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南海神狐海域天然气水合物地球物理测井评价

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南海 海域 天然气 水合物 地球物理 测井 评价
资源描述:
© 1994   第 3期2008年 6月现   代   地   质 神 狐 海 域 天 然 气 水 合 物 地 球 物 理 测 井 评 价陆 敬 安 , 杨 胜 雄 , 吴 能 友 , 张 光 学 , 张   明 , 梁 金 强(广 州 海 洋 地 质 调 查 局 , 广 东 广 州   510760)收 稿 日 期 : 2008201224; 改 回 日 期 : 2008205204; 责 任 编 辑 : 潘 令 枝 。作 者 简 介 : 陆 敬 安 , 男 , 高 级 工 程 师 , 1970年 出 生 , 地 球 探 测 与 信 息 技 术 专 业 , 主 要 从 事 海 洋 地 球 物 理 资 料 解 释 与 研 究 工 作 。 要 : 我 国 南 海 北 部 神 狐 海 域 的 天 然 气 水 合 物 钻 探 过 程 中 采 用 电 缆 测 井 来 识 别 水 合 物 储 层 , 使 用 了 自 然 伽 马 、 电 阻 率 、密 度 、 声 波 全 波 列 、 井 温 — 井 方 位 、 井 径 及 中 子 等 7种 测 井 仪 器 , 测 量 的 参 数 主 要 包 括 地 层 的 自 然 放 射 性 、 深 (浅 )探测 电 阻 率 、 密 度 、 纵 波 速 度 、 温 度 、 井 径 、 长 (短 )源 距 中 子 计 数 率 及 井 眼 方 位 , 这 些 参 数 对 于 确 定 天 然 气 水 合 物 的 赋存 位 置 起 到 非 常 重 要 的 作 用 。 详 细 介 绍 了 神 狐 海 域 天 然 气 水 合 物 测 井 的 工 作 方 法 和 基 本 步 骤 , 参 照 国 外 相 关 分 析 , 针对 其 中 某 站 位 钻 孔 层 孔 隙 度 及 天 然 气 水 合 物 饱 和 度 进 行 初 步 评 价 。 结 果 表 明 密 度 测 井 和 电 阻 率 测 井 两 种 方 法求 出 的 地 层 孔 隙 度 的 一 致 性 较 好 , 而 计 算 的 天 然 气 水 合 物 饱 和 度 值 则 高 于 孔 隙 水 淡 化 分 析 得 到 的 值 , 因 此 尚 需 结 合 研究 区 岩 心 分 析 数 据 来 提 高 解 释 精 度 。 研 究 结 果 对 未 来 我 国 的 天 然 气 水 合 物 测 井 评 价 具 有 指 导 意 义 。关 键 词 : 天 然 气 水 合 物 ; 测 井 ; 参 数 评 价 ; 南 海 神 狐 海 域中 图 分 类 号 :       文 献 标 识 码 : A        文 章 编 号 : 1000 - 8527 (2008) 03 - 0447 - 05W L 510760, in A R, R s) , a in th of p p of in p a K1 in a be by a of 引   言2007年 4 - 6月 我 国 在 位 于 南 海 北 部 陆 坡 的 神狐 海 域 成 功 钻 取 了 天 然 气 水 合 物 实 物 样 品 , 钻 探实 施 过 程 中 电 缆 测 井 方 法 对 准 确 判 断 天 然 气 水 合物 的 赋 存 层 位 起 到 了 关 键 作 用 , 尤 其 是 电 阻 率 测井 、 声 波 速 度 测 井 及 井 径 测 井 等 3条 对 天 然 气 水合 物 敏 感 的 测 井 曲 线 清 晰 地 反 映 出 天 然 气 水 合 物的 存 在 , 为 顺 利 地 取 到 天 然 气 水 合 物 样 品 提 供 了十 分 有 用 的 信 息 。 