劉斌,張曉嬌
1.南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院(江蘇 南京 210046)
2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司 地質(zhì)錄井一公司 (黑龍江 大慶 163411)
3.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 力神泵業(yè)有限公司 (黑龍江 大慶 163311)
氣測(cè)錄井作為現(xiàn)場(chǎng)勘探綜合錄井的重要組成部分,是及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別和評(píng)價(jià)油氣層的重要手段之一,對(duì)某些特殊油氣藏的發(fā)現(xiàn),往往能起到關(guān)鍵的作用[1-2]。
近年來,大慶油田逐漸加大了對(duì)松遼盆地頁(yè)巖油勘探力度,并初見成效[3-4]。在頁(yè)巖油勘探錄井過程中,尚未建立完整的針對(duì)泥頁(yè)巖劃分標(biāo)準(zhǔn),對(duì)氣測(cè)顯示的劃分仍然按照砂巖儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在對(duì)目的層青一段泥頁(yè)巖進(jìn)行氣測(cè)劃分時(shí),由于該層自生自儲(chǔ)的特征,判斷氣測(cè)顯示的時(shí)候,很容易將整個(gè)層位劃成氣測(cè)顯示段,進(jìn)而弱化氣測(cè)資料在解釋油氣層中的作用。盡管在后期資料解釋時(shí),各單位都有相應(yīng)軟件對(duì)氣測(cè)進(jìn)行精細(xì)回歸處理[5-6],但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錄井施工借鑒作用不強(qiáng)。利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù),通過理論分析,對(duì)氣測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理加權(quán),增大異常幅度,進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)氣測(cè)異常劃分。
目前,在松遼盆地頁(yè)巖油錄井施工現(xiàn)場(chǎng),對(duì)泥頁(yè)巖段氣測(cè)異常的劃分,主要是延續(xù)常規(guī)儲(chǔ)層的劃分方法。
氣測(cè)異常劃分時(shí),通常參照巖性情況及含油產(chǎn)狀,最大值和基值的比值超過1.5 倍即確定為氣測(cè)異常顯示,顯示段頂部從氣測(cè)值開始抬升的位置算起,氣測(cè)值下降到半幅點(diǎn)即確定為顯示段底部。
從部署的SY1、SY3等幾口頁(yè)巖油井看,青一段發(fā)育成熟的烴源巖,氣測(cè)組分從C1~nC5齊全,部分Ⅱ類、Ⅲ類泥頁(yè)巖油層井段可能會(huì)出現(xiàn)無C5 的情況。此時(shí),組分不全時(shí),即使倍數(shù)達(dá)到1.5 倍,也可不劃分。此類情況,可適當(dāng)提高異常比值到3 倍以上再劃分顯示井段。
在使用油基泥漿時(shí),受柴油影響,全烴曲線異常抬升,與C1 曲線分離度大,參考性降低。由于油基泥漿主要影響的是重組分,對(duì)輕烴尤其是C1影響較小,此時(shí)可重點(diǎn)依據(jù)C1的曲線形態(tài)進(jìn)行氣測(cè)異常段劃分。
在受鉆井條件影響較大的時(shí)候,氣測(cè)數(shù)據(jù)解釋評(píng)價(jià)時(shí),通過“能力系數(shù)”、“幅差法”、“烴斜率”等方法[7],對(duì)氣測(cè)顯示進(jìn)行合理判斷。
松遼盆地青山口組泥頁(yè)巖層具有厚度大、有機(jī)質(zhì)含量高、成熟度較好等特點(diǎn)[8],鉆進(jìn)至該層位后,通常氣測(cè)基值抬升較高,鉆井液中含氣量增多,氣測(cè)曲線形態(tài)更容易受鉆井參數(shù)影響,也更容易形成單根氣等假異常。在頁(yè)巖油勘探中,將該層位作為目的層,氣測(cè)異常劃分難度增大。
