張曉玉，吳長金

1.中國石油大慶油田鉆探集團地質錄井一公司資料解釋評價中心 （黑龍江 大慶 163413）

2.中國石油大慶油田有限責任公司勘探事業(yè)部 （黑龍江 大慶 163413）

2009年初，巖屑圖像錄井技術在海拉爾盆地開始試驗，7月份該項技術順利通過階段驗收，并決定在部分探評井中應用該項錄井技術，以增加油氣水層識別能力及特殊巖性鑒別能力。截止目前，巖屑圖像錄井技術已在貝中次凹、呼和湖凹陷、烏東斜坡帶等構造應用。在現(xiàn)場巖性識別、油氣水特征和層位判定等方面取得較好效果。

1 巖屑圖像錄井技術原理

巖屑圖像錄井技術是對現(xiàn)場采集的巖屑樣品進行二次分選，選取代表性強、特征清楚的巖屑進行明場和暗場顯微數碼圖片采集，應用軟件處理、分析、識別巖屑巖性和含油性特征，繪制巖屑圖像柱狀剖面圖，整體認識單井巖性和地層組合特征。它是集熒光圖像采集、處理、分析、應用多項技術于一體的油氣勘探開發(fā)地質錄井新技術，能夠對儲層含油性進行快速評價[1]。

2 巖屑圖像錄井技術特點

巖屑圖像錄井技術現(xiàn)場完成隨鉆巖屑圖像采集，隨鉆分析巖屑中含油巖屑與非含油巖屑特點，實時進行分析解釋，分析結論與地層真實特征接近度高；采集巖屑圖像清晰度高，明場巖屑圖像全面反映巖屑在接近自然光下特點，暗場巖屑圖像清晰反映油氣顯示巖屑在紫外線下的發(fā)光特點，全面反映儲層間含油性差異[2]；數字化形成巖屑圖像柱狀剖面圖，能夠圖像化展示錄井標志層、生儲蓋組合和含油儲層縱向分布情況，使隨鉆地層對比、確定層位變得更準確；巖屑圖像錄井儀整機性能穩(wěn)定，使用靈活，適合各種鉆井施工環(huán)境。

3 巖屑圖像錄井技術在海拉爾盆地應用情況

2009年4～11月份，巖屑圖像錄井已在海拉爾盆地完成6口開發(fā)井和3口探評井施工任務，共采集12 194塊樣品。

海拉爾盆地主要由一系列北東向分布的犁式正斷層控制的箕狀斷陷群組成的斷陷盆地組成，斷層發(fā)育、構造復雜導致油氣水層組合變化大、油氣水分布復雜。主要目的層白堊系、侏羅系發(fā)育泥巖、粉砂巖、細砂巖、砂質礫巖、巖漿巖、淺變質巖；海拉爾盆地巖性種類多，受沉積環(huán)境影響，巖性組合橫向變化大，構造與巖性共同作用導致油氣顯示評價識別困難；復合鉆井技術的應用，改變傳統(tǒng)三牙輪鉆井破碎巖屑方式，導致巖屑細碎，巖屑中油氣顯示特征弱化，使現(xiàn)場油氣顯示和巖性錄井難度加大。巖屑圖像錄井技術的應用有效改善了復合鉆井條件下巖屑巖性和含油性識別情況，現(xiàn)場應用該技術能夠準確、及時發(fā)現(xiàn)、評價油氣顯示，確定巖性，有效地提高了錄井質量。

3.1 巖性特征分析

3.1.1 大磨拐河組主要巖性特征

大磨拐河組一段為半深湖及深湖亞環(huán)境沉積，巖性以厚層灰黑色泥巖為主，夾薄層砂巖；大磨拐河組二段為湖沼相沉積，發(fā)育三角洲、扇三角洲體系，巖性為灰黑色泥巖與粉砂巖、細砂巖不等厚互層，局部夾煤層。

大磨拐河組泥巖色深，質純，性較軟-較脆，斷口粗糙，以參差狀為主，具弱吸水性、弱可塑性。

大磨拐河組砂巖主要以粉砂巖、細砂巖為主，偶見含礫細砂巖、砂質礫巖。粉砂巖以灰白色、灰色為主，成分以石英為主，長石次之，疏松，泥質膠結，分選中等-好，磨圓呈次圓狀為主；細砂巖以淺灰色、灰色為主，成分以石英為主，長石次之，疏松，泥質膠結，分選中等-好，磨圓呈次棱狀與次圓狀為主；砂質礫巖以淺灰色、灰色為主，成分以石英為主，長石次之，較疏松，泥質膠結，分選較差，磨圓呈次棱狀為主，礫石以石英為主，長石次之，礫徑1～2mm；煤層呈黑色，質純，性脆，具有韌性，點火可燃。

