杜 鵬

(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司錄井公司)

0 引 言

近年來，冀東南堡凹陷常規(guī)錄井技術(shù)在油氣層解釋評(píng)價(jià)方面取得了良好效果，但隨著鉆井、鉆井液工藝的不斷提高，機(jī)械鉆速過快及大斜度鉆井導(dǎo)致巖屑破碎嚴(yán)重、代表性變差；而為了保證施工安全，鉆井過程中加入大量鉆井液添加劑，增加了油氣顯示識(shí)別難度，同時(shí)受沉積及埋深作用影響，儲(chǔ)集層物性差，發(fā)育大量的砂泥薄互層，儲(chǔ)集層油氣水關(guān)系更加復(fù)雜[1-2]。這些問題都給儲(chǔ)集層解釋評(píng)價(jià)帶來了很大困難，而通過特色錄井技術(shù)配套應(yīng)用，研究錄井解釋新方法，有效地解決了該區(qū)域儲(chǔ)集層流體性質(zhì)識(shí)別難題[3-4]。

1 特色配套錄井技術(shù)簡(jiǎn)介

通過對(duì)各類特色錄井技術(shù)分析，認(rèn)為地化錄井、輕烴錄井、三維定量熒光錄井配套應(yīng)用，能夠排除儲(chǔ)集層和鉆井液干擾，在現(xiàn)場(chǎng)可及時(shí)有效地識(shí)別儲(chǔ)集層含油性及含水性，彌補(bǔ)常規(guī)錄井技術(shù)的不足。

1.1 地化錄井技術(shù)

1.1.1 技術(shù)原理

油藏地球化學(xué)錄井技術(shù)是通過特定的儀器檢測(cè)巖石中與油氣密切相關(guān)的烴信息(如烴含量、烴組成、烴分布特征等)，可評(píng)價(jià)儲(chǔ)集巖含油性，具有直接、快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣顯示和評(píng)價(jià)油氣層等特點(diǎn)，為油田測(cè)井解釋和試油層位選取提供地質(zhì)依據(jù)[5-8]。

1.1.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

地化錄井技術(shù)能夠直接準(zhǔn)確測(cè)量?jī)?chǔ)集層烴類物質(zhì)，主要以從原油中檢測(cè)出的C13-C34組分(中重質(zhì)的液、固態(tài)烴)作為研究對(duì)象，彌補(bǔ)了常規(guī)氣測(cè)錄井色譜分析的不足，具備準(zhǔn)確、抗污染、快速、定量等多方面優(yōu)勢(shì)。其一，地化錄井直接測(cè)量?jī)?chǔ)集層中烴類物質(zhì)豐度、組成特征，不受儲(chǔ)集層巖性、物性、電性等影響；其二，由于鉆井液污染物的地化響應(yīng)特征與原油區(qū)別較大，能夠利用地化錄井技術(shù)識(shí)別真假油氣顯示，抗污染能力強(qiáng)；其三，地化錄井分析一個(gè)樣品僅需40 min，適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)；其四，地化錄井能夠得出現(xiàn)場(chǎng)樣品中的每種烴類物質(zhì)組分的相對(duì)含量，從而可進(jìn)行定量分析、定量評(píng)價(jià)[9]。

1.2 輕烴錄井技術(shù)

1.2.1 技術(shù)原理

輕烴錄井技術(shù)是通過對(duì)含烴樣品(巖屑、巖心、鉆井液)中的混合烴類進(jìn)行色譜分離、FID檢測(cè)，獲得石油天然氣中的C1-C9共103個(gè)烴類組分含量數(shù)據(jù)(質(zhì)量濃度)，通過各組分的分布特點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)進(jìn)行判識(shí)[10]。

1.2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

輕烴錄井技術(shù)以定量檢測(cè)獲取的C1-C9組分(輕質(zhì)的氣態(tài)烴)為研究對(duì)象，主要具有準(zhǔn)確和及時(shí)兩方面優(yōu)勢(shì)。輕烴錄井參數(shù)多，部分參數(shù)受儲(chǔ)集層流體性質(zhì)影響較大，因此通過輕烴錄井參數(shù)變化能夠準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)；輕烴錄井分析樣品的代表性強(qiáng)，所獲得的參數(shù)不受儲(chǔ)集層的影響，只反映儲(chǔ)集層流體特征，且鉆井液添加劑對(duì)其分析結(jié)果影響較小，因此輕烴錄井能夠有效屏蔽來自地層和鉆井液污染兩方面的干擾；同時(shí)輕烴錄井取樣簡(jiǎn)單，分析周期僅為30 min，即時(shí)性好。

