杜 鵬 陳志偉 周長(zhǎng)民 張新新 李忠亮

(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司錄井公司)

0 引 言

隨著各油田勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，勘探開(kāi)發(fā)的目標(biāo)油氣儲(chǔ)集層逐漸由滲透性較好的常規(guī)油氣儲(chǔ)集層向“低、深、海、非”等非常規(guī)及特種油氣儲(chǔ)集層轉(zhuǎn)變，這類(lèi)儲(chǔ)集層具有厚度薄、滲透性差、非均質(zhì)性強(qiáng)[1-2]、儲(chǔ)集空間多樣[3-4]、含油豐度低[5-6]、電阻率響應(yīng)特征差[7]和油水關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)[8]，同時(shí)隨著空氣鉆井、油基鉆井液鉆井[9]、PDC鉆井等鉆井新工藝的普及應(yīng)用，這些都給油氣層的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與準(zhǔn)確解釋評(píng)價(jià)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)[10]。因此，如何在高速鉆井過(guò)程中快速識(shí)別并準(zhǔn)確解釋評(píng)價(jià)油氣層，成為各大油田高效勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要攻克的重點(diǎn)難題。

為解決勘探開(kāi)發(fā)及鉆井新工藝帶來(lái)的各種問(wèn)題[11]，結(jié)合錄井工作實(shí)際，基于輕烴錄井和氣測(cè)錄井兩項(xiàng)成熟的錄井技術(shù)，集成技術(shù)優(yōu)勢(shì)研發(fā)了GW-OLS在線(xiàn)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)[12]，能夠在隨鉆過(guò)程中實(shí)時(shí)獲得儲(chǔ)集層C1-C8[13]中15種烴類(lèi)組分含量數(shù)據(jù)并衍生出氣指數(shù)、油指數(shù)、水指數(shù)等派生參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)變化規(guī)律的研究建立新的評(píng)價(jià)方法，準(zhǔn)確地識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，為油田勘探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

1 在線(xiàn)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)

1.1 技術(shù)基礎(chǔ)

在當(dāng)前錄井作業(yè)中，輕烴錄井和氣測(cè)錄井兩項(xiàng)錄井技術(shù)的普及應(yīng)用程度較高，在油氣儲(chǔ)集層解釋評(píng)價(jià)中占有重要地位。雖然這兩項(xiàng)技術(shù)都能夠直接獲取儲(chǔ)集層中反映流體性質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)，但其特點(diǎn)各不相同，且都存在一定程度的局限性。

輕烴錄井技術(shù)是通過(guò)對(duì)含烴樣品(巖屑、巖心、鉆井液)中的混合烴類(lèi)進(jìn)行色譜分離、FID檢測(cè)，獲得石油天然氣中C1-C9的103個(gè)烴類(lèi)組分含量數(shù)據(jù)(質(zhì)量濃度)[14]，通過(guò)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)[15]。由于輕烴錄井獲取的原始參數(shù)及派生參數(shù)較多，其具備較高的分辨率和準(zhǔn)確性；該技術(shù)可以分析鉆井液、巖屑、巖心及混合樣品，進(jìn)樣量大，不受巖石骨架和鉆井工藝影響，具有較強(qiáng)的抗干擾性；輕烴錄井基本不受鉆井液添加劑的影響，具備抗污染的能力。由于獲得參數(shù)數(shù)量多，采用輕烴錄井技術(shù)分析一個(gè)樣品需要約30 min，且樣品需要人工獲取，取樣過(guò)程人為干擾較大，及時(shí)性差。

氣測(cè)錄井技術(shù)是通過(guò)對(duì)鉆井液中天然氣的組成成分和含量進(jìn)行測(cè)量分析[16]，進(jìn)而判斷地層流體性質(zhì)，間接地對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行評(píng)價(jià)。氣測(cè)錄井分析周期較短，僅為30 s，因此其數(shù)據(jù)連續(xù)性和及時(shí)性非常好，可以實(shí)時(shí)獲取參數(shù)和評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層流體[17]。另一方面，氣測(cè)錄井技術(shù)受儲(chǔ)集層性質(zhì)、鉆井液性能、鉆井工程等多種因素影響[18]，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差，歸一化困難，且因分析周期短，獲取參數(shù)量少，只能獲得C1-C5的7個(gè)烴類(lèi)組分含量數(shù)據(jù)，所反映的儲(chǔ)集層流體信息有限，影響解釋評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性[19]。

由此發(fā)現(xiàn)，輕烴錄井技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的準(zhǔn)確識(shí)別，但分析周期太長(zhǎng)，連續(xù)性差，而氣測(cè)錄井技術(shù)則具有及時(shí)性好的特點(diǎn)，但獲得參數(shù)太少，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，因此將兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行集成整合，研發(fā)了GW-OLS在線(xiàn)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“連續(xù)輕烴錄井技術(shù)”)。

