趙 文 睿
(中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)建設(shè)工程事業(yè)部)
冀東油田南堡凹陷是位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部的一個(gè)次級構(gòu)造單元,發(fā)育有沙三段、沙一段、東營組、明化鎮(zhèn)組、館陶組多套儲層,其中,東營組形成于凹陷發(fā)育過程中的沉降期,各層組發(fā)育齊全,自下而上分為東三段、東二段、東一段,沉積厚度大,最大厚度超過3 000 m,沉積體系為沖積扇-扇三角洲-湖相沉積體系。近年來,常規(guī)錄井技術(shù)在南堡凹陷東營組油氣層勘探方面取得了良好效果,發(fā)現(xiàn)了許多高產(chǎn)油氣層,顯示出巨大的勘探潛力[1-2]。
隨著鉆井工程工藝技術(shù)水平的不斷提高,機(jī)械鉆速過快及大斜度鉆井導(dǎo)致巖屑破碎嚴(yán)重、代表性變差,而為了保證鉆井安全,鉆井液中混入大量熒光添加劑,影響油氣顯示識別,同時(shí)東營組儲層埋深相對較淺,受地層水、氧化降解、巖石骨架等影響較大,使油、水、氣關(guān)系更加復(fù)雜[2]。這些問題都給油氣層的發(fā)現(xiàn)帶來了很大困難,為此通過從氣測、地化、輕烴等多項(xiàng)錄井技術(shù)資料分析入手,與試油結(jié)論相結(jié)合,研究適合南堡凹陷東營組的單項(xiàng)錄井解釋評價(jià)方法,并進(jìn)行綜合應(yīng)用,從而提高解釋評價(jià)符合率,有效地解決了東營組儲層流體性質(zhì)識別難題。
通過對儲層特征、解釋難點(diǎn)和各類錄井技術(shù)分析,形成適合南堡凹陷東營組油氣層解釋評價(jià)的錄井技術(shù)系列,技術(shù)間相互彌補(bǔ),能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣顯示,識別儲層含油性及含水性,為工程決策和試油選層提供依據(jù)。
南堡凹陷東營組東一段、東二段形成于湖盆斷陷期,東三段形成于湖盆消亡期,湖盆面積在東二段時(shí)期達(dá)到最大,整個(gè)東營組為一個(gè)完整的沉積旋回[1-2]。如圖1所示,統(tǒng)計(jì)南堡凹陷82口井的東營組薄片鑒定資料,東營組儲層巖石碎屑成分以石英為主,長石、巖屑次之,巖石類型以長石巖屑砂巖為主,其次為巖屑長石砂巖以及少量的巖屑砂巖。
圖1 南堡凹陷東營組儲層巖石類型直方圖
受沉積環(huán)境的影響,東營組碎屑顆粒粒級跨度大,主要為細(xì)砂巖和中砂巖,其次為粉砂巖、粗砂巖、砂礫巖、礫巖等;分選以中等為主,但由于粒級跨度大,存在大量不等粒砂巖,分選相對較差;磨圓度中等,以次棱、次圓為主。
由于南堡凹陷東營組東一段埋深較淺,其巖石特征受沉積相影響較大,風(fēng)化蝕變程度較高,壓實(shí)作用和深層成巖作用較差,有利于次生孔隙和微孔隙的形成;隨著埋深的增加,東三段受壓實(shí)作用和深層成巖作用增加,原生孔隙減少。如圖2所示,東一段到東三段儲層隨深度增加,物性逐漸變差,東一段物性以中孔、中滲為主,東二段物性以低孔、低滲為主,東三段物性以低孔特低滲為主。
圖2 南堡凹陷東營組孔隙度、滲透率直方圖
結(jié)合上述分析,南堡凹陷東營組主要具備以下幾個(gè)解釋難點(diǎn):
(1)東營組物性相對較好,具有較好的儲集空間,但在儲層含油的情況下同樣存在含水的可能性,因此部分常規(guī)錄井含油氣顯示明顯的儲層試油后出水,儲層油水關(guān)系復(fù)雜。
(2)東營組埋深較淺,儲層受地層水影響和后期改造作用影響較大,干擾電阻率的因素較多,因此存在部分低阻油層。
(3)由于地層淺、壓力低,儲層中的氣體組分散失嚴(yán)重,氣油比降低,導(dǎo)致部分油層氣測異常不明顯,同時(shí)南堡凹陷東營組油質(zhì)較輕,油氣發(fā)現(xiàn)困難。
(4)隨著鉆井不斷提速,巖屑破碎更加嚴(yán)重,同時(shí)為確保鉆井安全,鉆井液中加入大量熒光添加劑,給準(zhǔn)確識別儲層含油氣性帶來了很大困難。
針對這些難題,對錄井技術(shù)進(jìn)行梳理,形成適用性強(qiáng)的南堡凹陷東營組錄井技術(shù)系列,進(jìn)行錄井解釋評價(jià)方法研究與應(yīng)用。