1.3 三維定量熒光錄井技術(shù)

1.3.1 技術(shù)原理

由于原油中的芳香烴具有苯環(huán)，苯環(huán)上共軛雙鍵的電子吸收光子能量，從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，再由不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，同時(shí)釋放能量，這就是熒光產(chǎn)生的全過程[11-12]，將產(chǎn)生的熒光通過接收器轉(zhuǎn)化處理為電信號(hào)，最終形成三維定量熒光數(shù)據(jù)和譜圖。

1.3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

三維定量熒光技術(shù)為多點(diǎn)激發(fā)，多點(diǎn)接收，激發(fā)波長(zhǎng)(Ex)與發(fā)射波長(zhǎng)(Em)范圍更廣，能以立體圖和指紋圖的形式更直觀地反映出熒光物質(zhì)的特性，有助于識(shí)別儲(chǔ)集層原油性質(zhì)及含量；與二維相比，三維定量熒光技術(shù)的最低檢測(cè)濃度僅為0.01 mg/L，靈敏度更高，樣品分析時(shí)間僅需8～10 min，在所有特色錄井技術(shù)中，即時(shí)性最好。

2 解釋方法研究

對(duì)南堡凹陷46口預(yù)探井地化、輕烴、三維定量熒光資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合試油結(jié)論，分析特色錄井技術(shù)各類參數(shù)特征，在常規(guī)解釋方法的基礎(chǔ)上，優(yōu)選流體性質(zhì)敏感參數(shù)，建立適用于南堡凹陷的特色錄井解釋新方法。

2.1 參數(shù)優(yōu)選

通過特色錄井技術(shù)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，地化錄井與三維定量熒光錄井主要分析儲(chǔ)集層樣品中液態(tài)及固態(tài)烴含量，對(duì)于儲(chǔ)集層含油性識(shí)別能力較強(qiáng)，而輕烴錄井技術(shù)主要分析儲(chǔ)集層樣品中氣態(tài)烴及輕質(zhì)液態(tài)烴，引入含水指數(shù)Dw能夠有效判別儲(chǔ)集層是否含水[10]，對(duì)儲(chǔ)集層含水性識(shí)別能力較強(qiáng)。應(yīng)用特色錄井各項(xiàng)參數(shù)及派生參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在符合理論和實(shí)際應(yīng)用的前提下，基本可以確定各項(xiàng)參數(shù)的界限值(表1)，達(dá)到初步判斷儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的目的。

由于部分儲(chǔ)集層受后期改造或氧化作用的影響，原始油藏遭到破壞，儲(chǔ)集層油質(zhì)發(fā)生變化，異構(gòu)烴及重質(zhì)烴含量增加，試油層的地化和三維定量熒光參數(shù)特征較為復(fù)雜，單一參數(shù)無法進(jìn)行直接考量，需要對(duì)含油性參數(shù)進(jìn)行組合優(yōu)選。

儲(chǔ)集層試油出油與否除受儲(chǔ)集層含油量的影響外，還受到儲(chǔ)集層原油品質(zhì)影響，特色錄井技術(shù)中地化錄井參數(shù)S1和三維定量熒光錄井參數(shù)對(duì)比級(jí)別N最能表征單位巖石樣品中含油量的多少，且二者呈正相關(guān)關(guān)系，而地化錄井參數(shù)Ps和三維定量熒光錄井參數(shù)油性指數(shù)Oc最能反映油質(zhì)特征，Ps越大、Oc越小則原油油品性質(zhì)越好，產(chǎn)油量越高。將這四個(gè)參數(shù)組合應(yīng)用，形成含油指數(shù)Do，該參數(shù)理論上與儲(chǔ)集層含油性呈正相關(guān)關(guān)系,即：