本 次 钻 探 获 得 了 含 水 合 物 区 的多 种 测 井 数 据 , 对 于 研 究 水 合 物 储 层 的 各 种 物 性和 储 集 特 性 提 供 了 极 有 价 值 的 资 料 。© 1994   区 域 地 质 概 况神 狐 海 域 位 于 南 海 北 部 陆 坡 的 中 段 , 经 历 了 与南 海 北 部 陆 缘 相 似 的 地 史 演 化 过 程 , 最 终 形 成 以 海相 沉 积 为 主 导 的 区 域 性 沉 积 层 。 近 年 的 研 究 成 果 [ 1 ]证 实 神 狐 海 域 的 海 底 滑 塌 体 以 及 断 层 — 褶 皱 体 系 非常 发 育 , 有 利 于 天 然 气 水 合 物 形 成 。 神 狐 海 域 海 底地 形 起 伏 较 大 , 其 下 伏 地 层 中 的 断 裂 较 为 发 育 , 很多 断 层 切 穿 较 新 的 沉 积 层 延 伸 至 海 底 附 近 , 为 天 然气 向 浅 部 水 合 物 稳 定 带 运 移 创 造 了 有 利 条 件 , 而 褶皱 构 造 易 于 捕 获 天 然 气 , 促 使 水 合 物 的 形 成 。 在 研究 区 的 一 些 地 震 剖 面 中 可 以 看 到 [ 2 ] , 由 于 断 层 的 切割 , 似 海 底 反 射 ( 断 续 分 布 ; 同 时 , 天 然 气 在 沿 断 层 向 上 运 移 过 程中 , 由 于 扩 散 到 沉 积 层 中 而 形 成 明 显 的 反 射 模 糊区 。 此 外 , 在 神 狐 海 域 海 底 滑 塌 作 用 非 常 强 烈 , 有分 析 认 为 可 能 与 水 合 物 的 形 成 和 分 解 有 关 [ 3 ]。 在 20世 纪 70年 代 后 期 以 来 , 有 学 者 已 注 意 到 在 海 底 滑 塌部 位 存 在 天 然 气 水 合 物 [ 1, 3 ] , 认 为 海 底 滑 坡 与 水 合物 的 分 解 及 形 成 有 密 切 的 关 系 , 并 通 过 地 震 剖 面 发现 了 海 底 滑 坡 及 次 研 究 在 神 狐 海 域 共 钻 探 8个 站 位 , 钻 探区 位 置 如 图 1所 示 , 钻 取 的 岩 心 样 品 显 示 在 水 合物 稳 定 带 及 之 上 的 地 层 岩 性 为 松 散 的 粉 砂 质 泥 岩 。图 1  研 究 区 地 理 位 置 (图 中 虚 线 为 水 深 等 值 线 , 单 位 m)of   测 井 实 施 方 案根 据 地 震 资 料 对 似 海 底 反 射 (界 面 进 行初 步 确 定 , 并 在 当 向 下 延 伸 作 为 钻 探 和测 井 的 目 标 深 度 , 设 计 的 钻 探 井 的 深 度 范 围 内 主要 为 松 软 未 固 结 的 沉 积 物 。 在 每 个 站 位 钻 井 2口 ,第 1口 为 先 导 孔 , 用 于 电 缆 测 井 ; 第 2口 用 于 取心 [ 4 ]。 每 个 站 位 的 电 缆 测 井 分 别 使 用 7种 仪 器 :自 然 伽 马 仪 、 电 阻 率 测 井 仪 、 密 度 测 井 仪 、 声 波全 波 列 测 井 仪 、 井 温 — 井 方 位 仪 、 井 径 仪 、 中 子测 井 仪 。 探 测 的 主 要 参 数 包 括 : 自 然 伽 马 , 深 、浅 电 阻 率 , 长 、 短 源 距 密 度 , 纵 、 横 波 速 度 , 井温 , 井 斜 及 井 方 位 , 井 径 , 长 、 短 源 距 中 子 计 数率 等 , 如 表 1所 示 。