1.2 技術(shù)原理

連續(xù)輕烴錄井技術(shù)是使用60 s的分析周期，連續(xù)檢測(cè)鉆井液C1-C8中15種烴組分含量，通過(guò)烴類(lèi)組分中正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的含量及其變化關(guān)系[20]，實(shí)現(xiàn)隨鉆過(guò)程中儲(chǔ)集層含氣性、含油性、含水性的實(shí)時(shí)有效分析，為認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)提供可靠依據(jù)。

1.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

連續(xù)輕烴錄井技術(shù)是以檢測(cè)出的C1-C8中15種烴組分含量為分析對(duì)象，同時(shí)集合了輕烴和氣測(cè)錄井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，主要具有4方面優(yōu)勢(shì)。

(1)連續(xù)性好：每隔60 s自動(dòng)取樣一次，且恒溫恒流自動(dòng)脫氣控制，避免了實(shí)驗(yàn)室輕烴人工取樣可能造成的取樣深度不恰當(dāng)、取樣密度不夠等問(wèn)題的發(fā)生，確保不漏顯示層、不漏峰值數(shù)據(jù)的采集。

(2)及時(shí)性高：脫出氣體直接通過(guò)氣管線(xiàn)進(jìn)入熱解色譜分析儀，每次分析周期僅為60 s，有效避免了人工取樣、送樣、存放等環(huán)節(jié)可能造成的輕組分揮發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致C1-C3組分檢測(cè)值過(guò)低甚至檢測(cè)不到的問(wèn)題。

(3)準(zhǔn)確性好：除氣測(cè)錄井可以獲取的C1-C5的7種烴組分含量之外，連續(xù)輕烴錄井技術(shù)還能獲得C6-C8的8種烴組分含量，剛好是反映油和水的敏感性參數(shù)[21]，通過(guò)這8種烴組分含量及其分布規(guī)律可以準(zhǔn)確地判斷儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。

(4)分辨率高：連續(xù)輕烴錄井技術(shù)分析樣品的量要遠(yuǎn)大于其他錄井技術(shù)，為大進(jìn)樣量分析，且在整個(gè)過(guò)程中始終保持恒溫恒流負(fù)壓環(huán)境，因此其數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可重復(fù)性非常強(qiáng)，當(dāng)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)出現(xiàn)變化時(shí)特征參數(shù)反應(yīng)靈敏、反饋及時(shí)。

2 解釋評(píng)價(jià)方法研究

2.1 檢測(cè)參數(shù)

連續(xù)輕烴錄井技術(shù)能夠檢測(cè)C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5、nC6、MCYC5、Bz、CYC6、nC7、MCYC6、Tol、nC8共15種烴組分含量信息，基于這些參數(shù)及其分布規(guī)律(圖1)建立了譜圖法和參數(shù)法兩種解釋評(píng)價(jià)方法。

圖1 連續(xù)輕烴錄井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)譜圖

2.2 譜圖法

利用C6-C8烴組分反映油、水特征敏感性較高的特點(diǎn)，建立了標(biāo)準(zhǔn)譜圖法，用于儲(chǔ)集層流體的定性解釋評(píng)價(jià)。如圖2所示，根據(jù)譜圖形態(tài)以及C6-C8烴組分峰值的變化，可以對(duì)于儲(chǔ)集層含油性、含水性進(jìn)行直觀、快速識(shí)別，但譜圖法僅通過(guò)譜圖形態(tài)及峰值對(duì)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)進(jìn)行初步定性判斷，因此區(qū)分度有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)油層和油氣同層、油水同層以及氣層、氣水同層、含油/氣水層的準(zhǔn)確區(qū)分。

油層、油氣同層：C6-C8烴組分峰出峰較全，峰值高(圖2a)。

油水同層：C6-C8烴組分峰出峰較全，峰值較油層有所降低，Bz、Tol、MCYC6組分峰值所占比重升高(圖2b)。

氣層、氣水同層、含油/氣水層：C6-C8烴組分峰出峰不全，峰值低(圖2c)。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)譜圖法

2.3 參數(shù)法

2.3.1 參數(shù)特征分析

對(duì)檢測(cè)獲得的15種烴組分參數(shù)特征進(jìn)行分析，分別優(yōu)選含氣性、含油性、含水性的敏感性參數(shù)(表1)。當(dāng)儲(chǔ)集層含氣性較好時(shí)，C1-C5的7種烴組分含量相對(duì)較高；當(dāng)儲(chǔ)集層含油性較好時(shí)，表征液態(tài)烴含量的nC6、nC7、nC8組分含量比重升高；當(dāng)儲(chǔ)集層含水性較好時(shí)，C6-C8組分中Bz、Tol在水中的溶解度最大，含量降低較快，而同碳數(shù)的MCYC5、CYC6、MCYC6的溶解度最小，含量降低相對(duì)較慢，通過(guò)含量降低的差異就能反映儲(chǔ)集層含水程度。

