成家杰，张宏伟，钱玉萍，侯振学，王文文

（中海油田服务股份有限公司，河北廊坊 065201）

鄂尔多斯盆地东北缘L 区块勘探目的层主要为上古生界石炭系-二叠系致密砂岩储层[1]，致密气层岩石成分与孔隙结构复杂，孔隙度与渗透率极低。在测井解释中，电性受岩性、储层孔隙结构的影响较大，导致储层流体电阻率差异不明显[2-3]，储层压裂后有的低阻层产气，而有的低阻层产水，仅根据电阻率值的大小识别流体性质极易造成误判[4]；同时，一些气井出现不同程度产水的情况，产水量高的层达10 m3/d 以上，给后续勘探开发带来很大困难。

目前，利用测井资料评价储层产水的方法主要归结于可动水饱和度的评价。冯强汉等[5]利用测井资料定量计算可动水和毛管水饱和度，采用多元回归法建立地层水含量预测模型。王丽影等[6-7]认为可动水饱和度与气井产水特征之间具有正相关关系，可动水饱和度越高，储层产水越严重。本文绕过饱和度评价这一问题，提出了另一种产水预测思路，即在定性判别流体性质的基础上，结合电阻率、声波、相关系数等参数构建了产水指数，进而建立产水指数与气井产水量之间的关系，对本区致密砂岩气的勘探开发具有重要意义。

1 流体性质识别

1.1 电阻率方法

根据电阻率值的相对高低判别流体性质是测井上最为常用的一种方法，图1 为本区电阻率值与储层压裂后产水情况的关系。产水的层位电阻率一般低于30 Ω·m，而不产水的层位电阻率分布范围较大，区域上存在低阻气层，仅仅利用电阻率值的高低判别流体性质存在一定的局限性。饱含气和饱含水的储层，其相渗透率存在一定的差异，导致泥浆的侵入深度不同，表现为不同径向探测深度的电阻率曲线存在一定程度的分离。据此，可以利用电阻率总差异参数以及基于电阻率反演的泥浆侵入深度来判断地层流体的类型。

1.1.1 利用电阻率总差异参数识别流体性质

图1 电阻率值与储层压裂后产水关系分析

阵列感应测井与其他电阻率测井系列相比，其优越性主要体现在能够提供3 种分辨率（1，2，4 ft）6 种探测深度的电阻率曲线。当储层存在泥浆侵入时，侵入带的电阻率将发生变化，储层流体性质不同，侵入带电阻率变化程度不同，故可以利用不同径向探测深度电阻率曲线变化差异进行流体性质评价。不同径向探测深度电阻率总差异参数为[8]：

式中：DR 为不同径向探测深度电阻率总差异参数，M 2 R1、M 2 R 2、M 2 R 3、M 2 R 6、M 2 R9 、M 2RX为分辨率为2 ft，探测深度分别为10，20，30，60，90，120 in 的阵列感应电阻率曲线，Ω·m。

相同地层条件下，气层比水层、干层更容易侵入，曲线差异更明显，因此，可以应用电阻率曲线总差异参数DR 区分气层、含水层和干层。针对L 地区19 口井39 层计算了电阻率总差异参数（图2）。图中横坐标为深电阻率曲线，纵坐标中DR 为电阻率总差异参数，可以看出|DR-1|＞0.2 时，地层以产气为主；|DR-1|＜0.2 时，地层产水或者为干层。

1.1.2 利用反演泥浆侵入深度识别流体性质

图2 电阻率总差异参数统计

泥浆及滤液侵入地层是一个复杂的物理过程，受地层物性、储层流体性质、泥浆性能等多种因素的影响。在同一研究区内，储层物性和泥浆性质相同或相近的情况下，储层流体性质对侵入深度影响较大[9-10]；研究区储层流体以气、水为主，在同样的地层和工程情况下，饱含气储层的侵入深度要明显大于饱含水储层的侵入深度。根据这一原理，可以利用侵入深度的大小定性判断储层流体性质。

中海油服自主研发的EGPS 测井处理解释平台电法模块集成了阵列感应测井反演技术，通过建立地层电阻率井眼径向变化模型，利用垂向分辨率一致、径向探测深度不同的六条电阻率曲线，可以计算出泥浆侵入深度。针对L 地区19 口井39 层反演得到了泥浆侵入深度（图3）。图中横坐标为深电阻率，纵坐标为泥浆的侵入深度（LI），可以看出当LI＞0.1 m 时，地层以产气为主；LI＜0.1 m 时，地层产水或者为干层。