隨著勘探開發(fā)需求日益增多,延伸出多種特色錄井技術(shù),應(yīng)用的方向各不相同,通過對多項(xiàng)錄井技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析,在南堡凹陷東營組優(yōu)選出“氣測+地化+輕烴”的錄井技術(shù)系列。應(yīng)用氣測錄井技術(shù)發(fā)現(xiàn)油氣顯示,具有連續(xù)性好、及時(shí)性高的特點(diǎn);應(yīng)用地化錄井技術(shù)和輕烴錄井技術(shù)分別進(jìn)行儲層含油性和含水性評價(jià),具有分辨率高、準(zhǔn)確性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。通過錄井技術(shù)的優(yōu)化配置,為油氣層發(fā)現(xiàn)與評價(jià)提供更為有效的手段。
氣測錄井技術(shù)屬于基礎(chǔ)錄井,應(yīng)用最為廣泛,主要通過檢測從井底返回的鉆井液獲得C1-C5烴類信息,其解釋方法經(jīng)過多年的摸索研究,已經(jīng)趨于成熟,但在不同地區(qū)、層位又分別具有不同特征。南堡凹陷東營組存在部分低氣測異常層,因此氣測錄井參數(shù)值尤其是全烴值的高低不能完全有效地反映儲層含油氣情況[3-6]。
統(tǒng)計(jì)已試油的32口井東營組氣測資料,通過分析氣測參數(shù)與試油結(jié)論間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),其中C2/C3和濕度比Wh變化特征相對更加明顯,便于現(xiàn)場直接、迅速地判斷含油氣儲層。如圖3所示,南堡凹陷東營組氣測解釋評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:油層0.6 圖3 南堡凹陷東營組部分試油層段氣測參數(shù)散點(diǎn)圖 地化錄井技術(shù)在南堡凹陷東營組的應(yīng)用有效彌補(bǔ)了常規(guī)錄井在含油性識別上的不足,其主要通過獲得巖心、巖屑中的C13-C34烴類信息(烴含量、組成、烴分布特征等)來評價(jià)儲集巖含油性,具有直接、快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣顯示和評價(jià)油氣層等特點(diǎn)[7-10]。確定油質(zhì)類型對建立解釋方法具有指導(dǎo)性意義,試油產(chǎn)原油地化資料(表1)分析表明,南堡凹陷東營組原油熱解評價(jià)譜圖S1明顯高于S2,為兩倍左右;氣相色譜譜圖基線平直,主峰碳集中在C16-C17,正構(gòu)烷烴發(fā)育,碳數(shù)分布范圍廣,為典型的輕質(zhì)油特征[11-12]。 表1 南堡凹陷東營組典型井原油性質(zhì)特征 地化熱解評價(jià)參數(shù)S0、S1、S2(單位:mg/g),分別表征巖石中的氣態(tài)烴、液態(tài)烴、裂解烴含量;Pg為總烴量(單位:mg/g),可以表征巖石含油豐度;Ps為油氣輕重比參數(shù)(無量綱),為S1與S2的比值,可以表征原油油質(zhì),一旦原油遭受水洗或氧化降解作用,S1會大量減少且降低程度相對S2要大,Ps值相應(yīng)減小。 考慮到南堡凹陷東營組油質(zhì)較輕,代表液態(tài)烴含量的S1值能夠反映儲層輕質(zhì)油豐度,因此將S1與Pg兩參數(shù)耦合,形成東營組地化含油豐度參數(shù)Po(無量綱),表征儲層含油飽滿程度,其函數(shù)關(guān)系為: Po=f(S1,Pg) 歸納整理已試油的21口井東營組地化資料,應(yīng)用Po、Ps兩個(gè)參數(shù)建立地化錄井解釋圖板(圖4)。 如圖4所示,圖板分區(qū)良好,Po、Ps兩參數(shù)結(jié)合能夠準(zhǔn)確反映儲層含油性,優(yōu)勢明顯。當(dāng)Ps>1.3時(shí),代表儲層原油未遭受嚴(yán)重水洗或氧化降解,如果Po>4.0則儲層含油飽滿,為油層,如果2 圖4 南堡凹陷東營組地化錄井解釋圖板 輕烴錄井技術(shù)在南堡凹陷東營組的應(yīng)用有效彌補(bǔ)了常規(guī)錄井在含水性識別上的不足,其通過分析含烴樣品(巖屑、巖心、鉆井液)獲得C1-C9的103個(gè)烴類組分,從而評價(jià)儲層流體性質(zhì)。由于參數(shù)量多,隨著流體性質(zhì)變化尤其是儲層含水,其相應(yīng)的敏感參數(shù)也會發(fā)生變化,在含水性識別上優(yōu)勢明顯[13]。 C6-C7各組分均有一定含量,且包括正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等全部的烴組分類型,變化最為敏感且復(fù)雜,因此將C6-C7各組分作為重點(diǎn)研究對象。