3.1.2 南屯組主要巖性特征

南屯組暗色泥巖主要為湖泊相沉積，砂巖主要為水下三角洲沉積。主要發(fā)育灰黑色泥巖，黑色煤層，灰色粉砂巖、細砂巖和含礫砂巖，砂質礫巖。

南屯組泥巖色深，質純，性硬脆，斷口較光滑，不具弱吸水性、弱可塑性。

南屯組砂巖主要為粉砂巖、細砂巖、含礫細砂巖、砂質礫巖。粉砂巖以灰白色、灰色為主，成分以石英為主，長石次之，較疏松-較致密，泥質、灰質膠結為主，分選中等-好，磨圓呈次圓狀為主；細砂巖以淺灰色、灰白色為主，成分以石英為主，長石次之，較致密-致密，灰質、泥質膠結為主，分選中等-好，磨圓呈次棱狀與次圓狀為主；砂質礫巖以淺灰色、灰色為主，成分以石英為主，長石次之，較致密-致密，灰質、泥質膠結為主，分選較差，磨圓呈次棱狀為主，礫石以石英為主，長石次之，礫徑差異較大；煤層呈黑色，質純，性脆，具有韌性，點火不燃。

3.1.3 布達特群主要巖性特征

布達特群以淺變質的黑色、灰黑色泥巖、粉砂質泥巖、灰綠色、灰色粉砂巖細砂巖為主，局部為灰白色、灰綠色和灰色砂質礫巖。巖石具碎裂化，裂縫中方解石脈發(fā)育。巖屑圖像錄井僅在希62-58井錄到淺變質泥巖。

希62-58井淺變質泥巖以深灰色、綠灰色為主，性硬脆，斷口呈貝殼狀，巖石裂縫發(fā)育，可見白色方解石充填礦物，方解石與稀鹽酸反應劇烈。

3.1.4 噴出巖巖漿巖-安山巖特征

安山巖可以有各種顏色，灰色、淺玫瑰色、紅褐色等，經過蝕變的安山巖常見灰綠色，經成巖化的安山巖呈褐色。常見構造為杏仁狀、氣孔狀，塊狀，氣孔為圓形或橢圓形[3]。巖屑圖像錄井在烏118-89井錄到蝕變安山巖，可見氣孔發(fā)育和氣孔拉長現(xiàn)象，呈蜂窩狀。

應用巖屑圖像錄井技術識別復合鉆井條件下巖屑巖性的技術優(yōu)勢，準確落實巖性和電性矛盾，確定巖性和層位。如巖性與電性吻合，可立即確定巖性，時效高，效果好。出現(xiàn)巖性和電性不符時，可利用巖屑微觀特點，結合區(qū)域巖屑圖像資料，快速對比，確定巖性。同時隨著巖屑圖像錄井技術的推廣應用范圍的擴大必將提高海拉爾盆地錄井剖面符合率。

3.2 應用巖屑圖像錄井技術評價儲層含油性

針對海拉爾盆地巖性和輕質原油的實際，巖屑圖像錄井有針對性地提高巖屑樣品二次處理和分析時效，確保輕質原油和微弱顯示采集質量。應用綜合錄井、物化分析和電性資料等錄井技術手段驗證巖屑圖像錄井解釋結論，提升巖屑圖像錄井解釋評價儲層的精度[4]。

3.2.1 判別差-好的含油顯示

應用巖屑錄井技術可以有效識別常規(guī)熒光燈無法識別的弱油氣顯示，特別是復合鉆井條件下的油氣顯示，從而提高錄井的發(fā)現(xiàn)精度。烏118-89井和烏142-87井為復合鉆井，應用巖屑圖像復查巖屑清楚地發(fā)現(xiàn)砂巖和泥巖中的微弱油氣顯示 （圖1）。同樣，巖屑圖像錄井技術能更加清楚地展示好的油氣顯示（圖 2）。

3.2.2 識別輕質原油顯示

根據輕質油、中質油和重質油含不飽和烴和衍生物不同呈現(xiàn)不同熒光性質的原理，根據巖屑熒光顏色判別油質[5]。輕質油層巖屑為亮黃色，含油飽滿（圖3）。中質油層巖屑為黃綠色，分布均勻（圖4）。

圖1 烏118-89井2 300m弱顯示

圖2 烏118-89井2 530m油斑顯示

圖3 烏39-1井1 390m輕質油

圖4 希46-46井2 597m中質油

希46-46井51號層（圖4）綜合解釋為油層，壓裂后日產純原油28t，原油密度0.88g/cm3，為中質原油，驗證了巖屑圖像錄井解釋結論。

3.2.3 評價含油儲層

應用巖屑圖像錄井技術分割計算巖屑中熒光巖屑的面積、發(fā)光亮度、含烴飽和度等參數，量化評價儲層含油性優(yōu)劣。結合物性資料，形成解釋圖版，解釋評價油水干層。

巖屑是地層的直接反映，隨鉆分割計算紫外線下巖屑中顯示巖屑（具熒光特征）的含量，計算含油面積、含烴飽和度，發(fā)光亮度等直接反映巖屑中烴類物質的參數，繪制成曲線，結合厚度、物性資料進行儲層含油性評價，提高儲層認識能力和解釋精度。

希45-67井18號層巖屑圖像錄井綜合解釋實例：希45-67井18號層巖屑圖像錄井顯示巖屑中最大含油面積33.62%，含烴飽和度77.17%，應用巖屑圖像錄井圖版綜合解釋為油層（圖5）。巖石熱解分析熱解值為6.52g/cm3，氣態(tài)烴與液態(tài)烴的比值為3，巖石熱解分析解釋為油層。測井解釋孔隙度9.0%，屬于差油層（界限層）。