图3 泥浆侵入深度统计

1.2 声波方法

在含气地层中，地层纵波速度减小明显，而横波速度基本不变，因此，与饱含水地层的纵横波速度比进行比较，结果表明，含气地层的纵横波速度比偏小，并且气、水的压缩系数是不同的，气的压缩系数大，水的压缩系数小。根据气水的这些性质可以识别气层[11-13]。利用图版法对L 区块有试气资料的地层进行研究，统计对应层位的声波测井响应值，建立以下4 个图版（图4）。

图版1：泊松比（POIS）与体积压缩系数（CMPR）图版（图4a）。将对应层位上的数据点投影到图版上，应用测试层位数据建立气层下限范围：泊松比＜0.175，体积压缩系数＞0.036。从图中可以看出，该图版可以对气层与非气层进行明显区分。

图版2：纵横波速度比（Vp/Vs）与敏感参数（CMPR/POIS）图版（图4b）。当岩石中天然气饱和时，地层体积压缩系数增大，泊松比减小，构建含气敏感参数，放大对含气性的响应。在含气地层中，地层纵波速度减小明显，而横波速度基本不变，因此，与饱含水地层的纵横波速度比相比较，含气地层的纵横波速度比偏小。应用纵横波速度比与含气敏感参数建立图版，将测试层位的测井响应投影到图版。应用纵横波速度比-敏感参数建立流体识别象限：以CMPR/POIS=0.32，Vp/Vs=1.62 为标准划分象限，第四象限主要为气层，第二象限不含气层。

图版4：纵横波速度比与拉梅系数图版（图4d）。将测试层位的数据点投影到图版上， 应用测试层位数据建立气层上限范围：纵横波速度比＜1.62，拉梅系数＜8.5 GPa。

图4 流体性质识别

1.3 相关系数法

针对区域流体识别难题，还发展了一套基于常规测井资料的新方法——相关系数法[4]。通过对常规测井资料深入挖掘，以阿尔奇公式为理论依据，使用密度孔隙度与电阻率对已经测试的层位进行回归分析，求取幂函数的相关系数。

Archie 模型证实了电阻率测井响应与孔隙度及含气饱和度具有相关性，为利用电阻率测井与孔隙度测井的相关性判别复杂储层流体性质提供了理论基础。用深侧向RD 或者深感应M2RX表示地层电阻率， 用密度测井计算得到的孔隙度表示储层的孔隙度。

根据Archie 公式，对于水层或者干层，可得到：

式中：RT 为地层电阻率，Ω·m；C 为常数，无量纲；φ 为孔隙度，%；m 为胶结指数，无量纲。

根据式（2），对于水层或者干层，电阻率与孔隙度呈幂函数关系。

对于气层，可以得到：

式中： Sw为含水饱和度，%；n为饱和度指数，无量纲。

根据式（3），对于气层，电阻率不仅受物性影响，而且受含气饱和度影响，所以电阻率与孔隙度相关性差。

R2定义为密度孔隙度与电阻率测井幂函数关系的相关系数。干层或者水层中，二者相关性较强，而含气层中相关性变差。

通过统计发现（图5），对于该地区来说，干层及水层相关系数基本在0.2 以上，而工业气层相关系数基本小于0.2。

图5 相关系数与产量交会分析

根据上述分析，将流体性质识别方法总结如下（表1）。

表1 流体性质定性识别方法

2 产水量预测

2.1 产水量预测模型

根据以上分析，电阻率法、声波法、相关系数法等对流体性质皆有一定指示作用，但单一方法停留在定性识别阶段。

通过以上图表分析，R2＞0.2，RT＜30 Ω·m，POIS /CMPR 较大时，产水风险提高。 因此，综合相关系数、电阻率、声波信息，放大其对储层产水的指示作用，构建产水指数：

由图6 可见，产水指数与储层测试产水量相关性较好：

利用产水指数可对储层产水量作出划分（表2）：①当产水指数≤5 时，储层低产水，产水量≤4 m3/d；②当产水指数为5～15 时，储层中产水，产水量4～10 m3/d；③当产水指数≥15 时，储层高产水，产水量≥10 m3/d。

图6 产水指数与产水量关系

2.2 应用实例

A 井压裂层段为1 817.4～1 839.6 m，试气结果为产气0.79×104m3/d，产水5.72 m3/d。该段电阻率为26.36 Ω·m，测井计算孔隙度11%，泊松比0.159，体积压缩系数0.048，POIS/CMPR 为3.312 5，相关系数0.426 5，产水指数8.04，预测产水量6.17 m3/d。预测结果与生产实际吻合较好。

表2 利用产水指数划分产水级别

3 结论

（1）利用电阻率方法、声波方法及相关系数法建立了多套流体性质识别图版，能对产水层进行定性识别。

（2）综合声波、电阻率、物性电阻率相关性信息构建了产水指数，能有效划分储层产水级别，产水指数越大，高产水风险越大。