Do=S1PsN/Oc

如表2所示，對(duì)南堡凹陷326組特色錄井參數(shù)與日產(chǎn)油數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，結(jié)果表明Do與日產(chǎn)油相關(guān)性最好，能夠有效反映儲(chǔ)集層產(chǎn)油能力。

表1 冀東南堡凹陷特色錄井參數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)

表2 冀東南堡凹陷特色錄井參數(shù)與儲(chǔ)集層日產(chǎn)油相關(guān)性

2.2 解釋方法建立

通過上述分析，含油指數(shù)Do能夠有效反映儲(chǔ)集層含油性，隨著含油豐度增加，Do也相應(yīng)升高，而輕烴錄井技術(shù)中的含水指數(shù)Dw能夠有效識(shí)別儲(chǔ)集層含水性。因此，利用南堡凹陷已試油層的Do、Dw兩個(gè)參數(shù)，結(jié)合試油結(jié)論，建立了冀東南堡凹陷儲(chǔ)集層流體錄井解釋圖板(圖1)，從圖板中可以看出，油層、油水同層、含油水層、水層區(qū)分明顯，可以較好地識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。

圖1 冀東南堡凹陷儲(chǔ)集層流體錄井解釋圖板

3 實(shí)例分析

配套應(yīng)用地化、輕烴、三維定量熒光錄井技術(shù)在冀東南堡凹陷進(jìn)行效果驗(yàn)證，截至2017年底，共試油44層，符合37層，符合率84.1%，應(yīng)用以上解釋新方法提高了儲(chǔ)集層流體性質(zhì)識(shí)別能力(表3)。

表3 冀東南堡凹陷部分井解釋新方法應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

3.1 NP 3-27井

NP 3-27井是一口預(yù)探井，位于渤海灣盆地黃驊坳陷南堡凹陷南堡3號(hào)構(gòu)造東三段及沙一段巖性圈閉構(gòu)造較高部位，新近系構(gòu)造繼承性發(fā)育，圈閉面積比較大，油氣聚集條件優(yōu)越。鉆探目的為預(yù)探南堡3號(hào)構(gòu)造東三段及沙一段巖性圈閉含油氣情況。

該井錄井井段4 541.4～4 544.6 m，巖屑巖性為灰褐色油浸細(xì)砂巖，氣測(cè)峰值為6.551%，峰基比達(dá)到了13.5，氣測(cè)異常明顯，組分齊全，且氣測(cè)形態(tài)飽滿，參數(shù)投點(diǎn)在三角圖板、皮克斯勒?qǐng)D板含油區(qū)內(nèi)，氣測(cè)解釋為油水同層。其電阻率為31.2 Ω·m，聲波時(shí)差為2 44.6 μs/m，測(cè)井孔隙度為13.3%，測(cè)井滲透率為7.4 mD，測(cè)井解釋認(rèn)為儲(chǔ)集層含油性好。

該井段地化參數(shù)S1最大值為1.031 mg/g，三維定量熒光參數(shù)N最高為5.5(表4)，反映儲(chǔ)集層具有一定的含油性，按照常規(guī)解釋方法，儲(chǔ)集層產(chǎn)油能力應(yīng)處在工業(yè)油流級(jí)別，但地化參數(shù)Ps較低，三維定量熒光參數(shù)Oc較高，說明儲(chǔ)集層中油質(zhì)發(fā)生了變化，這些參數(shù)均低于油層和油水同層的解釋標(biāo)準(zhǔn)(表1)。同時(shí)，新參數(shù)含油指數(shù)Do值較低，反映儲(chǔ)集層產(chǎn)油能力較差，圖板投點(diǎn)落在含油水層和水層區(qū)內(nèi)(圖1)，反映儲(chǔ)集層以含水為主。因此，應(yīng)用南堡凹陷特色錄井解釋新方法，解釋該段儲(chǔ)集層為含油水層(圖2)。對(duì)該井段進(jìn)行試油，試油結(jié)果為見油花，產(chǎn)水256.24 m3/d，試油結(jié)論為含油水層，與應(yīng)用解釋新方法后的解釋結(jié)論一致。

表4 NP 3-27井特色錄井參數(shù)

