气测组分PID系列指数评价油气储层流体性质的方法与流程

本发明涉及油气勘探开发数据处理技术领域，尤其涉及使用气测录井数据，基于气体组份比值，评价油气储层性质的方法。

背景技术：

录井技术中油气检测方法属于油藏地球化学分析技术在钻探施工现场的拓展应用，是伴随油气田勘探开发的需求和科技的不断进步而逐步发展起来一门井筒技术，是油气勘探开发中，发现和评价油气藏最及时、最直接的手段，目前已发展成为结合地质录井、气测录井、钻井液录井、岩石热解地化录井、钻井工程随钻监测为一体的现代化综合录井技术，这些检测分析方法都是成熟的油气显示检测评价技术。

气测录井检测油气储层中c1-c5的轻烃组分，属于钻探过程中在井筒中很活跃的烃类组分，在指示油气显示层位方面具有醒目的优越性，但同时也有其负面的因素，即气测录井影响因素众多，这些负面因素对气测数据资料储层定性方面的实用价值有一些负面的影响。在适用气测资料进行储层定性时，通过具体问题具体分析，消除不利因素，突出其实用价值，仍然可以让气测资料在储层评价中发挥无可替代的有效作用。

常规气测录井主要包括：随钻连续记录自动检测全烃(tg)、组分、非烃录井数据等，也是发现油气层的主要手段之一，为油气层的发现和评价提供基础数据。气测录井组份资料的内容包括c1(甲烷)、c2(乙烷)、c3(丙烷)、ic4(异丁烷)、nc4(正丁烷)、ic5(异戊烷)和nc5(正戊烷)。不同石油地质背景的油藏，不同的储层流体性质，具有不同的轻烃组份特征，除了在数量方面特征之外，还以不同的轻烃组份比值来体现。不同性质的油藏，其轻烃组份比值特征的使用得到了充分的发挥。

早在上世纪六十年代，为了使用轻烃地化分析资料确定储集层流体性质和储层性质，皮克斯勒法基于油气藏气体组份数据，建立了皮克斯勒图版，geosciences公司设计了三角形图版法，这两种方法均基于油藏真实轻烃组份含量的基础上而设计的，在应用于随钻解释之初，都使用vms气测分析资料进行解释，目前在国内仍有沿用。可以说，这两种方法为气测录井资料的使用奠定了基础并为油气层评价做出了巨大的贡献。

皮克斯勒(pixler)在1969年发表了皮克斯勒图版解释法，图版划分为残余油或无产能油区、产油区、产气区以及无产能气区等4个区域，使用同一深度点的cl/c2、cl/c3、c1/c4比值联线特征，推断地层孔隙流体类型和性质。

随着技术进步，在c5能够随钻检测之后，解释人员在原来皮克斯勒图版上增添了参数c1/c5，仍沿用以前的解释方法。

如图1所示，为皮克斯勒图版方法解释储层流体性质示意图。皮克斯勒图版法的解释原则有如下几条：

a.c1/c2值越高，流体气含量越高，油含量越低，cl/c2小于2为干层。

b.只有单一组分c1，是干气的特征，但过高c1值往往是盐水层的特征。

c.cl/c2比值点落在油区底部，c1/c4落在气区顶部，该层一般为非生产层。

d.任一比值低于前一比值，则该层可能为非生产层。

e.各比值点连线量正倾斜表示生产层；负倾斜表示含水层。

f.比值点连线较陡表明该层多为致密层。

皮克斯勒比值(pixlerratio)的计算：

式中：c4＝ic4+nc4；c5＝ic5+nc5。

近50年来，皮克斯勒图版作为气测资料解释的经典性方法被应用。

但是，传统皮克斯勒图版法只能使用单点数据进行固定的图版分析，属于定性图版直观显示方式。虽然能提供直观的图形显示，但形式固定，不能对应井深连续成图，不能量化评价储层性质，不能用于和其它储层参数联合评价储层。因此，皮克斯勒图版法虽能在一定范围内解决储层评价问题，但局限性也是显而易见的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：本发明克服传统皮克斯勒图版方法只能根据图形特征进行储层流体性质分析，不能与其它参数交会取长补短的缺陷，提供一种新的基于气测录井资料气体组分比值特征参数推断储层流体性质解释方法，对原有皮克斯勒图版法做了重大改革，计算了新的评价指数，建立了新的解释图版以及曲线解释图件应用形式。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种气测组分pid系列指数评价油气储层流体性质的方法，设气测录井数据包括：c1、c2、c3、ic4、nc4、ic5和nc5，则皮克斯勒比值p1、p2、p3、p4为：其中c4＝ic4+nc4，c5＝ic5+nc5；