通過對參數(shù)的篩選,C7組分中TOL在水中的溶解度較高,nC7受氧化降解會大量減少,MCYC6最為穩(wěn)定,因此將這三個(gè)參數(shù)耦合,形成東營組輕烴含水參數(shù)Qw(無量綱),表征儲層的含水性。 Qw=f(TOL,nC7,MCYC6) 歸納整理已試油的29口井東營組輕烴資料,以Qw參數(shù)為主,結(jié)合輕烴豐度建立輕烴錄井解釋圖板。如圖5所示,只要輕烴豐度>500 mV·s,儲層均具有一定含油性,同時(shí):當(dāng)0.12 圖5 南堡凹陷東營組輕烴錄井解釋圖板 應(yīng)用上文建立的南堡凹陷東營組錄井解釋評價(jià)方法進(jìn)行效果驗(yàn)證,在冀東油田南堡凹陷進(jìn)行29口預(yù)探井的現(xiàn)場綜合應(yīng)用,其中已試油31層,符合25層,解釋符合率為80.6%,解釋評價(jià)效果良好。 以南堡凹陷NP-5井為例,分析錄井解釋評價(jià)技術(shù)在南堡凹陷東營組的應(yīng)用效果。NP-5井位于黃驊坳陷南堡凹陷NP 4號構(gòu)造北部NP-6斷塊東斜坡較高部位。鉆探目的為預(yù)探NP 4號構(gòu)造北部NP-6斷塊東斜坡東三段含油氣情況。該井東二段錄井井段3 960.0~3 966.0 m,巖屑巖性為淺灰色細(xì)砂巖,井壁取心巖性為淺灰色熒光細(xì)砂巖,成分以石英為主,長石次之,含少量暗色礦物,次圓狀,分選好,泥質(zhì)膠結(jié),較疏松,地質(zhì)錄井反映儲層物性較好。 氣測錄井中氣測異常明顯,峰值為24.653%,組分齊全,峰基比達(dá)到10.7,盡管單看峰基比值的高低反映儲層具備含油氣性,但本井段氣測參數(shù)中C2/C3介于1.75~2.8之間,Wh介于0.1~0.2之間(表2),投點(diǎn)在水層區(qū)域內(nèi)(圖3),氣測解釋為水層。 表2 NP-5井氣測參數(shù) 同時(shí),由表3可以看出,巖屑和井壁取心的地化參數(shù)Po普遍大于2.0,但S2遠(yuǎn)大于S1,Ps值遠(yuǎn)小于1.3,油質(zhì)明顯發(fā)生變化;如圖6所示,井壁取心地化譜圖組分齊全,基線較平直,受氧化降解程度低,但譜圖峰形不飽滿,并且對地化參數(shù)進(jìn)行投點(diǎn),落在含油水層區(qū)內(nèi)(圖4),因此地化錄井認(rèn)為儲層含油性差,應(yīng)為含油水層。 圖6 NP-5井3 964.5 m壁心地化譜圖 表3 NP-5井地化參數(shù) 表4中,輕烴錄井參數(shù)輕烴豐度值和出峰數(shù)值均較高,但Qw值較低,儲層主要受水洗或氧化降解作用明顯,對輕烴參數(shù)進(jìn)行投點(diǎn),落在水層區(qū)內(nèi)(圖5),輕烴錄井認(rèn)為儲層含水性好且以水為主,應(yīng)為水層。 表4 NP-5井輕烴參數(shù) 應(yīng)用上述錄井解釋方法,氣測錄井解釋傾向于水層或干層,地化錄井資料反映儲層含油性差,解釋傾向于含油水層,輕烴錄井資料反映儲層含水性好,解釋為水層。綜上所述,錄井綜合解釋本層為水層,最終對該井段試油,產(chǎn)水0.3 m3/d,試油結(jié)論為水層,與錄井解釋結(jié)論一致。 通過對冀東油田南堡凹陷東營組錄井解釋評價(jià)方法研究與應(yīng)用,得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識: (1)分析南堡凹陷東營組儲層特征,巖性以長石巖屑砂巖為主,東一段物性最好,但易受水洗和氧化作用,東三段物性最差,但油藏保存條件相對較好。 (2)針對南堡凹陷東營組解釋難點(diǎn),優(yōu)選地化錄井、輕烴錄井兩項(xiàng)特色錄井技術(shù)與氣測錄井技術(shù)組成錄井技術(shù)系列,實(shí)現(xiàn)錄井技術(shù)的優(yōu)化配置。 (3)將各項(xiàng)錄井技術(shù)與試油結(jié)論相結(jié)合,分別建立了適合南堡凹陷東營組的氣測、地化、輕烴解釋評價(jià)方法,形成了地化含油豐度參數(shù)Po和輕烴含水參數(shù)Qw,能夠分別準(zhǔn)確識別儲層含油性和含水性,將這些方法綜合應(yīng)用,效果良好。 錄井解釋評價(jià)方法的綜合應(yīng)用有效解決了冀東油田南堡凹陷東營組巖屑代表性差、油氣顯示不易識別、鉆井液污染嚴(yán)重、油水關(guān)系復(fù)雜等難題,下步隨著勘探開發(fā)的深入,會不斷完善錄井解釋評價(jià)方法,提高解釋符合率,為工程決策和試油方案提供支持。2.2 地化錄井解釋方法
2.3 輕烴錄井解釋方法
3 應(yīng)用效果
4 結(jié) 論