崔 健

(中國石油冀東油田公司監(jiān)督中心)

0 引 言

冀東油田南堡5號(hào)構(gòu)造位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部南堡凹陷西南莊斷層下降盤，是一個(gè)發(fā)育在中、古生界基巖鼻狀構(gòu)造背景上、受西南莊斷層及其派生斷層控制形成的潛山披覆斷背斜構(gòu)造帶。南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組含氣儲(chǔ)層主要有火山巖、火山碎屑巖和砂巖?；鹕綆r發(fā)育東西兩個(gè)火山機(jī)構(gòu)，東部火山機(jī)構(gòu)錄井顯示活躍，是主要的勘探區(qū)域，縱向自下而上分為Ⅰ-Ⅵ六個(gè)噴發(fā)期次，主要巖性為玄武巖與火山碎屑巖，儲(chǔ)層以裂縫孔隙型為主，氣藏分布受控于有利火山巖儲(chǔ)層分布，油氣藏相態(tài)以凝析油氣藏為主。砂巖儲(chǔ)層主要發(fā)育扇三角洲前緣相砂體，孔隙度高，油氣顯示活躍。

南堡5號(hào)構(gòu)造深層鉆探時(shí)，多口井在深層錄井中發(fā)現(xiàn)氣測(cè)顯示極其活躍，多項(xiàng)錄井信息都指示該區(qū)是天然氣勘探的有利區(qū)域，但從錄井資料及試油成果對(duì)比來看，兩者不匹配的情況較多，解釋符合率只有63.6%，其主要原因在于油氣水層錄井識(shí)別與解釋研究不夠深入，難以滿足當(dāng)前勘探開發(fā)需要；同時(shí)，該區(qū)目標(biāo)層埋藏較深，鉆探時(shí)井壁不穩(wěn)定、定向施工難度大，錄井資料受影響相對(duì)較大[1-3]。如何提高本區(qū)域的錄井解釋評(píng)價(jià)符合率，進(jìn)而探索對(duì)天然氣層識(shí)別的有利參數(shù)，解決天然氣層識(shí)別也是錄井面臨的重要課題。

針對(duì)以上問題，開展深入、系統(tǒng)性的研究，建立天然氣錄井綜合解釋方法與標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)、準(zhǔn)確識(shí)別該區(qū)儲(chǔ)層流體性質(zhì)，從而作為天然氣勘探的重要技術(shù)支撐。

1 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組氣測(cè)錄井特征

氣測(cè)錄井作為發(fā)現(xiàn)與識(shí)別油氣層的有效手段，能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)檢測(cè)環(huán)空流體攜帶出的地層烴類氣體，尤其在天然氣勘探開發(fā)過程中一直起著其他手段無法替代的作用。在研究過程中，共收集了南堡5號(hào)構(gòu)造深層沙河街組39口井765層鉆井、錄井資料以及101層試油資料，通過總結(jié)不同的氣測(cè)組分特征，建立了3種天然氣層氣測(cè)解釋圖板，優(yōu)化了3H解釋方法，同時(shí)總結(jié)了縱向油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線特征，在實(shí)際氣層解釋過程中，綜合運(yùn)用以上手段，各方法相互印證，取得了較好的實(shí)用效果。

1.1 氣測(cè)組分特征

用南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組隨鉆氣測(cè)組分相對(duì)含量與已采出的天然氣檢測(cè)組分含量進(jìn)行對(duì)比，分析其各組分的相對(duì)含量值，總結(jié)沙河街組不同流體的氣測(cè)組分特征。氣測(cè)隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)烴組分相對(duì)含量與天然氣檢測(cè)一致，證明氣測(cè)隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，因而這些數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確反映地層天然氣組分特征。

南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組氣測(cè)組分特征：

(1)氣層：C1相對(duì)含量基本在85%以上，C2>C3，iC4與nC4含量相近，C1-nC4依次削減(圖1)。

圖1 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組氣層組分特征

(2)油層：C1相對(duì)含量在60%～75%之間，C3>C2，nC4>iC4，近似呈“W”形狀(圖2)。

圖2 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組油層組分特征

1.2 氣測(cè)解釋圖板

通過統(tǒng)計(jì)南堡5號(hào)構(gòu)造深層沙河街組氣測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合本區(qū)試油等資料綜合建立多種氣測(cè)解釋圖板，從中優(yōu)選具有代表性的解釋圖板，根據(jù)油、氣、水層氣測(cè)顯示在圖板中的特點(diǎn)，分析研究各價(jià)值點(diǎn)的分布規(guī)律，劃分價(jià)值區(qū)界限[4]。

