苏里格气田地层压力测井计算及分布规律研究

国外测井技术WORLD WELL LOGGING TECHNOLOGY2012年第1期总第187期Feb.2012Total 187·综合应用·苏里格气田地层压力测井计算及分布规律研究贺健1夏宏泉1张海涛21西南石油大学石油工程测井实验室2中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司0引言苏里格气田位于长庆靖边气田西侧的苏里格庙地区，区域构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部中段,为宽缓西倾的单斜[1]。

该气田是发育于上古生界碎屑岩系中的大型砂岩岩性圈闭气藏。

上古生界自下而上可划分为石炭系本溪组C 3b，二叠系太原组P 1t、山西组P 1sh、石盒子组P 2sh 和石千峰组P 3sh。

其中,石盒子组自上而下可划分为盒1-盒8八个层段，盒1-盒4为上石盒子组，盒5-盒8为下石盒子组，岩性主要为砂岩、泥岩等；山西组可划分为山1、山2两个层段，岩性主要为粗砂岩、泥岩、煤层等。

该气田主力含气层段为盒8和山1，其储层非均质性强，且具有典型的“低渗、低压、低丰度”特征[2]。

在该气田钻井过程中，常要求保持井内压力平衡，避免井喷、井涌、井塌、卡钻等工程问题，达到提速和保护油气层的目的。

通常计算地层压力方法大体上可分为两类：一是利用地震层速度资料进行地层压力预测，但该法预测精度较低；二是利用测井资料，如自然伽马、声波时差、密度、电阻率等测井曲线计算地层压力，是目前公认比较可靠的方法。

此外，目前对异常高地层孔隙压力的计算方法研究报道较多，但对地层异常低压计算方法研究报道较少。

为此，本文在对比分析地层压力测井计算方法的基础上，利用声波时差和密度等测井资料借助伊顿法重点计算苏里格气田二叠系异常低压地层的孔隙压力，并研究其分布变化规律。

1测井曲线的井眼影响校正测井环境对测井数据有重要影响，其中井眼影响最为严重[3]。

在扩径严重的井段，测井曲线将会失真，导致测井计算地层压力不准确。

现有测井资料统计表明，苏里格气田绝大部分气井井壁垮塌严重，不规则井眼井段较多。

在计算地层压力之前需要对密度曲线和声波时差曲线进行井眼影响校正。

1.1密度测井曲线的校正密度测井记录的是地层散射伽马强度，主要用于测量地层体积密度ρb 。

井眼扩大或井壁不规则使密度测井曲线陡然下降，测出的ρb 值明显偏低。

可采用逐点检验和校正方法来近似的消除这种影响。

首先，计算解释层段地层密度的下限值ρmin ：ρmin =Vshρsh +（1-V sh ρp ）ρb（1）式中：ρsh 和V sh 分别为泥质密度和地层泥质含量(V sh 用GR 曲线计算)；ρp 为解释层段中，孔隙度最大的纯地层密度值。

其次，进行逐点检验和校正：当ρb 小于ρmin 时，说明由于井眼扩大或井壁不规则，仪器极板贴井壁不好，导致ρb 比地层密度下限值ρmin 还低，这时令ρb =ρmin 作为该地层密度的近似值；反之，如ρb ＞摘要：苏里格气田地层低压特征明显。

可利用测井资料借助伊顿法准确计算其地层压力。

首先对声波时差和密度曲线进行井眼影响校正并建立东区、西区地层正常压实趋势线，然后采用伊顿法计算地层孔隙压力，与实测资料的相对误差在10%以内，满足安全钻井工程要求。

对工区多口井的测井资料进行了地层压力精细解释处理，在此基础上研究了该气田东区、西区二叠系地层孔隙压力的纵横向分布规律。

关键词：苏里格气田；测井资料；伊顿法；地层孔隙压力；分布规律作者简介：贺健（1987-），男，在读硕士，从事常规电缆测井和随钻测井的精细解释及其在油气井工程中的应用研究。