圖5 希45-67井18號層解釋圖版

3.3 巖屑圖像錄井技術識別裂縫

巖屑圖像錄井技術在海拉爾盆地的應用過程中，在目的層大磨拐河組、南屯組、布達特群和巖漿巖中均錄到地層裂縫特征。由于裂縫中或多或少發(fā)育充填的次生礦物，中生界裂縫充填礦物以方解石為主，在巖屑圖像錄井中特征清楚，為認識和判斷裂縫增加詳實資料。

圖6為希25-65井2 589m巖屑明場圖像，由圖像可清晰看出，地層裂縫被破碎后呈現(xiàn)的充填物以方解石碎屑為主，方解石受裂縫含有物和晶體結晶程度影響呈棕褐色、白色或無色，摩氏硬度3，性脆，與稀鹽酸反應劇烈。

圖6 希25-65井2 589m裂縫充填方解石

由圖7可以看出，地層裂縫帶一般分布在井段2 586～2 600m，巖屑圖像錄井和色譜錄井顯示上部裂縫發(fā)育程度好于下部，上部可見暗綠色熒光顯示。該段電測數據顯示：井段2 586～2 600m深淺側向地層有鉆井液濾液侵入，地層有孔隙性，自然伽瑪曲線呈參差狀，中子密度曲線起伏較大，說明地層裂縫較發(fā)育。盡管巖屑圖像錄井顯示含烴飽和度最高達48%，但物性差，巖屑圖像錄井解釋為干層和差油層。

圖7 希25-65井裂縫段巖屑圖像錄井綜合圖

3.4 巖屑圖像錄井技術不受低濃度油層保護劑影響

QB-1型油層保護劑在海拉爾盆地部分開發(fā)井應用，因為含有產生熒光的物質而給錄井帶來一定影響。為此在烏140-x84井進行混入油層保護劑巖屑圖像錄井試驗。烏140-X84井于2009年08月31日14：26，井深2 002m，鉆進過程中加入QB-1油層保護劑5t，鉆井液中油層保護劑濃度達到2.53%。巖屑圖像從1 600～2 704m進行錄井，從采集巖屑圖像和巖屑圖像柱狀剖面看，鉆井液中混入油層保護劑濃度在5%內，巖屑圖像中均沒有明顯熒光顯示，加入一定量QB-1型油層保護劑的鉆井液對巖屑圖像錄井技術沒有明顯影響；若QB-1型保護劑濃度超過5%，則對該項錄井技術的影響也越來越大。

4 經濟效益分析

1）準確發(fā)現(xiàn)細粒含油巖屑，精細、準確解釋評價油氣層，油氣勘探開發(fā)綜合效益顯著。

2）巖屑含油性特征數字圖像化采集、分析、存儲、應用技術的推廣應用，不僅大大提升地質錄井技術含量、技術水平，更將顯著提高油氣勘探開發(fā)基礎地質信息的原始性、重復性、無損性、永久性，具有長期應用價值。

3）巖屑熒光圖像分析技術推廣應用，將為PDC+螺桿等快速鉆井技術的普遍推廣應用創(chuàng)造更大的發(fā)展空間；不僅可節(jié)約單井鉆井成本，還可以提高鉆探效果，為鉆井提速提供錄井技術支持。

5 結論與建議

1）巖屑熒光圖像分析技術實現(xiàn)地層柱狀剖面巖性和顯示圖像化，更直觀認識縱向地層組合和儲層含油性組合，為圖像化展示儲層展布情況提供詳實資料。

2）巖屑熒光圖像分析技術拓展錄井的技術手段，增加海拉爾盆地隨鉆發(fā)現(xiàn)、評價油氣層的方法；為超復雜的巖性識別、層位判斷提供技術支持。

3）通過在海拉爾盆地10余口井的實際應用，油氣顯示發(fā)現(xiàn)率達100%，在含油儲層解釋評價、巖性識別、卡準層位等方面取得一系列新認識，非常適應海拉爾盆地復雜的巖性和構造，同時數字圖像記錄巖屑圖像明場和暗場資料，對勘探開發(fā)具有重要的意義。

4）建議在外圍探評井、外甩開發(fā)井等井使用巖屑圖像錄井技術。

[1]劉志剛,馮杏芬,高偉鵬,等.巖屑圖像分析新技術簡介[J].錄井工程,2004,15(4)：11-14.

[2]馮杏芬,劉志剛,張峰,等.巖屑熒光數字圖像采集技術開發(fā)與應用[J].錄井工程,2007,18(3)：1-4.

[3]張亞范.中國油氣儲層研究圖集卷3：巖漿巖 變質巖[M].1版.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

[4]馮杏芬,劉志剛,林莉.應用熒光數字圖像技術分析巖屑含油性[J].錄井工程,2007,18(1)：18-20,51.

[5]劉麗萍,耿長喜.熒光顯微圖像量化法表征方法研究[J].錄井工程,2010,21(4)：10-13.