受鉆井工藝影響,比如鉆頭尺寸、定向鉆進(jìn)、復(fù)合鉆進(jìn)等人為因素導(dǎo)致單位時(shí)間破碎地層量不能客觀反應(yīng)地層情況。受泥漿體系影響,密度、黏度變化等因素造成氣體攜帶能力的變化。尤其是在定向井和水平井鉆井過程中,定向鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩個(gè)工況頻繁交替時(shí),對(duì)氣測(cè)值影響最為明顯[9]。這也是影響現(xiàn)場(chǎng)氣測(cè)異常判斷的主要因素。
地層壓力的變化,造成3種鉆井狀態(tài)的切換:過平衡、欠平衡和近平衡,儲(chǔ)層厚度、孔隙度、含氣飽和度等都使得鉆井液含氣量變化。
在錄井現(xiàn)場(chǎng),需要對(duì)真假氣測(cè)異常進(jìn)行快速識(shí)別,以達(dá)到準(zhǔn)備提供原始資料的目的,滿足甲方現(xiàn)場(chǎng)決策。對(duì)氣測(cè)定量解釋,可以放到后期解釋部門完成。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)氣測(cè)異常判斷的時(shí)候,盡管影響氣測(cè)資料的因素很多,但同一地層鉆進(jìn)的情況下,設(shè)備、鉆井液體系、地層的影響作用有限,主要還是受鉆井工藝影響,需重點(diǎn)對(duì)鉆時(shí)、鉆頭尺寸、泥漿密度等進(jìn)行回歸校正。
dc指數(shù)就是在消除鉆壓、鉆頭直徑、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、鉆井液密度等影響因素的情況下,反映地層可鉆性的一個(gè)綜合指標(biāo)。它實(shí)現(xiàn)了把所有鉆遇地層的可鉆性放在同等鉆井條件下進(jìn)行比較。國(guó)內(nèi)外常用的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式為[10-13]:
式中:n為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速,r/min;t為鉆時(shí),min/m;W為鉆壓,kN;db為鉆頭直徑,mm;ρw為地層水密度,g/cm3;ρce為循環(huán)鉆井液當(dāng)量密度,g/cm3。
從公式(1)中可以看出,在綜合考慮各項(xiàng)因素后,dc 指數(shù)與鉆時(shí)成非線性的正相關(guān)性,即鉆時(shí)越大,可鉆性差,dc值就高。而在實(shí)鉆過程中,氣測(cè)值與鉆時(shí)通常表現(xiàn)出非線性關(guān)系的負(fù)相關(guān)性,即鉆時(shí)越大,氣測(cè)值越低。不難得出,在同一鉆井條件下,dc指數(shù)值與氣測(cè)值存在某種負(fù)相關(guān)性。因此,用全烴值乘以dc 指數(shù),即TG1=TG*dc,可在一定程度上補(bǔ)償因鉆時(shí)大造成的氣測(cè)低值,修正鉆時(shí)小造成的氣測(cè)高值,將局部井段氣測(cè)值放到近似同等施工條件進(jìn)行對(duì)比,提高對(duì)比精度。
現(xiàn)場(chǎng)僅對(duì)全烴進(jìn)行加權(quán),主要是簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)輔助判斷流程,同時(shí)也考慮到同一層位、同類烴源巖,油質(zhì)相同,各組分占比結(jié)構(gòu)基本類似,對(duì)后期三角圖版、3H比值法等氣測(cè)解釋并無影響。