3.2 NP 118X21井

NP 118X21井位于南堡1號(hào)構(gòu)造NP 1-4井北側(cè)斷鼻構(gòu)造較高部位，為一口評(píng)價(jià)井(定向井)。鉆探目的為落實(shí)NP 1-4井北側(cè)斷鼻東一段構(gòu)造高部位含油氣情況，評(píng)價(jià)儲(chǔ)量規(guī)模。

該井錄井井段2 834.0～2 835.6 m，巖屑巖性為淺灰色細(xì)砂巖，氣測(cè)峰值為2.440%，峰基比僅為1.2，氣測(cè)異常不明顯，組分不齊全，參數(shù)投點(diǎn)在三角圖板、皮克斯勒?qǐng)D板價(jià)值區(qū)外，氣測(cè)解釋為含油水層。其電阻率為6.5 Ω·m，聲波時(shí)差為320.8 μs/m，測(cè)井孔隙度為27.2 %，測(cè)井滲透率為308.2 mD，測(cè)井解釋也認(rèn)為儲(chǔ)集層含油性差。

該井段井壁取心地化參數(shù)S1最大值為4.848 mg/g，三維定量熒光參數(shù)N最高為10.2(表5)，反映儲(chǔ)集層含油性較好，且地化參數(shù)Ps較高，三維定量熒光參數(shù)Oc較低，高于油層和油水同層解釋標(biāo)準(zhǔn)(表1)，說明儲(chǔ)集層中油質(zhì)較好，為輕質(zhì)油，這些參數(shù)均低于油層和油水同層解釋標(biāo)準(zhǔn)(表1)。同時(shí)，新參數(shù)含油指數(shù)Do值高，反映儲(chǔ)集層產(chǎn)油能力好，結(jié)合輕烴參數(shù)含水指數(shù)Dw，圖板投點(diǎn)落在油水同層和含油水層區(qū)內(nèi)(圖1)，反映儲(chǔ)集層油水共存。因此，應(yīng)用南堡凹陷特色錄井解釋新方法，解釋該段儲(chǔ)集層為油水同層(圖3)。

圖2 NP 3-27井解釋成果圖

表5 NP 118X21井特色錄井參數(shù)

圖3 NP 118X21井解釋成果圖

對(duì)該井段試油，產(chǎn)油7.24 t/d，產(chǎn)水17.06 m3/d，試油結(jié)論為油水同層，與應(yīng)用解釋新方法后的解釋結(jié)論一致。

4 結(jié) 論

通過對(duì)冀東南堡凹陷特色錄井技術(shù)配套應(yīng)用與解釋新方法研究，得出以下結(jié)論：

(1)采用地化錄井、輕烴錄井、三維定量熒光錄井技術(shù)配套應(yīng)用，能夠有效解決高鉆速條件下常規(guī)錄井資料代表性差、儲(chǔ)集層特征干擾和鉆井液污染等難題。

(2)地化錄井與三維定量熒光錄井含油性識(shí)別能力較強(qiáng)，而輕烴錄井含水性識(shí)別能力較強(qiáng)。通過對(duì)地化參數(shù)S1、Ps，三維定量熒光參數(shù)N、Oc以及輕烴參數(shù)Dw統(tǒng)計(jì)分析，建立了冀東南堡凹陷特色錄井參數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)。

(3)基于特色錄井各項(xiàng)參數(shù)研究，優(yōu)選出輕烴參數(shù)含水指數(shù)Dw作為含水性敏感參數(shù)；同時(shí)深度挖掘地化參數(shù)S1、Ps及三維定量熒光參數(shù)N、Oc，組合形成新參數(shù)含油指數(shù)Do，通過相關(guān)性驗(yàn)證，Do能夠更加準(zhǔn)確地識(shí)別儲(chǔ)集層含油性；利用Dw、Do建立了冀東南堡凹陷儲(chǔ)集層流體錄井解釋圖板。

(4)在冀東南堡凹陷應(yīng)用特色錄井解釋新方法，效果顯著，更正了早期常規(guī)解釋方法部分錯(cuò)誤層，使符合率進(jìn)一步提高。

在冀東南堡凹陷油藏勘探中，將地化、輕烴、三維定量熒光錄井三項(xiàng)特色錄井技術(shù)配套應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，指導(dǎo)試油選層，有效節(jié)約勘探成本，同時(shí)可為下步勘探開發(fā)提供有力的支持。