682012年第1期ρmin则仍取ρB值。

参数ρsh和ρp是由人工在处理井段附近井径规则的泥岩段和纯地层密度测井曲线上选取的。

经多口井测井曲线的统计对比分析得出：苏里格气田西区ρsh=2.58g/cm3、ρp=2.45g/cm3；东区ρsh=2.55g/cm3、ρp=2.45g/cm3。

1.2声波时差测井曲线的校正目前使用的井眼补偿声波测井仪对井眼影响有较强的补偿作用。

一般来说，在中子、密度与声波孔隙度测井中，声波时差测井曲线(Δt或AC)受井眼影响较小，但当扩径严重或井壁很不规则时，Δt明显增大。

对此，也可采用逐点检验与近似校正方法对声波测井曲线进行编辑。

首先计算出解释层段的声波时差上限值Δt max：Δt max=V shΔt sh+（1-V sh）Δt p（2）式中：Δt sh与Δt p为井壁未垮塌处泥质地层与纯地层的最大声波时差值，是由人工选择的参数,经多口井测井曲线统计对比分析得出：苏里格气田西区Δt sh=90μs/ft、Δt p=67μs/ft；东区Δt sh=80μs/ft、Δt p=63μs/ft。

其次，采取逐点检验与近似校正方法来对声波测井曲线进行编辑：当Δt≤Δt max时，则仍取Δt；反之当Δt＞Δt max，且井径与钻头直径之差(CAL-BITS)大于某一规定值Δd p时(一般取Δd p=2inch)，可认为由于井壁发生坍塌，导致Δt比上限值Δt max还大，这时就令Δt=Δt max作为该地层的声波时差近似值。

校正结果见图2、图3的第五道和第六道，校正后的密度和声波时差值能真实地反映原状地层特性。

2地层孔隙压力测井计算方法目前常用的测井计算地层孔隙压力方法主要有等效深度法、伊顿法和有效应力法[4]，前两种方法都是依据同一地质环境下纯泥岩地层孔隙压力与孔隙度存在的内在联系而建立起来的，都需要构建地层正常压实趋势线，基本原理大致相同，其中伊顿法综合考虑了除压实作用以外其它异常压力形成机制，并总结参考了钻井实测压力与各测井信息之间的关系，是一种比较实用的方法；有效应力法适用于计算异常高地层孔隙压力，在异常低压地层计算精度较低。

鉴于苏里格气田地层低压特征明显，本文选用伊顿法重点计算苏里格气田二叠系地层孔隙压力。

2.1正常压实趋势线的构建建立正常压实趋势线是利用Eaton法计算地层孔隙压力的关键，可采用正常压实井段泥质层的测井值回归计算与经验调整相结合的方法来建立正常压实趋势线(方程)。

图1为利用声波时差测井曲线建立的苏里格气田东区和西区地层正常压实趋势线，其方程分别为:东区：L n（AC）=4.657863-0.000199*DEPTH(R=0.961)（3）西区：L n（AC）=4.676861-0.000161*DEPTH(R=0.874)（4）式中：AC为正常压实趋势线上的声波时差值Δt n；DEPTH为正常压实趋势线上的深度。

由东西两区的地层正常压实趋势线(方程)可以看出：在相同深度，东区正常压实地层的声波时差值小于西区正常压实地层的声波时差值，由此可以定性判断东区地层孔隙压力大于西区地层孔隙压力。

2.2基于伊顿法计算地层孔隙压力伊顿法计算地层孔隙压力(Pp)的模型形式为:P p=P0-（P0-P w）（Δt n/Δt）c（5）式中：P0为上覆地层压力(由密度测井曲线计算获得)，MPa；P w为地层水静液柱压力(该气田东区、西区ρw分别为0.991g/cm3、0.95g/cm3)，MPa；Δt为声波时差测井实测值，μs/ft；Δt n为正常压实趋势线上的声波时差值，μs/ft；c为压实指数，常取0.914。

