付基友 羅宏斌 陳乃志 張智慧 張立明 魏世亮

（中國(guó)石油西部鉆探錄井工程分公司（地質(zhì)研究院））

0 引言

隨著勘探開發(fā)進(jìn)程的深入，水平井鉆井?dāng)?shù)量越來(lái)越多，而制約水平井產(chǎn)油率的重要因素之一是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層既包含“地質(zhì)甜點(diǎn)”，也包含“工程甜點(diǎn)”?！暗刭|(zhì)甜點(diǎn)”為鉆時(shí)快、物性好、含油豐度高的層段，“工程甜點(diǎn)”為鉆時(shí)快、時(shí)效高、易改造的層段，可以看出二者是統(tǒng)一的。雖然地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可以指導(dǎo)水平井軌跡在儲(chǔ)層中穿行，能有效提高目標(biāo)儲(chǔ)層鉆遇率，但要提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率，需做好隨鉆儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層追蹤。目前，利用常規(guī)錄井資料進(jìn)行火成巖儲(chǔ)層水平井隨鉆評(píng)價(jià)技術(shù)存在方法單一、定量化評(píng)價(jià)程度低等不足[1-2]。該評(píng)價(jià)技術(shù)僅參考鉆時(shí)、氣測(cè)兩項(xiàng)參數(shù)，但這兩項(xiàng)參數(shù)受控因素較多，加之鉆井提速工具的使用，僅憑鉆時(shí)、氣測(cè)兩項(xiàng)參數(shù)更無(wú)法準(zhǔn)確反映地層物性和含油性情況，因此需要采用更多錄井技術(shù)方法相結(jié)合的儲(chǔ)層隨鉆錄井評(píng)價(jià)技術(shù)研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本文研究區(qū)域位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克拉瑪依油田五區(qū)南部的KE 80 井區(qū)，該區(qū)塊二疊系風(fēng)城組風(fēng)三段構(gòu)造為東偏南傾的單斜斷層-巖性圈閉，地層傾角7°～10°。從 井 區(qū) 內(nèi)3 口 井（KE 204、KE 202、KE 81井）風(fēng)城組風(fēng)三段的巖心薄片分析來(lái)看，火成巖巖性主要為玄武巖、凝灰?guī)r、輝綠巖，少量為安山巖；火成巖儲(chǔ)集類型分為孔隙型和裂縫型兩類，其中孔隙型分為氣孔、收縮孔和溶孔，裂縫型分為微裂縫、節(jié)理縫和構(gòu)造縫。KE 81井風(fēng)城組風(fēng)三段巖心分析結(jié)果表明，本區(qū)火成巖儲(chǔ)集類型以孔隙型為主。通過對(duì)4 種火成巖巖性與物性、含油豐度對(duì)應(yīng)性分析可知，物性方面安山巖和凝灰?guī)r較好，玄武巖次之，輝綠巖最差；含油豐度方面玄武巖和安山巖較高，凝灰?guī)r次之，輝綠巖最低。對(duì)KE 80井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段油藏3口井14個(gè)原油樣品的分析結(jié)果表明，研究區(qū)地面原油密度平均值為0.849 g/cm3。

2 火成巖儲(chǔ)層隨鉆錄井綜合評(píng)價(jià)技術(shù)

在開展區(qū)域內(nèi)水平井鉆探之前，首先應(yīng)建立水平井地質(zhì)導(dǎo)向模型，在隨鉆儲(chǔ)層評(píng)價(jià)前判斷軌跡所處儲(chǔ)層位置，為隨鉆儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供參考[3]。在地質(zhì)導(dǎo)向過程中，基于地質(zhì)導(dǎo)向模型，通過隨鉆儲(chǔ)層巖性識(shí)別、物性評(píng)價(jià)、含油豐度及含油性質(zhì)評(píng)價(jià)，綜合判別水平井軌跡位置，指導(dǎo)水平井軌跡調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率最高的鉆探目的。

2.1 巖性識(shí)別技術(shù)

區(qū)域地質(zhì)資料表明，火成巖巖性具有物性和含油豐度指向性，因此通過巖性識(shí)別可以輔助火成巖隨鉆儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。

本文綜合應(yīng)用巖心薄片分析和礦物分析技術(shù)[4]，對(duì)KE 80 井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖巖心進(jìn)行對(duì)應(yīng)性分析，運(yùn)用區(qū)域薄片鑒定結(jié)果及對(duì)應(yīng)的礦物分析數(shù)據(jù)，形成區(qū)域火成巖巖性礦物判別標(biāo)準(zhǔn)（表1），并依據(jù)火成巖酸性礦物、基性礦物建立二維巖性識(shí)別圖板（圖1）。為精細(xì)表征火成巖的巖石風(fēng)化程度、酸性程度和基性程度，基于巖礦分析中的非晶SiO2與易風(fēng)化礦物（斜長(zhǎng)石）的相對(duì)關(guān)系、酸性礦物和基性礦物相對(duì)含量，建立區(qū)域風(fēng)化指數(shù)（斜長(zhǎng)石含量與非晶SiO2含量之比）、酸性指數(shù)（非晶SiO2含量與礦物總量之比）和基性指數(shù)（石英、斜長(zhǎng)石含量之和與礦物總量之比），綜合建立火成巖巖性識(shí)別三角形圖板[5-6]（圖2）。

