宋昭睿

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟南 250014)

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技術(shù)方法

氣測錄井在頁巖氣勘查中的應(yīng)用
——以濰北凹陷昌頁參1井為例

宋昭睿

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟南 250014)

濰北凹陷是昌濰坳陷的次一級凹陷盆地，也是傳統(tǒng)油氣開采區(qū)。濰北凹陷孔店組二段沉積了較厚的暗色泥巖、泥頁巖，多為良好的烴源巖，也是凹陷內(nèi)頁巖氣的主要生、儲層位。通過分析昌頁參1井氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)闡述了應(yīng)用錄井采集數(shù)據(jù)綜合判別油氣層的方法，以及該方法在實際油、氣層判別中的應(yīng)用情況。研究表明，利用該方法可對頁巖氣富集層段含油氣情況作出較為準確的判斷。

氣測錄井；氣測解釋；頁巖氣；濰北凹陷；昌頁參1井

油氣層識別與評價是常規(guī)油氣勘探開發(fā)研究工作中的重要環(huán)節(jié)之一。氣測錄井對提高油氣層解釋的準確性，以及避免漏掉油氣層、預(yù)防井噴等方面具有重要現(xiàn)實意義[1]。在氣測錄井過程中，錄井采集的數(shù)據(jù)是識別油氣層最直觀的依據(jù)，也是油氣層綜合分析解釋的基礎(chǔ)[2-4]。目前，氣測錄井技術(shù)已在四川盆地涪陵頁巖氣田、貴州省六盤水市盤縣特區(qū)北部的松河井田以及泌陽凹陷的安深1井等油氣開采區(qū)得到一定的應(yīng)用[5-8]。該文以昌頁參1井氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)闡述應(yīng)用錄井采集數(shù)據(jù)綜合判別油氣層的方法，以及該方法在實際油氣層判別中的應(yīng)用情況。對提高氣測錄井的應(yīng)用能力具有一定的指導(dǎo)意義。

1 實驗設(shè)備

1.1 氣測錄井設(shè)備及數(shù)據(jù)采集

1.1.1 氣測錄井設(shè)備

昌頁參1井選用的氣測錄井設(shè)備為中石化勝利石油工程有限公司地質(zhì)錄井公司研制的EXPLORER ZH-2N綜合錄井儀。氣測錄井系統(tǒng)主要由3部分組成：脫氣泵；管線、干燥過濾系統(tǒng)；氣成分分析系統(tǒng)[9]。第一、二部分尤為重要，脫氣泵將氣體從泥漿中分離出來，通過管線傳入錄井房，經(jīng)干燥過濾后，由氣泵將氣樣送入氣成分分析系統(tǒng)中，最后將分析結(jié)果傳輸至電腦。

1.1.2 氣測數(shù)據(jù)采集及精度

烴類組分利用SLSP-2K快速色譜分析儀進行檢測分析，該儀器可以同時檢測全烴及組分(C1，C2，C3，iC4，nC4，iC5，nC5)。全烴為實時檢測，組分(C1-nC5)檢測設(shè)有30s短周期和120s長周期。全烴及組分最小檢知度為10×10-6，測量范圍為10×10-6～100%。

1.2 解析實驗設(shè)備及數(shù)據(jù)采集

1.2.1 解析實驗設(shè)備

現(xiàn)場解析試驗采用重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院研發(fā)的CQJC-QT-2型頁巖氣煤層含氣量現(xiàn)場測試系統(tǒng)，解析氣測量精度為0.1mL，溫度測量誤差為0.1℃，氣壓測量精度為0.01MPa。設(shè)備可現(xiàn)場讀取和換算解析氣量、損失氣量，不具備殘余氣量測試條件。