1.2.1 三角形圖板

在三角形圖板中，油氣水層有明顯的界限，氣層和氣水同層點(diǎn)集中在左上方，油層點(diǎn)集中在下方，水層落點(diǎn)集中在右上部。不足之處在于氣層和氣水同層沒有明顯界限(圖3)。

圖3 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組三角形圖板

1.2.2 氣測(cè)比值圖板

在南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組地層中，油層和氣層的氣測(cè)烴組分區(qū)分比較明顯，尤其C2和C3，氣層C2>C3。因此，以C1相對(duì)含量為橫坐標(biāo)，以C2/C3為縱坐標(biāo)，建立氣測(cè)比值圖板(圖4)，可以區(qū)分油層和氣水層，不足之處在于氣層和水層價(jià)值點(diǎn)重合，無法區(qū)分。

圖4 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組C1與C2/C3圖板

1.2.3 地層含氣量圖板

在地層含氣量解釋圖板中使用的參數(shù)和計(jì)算方法如下：

E=Qt/(πD2/4)

式中：E為沖淡系數(shù)；Q為鉆井液排量，m3/min；t為鉆時(shí)，min/m；D為鉆頭直徑，m。

G=(a/b)X

式中：G為鉆井液含氣量，m3/m3；a為蒸餾出的氣體體積，mL；b為蒸餾所用的鉆井液體積，mL；X為鉆井液蒸餾出的氣體總濃度之和，m3/m3。

C=EG/100

式中：C為地面含氣量，m3/m3。

利用地面含氣量與鉆井液含氣量建立圖板，油氣水三區(qū)有明顯的界限(圖5)，但與傳統(tǒng)地層含氣量圖板相比，油層和氣層的位置發(fā)生了變化。傳統(tǒng)地層含氣量圖板中，從左至右依次為水層-油層-氣層，而南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組地層含氣量圖板油層和氣層位置發(fā)生交換，氣層在中間，油層落在右側(cè)，主要原因：一是南堡5號(hào)構(gòu)造多數(shù)井采用欠平衡鉆井，氣測(cè)值普遍偏高；二是南堡凹陷大多是油氣伴生，純氣層的全脫分析可能會(huì)小于油氣層。

圖5 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組地面含氣量與鉆井液含氣量圖板

1.3 3H解釋方法

3H法側(cè)重于井筒內(nèi)的對(duì)比分析，由三個(gè)參數(shù)——濕度比WH、平衡比BH和特征比CH組成。南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組地層多為凝析油氣藏，油氣水關(guān)系復(fù)雜，因此適合應(yīng)用3H法區(qū)分縱向上油氣水層之間的差異[5-7](表1)。

表1 3H法判別流體性質(zhì)一般標(biāo)準(zhǔn)

WH=100(C2+C3+iC4+nC4)/(C1+C2+C3+iC4+nC4)

BH=(C1+C2)/(C3+iC4+nC4)

CH=(iC4+nC4)/C3

在實(shí)際應(yīng)用中，不同的區(qū)塊3H比值價(jià)值區(qū)間不同，針對(duì)南堡5號(hào)構(gòu)造已試油(氣)的層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定不同試油結(jié)果所對(duì)應(yīng)的參數(shù)范圍(表2)，建立了適合南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組火成巖儲(chǔ)層的3H參數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)[8](表3)。

表2 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組試油井3H關(guān)系統(tǒng)計(jì)

表3 南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組3H法解釋標(biāo)準(zhǔn)

1.4 油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線解釋方法

在常溫的條件下C1-C4為氣態(tài)，C5為液態(tài)。從廣義上講C1-C4指示氣，C5以后的重?zé)N指示油。德士古的流體分類將油、氣相對(duì)質(zhì)量分別定義為：

油相對(duì)質(zhì)量=C5+=1 932(iC4+nC4)2/(C2C3)1/2

氣相對(duì)質(zhì)量=16C1+30C2+44C3+58C4

式中：C5+為C5以上各組分相對(duì)質(zhì)量之和。

在研究過程中，通過統(tǒng)計(jì)并計(jì)算南堡5號(hào)構(gòu)造深層沙河街組已試油井的油、氣相對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)，繪制油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線圖，分析曲線形態(tài)，總結(jié)南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組不同流體油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線特征。

(1)氣層：氣相對(duì)質(zhì)量曲線呈現(xiàn)高值，油相對(duì)質(zhì)量曲線呈現(xiàn)低值，且小于氣相對(duì)質(zhì)量曲線值，氣相對(duì)質(zhì)量曲線與油相對(duì)質(zhì)量曲線交叉面積較大，曲線形態(tài)飽滿(圖6)。

圖6 氣層油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線

(2)氣水同層：氣相對(duì)質(zhì)量曲線和油相對(duì)質(zhì)量曲線均為高值，且氣相對(duì)質(zhì)量曲線幅度值大于油相對(duì)質(zhì)量曲線幅度值，氣層特征較明顯，但兩條曲線形態(tài)不飽滿(圖7)。