伊顿法是一种经验关系法，其中压实指数c是一个重要参数，经验值0.914是通过墨西哥湾异常高压地区的孔隙压力反算得到的，对于低压特征明显的苏里格气田并不适用。

对压实指数c的求取可利用工区大量实测地层压力数据，通过反算获得。

本文用实测地层压力资料代入式(5)反算得到苏里格气田压实指数c为0.618。

3应用实例分析基于上述方法模型，用Fortran语言编制了地层图1苏里格气田东区和西区地层正常压实趋势线东区西区贺健：苏里格气田地层压力测井计算及分布规律研究69压力测井计算程序，并对苏里格气田东、西区多口井测井资料进行了处理。

限于篇幅，仅对苏里格东区Z33#、西区S61#进行阐述，图2、图3分别为Z33井、S61井二叠系地层孔隙压力测井处理成果图。

表1为苏里格气田部分井地层压力计算结果统计。

不难看出：用上述模型计算的地层孔隙压力相对误差在10%以内，满足安全钻井工程要求。

4地层孔隙压力分布规律通过对苏里格工区多口井的地层压力计算，得到东区和西区二叠系地层压力梯度分别为0.8~0.91MPa/100m、0.75~0.85MPa/100m，以及地层孔隙压力纵横向分布规律（表2）：西区二叠系地层存在两个压力系统，其中石千峰组为超低压系统，其余地层为异常低压系统；东区二叠系只存在一个压力系统，为异常低压系统。

东区地层压力基本大于西区地层压力，但均低于正常地层压力，自西向东呈现“西低东高”的格局；主要储集层盒8-山1段地层压力均为异常低压，图4、图5分别展现了东区、西区盒8-山1段地层压力梯度平面分布特征，可见该气田二叠系地层压力总体以异常低压为主。

5结论（1）苏里格工区井壁垮塌严重，在大井眼井段的测井曲线值失真，通过对声波时差和密度曲线进行井眼影响校正，为计算地层压力提供了可用的测井参数。

（2）基于伊顿法，利用声波时差、密度等测井曲线计算苏里格工区地层孔隙压力，误差较小，满足安全钻井工程要求。

（3）通过多口井地层压力的测井计算获得苏里格气田东区、西区二叠系地层孔隙压力纵横向分布规律，东区、西区二叠系地层压力梯度分别为0.8~0.91MPa/100m、0.75~0.85MPa/100m，东区地层压力大于西区地层压力。

（参考文献：下转第46页）图2Z33井二叠系地层孔隙压力测井处理成果图图3S61井二叠系地层孔隙压力测井处理成果图图4东区盒8-山1段地层压力梯度平面分布图5西区盒8-山1段地层压力梯度平面分布表2苏里格气田东区、西区地层孔隙压力纵横向分布规律表1部分井的地层压力预测结果统计玄武岩f7=26.507CALI-0.151GR+0.13SP+0.769RT+0.949DT-404.004(10)沉积岩f8=24.093CALI-0.101GR+0.313SP+0.773RT+1.063DT-371.641(11)对未知岩性的井段，将其对应测井值带入上式（4）到（11）分别计算出f 值，然后进行比较，判别函数值最大的那个类就是y 所属类别。

利用上述岩性判别模型，对准噶尔盆地五八区佳木河组测井井段进行判别，并与录井及薄片定名结果进行对比（表2）。

安山岩的符合率为76.3%，辉绿岩为100%，火山碎屑岩流纹岩为64.1%，流纹岩为53.7%，凝灰岩为73.4%，火山角砾岩为98.3%，玄武岩为91.7%，沉积岩为98.0%。

其整体符合率达到了81.9%。

图3为某井佳木河组上亚组和中亚组岩性解释成果图。

3050m～3104m，岩心描述为绿灰色流纹岩，解释井段3051.88m～3101.5为流纹岩；3116m～3144m 岩心描述为灰棕褐色砂砾，3144m～3156m 为细砾岩，测井解释井段：3116.88m～3152.13m 为砂砾岩，解释结论与岩心描述一致。