表1 輕烴各類(lèi)組分特征統(tǒng)計(jì)

2.3.2 建立新參數(shù)及評(píng)價(jià)方法

將優(yōu)選出的含氣性、含油性、含水性的敏感性參數(shù)進(jìn)行組合，建立新參數(shù)。在表征含氣性的C1-C5的7種組分中，C1為優(yōu)勢(shì)含氣參數(shù)，其含量最大且隨含氣程度增加比重增大，將這7種組分進(jìn)行組合形成氣指數(shù)Lg(無(wú)量綱)，即：

式中：C1為甲烷相對(duì)含量，%；C2為乙烷相對(duì)含量，%；C3為丙烷相對(duì)含量，%；iC4為異丁烷相對(duì)含量，%；nC4為正丁烷相對(duì)含量，%；iC5為異戊烷相對(duì)含量，%；nC5為正戊烷相對(duì)含量，%。

將表征含油性的nC6、nC7、nC8組分進(jìn)行組合形成油指數(shù)Lo(無(wú)量綱)，即：

式中：Tg為氣測(cè)全烴值，%；nC6為正己烷相對(duì)含量，%；nC7為正庚烷相對(duì)含量，%；nC8為正辛烷相對(duì)含量，%。

將表征含水性的C6-C8中5種組分進(jìn)行組合形成水指數(shù)Lw(無(wú)量綱)，即：

Lw=(MCYC5+CYC6+MCYC6)/(2×Bz+Tol)

式中：MCYC5為甲基環(huán)戊烷相對(duì)含量，%；CYC6為環(huán)己烷相對(duì)含量，%；MCYC6為甲基環(huán)己烷相對(duì)含量，%；Bz為苯相對(duì)含量，%；Tol為甲苯相對(duì)含量，%。

儲(chǔ)集層為氣層時(shí)，流體以氣為主，氣指數(shù)Lg值高，油指數(shù)Lo、水指數(shù)Lw值較低；儲(chǔ)集層為油層時(shí)，流體以油為主，油指數(shù)Lo值高，氣指數(shù)Lg、水指數(shù)Lw值較低；儲(chǔ)集層為油氣同層時(shí)，流體以油、氣為主，油指數(shù)Lo、氣指數(shù)Lg值較高，水指數(shù)Lw值較低；儲(chǔ)集層為氣水同層時(shí)，流體以氣、水為主，氣指數(shù)Lg、水指數(shù)Lw值較高，油指數(shù)Lo值較低；儲(chǔ)集層為油水同層時(shí)，流體以油、水為主，油指數(shù)Lo、水指數(shù)Lw值較高，氣指數(shù)Lg值較低；儲(chǔ)集層為含油/氣水層時(shí)，流體以水為主，油指數(shù)Lo、氣指數(shù)Lg值較低，水指數(shù)Lw值高。

根據(jù)氣指數(shù)Lg、油指數(shù)Lo、水指數(shù)Lw值的變化規(guī)律，可以在不同地區(qū)建立相對(duì)應(yīng)的連續(xù)輕烴錄井技術(shù)參數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

表2 LH油田連續(xù)輕烴錄井技術(shù)參數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

連續(xù)輕烴錄井技術(shù)已在遼河、冀東、長(zhǎng)慶等油田的H 33、G 183X9、D 56、H 53共 46口重點(diǎn)井應(yīng)用。經(jīng)試油驗(yàn)證可知，試油83層，解釋符合68層，符合率達(dá)81.9%，發(fā)揮了快速發(fā)現(xiàn)顯示、及時(shí)解釋油氣層的作用，助力油田增儲(chǔ)上產(chǎn)。

3.1 D 56井

D 56井是位于LH油田東部凹陷D 54北塊的一口預(yù)探井，鉆探目的為探明沙一下亞段的含油氣情況，區(qū)塊內(nèi)相帶發(fā)生變化，導(dǎo)致儲(chǔ)集層物性變差，油氣分布規(guī)律復(fù)雜，含油氣性識(shí)別困難。為避免漏層，提高鉆探效率，應(yīng)用了連續(xù)輕烴錄井技術(shù)。

