冀东南堡凹陷特色录井技术配套应用与解释方法研究

2020-07-08杜鹏

录井工程 2020年2期

杜鹏

(中国石油长城钻探工程有限公司录井公司)

0 引言

近年来，冀东南堡凹陷常规录井技术在油气层解释评价方面取得了良好效果，但随着钻井、钻井液工艺的不断提高，机械钻速过快及大斜度钻井导致岩屑破碎严重、代表性变差；而为了保证施工安全，钻井过程中加入大量钻井液添加剂，增加了油气显示识别难度，同时受沉积及埋深作用影响，储集层物性差，发育大量的砂泥薄互层，储集层油气水关系更加复杂[1-2]。这些问题都给储集层解释评价带来了很大困难，而通过特色录井技术配套应用，研究录井解释新方法，有效地解决了该区域储集层流体性质识别难题[3-4]。

1 特色配套录井技术简介

通过对各类特色录井技术分析，认为地化录井、轻烃录井、三维定量荧光录井配套应用，能够排除储集层和钻井液干扰，在现场可及时有效地识别储集层含油性及含水性，弥补常规录井技术的不足。

1.1 地化录井技术

1.1.1 技术原理

油藏地球化学录井技术是通过特定的仪器检测岩石中与油气密切相关的烃信息(如烃含量、烃组成、烃分布特征等)，可评价储集岩含油性，具有直接、快速、准确发现油气显示和评价油气层等特点，为油田测井解释和试油层位选取提供地质依据[5-8]。

1.1.2 技术优势

地化录井技术能够直接准确测量储集层烃类物质，主要以从原油中检测出的C13-C34组分(中重质的液、固态烃)作为研究对象，弥补了常规气测录井色谱分析的不足，具备准确、抗污染、快速、定量等多方面优势。其一，地化录井直接测量储集层中烃类物质丰度、组成特征，不受储集层岩性、物性、电性等影响；其二，由于钻井液污染物的地化响应特征与原油区别较大，能够利用地化录井技术识别真假油气显示，抗污染能力强；其三，地化录井分析一个样品仅需40 min，适应于现场生产；其四，地化录井能够得出现场样品中的每种烃类物质组分的相对含量，从而可进行定量分析、定量评价[9]。

1.2 轻烃录井技术

1.2.1 技术原理

轻烃录井技术是通过对含烃样品(岩屑、岩心、钻井液)中的混合烃类进行色谱分离、FID检测，获得石油天然气中的C1-C9共103个烃类组分含量数据(质量浓度)，通过各组分的分布特点对储集层流体性质进行判识[10]。

1.2.2 技术优势

轻烃录井技术以定量检测获取的C1-C9组分(轻质的气态烃)为研究对象，主要具有准确和及时两方面优势。轻烃录井参数多，部分参数受储集层流体性质影响较大，因此通过轻烃录井参数变化能够准确识别储集层流体性质；轻烃录井分析样品的代表性强，所获得的参数不受储集层的影响，只反映储集层流体特征，且钻井液添加剂对其分析结果影响较小，因此轻烃录井能够有效屏蔽来自地层和钻井液污染两方面的干扰；同时轻烃录井取样简单，分析周期仅为30 min，即时性好。

1.3 三维定量荧光录井技术

1.3.1 技术原理

由于原油中的芳香烃具有苯环，苯环上共轭双键的电子吸收光子能量，从基态跃迁至激发态，再由不稳定的激发态回到基态，同时释放能量，这就是荧光产生的全过程[11-12]，将产生的荧光通过接收器转化处理为电信号，最终形成三维定量荧光数据和谱图。

1.3.2 技术优势

三维定量荧光技术为多点激发，多点接收，激发波长(Ex)与发射波长(Em)范围更广，能以立体图和指纹图的形式更直观地反映出荧光物质的特性，有助于识别储集层原油性质及含量；与二维相比，三维定量荧光技术的最低检测浓度仅为0.01 mg/L，灵敏度更高，样品分析时间仅需8～10 min，在所有特色录井技术中，即时性最好。

2 解释方法研究

对南堡凹陷46口预探井地化、轻烃、三维定量荧光资料进行统计分析，结合试油结论，分析特色录井技术各类参数特征，在常规解释方法的基础上，优选流体性质敏感参数，建立适用于南堡凹陷的特色录井解释新方法。

2.1 参数优选

通过特色录井技术的应用发现，地化录井与三维定量荧光录井主要分析储集层样品中液态及固态烃含量，对于储集层含油性识别能力较强，而轻烃录井技术主要分析储集层样品中气态烃及轻质液态烃，引入含水指数Dw能够有效判别储集层是否含水[10]，对储集层含水性识别能力较强。应用特色录井各项参数及派生参数进行统计分析，在符合理论和实际应用的前提下，基本可以确定各项参数的界限值(表1)，达到初步判断储集层流体性质的目的。