表1 KE 80井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段巖性礦物判別標(biāo)準(zhǔn)

圖1 KE 80井區(qū)風(fēng)三段火成巖巖性識(shí)別二維圖板

圖2 KE 80井區(qū)風(fēng)三段火成巖巖性識(shí)別三角形圖板

2.2 物性評(píng)價(jià)技術(shù)

2.2.1 機(jī)械比能物性評(píng)價(jià)技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)主要采用樊洪海模型機(jī)械比能物性評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行火成巖儲(chǔ)層隨鉆錄井物性評(píng)價(jià)[7]。該技術(shù)是通過火成巖儲(chǔ)層鉆進(jìn)時(shí)的機(jī)械比能大小來(lái)反映儲(chǔ)層物性的好與差，巖石越疏松、縫洞越發(fā)育，機(jī)械比能越小；巖石越致密，機(jī)械比能越大，但不能定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性。為降低巖石強(qiáng)度、鉆頭類型、鉆井工程參數(shù)、井筒環(huán)境等因素對(duì)機(jī)械比能進(jìn)行物性評(píng)價(jià)精度的影響，通過研究發(fā)現(xiàn)，可以利用機(jī)械比能比值即機(jī)械比能與機(jī)械比能基值之比（Kb，無(wú)量綱）來(lái)進(jìn)行火成巖儲(chǔ)層物性表征，該比值不但可以更直觀地判別儲(chǔ)層物性好與差，還可以對(duì)火成巖儲(chǔ)層物性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)[8]。

通過火成巖儲(chǔ)層機(jī)械比能比值與測(cè)井孔隙度（φ，%）相關(guān)性分析，形成利用機(jī)械比能比值計(jì)算測(cè)井孔隙度的公式，再結(jié)合區(qū)域測(cè)井物性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立區(qū)域機(jī)械比能比值儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此，通過區(qū)域內(nèi)MH 5井風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖機(jī)械比能比值與測(cè)井孔隙度相關(guān)性分析（圖3），構(gòu)建了KE 80 井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖利用機(jī)械比能比值計(jì)算測(cè)井孔隙度的線性擬合公式φ＝-14.28Kb+20.49，并建立了KE 80井區(qū)風(fēng)三段火成巖機(jī)械比能比值儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

圖3 火成巖Kb與φ 相關(guān)性分析

表2 機(jī)械比能比值和氣測(cè)指數(shù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)

2.2.2 氣測(cè)物性評(píng)價(jià)技術(shù)

研究表明，氣測(cè)值的高低不但能指示儲(chǔ)層中含油豐度的高低，而且還能指示儲(chǔ)層物性的好與差，具體表現(xiàn)為氣測(cè)值越高、含油豐度越高、物性越好；反之氣測(cè)值越低、含油豐度越低、物性就越差[9]。參照機(jī)械比能比值創(chuàng)建方法和評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性的研究思路，利用MH 5井風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖隨鉆錄井氣測(cè)數(shù)據(jù)與氣測(cè)基值的比值創(chuàng)建氣測(cè)指數(shù)（Ig，無(wú)量綱），將氣測(cè)指數(shù)與該井測(cè)井孔隙度作相關(guān)性分析（圖4），構(gòu)建了利用氣測(cè)指數(shù)計(jì)算測(cè)井孔隙度的公式φ=1.8.1Ig-3.66，并建立了KE 80 井區(qū)風(fēng)三段氣測(cè)指數(shù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

2.2.3 填充系數(shù)物性評(píng)價(jià)技術(shù)

通過KE 80 井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖巖心實(shí)物的分析發(fā)現(xiàn)，雖然其氣孔發(fā)育，但氣孔被次生礦物填充程度較高，物性受次生礦物充填影響較大，首次引入填充系數(shù)（填充礦物與骨架礦物之比）的概念輔助火成巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。經(jīng)礦物分析表明，該井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段填充礦物以方解石、方沸石為主，骨架礦物以石英、斜長(zhǎng)石為主，據(jù)此建立相應(yīng)的填充系數(shù)為：（方解石+方沸石）/（石英+斜長(zhǎng)石）。到目前為止，還未進(jìn)行全填充、半填充、未填充標(biāo)定，故暫時(shí)用填充系數(shù)平均值進(jìn)行定性評(píng)價(jià)：高于填充系數(shù)平均值為填充程度較高，低于填充系數(shù)平均值則為填充程度較低。