计算pid系列指数pid1、pid2、pid3，用于油气层评价，其中：pid1＝p2-p1，pid2＝p3-p2，pid3＝p4-p3。

优选的，所述气测组分pid系列指数评价油气储层流体性质的方法，还包括以下步骤：使用pid系列指数随深度生成pid指数曲线图，用于油气层评价。

优选的，所述气测组分pid系列指数评价油气储层流体性质的方法，还包括以下步骤：使用pid系列指数与录井参数和/或测井参数生成pid指数曲线图，用于油气层评价。

优选的，所述气测组分pid系列指数评价油气储层流体性质的方法，还包括以下步骤：使用pid系列指数生成pid指数交会图，用于油气层评价。

优选的，所述使用pid系列指数生成pid指数交会图，用于油气层评价是指：使用pid1，pid2，pid3制作pid指数交会图，在单井解释中用于分异油层和气层以及水层。

优选的，所述气测组分pid系列指数评价油气储层流体性质的方法，还包括以下步骤：使用pid系列指数与录井参数和/或测井参数生成pid指数交会图，用于油气层评价。

优选的，所述气测组分pid系列指数评价油气储层流体性质的方法，还包括以下步骤：使用pid1与it3生成pid指数交会图，用于油气层评价；

其中，it3＞0为正三角形，同时pid1＞0，指示储层流体性质以天然气为主；

0.25≤it3≤0.25同时pid1＞0，为高气油比的轻质油藏或者富含轻质油的气藏；

-1.5＜it3＜0.25，pid1＝-2～11，指示该油藏存在轻微次生作用；

在-1.25＜it3＜-0.25、pid1＝0～5的范围内，属于纯油层；

-0.75＜it3＜-0.35、pid1＝-15.0～0的范围内，属于存在次生作用的油层；

-2.50＜it3＜-1.45、pid1＝-3.0～-35.0的范围内，属于存在较强次生作用的油层。

本发明技术方案带来的有益效果是：本发明方法量化的pid系列指数适合数字化解释储层性质的要求，计算方法简单但应用范围广阔，可以和其它录井参数结合使用，提高了储层流体性质的解释评价精度；乃至测井参数相结合，灵活使用，为准确评价油气层、提高探区油气层发现率提供了基础方法。

附图说明

图1皮克斯勒图版方法解释储层流体性质示意图。

图2本发明pid指数在皮克斯勒图版上的几何意义示意图。

图3某探区某井油层、油水过渡带以及水层的pid指数曲线图。

图4气层、气水过渡带、气藏底水的气测显示及pid指数曲线图。

图5湿气的pid指数曲线图。

图6凝析气层的pid指数曲线图。

图7油层及油水界面的pid指数曲线图。

图8次生油藏的pid指数曲线图。

图9-1pid1-pid2指数交会图。

图9-2pid1-pid2指数交会图(图9-1的原点域放大)。

图10为hf2井油层、油气层、水层在pid1-pid2交会图上的分布。

图11为hf2井油层、油气层、水层在pid1-pid3交会图上的分布。

图12为hf2井油层、油气层、水层在pid2-pid3交会图上的分布。

图13-1中亚、中东、中-北非14个油气藏的pid1-pid2交会图。

图13-2油层、油气层、气层、水层的pid1-pid2交会图(图13-1原点域放大图)。

图14-1油层、油气层、气层、水层的pid2-pid3交会图。

图14-2油层、油气层、气层、水层的pid2-pid3交会图(图14-1原点域放大图)。

图15-1油层、油气层、气层、水层的pid1-pid3交会图。

图15-2油层、油气层、气层、水层的pid1-pid3交会图(图15-1放大图)。

图15-3油层、油气层、气层、水层的pid1-pid3交会图(图15-1原点域放大图)。

图16tg-pid1交会图上不同性质油气层的分布。

图17b油田油层、水层在rd-pid1交会图上的分布。

图18pid1-it3交会图上不同性质油气层的分布。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

气测录井检测油气储层中c1-c5的轻烃组分，设气测录井数据包括c1(甲烷)、c2(乙烷)、c3(丙烷)、ic4(异丁烷)、nc4(正丁烷)、ic5(异戊烷)和nc5(正戊烷)，皮克斯勒比值(pixlerratio)p1、p2、p3、p4为：其中c4＝ic4+nc4，c5＝ic5+nc5。