表 1  神 狐 海 域 天 然 气 水 合 物 测 井 方 法 及 输 出 参 数 一 览 表  L ga s dr h 仪 器     输 出 参 数 参 数 单 位  自 然 伽 马 仪 自 然 放 射 性 电 阻 率测 井 仪深 探 测 电 阻 率浅 探 测 电 阻 率Ω · 测 井 仪 长 源 距 密 度短 源 距 密 度 g/ 全 波测 井 仪纵 波 速 度横 波 速 度m / — 井方 位 仪地 层 温 度差 分 温 度井 斜 角井 方 位℃℃°°井 径 仪 井 眼 直 径 测 井 仪 长 源 距 计 数 率短 源 距 计 数 率 cp 保 障 在 井 眼 安 全 的 条 件 下 尽 可 能 多 地 获得 测 井 数 据 , 在 先 导 孔 钻 探 完 毕 且 钻 杆 仍 位 于 井底 的 情 况 下 实 施 2种 测 井 方 法 , 并 且 分 别 重 复 一次 , 共 4个 回 次 。 一 个 站 位 的 完 整 测 井 共 包 括 7个 回 次 : 第 1回 次 , 钻 杆 位 于 井 底 , 测 量 自 然 伽 马— 中 子 ; 第 2回 次 , 钻 杆 沿 井 筒 上 提 2~ 3 m, 重复 中 子 测 量 ; 第 3回 次 , 钻 杆 位 于 井 底 , 测 量 自然 伽 马 — 密 度 ; 第 4回 次 , 钻 杆 沿 井 筒 上 提 2~ 3m, 重 复 密 度 测 量 ; 第 5回 次 , 将 钻 杆 上 提 至 位 于海 底 面 以 下 约 50 对 裸 眼 井 部 分 进 行 自 然 伽马 — 温 度 — 井 方 位 — 井 径 组 合 测 量 ; 第 6 回 次 ,对 裸 眼 井 部 分 进 行 自 然 伽 马 — 中 子 — 双 侧 向 电 阻率 组 合 测 量 ; 第 7回 次 , 对 裸 眼 井 部 分 进 行 自 然伽 马 — 密 度 — 声 波 全 波 列 组 合 测 量 。 其 中 , 第 1~4回 次 测 井 的 目 的 是 为 了 评 估 地 层 的 稳 定 性 及 含 气状 况 , 而 第 2和 第 4回 次 是 为 了 消 除 钻 杆 接 箍 影844 现   代   地   质 2008年  © 1994 , 同 时 保 证 在 钻 杆 提 出 时 若 井 壁 发 生 坍 塌 仍 能获 得 部 分 测 井 数 据 。 第 5~ 7回 次 测 井 均 在 裸 眼 井中 进 行 , 所 获 得 的 数 据 用 于 识 别 和 评 价 天 然 气 水合 物 储 集 层 。3  天 然 气 水 合 物 测 井 识 别 与 评 价311  天 然 气 水 合 物 的 测 井 响 应 特 征 与 识 别了 解 天 然 气 水 合 物 的 测 井 响 应 特 征 是 正 确 识别 天 然 气 水 合 物 储 层 的 关 键 , 不 同 的 测 井 曲 线 对含 天 然 气 水 合 物 储 层 有 不 同 程 度 的 反 映 [ 5 - 6 ] , 电阻 率 测 井 和 声 波 测 井 曲 线 组 合 被 认 为 是 识 别 天 然气 水 合 物 的 最 有 效 方 法 [ 7 - 9 ]。 图 2为 本 次 钻 探 中 测 井 曲 线 , 其 特 征 描 述 如 下 。31111  电 阻 率 测 井深 探 测 电 阻 率 上 低 于 浅 探 测 电 阻 率 R 13Ω · m, 16~ 313Ω · m 之 间 。 由 浅 至深 , 深 、 浅 探 测 电 阻 率 值 呈 缓 慢 上 升 趋 势 。 其 中 ,从 阴 影 区 对 应 深 度 段 的 顶 部 开 始 Ω · 上 升 , 最 大 值 为 313Ω · m, 在 阴 影 区 的 底 部 恢 复正 常 趋 势 值 ; 此 区 为 明 显 电 阻 率 增 大 异 常 段 。 其异 常 是 由 于 含 气 体 、 天 然 气 水 合 物 或 地 层 中 的 其他 高 阻 矿 物 造 成 , 尚 不 能 据 此 判 断 为 水 合 物 储 层 。