬利用Russell流體因子進(jìn)行研究區(qū)的“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)。

1 基本原理

1.1 Biot-Gassmann方程

單相介質(zhì)的縱橫波速度表達(dá)式是：

式中：VP——縱波速度；

VS——橫波速度；

λ——第一拉梅常數(shù)；

μ——第二拉梅常數(shù)或剪切模量；

K——體變模量；

ρ——密度；

σ——泊松比；

E——楊氏模量。

根據(jù)Biot-Gassmann理論，在多孔流體飽和巖石中：

式中：Kdry——干巖石骨架的體積模量；

λdry——干巖石骨架的第一拉梅常數(shù)；

μ——剪切模量或第二拉梅常數(shù)；

μsat——飽和巖石的剪切模量；

μdry——干巖石的剪切模量，且μ=μdry=μsat；

ρsat——飽和巖石密度；

β——Biot系數(shù)；

M——模量，是在不改變地層體積的前提下，把流體壓入地層所需的壓力。

1.2 Russell流體因子

根據(jù)公式（5）、（6）、（7）、（8）可以推導(dǎo)出：

式中：ZP——縱波阻抗；

ZS——橫波阻抗；

c——常數(shù)，可以表示為：

c是干巖石骨架的縱橫波速度比的平方，Murphy等[12]于1993年指出純石英質(zhì)砂巖的c隨著孔隙度變化，平均值為2.233。印興耀等[1]于2010年提出2種方法來(lái)確定c值，一是直接依靠巖石物理測(cè)量數(shù)據(jù)，二是根據(jù)縱橫波速度以及密度測(cè)井資料計(jì)算。

由式（9）、（10）可以推導(dǎo)出Russell流體因子 f[7]：

2 交會(huì)圖分析

圖1是K-f交會(huì)圖，圓點(diǎn)代表氣水層，三角形點(diǎn)代表干層，整體來(lái)看，氣水層的 f值比干層小，橢圓圈出了氣層的大致范圍，氣水層的 f值大都小于8× 109Pa，K值大都小于2.6×1013g/(m·s2)，氣水層對(duì)應(yīng)的 f值有不超過(guò)10%的部分落在大于8×109Pa的范圍內(nèi)，用f能較好地區(qū)分氣水層和干層，因此在實(shí)際應(yīng)用中我們用參數(shù) f預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”。

圖1 K-f交會(huì)圖

3 “甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)—流體識(shí)別

通過(guò)測(cè)井曲線的交會(huì)圖分析可得：研究目的層內(nèi)的氣水層的 f值小于8×109Pa。圖2是過(guò)井A的反演 f剖面，井上灰黑色代表氣水層，A井含氣最豐富，幾乎沒(méi)有水層，A井上共有3套氣層，由上到下依次在砂組H3b、H3c和H4b中，井上的氣層與剖面上反演的氣層對(duì)應(yīng)得很好。觀察剖面可知：在H3b頂層到H4b底層之間共識(shí)別出4套氣層分別在砂體H3b、H3c、H4a和H4b中，在剖面上分別用橢圓圈出，這與已經(jīng)探明的氣層分布相吻合。H3b氣層在2607～2630ms之間，H3c在2667～2681ms之間，H4a在2716～2723ms之間，H4b在2781～2807ms之間，測(cè)井解釋結(jié)果顯示H3b氣層厚度為92m，H3c氣層厚度為58m，H4a氣層厚度為26m，H4b氣層厚度為128m，因此 f指示的氣層與測(cè)井解釋結(jié)果匹配地較好。

4 結(jié)論

（1）基于井上的密度測(cè)井曲線和聲波時(shí)差曲線選擇敏感度較高的Russell流體因子 f預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”，并且總結(jié)出對(duì)應(yīng)流體的取值范圍，利用該參數(shù)反演在研究區(qū)中預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”取得了較好的效果。

（2）本研究區(qū)有低孔隙度低滲透率的特點(diǎn)，對(duì)目的地層的研究表明Russell流體因子 f在致密砂巖氣中預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”得到了較好的效果，說(shuō)明Russell流體因子不僅適用于常規(guī)的儲(chǔ)層研究，同樣也能在致密砂巖氣勘探中發(fā)揮重要作用。

圖2 過(guò)井A反演 f剖面（井上灰黑色是氣層）

[1]印興耀，張世鑫，張繁昌，郝前勇.利用基于Russell近似的彈性波阻抗反演進(jìn)行儲(chǔ)層描述和流體識(shí)別[J].石油地球物理勘探，2010，45（3）：373-380.

[2]宗兆云，印興耀，吳國(guó)忱.基于疊前地震縱橫波模量直接反演的流體檢測(cè)方法[J].地球物理學(xué)報(bào)，2012,55（1）：284-292.

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TE122.2

A

1004-5716(2016)04-0020-03

2016-02-26

2016-02-26

徐玥（1990-），女（漢族），山東淄博人，中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：地震反演技術(shù)與地震數(shù)據(jù)處理。