由于部分储集层受后期改造或氧化作用的影响，原始油藏遭到破坏，储集层油质发生变化，异构烃及重质烃含量增加，试油层的地化和三维定量荧光参数特征较为复杂，单一参数无法进行直接考量，需要对含油性参数进行组合优选。

储集层试油出油与否除受储集层含油量的影响外，还受到储集层原油品质影响，特色录井技术中地化录井参数S1和三维定量荧光录井参数对比级别N最能表征单位岩石样品中含油量的多少，且二者呈正相关关系，而地化录井参数Ps和三维定量荧光录井参数油性指数Oc最能反映油质特征，Ps越大、Oc越小则原油油品性质越好，产油量越高。将这四个参数组合应用，形成含油指数Do，该参数理论上与储集层含油性呈正相关关系,即：

Do=S1PsN/Oc

如表2所示，对南堡凹陷326组特色录井参数与日产油数据进行相关性计算，结果表明Do与日产油相关性最好，能够有效反映储集层产油能力。

表1 冀东南堡凹陷特色录井参数解释标准

表2 冀东南堡凹陷特色录井参数与储集层日产油相关性

2.2 解释方法建立

通过上述分析，含油指数Do能够有效反映储集层含油性，随着含油丰度增加，Do也相应升高，而轻烃录井技术中的含水指数Dw能够有效识别储集层含水性。因此，利用南堡凹陷已试油层的Do、Dw两个参数，结合试油结论，建立了冀东南堡凹陷储集层流体录井解释图板(图1)，从图板中可以看出，油层、油水同层、含油水层、水层区分明显，可以较好地识别储集层流体性质。

图1 冀东南堡凹陷储集层流体录井解释图板

3 实例分析

配套应用地化、轻烃、三维定量荧光录井技术在冀东南堡凹陷进行效果验证，截至2017年底，共试油44层，符合37层，符合率84.1%，应用以上解释新方法提高了储集层流体性质识别能力(表3)。

表3 冀东南堡凹陷部分井解释新方法应用情况统计

3.1 NP 3-27井

NP 3-27井是一口预探井，位于渤海湾盆地黄骅坳陷南堡凹陷南堡3号构造东三段及沙一段岩性圈闭构造较高部位，新近系构造继承性发育，圈闭面积比较大，油气聚集条件优越。钻探目的为预探南堡3号构造东三段及沙一段岩性圈闭含油气情况。

该井录井井段4 541.4～4 544.6 m，岩屑岩性为灰褐色油浸细砂岩，气测峰值为6.551%，峰基比达到了13.5，气测异常明显，组分齐全，且气测形态饱满，参数投点在三角图板、皮克斯勒图板含油区内，气测解释为油水同层。其电阻率为31.2 Ω·m，声波时差为2 44.6 μs/m，测井孔隙度为13.3%，测井渗透率为7.4 mD，测井解释认为储集层含油性好。

该井段地化参数S1最大值为1.031 mg/g，三维定量荧光参数N最高为5.5(表4)，反映储集层具有一定的含油性，按照常规解释方法，储集层产油能力应处在工业油流级别，但地化参数Ps较低，三维定量荧光参数Oc较高，说明储集层中油质发生了变化，这些参数均低于油层和油水同层的解释标准(表1)。同时，新参数含油指数Do值较低，反映储集层产油能力较差，图板投点落在含油水层和水层区内(图1)，反映储集层以含水为主。因此，应用南堡凹陷特色录井解释新方法，解释该段储集层为含油水层(图2)。对该井段进行试油，试油结果为见油花，产水256.24 m3/d，试油结论为含油水层，与应用解释新方法后的解释结论一致。

表4 NP 3-27井特色录井参数

3.2 NP 118X21井

NP 118X21井位于南堡1号构造NP 1-4井北侧断鼻构造较高部位，为一口评价井(定向井)。钻探目的为落实NP 1-4井北侧断鼻东一段构造高部位含油气情况，评价储量规模。

该井录井井段2 834.0～2 835.6 m，岩屑岩性为浅灰色细砂岩，气测峰值为2.440%，峰基比仅为1.2，气测异常不明显，组分不齐全，参数投点在三角图板、皮克斯勒图板价值区外，气测解释为含油水层。其电阻率为6.5 Ω·m，声波时差为320.8 μs/m，测井孔隙度为27.2 %，测井渗透率为308.2 mD，测井解释也认为储集层含油性差。

该井段井壁取心地化参数S1最大值为4.848 mg/g，三维定量荧光参数N最高为10.2(表5)，反映储集层含油性较好，且地化参数Ps较高，三维定量荧光参数Oc较低，高于油层和油水同层解释标准(表1)，说明储集层中油质较好，为轻质油，这些参数均低于油层和油水同层解释标准(表1)。同时，新参数含油指数Do值高，反映储集层产油能力好，结合轻烃参数含水指数Dw，图板投点落在油水同层和含油水层区内(图1)，反映储集层油水共存。因此，应用南堡凹陷特色录井解释新方法，解释该段储集层为油水同层(图3)。