31112  声 波 速 度 测 井本 井 的 地 层 纵 波 速 度 在 1 500~ 2 300 m / 化 , 同 电 阻 率 测 井 曲 线 一 样 , 自 浅 至 深 呈 渐升 趋 势 , 从 阴 影 区 对 应 深 度 的 顶 部 开 始 由 1 870m / 增 大 , 最 大 值 达 2 300 m / s, 在 其 底 部 回落 至 正 常 趋 势 值 1 790 m / s。 此 异 常 区 与 电 阻 率 测井 曲 线 对 应 很 好 , 初 步 分 析 认 为 , 此 异 常 区 是 由于 地 层 中 含 固 态 的 天 然 气 水 合 物 或 其 他 高 阻 异 常矿 物 引 起 ; 因 为 气 体 的 存 在 将 导 致 声 波 速 度 降 低 ,从 而 排 除 了 气 体 存 在 的 因 素 。31113  密 度 测 井密 度 测 井 曲 线 在 此 阴 影 区 间 的 中 部 有 一 约 8 密 度 区 , 最 小 值 为 1178 g/ 其 上 、 下 围岩 的 地 层 密 度 在 210 g/ , 此 区 间 密 度 降 低的 现 象 进 一 步 排 除 了 地 层 中 含 有 其 他 高 阻 、 高 密度 矿 物 的 影 响 。31114  自 然 伽 马 测 井本 井 自 然 伽 马 测 井 曲 线 幅 值 在 30~ 52 之间 , 自 上 而 下 变 化 幅 度 不 大 。 在 阴 影 区 部 分 自 然伽 马 平 均 值 增 大 , 变 化 幅 度 进 一 步 减 弱 , 表 现 出与 其 他 部 分 的 不 同 特 征 。31115  井 径 测 井受 地 层 疏 松 的 影 响 , 本 井 井 径 测 井 曲 线 起 伏较 大 , 反 映 了 井 眼 的 不 规 则 变 化 , 但 在 图 中 的 阴影 区 , 井 径 曲 线 较 周 围 地 层 的 变 化 幅 度 减 小 , 基本 平 衡 于 25 反 映 了 该 区 间 地 层 硬 度 增 加 。基 于 以 上 分 析 并 结 合 人 [ 10 - 11 ]根 据 4航 次 570钻 孔 、 64航次 及 04航 次 的 测 井 曲 线 所 描 述 的 天 然 气 水合 物 储 层 测 井 响 应 特 征 , 判 断 本 井 的 阴 影 区 部 分含 有 天 然 气 水 合 物 。 与 64航 次 及 04航 次 相 比 , 本 井 的 这 些 测 井 曲 线 特 征 则 更 为 典 型 。根 据 测 井 曲 线 指 示 的 深 度 在 取 心 孔 进 行 天 然 气 水合 物 保 压 取 样 , 准 确 地 取 到 了 天 然 气 水 合 物 岩 心样 品 。312  测 井 数 据 初 步 评 价地 层 的 孔 隙 度 和 流 体 饱 和 度 计 算 需 要 以 广 泛的 岩 心 分 析 数 据 为 基 础 , 同 时 岩 心 分 析 还 可 以 为相 关 计 算 公 式 获 得 准 确 的 参 数 依 据 , 如 阿 尔 奇 公式 中 的 常 数 a、 孔 隙 结 构 指 数 m 及 饱 和 度 指 数 鉴 于 目 前 尚 未 获 得 相 关 岩 心 分 析 数 据 , 在 评价 时 参 照 并 采 用 64航 次 的 经 验 值 , 取 a =1105, m = 2156, n = 11938 6[ 11 ]。31211  孔 隙 度 评 价选 取 此 次 钻 探 的 某 站 位 先 导 孔 井 数据 进 行 初 步 的 储 层 评 价 , 孔 隙 度 的 求 取 采 用64航 次 中 使 用 过 的 两 种 方 法 : 密 度 法 和 电 阻率 法 [ 2, 5, 8 ]。3121111  密 度 法计 算 公 式 如 下 :< =ρ ρ ρ f(1)其 中 : <为 孔 隙 度 ; ρ 层 骨 架 密 度 ; ρ b 为 地层 密 度 测 井 值 ; ρ f 为 流 体 密 度 。3121112  电 阻 率 法计 算 公 式 如 下 : a
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