1.2.2 解析數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場解析樣品及深度、巖性等數(shù)據(jù)采自濰北凹陷昌頁參1井所鉆取的孔店組二段地層巖心資料。解析氣量：模擬儲層溫度下，每噸巖石解析出的氣體體積(折算成標(biāo)準狀態(tài)下：溫度20℃、壓力101.325KPa)。損失氣量：采用回歸法計算損失的氣量。以時間(損失時間+解析時間)的平方根為橫坐標(biāo)，以單位質(zhì)量頁巖在各時間點的累積解析氣測量值為縱坐標(biāo)作圖。取解析溫度穩(wěn)定后具有線性關(guān)系的解析初期時間段內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進行線性回歸，得回歸直線。過橫坐標(biāo)為損失時間平方根，縱坐標(biāo)為累積解析氣體積的點作回歸直線平行線，將其反向延長值與縱坐標(biāo)軸相交，所得截距的絕對值即為單位質(zhì)量頁巖的損失氣量。頁巖含氣量：解析氣量和損失氣量之和[10-11]。

2 氣測錄井解釋方法

2.1 油、氣層解釋原則

以氣體全量、色譜錄井甲烷含量、鉆時、巖心、巖屑顯示為主要依據(jù)劃分異常層段；根據(jù)鉆時、巖心、巖屑和氣體含量變化等資料，參考色譜錄井顯示和對比氣體后效測井顯示情況，劃分儲存層的頂、底深度；應(yīng)用巖心巖屑含油(氣)顯示級別及含水性、地化錄井成果、烴組分解釋方法、地面含氣指數(shù)、地層含氣指數(shù)，結(jié)合非烴氣體含量，鉆井液參數(shù)變化和槽液面顯示，綜合判斷儲集層流體性質(zhì)。

2.2 解釋依據(jù)

2.2.1 油層

鉆時相對減小，氣體全量增大；色譜組分分析各組分均有顯示，甲烷(C1)相對百分含量在60%～90%之間，乙烷、丙烷、異丁烷和正丁烷均有明顯升高；各種烴組分解釋圖上顯示液態(tài)石油特征；巖心或巖屑含油級別在油浸級以上，滴水呈珠狀或半珠狀，槽液面觀察有油花；出口鉆井液密度下降，溫度上升，電阻率增大或電導(dǎo)率降低，粘度增大，出口流量相對增大和鉆井液總體積增大。

2.2.2 氣層

鉆時相對減小，氣體全量增大；色譜組分分析呈髙甲烷異常，甲烷(C1)相對百分含量在90%以上；各種烴組分解釋圖上，應(yīng)顯示天然氣特征；巖心或巖屑不含油，槽面觀察氣泡較多，取一定量鉆井液進行點火試驗可見火苗；出口鉆井液密度下降，溫度上升，電阻率增大或電導(dǎo)率降低，粘度劇增，出口流量相對增大或減小，鉆井液總體積增大。

3 氣測錄井成果分析

該文以昌頁參1井為例，選取2689.05～2691.36m以及2827.76～2829.75m兩個井段的氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)及現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)為研究對象，如表1和表2所示。其中兩井段均處在孔店組二段，考察氣測錄井解釋方法是否對頁巖氣富集層段的含油氣情況作出準確判斷。

2689.05～2691.36m井段錄井描述為：肉眼可見黑色原油浸染，及墨綠色殘余油，油味較重，說明該層原油組分中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，判斷該層為重質(zhì)油層。

由表1和圖1可以看出，該井段氣測全烴值異常顯示較好，最大值為0.304%(2689.76m)；甲烷值異常顯示與全烴值變化趨勢基本一致，最大值為0.30%(2689.87m)；乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷值和溫度均有增高；鉆井液密度和電導(dǎo)率有所下降；鉆時明顯減小，在2688m為44.07min/m，在2691m突然減小為8.25min/m；二氧化碳和硫化氫未檢出異常。色譜組分分析各組分均有顯示，甲烷相對百分含量在60%～90%之間；鉆時相對減小，氣體全量增大，推測該井段可能為油層。并在2689.05～2691.36m井段附近選取深度相近、巖性相同樣品的現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)進行分析，由表2可知，平均頁巖含氣量為0.621 m3/t，明顯小于孔店組二段目標(biāo)層段內(nèi)的平均頁巖含氣量0.886m3/t，說明儲集層內(nèi)主要顯示液態(tài)石油特征，原因是甲烷(C1)在石油中溶解度最低，其他碳氫化合物溶解度比甲烷高，一般分子量越大溶解度越大，但當(dāng)壓力下降時，甲烷卻易從石油中分離，其他碳氫化合物由于分子量大而越難分離。在該井段內(nèi)地層壓力相對較小，甲烷容易釋放，但平均頁巖含氣量較小，這與總烴的高含量值不符，表明該井段重質(zhì)油含量較高。應(yīng)用此方法選取的綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)定量判別油、氣層時，判別結(jié)果與實際結(jié)論符合率較高。