由于部分井段控時(shí)鉆進(jìn)、取芯鉆進(jìn)不順利等情況,通常造成鉆時(shí)波動(dòng)較大,從幾分鐘到上百分鐘。針對(duì)這種情況,現(xiàn)場(chǎng)利用鉆時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)公式(1)進(jìn)行對(duì)數(shù)取整后加權(quán)TG1=TG×dc[lgROP],優(yōu)化加權(quán)次數(shù)。用Excel 表格處理時(shí),選用函數(shù)ROUND 進(jìn)行四舍五入取整處理,當(dāng)[lgROP]為 0 時(shí),dc[lgROP]=1 表示不做處理。通過這種處理方法,可以更好地處理異常大鉆時(shí)帶來的影響,同時(shí)也認(rèn)可快鉆時(shí)下的氣測(cè)數(shù)據(jù)。
以三肇凹陷某頁(yè)巖油井為例,對(duì)目的層青一段數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該層位巖性以灰黑色熒光泥巖、熒光泥頁(yè)巖互層分布為主,夾薄層油頁(yè)巖,整體巖性較純、色均、質(zhì)較純、性硬、吸水性及可塑性較差。從 1 960.0~2 070.8 m 連續(xù)取芯,共下取芯筒 12 次,青一段1 970.5~2 063.5 m,厚93.0 m,表1為XX井青一段氣測(cè)全烴與后期資料解釋情況對(duì)照表。從表1可見,受取芯工藝影響,鉆時(shí)變化區(qū)域較大,部分井段氣測(cè)曲線異常幅度較低。
將原始?xì)鉁y(cè)數(shù)據(jù)TG、處理后的數(shù)據(jù)TG1和后期解釋成果投放到EXCEL折點(diǎn)圖中,并將甜點(diǎn)區(qū)Ⅰ類泥頁(yè)巖油層定義為“1”,其他定義為“0”。從圖1可見,按常規(guī)氣測(cè)顯示劃分方法,除了25-27號(hào)層與氣測(cè)關(guān)系對(duì)應(yīng)較好外,其他層對(duì)應(yīng)關(guān)系較差。利用現(xiàn)場(chǎng)錄井已有數(shù)據(jù)庫(kù)中的dc指數(shù)和ROP,對(duì)氣測(cè)全烴TG 做合理的處理得到TG1,與解釋結(jié)果符合率更高,尤其是解釋層21-28號(hào)層對(duì)應(yīng)關(guān)系更吻合。
表1 XX井青一段氣測(cè)全烴與后期資料解釋情況對(duì)照表
圖1 校正前后氣測(cè)曲線與解釋結(jié)果散點(diǎn)圖
按照校正后的氣測(cè)曲線形態(tài),對(duì)主要目的層1 970~2 064 m氣測(cè)情況重新劃層,從以前大段劃層3 層,擴(kuò)展到7 層,劃層更為精細(xì);同時(shí)對(duì)照本層94 m 的解釋結(jié)果,原始?xì)鉁y(cè)資料現(xiàn)場(chǎng)誤判率從40.4%下降到20.2%,結(jié)果見表2。
從TG1氣測(cè)曲線形態(tài)看,突出了23號(hào)層底部異常幅度。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際取芯情況看,井段2 024.48~2 024.59 m(歸位到23層),巖心出筒時(shí),現(xiàn)場(chǎng)見原油外溢,油氣味濃,該筒下鉆后,后效達(dá)到全井最高值,為全井錄井顯示最好井段,圖2為巖心出筒的實(shí)物照片。
表2 校正前后氣測(cè)劃分情況
圖2 巖心出筒的實(shí)物
在氣測(cè)資料處理方面,各錄井公司解釋部門都有較為成熟的處理識(shí)別軟件,可以更好地劃分油氣層位置、識(shí)別油氣性質(zhì)。但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員來說,錄井原始資料的準(zhǔn)確判斷,對(duì)提高現(xiàn)場(chǎng)錄井品牌、滿足現(xiàn)場(chǎng)甲方人員實(shí)時(shí)需求以及隨鉆施工決策方面都有重要的作用。從現(xiàn)場(chǎng)錄井施工角度,對(duì)氣測(cè)資料前期判斷方面進(jìn)行淺析,利用現(xiàn)有數(shù)據(jù),對(duì)氣測(cè)曲線進(jìn)行合理處理,達(dá)到更加準(zhǔn)確落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)油氣顯示的目的。目前,在松遼盆地頁(yè)巖油施工中,該方法應(yīng)用效果較為明顯,能夠更加精細(xì)地劃分氣測(cè)異常層。