2.3 含油豐度評(píng)價(jià)技術(shù)

目前含油豐度評(píng)價(jià)技術(shù)較多，但能在隨鉆過程中快速評(píng)價(jià)含油豐度的技術(shù)屈指可數(shù)[10]。前文提到，氣測(cè)指數(shù)可以指示儲(chǔ)層中含油豐度高低，但是不能進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，故選取較為成熟的巖石熱解評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行含油豐度評(píng)價(jià)。通過對(duì)KE 80 井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖巖石熱解分析數(shù)據(jù)與試油結(jié)果對(duì)比分析，建立區(qū)域輕重比（S1/S2）、輕總比（S1／（S0+S1+S2））、派生參數(shù)（100S2／（S0+S1+S2））和熱解烴總量（ST）解釋評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表3），并建立巖石熱解輕重比與輕總比、派生參數(shù)與熱解烴總量解釋圖板（圖5）。

圖5 KE 80井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖巖石熱解參數(shù)評(píng)價(jià)圖板

表3 KE 80井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段火成巖巖石熱解評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 含油性質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)

含油性質(zhì)指的是原油各項(xiàng)性質(zhì)，涉及參數(shù)較多，其中常用參數(shù)是原油密度，錄井過程中主要采用三維定量熒光分析技術(shù)評(píng)價(jià)原油密度。通過對(duì)KE 80 井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段原油進(jìn)行三維定量熒光分析，結(jié)合原油數(shù)據(jù)形成KE 80 井區(qū)風(fēng)城組風(fēng)三段三維定量熒光評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表4）。

表4 三維定量熒光原油密度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 應(yīng)用實(shí)例

區(qū)域內(nèi)KEHW 804 井通過水平井火成巖儲(chǔ)層隨鉆錄井評(píng)價(jià)技術(shù)的應(yīng)用，取得了較好的效果（圖6）。實(shí)鉆過程中，入層后隨鉆機(jī)械比能比值、氣測(cè)指數(shù)和巖石熱解資料顯示目的層上部物性較好、含油豐度較高，據(jù)此通過水平段地質(zhì)導(dǎo)向?qū)⒃摼蕉尉壽E精準(zhǔn)控制在油層上部穿行。

圖6 KEHW 804井水平井地質(zhì)導(dǎo)向模型

鉆進(jìn)過程中，綜合利用巖石礦物分析、巖石熱解、三維定量熒光分析以及機(jī)械比能比值和氣測(cè)指數(shù)資料對(duì)水平段儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)分析。水平段巖礦分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基性礦物(石英、斜長(zhǎng)石、方沸石)和酸性礦物(非晶SiO2)含量較高，分別為4%～13%、32%～45%、5%～8%、6%～23%，證明該井水平段鉆遇巖性以玄武巖為主；水平段機(jī)械比能比值整體小于1.16（主要集中在1.02 以下），氣測(cè)指數(shù)整體大于3.65（主要集中在4.75以上），填充系數(shù)主要在平均值以下，證實(shí)鉆遇水平段儲(chǔ)層物性整體較好；巖石熱解分析ST介于0.57～39.32 mg/g 之間，平均7.45 mg/g，表明含油豐度整體較高（個(gè)別井段除外）；三維定量熒光分析Ex為318 nm、Em為362 nm，推測(cè)原油密度0.86 g/cm3，評(píng)價(jià)含油性質(zhì)為中質(zhì)油。綜合分析認(rèn)為，KEHW 804 井水平段火成巖儲(chǔ)層整體以Ⅰ類、Ⅱ類儲(chǔ)層為主（圖7），為后期壓裂提供了重要的依據(jù)。

圖7 KEHW 804井水平段火成巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)綜合圖

4 結(jié)論

通過對(duì)火成巖水平井隨鉆錄井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)的研究，形成了以水平井地質(zhì)導(dǎo)向模型為基礎(chǔ)、綜合應(yīng)用礦物分析、機(jī)械比能、氣測(cè)指數(shù)、巖石熱解、三維定量熒光等技術(shù)進(jìn)行火成巖儲(chǔ)層水平井的隨鉆錄井評(píng)價(jià)方法，可以基于隨鉆錄井資料完成火成巖巖性識(shí)別以及物性、含油豐度、含油性等火成巖常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。

該方法仍存在一些不足，比如不能消除填充物對(duì)火成巖儲(chǔ)層物性的影響，評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度仍需進(jìn)一步提高。接下來(lái)，將在火成巖填充系數(shù)研究方面加大力度，建立全填充、半填充、未填充標(biāo)準(zhǔn)，以期進(jìn)一步豐富火成巖儲(chǔ)層水平井隨鉆錄井綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，提高火成巖儲(chǔ)層隨鉆評(píng)價(jià)精度，指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層導(dǎo)向，為壓裂提供參考。