2827.76～2829.75m井段錄井描述為：頁巖光亮黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，富含有機質(zhì)，裂隙發(fā)育，局部有交錯層理，常見泥頁巖夾層及薄層泥質(zhì)條帶，無殘余油，油味淡，判斷該層為氣層。

表1 氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)

圖1 2689.05～2691.36m氣測時間曲線回放圖

表2 現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)

由表1和圖2可以看出，氣測全烴值未檢出異常，值較小為0.001%；甲烷值出現(xiàn)3個小峰值，最大值為0.08%(2828.21m)；乙烷、丙烷和正丁烷均有異常顯示；溫度升高，鉆井液密度、電導(dǎo)率和鉆時明顯下降；二氧化碳和硫化氫未檢出異常。色譜組分分析各組分均有顯示，甲烷相對百分含量在90%以上；鉆時相對減小，氣體全量增大，推測該井段可能為氣層。選取深度相近、巖性相同樣品的現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)進行分析，由表2可知，平均頁巖含氣量為1.362 m3/t，明顯高于孔店組二段目標(biāo)層段內(nèi)的平均頁巖含氣量0.886m3/t，說明儲集層內(nèi)組分不全，僅含有甲烷，主要顯示天然氣特征，綜合判斷該層為氣層。該結(jié)果與現(xiàn)場錄井描述相符。

圖2 2827.76～2829.75m氣測時間曲線回放圖

4 結(jié)論

通過對昌頁參1井氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)的研究，取得以下結(jié)論：

(1)對于氣測數(shù)據(jù)的選取是實現(xiàn)準確、定量判別油層和氣層的前提。

(2)綜合分析氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)可對頁巖氣富集層段的含油氣情況作出較為準確的判斷。

(3)在進行油氣層解釋時，不僅要對頁巖氣富集層段的物性、流體性質(zhì)等方面進行分析，還應(yīng)將現(xiàn)場解析實驗數(shù)據(jù)納入考慮范圍，以便提高油、氣層解釋評價的準確性。

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Application of Gas Logging in Shale Gas Exploration——Taking Canyi Well in Changye as an Example

SONG Zhaorui

(No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources，Shandong Jinan 250014，China)

Weibei depression is a secondary depression basin in Changwei depression. It is also a traditional oil and gas exploitation area. Thick dark mudstone shale and oil shale which are good hydrocarbon source rocks sedimented in the second section of Kongdian formation in Weibei depression. The second section of Kongdian formation is the raw and reservoir horizons of shale gas. Through analysis on gas logging data of Canyi well in Changye, combining with the analysis of experimental data, reservoir evaluation by using actual logging data, and identification of actural oil and gas have been explained. It is showed that the method can make a more accurate judgment system for the oil and gas accumulation in the shale gas enrichment zone.

Gas logging；interpretation of gas logging；shale gas；Weibei depression；Canyi well in Changye

2016-06-03；

2016-07-25；編輯：王敏

宋昭睿(1988—)，男，山東濟南人，主要從事工程勘察巖土工程工作及頁巖氣勘查工作；E-mail：18668973775@163.com

TE122

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宋昭睿.氣測錄井在頁巖氣勘查中的應(yīng)用——以濰北凹陷昌頁參1井為例[J].山東國土資源，2016,32(11)：54-57.SONG Zhaorui.Application of Gas Logging in Shale Gas Exploration——Taking Canyi Well in Changye as an Example[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：54-57.