本发明对皮克斯勒(pixler)图版的使用方法做了拓展，计算了新的评价指数，定义表征油气储层流体性质的pid系列指数(pixlerindexdifference)。如图2所示，pid系列指数(pixlerindexdifference)的通过如下公式计算的：

pid1＝p2-p1(1),

pid2＝p3-p2(2),

pid3＝p4-p3(3)。

本方法基于原始气测录井数据生成pid指数曲线图，用于油气层评价。其步骤是：

1)计算p1、p2和p3；

2)根据pid系列指数计算公式计算生成的pid系列指数；

3)结合原始气测录井数据、荧光录井显示级别、岩性剖面，皮克斯勒比值、pid系列指数随深度绘制成曲线图。

通过pid系列指数计算及成图，凸显油气藏气测轻烃组分的变化情况，可以指示油层和水层。

1)变化发生的深度。油气层顶深和底深，油气界面、气水界面或者油水界面的深度；

2)变化的幅度。幅度与储层流体性质相关，不同的幅度对应于不同的储层流体性质诸如气层、油气同层、油层、水层等等。

图3为某探区某井油层、油水过渡带以及水层的pid指数曲线图。该井油层埋深小于1750m，处于生物降解作用带内，pid2以及pid3均呈现负值，指示油藏有明显的生物降解作用。1663-1689m井段，对应于砂岩层段有良好的荧光显示以及气体显示，呈现油层特征。油层段在孔渗良好的的井段pid1＝-50～3.5，pid2＝-2～-9,pid3＝0～-5。1690～1697m荧光弱～中等，气体全烃显示低值，pid1＝0～6.0，pid2＝-7～-10,pid3＝-4～-5；为油水同层。1699～1715m荧光弱～中等，气体全烃显示低值，pid1＝0～9.5，pid2＝-3～-15,pid3＝-3～-9；为含油水层。

如图4所示，是pid系列指数判断干气藏储层流体性质的一个例子。原始气测参数包括全烃tg，组分cl、c2、c3、ic4、nc4，ic5和nc5。可以看到，气层，气水过渡带、气藏底水的气测资料在pid系列指数方面的差异明显。气层井段，全烃tg呈现高值，pid1＝110～360，pid2＝820～3310,无c5数据，pid3没有数据。气水过渡带全烃tg下降，pid1＝150～400，pid2＝-80～-1500,pid3＝0～-1300；pid2及pid3出现负值，使用pid系列指数可以为合理解释储层流体性质提供依据。气藏底水全烃tg低值，pid1＝0～230，因未检测到c4及c5pid2以及pid3没有数据；

如图5所示，是pid系列指数判断储层流体为湿气的一个例子。其pid1、pid2以及pid3幅度低于干气层

如图6所示，是pid系列指数判断储层流体为凝析气的一个例子，下伏水层的pid系列指数与油气层明显不同的特征。其pid1、pid2以及pid3幅度低于湿气层

如图7所示，是pid系列指数判断储层流体性质及油水界面的一个例子。原始气测参数包括tg，cl、c2、c3、ic4和nc4，没有检测ic5和nc5。因而不能计算pid3。图中结合了测井电阻率曲线和测井解释剖面测井成曲线。在井段1369～1391m水层、煤层的pid1＝0～650、pid2＝0～490；1402～1425m油气层pid1＝4～11、pid2＝3～14；1425～1437m底水井段pid1＝6～62、pid2＝-7～-9。可以看到，煤层，水层、油层、油层底水的气测资料在pid系列指数方面的差异明显，使用pid系列指数可以分异不同储层流体性质的气测显示，合理解释储层性质。油气钻探的实际作业工程中，录井资料的获取比测井资料要早3天至30天以上的一个时间段，所以录井解释成果的获取，对于实时钻探作业导向有很高的实用价值。

如图8所示，是pid系列指数判断储层流体性质的例子。该油藏属于潜山次生油藏，其皮克斯勒比值以及pid指数具有独特的次生油藏特征。该油藏轻烃比值数值范围与常规油气藏数据差异很大：c1/c2＝100～900、c1/c3＝1000～6000、c1/c4＝400～2000、c1/c5＝700～2300，其pid1＝250～5500，pid2＝0～-2000,pid3＝-600～600。该油藏是伴生气由生物降价烃类占主导地位的次生油藏。