圖7 氣水同層油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線

(3)含氣水層：曲線形態(tài)呈不飽滿狀，兩條曲線基本無交叉面積，油相對(duì)質(zhì)量曲線與氣相對(duì)質(zhì)量曲線之間相距較近，氣相對(duì)質(zhì)量曲線形態(tài)特征較明顯(圖8)。

圖8 含氣水層油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線

(4)水層：油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線均呈現(xiàn)低值，兩者無交叉面積，兩條曲線無明顯幅度變化(圖9)。

圖9 水層油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線

氣測(cè)錄井資料油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線縱向連續(xù)解釋評(píng)價(jià)方法，有效消除了錄井過程中部分因素的影響，可以較真實(shí)地反映地層油、氣、水在縱向上的分布規(guī)律，油、氣相對(duì)質(zhì)量曲線方法在大慶油田和華北油田取得了較好的應(yīng)用效果[9-10]。

2 應(yīng)用效果

通過南堡5號(hào)構(gòu)造深層天然氣的氣測(cè)特征分析，2017-2019年，開展重點(diǎn)井的錄井解釋評(píng)價(jià)與再認(rèn)識(shí)，以氣測(cè)資料為主，結(jié)合已建立的氣測(cè)解釋圖板和縱向連續(xù)解釋模型，通過對(duì)氣測(cè)錄井、全脫、后效、分析化驗(yàn)及其他錄井資料的綜合分析，參考測(cè)井、試油資料，提出5口井8層的試油建議，其中NP 5-X1井和NP 5-X2井試油后獲工業(yè)油氣流。現(xiàn)以南堡XX井為例分析南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組氣層氣測(cè)特征[11-13]。

南堡XX井位于河北省唐山市南堡開發(fā)區(qū)北堡村西南部，構(gòu)造位置為黃驊坳陷南堡凹陷南堡5 號(hào)構(gòu)造NP 5-10井區(qū)斷塊構(gòu)造高部位，是一口預(yù)探井。鉆探目的為預(yù)探NP 5-10斷鼻構(gòu)造東三段、沙三段含油氣情況。本井在沙三段火成巖氣測(cè)顯示活躍，在第一期火成巖4 768.4～4 781.6 m井段試油獲日產(chǎn)30 000 m3純氣層，通過綜合復(fù)查，認(rèn)為南堡XX井沙三段三期火成巖4 417～4 422 m井段也具有氣層特征。南堡XX井三期火成巖4 417～4 422 m井段氣測(cè)錄井特征見圖10。

圖10 南堡XX井氣測(cè)綜合解釋圖

(1)全烴值最高14.498%，曲線形態(tài)為“箱型”，峰形飽滿。

(2)氣測(cè)圖板投點(diǎn)落在氣區(qū)，組分C1相對(duì)含量為92.75%，C2>C3,iC4和nC4含量相近，為氣層特征(圖3-圖5，圖11)。

圖11 南堡XX井4 417～4 422 m氣層相對(duì)含量圖板

(3)BH>WH且WH在5～10之間，CH<0.5，為氣層特征。

(4)氣相對(duì)質(zhì)量曲線呈高值，油相對(duì)質(zhì)量曲線呈相對(duì)低值，有一定的交叉面積。

綜合上述特征，復(fù)查結(jié)論為氣層。本層壓裂后5 mm油嘴放噴，日產(chǎn)氣37 128 m3，與氣測(cè)解釋相符。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)南堡5號(hào)構(gòu)造沙河街組火成巖中，油層和氣層在氣測(cè)組分特征上的反映差異較大，利用這一特征，有助于區(qū)分地層流體性質(zhì)。

(2)建立了南堡5號(hào)構(gòu)造深層天然氣層的氣測(cè)解釋圖板和解釋標(biāo)準(zhǔn)，開展工區(qū)重點(diǎn)井的錄井再評(píng)價(jià)工作，為工區(qū)天然氣勘探提供技術(shù)支撐，在此基礎(chǔ)上，通過老井復(fù)查及新井解釋，解釋符合率由63.6%提高至78.5%，取得了較好的應(yīng)用效果。

(3)針對(duì)天然氣藏、凝析油氣藏的發(fā)現(xiàn)與油氣層綜合解釋評(píng)價(jià)，氣測(cè)錄井直觀、可靠，在實(shí)際施工過程中加強(qiáng)氣層資料的錄取，在綜合解釋評(píng)價(jià)中強(qiáng)化氣測(cè)參數(shù)的處理和應(yīng)用，可以更好地識(shí)別儲(chǔ)層。