明老师找油53 | 利用岩石物理降低钻探空井的风险（1）

流觞

韩德华教授在网上讲课的时候
提到一口空井的故事，听后很受启发，
整理出来和大家分享。
这是来自墨西哥湾的一个区块，Green Canyon, GOM ，Plio-Pleistocene，Target TVD 11800ft（目的层埋深3500米）, OB 4100ft （海底面1240米），地震剖面上有很强的地震异常，在左边异常上打了一口井，473井，高产气层，基于这种成果，在右边类似异常上打了另一口井，474井，钻探结果表明是一口fizz井（类似可乐饮料，在地下高压情况下水层中有少量溶解气，测试时出一点气后很快就没气了，变成了水层，没有工业价值）。
要想进一步开展研究，避免此类空井，就要把地震的波形及振幅信息更好地转变成岩石和流体的性质，要基于前人的岩石物理实验，看看纯气层和少量含气水层到底 多大的弹性参数差异。
在历史上有很多错误的说法，在误导我们开展流体的解释。

实践是检验整理的唯一标准

岩石物理实验是检验地层岩石物理性质认识的“标尺”

但在日常研究中，有很多大家习以为常的认识可能都是错误的。

错误“尺子1”：气溶水使水的体积模量下降20%，甚至更多

在1993年SEG出版了一本AVO研究的书，书中Batzle & Castanga的文章中谈到了液体的性质，用到这样一个数据，该数据摘自1945年的一篇文章中的公式, 见下图，当水中有溶解气时其体积模量会急剧减小，当每升水中溶解5升气时能下降25%，溶解到20升时几乎下降50%，这篇文章也就成为很多人解释fizz gas井成因的理论依据，二者很难区分。

这种说法是否是真实的呢，岩石物理是一把“尺子”，要用它度量各种观测，尺子一定要“准确”

为进一步落实流体弹性性质，休斯顿大学岩石物理实验室韩德华和Batzle进一步进行了实验，实验用不含溶解气的死水“dead water”和含溶解气的活水“Live water”（加压到69MPa时水中气溶解度可达6.5L/L），之后用不同的温度开始实验。

在25摄氏度时随着压力增加，活水和死水速度都在随压力增加而增加，但二者基本一致；

在60摄氏度时随着压力增加，活水和死水速度都在随压力增加而增加，但二者基本一致，和25度时对比，温度升高后速度显著增加；

在100摄氏度时随着压力增加，活水和死水速度都在增加，但二者仍基本一致，和60度时对比，温度升高后速度反而降低，表现出水的一种奇异性质；

在150摄氏度时随着压力增加，活水和死水速度都在增加，和60度及100度时对比，温度升高后速度进一步降低，表现出这确实是水的一种奇异性质，而不是测量失误。同时在150度时死水和活水速度在高压下发生差异，但差异小于20m/s，相对误差在1%以内，远没有想象的那么大。



显然，前面1993年SEG关于AVO专著中的有关流体含气的弹性性质的表述是不严谨的，甚至是错误的，它至少不是一种普适的规律。



错误“尺子2“ ：地震勘探不能分辨10%游离气藏（Fizz）还是高产气藏，因为少量气体可使气水混合的体模量近似于气的体模量

这是某个实验室气和水混合时流体测量的模量数据，从测量结果看，水中含少量气后模量急剧降低，在10%含气时和90%含气时结果基本一致，这也成为了人们解释Fizz gas的很好理由，在2003年之前基本成为了业界的共识，Fizz和gas弹性特征一致，地震响应相同，能找到gas全凭运气，但这是真的吗？


首先，这是真实的实验数据，但这组数据是在20℃、6.9MPa下测量的结果，且地层水的矿化度为50000PPM，大约相当于不到1000米的地层埋深情况。

随着埋深增加，压力增大，温度升高，这些响应是否还遵循同样的规律呢？

为此，休大岩石物理实验室在不同温压下测量了一系列样品，测量结果表明，在同样的地层水矿化度及气体性质情况下，随着温压的升高（相当于埋深增加），从气到水的混合模量变化越来越平缓，Fizz和gas的差异也越来越大，利用体模量来进行烃检是有可能的。



这也给了我们一个非常重要的警示，前人专业报告或教科书中展示的研究结论不一定就一定是绝对可靠的，或者其实验的样品和你们研究的盆地存在很大差异，可能也不总是可借鉴的，降低风险的最好的办法，是用你研究油田的样品开展严格的实验，并验证理论的合理性，或标定理论，来指导油田的科研生产工作。

同时，目前油田地学研究中的很多经验公式也是直接引用而来的，如在地震合成记录标定时，由于有些井没有密度或密度不好，经常用Gardner公式计算一个密度曲线。



但该公式是Gardner根据他的研究工区数据总结得来的关系，该规律并不是适应所有的工区，即时基本规律适用，其系数还要根据研究盆地进行修正，简单地“拿来主义”是要不得的。

（未完待续）