使用pid系列指数生成pid指数交会图，用于油气层评价。

pid1-pid2交会图，以pid1为横轴，pid2为纵轴，在分异不同性质的储层流体的同时，可以指示油藏特征。如图9-1所示，某探区某油田的pid1-pid2交会图，图9-2是图9-1原点域的放大图。该油田录井未进行c5检测，所以不能计算pid3。其中，j(2+1)-b段油气同层以热裂解烃为主导，没有次生作用的表现，处于ⅰ象限。j(2+1)-b段、j(2+1)-c层段油层，有较低的次生作用程度，处于ⅰ、ⅱ象限分界处。j(2+1)-d段油藏，j(2+1)-c层段油气同层，有较强的次生作用，处于ⅱ、ⅲ象限。j3ak的ю-0砂组，埋葬浅，在本区次生作用最强，主要处于ⅲ象限，少数处于ⅳ象限。在pid1-pid2交会图上，可以看到处于ⅱ、ⅲ象限的油气层，为存在次生作用的油气层。以pid1＜0以及pid2＜0为油气藏存在次生作用的指示。

实践证明，所定义的pid系列指数，在油气储层流体性质评价中，对流体性质的变化有较敏感的指示作用，不同油气储层流体性质各有其特征值范围，在储层的解释评价中可以起到其特有的作用。

使用pid1，pid2，pid3制作交会图，在单井解释中用于分异油层和气层以及水层。如图10、11、12所示。hf2井不同层位油质差异较大，重质油、中质油、轻质油、油气同层的差异比较明显，水层与油气层分异明显。

纯油藏气油比低，其数据点分布靠近原点；气油比较高的油藏数据点距离原点较远一些；油气同层的数据点分布在油藏数据点的外侧；气藏数据点的分布更在油气同层数据点之外的区域。

对于同一个油藏，其数据点分布在一个连续的区域中，位于高部位的数据点分布在距离原点较远的区域，低部位的数据点距离原点较近。这种现象是重力分异作用在油藏中发生作用的具体表现。向油藏的再低部位，是油水过渡带以及水层，轻烃比值从油藏溶解气的特征过渡到水溶气的特征。

图13-1是中亚、中东、中-北非探区14个油气藏的pid1-pid2交会图，因数据幅度变化较大，采用比较大的刻度，使大多数的数据点分布在可见范围之内。醒目的数据点是分布在ⅳ象限的稠油层数据点以及分布在ⅰ象限的气层数据点，在油气性质的概念中属于两个极端。

pid系列指数在油气性质不同的时候会发生较大幅度的变化。液态烃含量丰富的油藏，其数据点分布在距离纵轴和横轴原点附近的区域。图13-2是图13-1的油层以及油气同层区域的放大图，能够比较清楚的分辨不同油藏的数据点的分布。

图14-1是油层、油气层、气层、水层的pid2-pid3交会图。稠油层数据点分布在ⅱ象限，气层数据点在ⅰ象限。如图14-2所示pid2-pid3交会图的原点域放大图上，油层呈现了分区现象，这是由油藏类型所决定的轻烃比值表现。

图15-1是油层、油气层、气层、水层的pid1-pid3交会图，以pid1为横轴，pid3为纵轴，气藏以及稠油藏的数据点主要分布在ⅰ象限，图15-2是图15-1放大图，图15-3是图15-1原点域放大图。

油层数据点位于包括纵横坐标为零的数据点在内的一个统计区域内，这个区域命名为油层的原点域。原点域范围：

a2＜pid1＜a1，(a2≤0)，

b2＜pid2＜b1，(b2≤0)，

c2＜pid3＜c1，(c2≤0)；

对于含水以及与水的存在相关的油气显示层或者次生油气藏：

a2＜pid1＜0，

b2＜pid2＜0，

c2＜pid3＜0；

对于水层和气层：

a2＞pid1＞a1，(a2≤0)，

b2＞pid2＞b1，(b2≤0)，

c2＞pid3＞c1，(c2≤0)。

可以使用pid系列指数结合其它气测参数如全烃，分异气层和水层。

参考值，a1＝20，a2＝-10；b1＝25，b2＝-10；c1＝50，c2＝-5。

实际应用中，由于石油地质条件的差异，不同油藏之间pid系列指数特征差异较大，不同油田的油层，其原点域位置大小会有所不同。需根据具体油气藏，基于勘探前期探井、评价井的储层气测资料比值解释成果数据以及油气层试油产出情况的验证数据，综合寻求适合该油田的系数，确定原点域的边界值。