如圖3所示，在井段2 878.0～2 882.0m、2 894.0～2 906.0 m處，雙側(cè)向電阻率曲線(xiàn)異常不明顯，異常幅度低，認(rèn)為儲(chǔ)集層具有一定含油性但含油性較差，但通過(guò)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)發(fā)現(xiàn)，井深2 902.0 m譜圖中C6-C8烴組分峰出峰較全，峰值高(圖4)，符合油層譜圖特征(圖2)；油指數(shù)Lo值較高，峰值為176.19，平均值為45.43，遠(yuǎn)高于油層下限值20，同時(shí)氣指數(shù)Lg和水指數(shù)Lw值均較低，Lg峰值僅為11.71，Lw峰值僅為1.28，低于連續(xù)輕烴氣層、含油/氣水層標(biāo)準(zhǔn)(表2)，因此連續(xù)輕烴錄井認(rèn)為這兩層的含油性較好，儲(chǔ)集層流體以油為主，解釋為油層。

對(duì)該井段進(jìn)行常規(guī)試油，產(chǎn)油11.5 t/d，不含水，試油結(jié)論為油層，與連續(xù)輕烴錄井解釋結(jié)論一致。

3.2 W 130井

W 130井是位于LH油田中央凸起DW構(gòu)造帶的一口預(yù)探井，中生界砂礫巖儲(chǔ)集層為主要目的儲(chǔ)集層，雖然生儲(chǔ)蓋組合及圈閉條件良好，但區(qū)域斷層系統(tǒng)復(fù)雜，鄰井試油出水率高達(dá)80%，且油、氣層均有發(fā)育，油氣水關(guān)系復(fù)雜，難以準(zhǔn)確識(shí)別。為了在隨鉆過(guò)程中及時(shí)、準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，在目的層應(yīng)用了連續(xù)輕烴錄井技術(shù)。

圖3 D 56井連續(xù)輕烴錄井解釋成果圖

如圖5所示，井段2 615.0～2 623.0 m處，雙側(cè)向電阻率曲線(xiàn)異常明顯，認(rèn)為儲(chǔ)集層以含油為主，但通過(guò)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)發(fā)現(xiàn)，井深2 618.0 m譜圖中C6-C8烴組分峰出峰不全，基本表現(xiàn)為一條直線(xiàn)(圖6)，符合含油水層譜圖特征(圖2)；氣指數(shù)Lg和油指數(shù)Lo值均較低，Lg峰值僅為3.15，Lo峰值僅為7.14，遠(yuǎn)低于連續(xù)輕烴油、氣層標(biāo)準(zhǔn)(表2)，同時(shí)水指數(shù)Lw值較高，峰值為3.87，平均值為3.15，高于含油/氣水層下限值2。因此，連續(xù)輕烴錄井認(rèn)為該層含水性好，流體以水為主、含少量油，解釋為含油水層。

對(duì)該井段進(jìn)行生產(chǎn)試油，產(chǎn)出為油花，產(chǎn)水4.7 m3/d，累產(chǎn)油0.4 t，累產(chǎn)水170.6 m3，試油結(jié)論為含油水層，與連續(xù)輕烴錄井解釋結(jié)論一致。

圖4 D 56井井深2 902.0 m連續(xù)輕烴譜圖

圖5 W 130井連續(xù)輕烴錄井解釋成果圖

圖6 W 130井井深2 618.0 m連續(xù)輕烴譜圖

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)的理論研究與實(shí)踐應(yīng)用，得出如下結(jié)論：

(1)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)具有連續(xù)性好、及時(shí)性高、準(zhǔn)確性好、分辨率高的特點(diǎn)，不受巖石骨架、鉆井工藝等因素的干擾，能夠在高速鉆井條件下準(zhǔn)確識(shí)別復(fù)雜油氣藏的儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。

(2)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)能夠測(cè)得C1-C8的15種烴組分含量及其分布規(guī)律，有效地反映儲(chǔ)集層的含氣性、含油性和含水性，同時(shí)綜合利用譜圖特征可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的快速、定性解釋評(píng)價(jià)。

(3)建立了連續(xù)輕烴錄井氣指數(shù)Lg、油指數(shù)Lo、水指數(shù)Lw，能夠分別表征儲(chǔ)集層流體是以氣、油、水哪種為主，直接反映儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。

(4)連續(xù)輕烴錄井技術(shù)能夠在隨鉆過(guò)程中實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地識(shí)別儲(chǔ)集層流體性質(zhì)，其應(yīng)用效果良好，為施工決策提供了有力支持。

隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)的不斷發(fā)展，非常規(guī)、復(fù)合型等復(fù)雜油氣藏逐步成為勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，連續(xù)輕烴錄井技術(shù)以其連續(xù)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等綜合優(yōu)勢(shì)，有望成為解決隨鉆過(guò)程中儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)、流體性質(zhì)辨別分析、地質(zhì)導(dǎo)向等油氣田勘探開(kāi)發(fā)系列難題的關(guān)鍵技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。