如图9的数据源所在油田，根据探井的解释以及试油结论，可以得出油层原点域范围a1＝20，a2＝-15；b1＝20，b2＝-5，可供后续的评价井几开发井引用。

如图10、11以及图12的数据源所在油田，根据探井的解释以及试油结论，可以得出油层原点域范围a1＝20，a2＝0；b1＝20，b2＝0，c1＝230，c2＝0。

图14-2及图15-3的数据源所在油田，油层原点域范围a1＝10，a2＝-12；b1＝18，b2＝-2，c1＝48，c2＝0。

a、b以及c值的获取，确定了pid系列指数判断油层的数值边界，在油气层评价中实现了使用量化评价储层性质的技术方法。

pid系列指数可以与其它录井参数如全烃组合产生交会图，也可以与测井参数如测井电阻率结合形成交会图。

图16是tg-pid1交会图上不同性质油气层的分布情况，图上的油层、油气同层、气层的分区比较明显，表明了pid指数在识别储层流体性质方面的量化判断优势。

图17是b油田pid1与测井参数深电阻率rd的交会图，测井-录井数据联合判断油水层，可以增大识别符合率。b油田水层的平均电阻率为2.0ohmm，则电阻率小于4.0ohmm的油气层属于低阻油层，在勘探开发初期的储层测井解释中容易被漏失。使用录井资料与测井资料联用的方法，就会在很大程度上避免遗漏油气层的情况出现。

图18是pid1-it3交会图上不同性质油气层的分布情况。通过两种解释方法的结合，储层流体性质的定性解释会更加准确。

现有技术中，itn系列指数的计算方式如下：根据气测录井检测的甲烷c1、乙烷c2、丙烷c3、丁烷c4和戊烷c5烃类参数的组分含量，所述丁烷c4为正异构体之和，戊烷c5为正异构体之和，定义并计算出下面一组itn系列指数：

it1＝1-(c2)/(0.2·(c1+c2))，

it2＝1-(c2+c3)/(0.2·(c1+c2+c3))，

it3＝1-(c2+c3+c4)/(0.2·(c1+c2+c3+c4))，

it4＝1-(c2+c3+c4+c5)/(0.2·(c1+c2+c3+c4+c5))。

按照三角形图版的解释原则，it3＞0为正三角形，同时pid1＞0，指示储层流体性质以天然气为主，则产出多以气为主；m5气层为湿气层，tukuman气层为干气层；lse1油气同层比hfnu油气同层有更高的气油比，更少的液态原油产出。

0.25≤it3≤0.25同时pid1＞0，为高气油比的轻质油藏或者富含轻质油的气藏；油气同层中气油比较低的产层，多数位于这个区域；同时一些顶部具有天然气富集的油层，也会有一些数据点延伸到这个区域。

p1油层，-1.5＜it3＜0.25、pid1＝-2～11，指示该油藏存在轻微次生作用，油层内部重力分异作用明显，油藏顶部气油比较高。

rd1油层和hfnmc油层，位于在-1.25＜it3＜-0.25、pid1＝0～5的范围内，属于纯油层。

ubj21油层的数据点位于-0.75＜it3＜-0.35、pid1＝-15.0～0的范围内，属于存在次生作用的油层。

ubj3ak油层位于-2.50＜it3＜-1.45、pid1＝-3.0～-35.0的范围内，属于存在较强次生作用的油层。

本发明方法通过数学计算获取定量指数，创新性地拓展了皮克斯勒图版的应用范围，具有以下创新性技术优势：

1)生成了创新性的pid系列指数；

2)pid系列指数可以通过曲线图的形式，应用在油气层评价的实践中；

3)pid系列指数可以通过交会图的形式，应用在油气层评价的实践中；

4)pid系列指数能量化评价储层性质；

5)pid系列指数和其它录井参数可以联合评价储层；

6)pid系列指数与测井参数、储层参数联合评价储层。

本发明把图版转化为指数，实现了定性图版的数字化，并拓展了应用评价范围：

1)连续曲线可以在纵向反映储层流体特征的变化情况，利于单井储层定性解释评价；

2)连续曲线可以在横向反映储层流体特征的变化情况，利于多井对比及油气层追踪；

3)曲线图结合交会图对气层、油气同层、油层、水层有良好的指示效果；

4)气体组分比值交会图对识别以热裂解气为主的原生油气层以及以生物降解气为主的次生油气层有指示作用；

5)可以与其它录井数据以及测井数据联用，提高储层综合解释符合率，保障油气层发现率。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。