方錫賢
(中石化經(jīng)緯有限公司華北測(cè)控公司)
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井是部署在南襄盆地泌陽(yáng)凹陷的一口頁(yè)巖油風(fēng)險(xiǎn)探井,其鉆探目的是評(píng)價(jià)古近系核桃園組三段Ⅲ亞段2號(hào)頁(yè)巖層(H3Ⅲ2)的含油氣性及產(chǎn)能情況,實(shí)現(xiàn)泌陽(yáng)凹陷陸相常壓頁(yè)巖油商業(yè)突破。在該井鉆探過(guò)程中,由于縱橫向地層變化大以及地層對(duì)比所用資料不同等方面原因,不論隨鉆地層跟蹤分析還是完井電測(cè)后地層對(duì)比、鉆后評(píng)估,各方對(duì)水平段不同層段鉆遇地層、是否鉆遇斷層(斷點(diǎn)、斷失地層)、鉆遇最老地層及鉆井軌跡上地層是否重復(fù)等方面存在較大爭(zhēng)議?;趯?duì)隨鉆錄井資料、隨鉆井下測(cè)量、完井測(cè)井資料的綜合分析,通過(guò)優(yōu)選對(duì)比資料、設(shè)定對(duì)比標(biāo)志等方法對(duì)地層精細(xì)識(shí)別,厘清不同井段所鉆遇的地層,有助于評(píng)價(jià)鉆探效果、分析不同井段產(chǎn)能、完善地層改造方案及指導(dǎo)后續(xù)水平井部署實(shí)施。
泌陽(yáng)凹陷古近系核桃園組三段Ⅲ亞段(H3Ⅲ)沉積期為全凹陷最大湖泛期,其水體深,鹽度大,暗色泥頁(yè)巖最為發(fā)育;該亞段頁(yè)巖平面上分布穩(wěn)定,整體呈現(xiàn)從西北向東南逐漸增厚的特征,沉積厚度中心位于陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井水平段一帶,其中核桃園組三段Ⅲ亞段2號(hào)層(H3Ⅲ2)的泥頁(yè)巖厚度最大、分布范圍最廣。
陽(yáng)頁(yè)油1井為陽(yáng)頁(yè)油1 HF井的導(dǎo)眼井,現(xiàn)場(chǎng)巖心觀察表明,核桃園組三段Ⅲ亞段(H3Ⅲ)含油性最好,巖心出筒時(shí)見(jiàn)大量油珠外溢,油味濃,見(jiàn)少量氣泡溢出;頁(yè)巖裂縫及頁(yè)理發(fā)育,原油沿裂縫及頁(yè)理面呈圓珠狀分布。核桃園組三段Ⅲ亞段2號(hào)層(H3Ⅲ2)暗色泥頁(yè)巖較發(fā)育,巖相單一、穩(wěn)定,為紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖,氣測(cè)異常明顯,油氣顯示豐富。
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井目的層選層原則為具有較好四性特征、紋層及裂縫發(fā)育、頁(yè)巖平面分布穩(wěn)定、距離水層發(fā)育段大于30 m,據(jù)此最終確定核桃園組三段Ⅲ亞段2 號(hào)層②小層(H3Ⅲ2②)-核桃園組三段Ⅲ亞段2 號(hào)層③小層(H3Ⅲ2③)為靶窗層(下文核桃園組三段Ⅲ亞段2 號(hào)層②小層簡(jiǎn)稱②層,核桃園組三段Ⅲ亞段2號(hào)層③小層簡(jiǎn)稱③層),預(yù)測(cè)沿井眼軌跡方向地層視傾角7°~10°,方位165°,A、B靶點(diǎn)落差284 m,水平段長(zhǎng)2000 m。
2.1.1 對(duì)比資料選擇
在進(jìn)行地層對(duì)比前,應(yīng)擇優(yōu)選擇對(duì)比資料,資料選擇原則如下。一是選擇受鉆井施工影響較小的資料。因進(jìn)行鉆井取心,導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井使用密度1.19 g/cm3的水基鉆井液鉆進(jìn),而水平井陽(yáng)頁(yè)油1 HF井使用密度1.52~1.57 g/cm3的油基鉆井液鉆進(jìn),為消除鉆井條件差異帶來(lái)的影響,應(yīng)選取受鉆井施工影響較小的資料用于對(duì)比,如可以選用氣測(cè)組分比值,而不宜選用氣測(cè)絕對(duì)值[1-2]及受油基鉆井液影響嚴(yán)重的巖石熱解錄井S1資料[3-6]。二是選擇定量化資料??蛇x擇氣測(cè)錄井、元素錄井[7-10]、隨鉆井下測(cè)量資料及測(cè)井資料等定量化資料,不宜選用巖屑描述、槽(池)面觀察等受人為因素影響較大的、定性化描述的資料。三是選擇識(shí)別標(biāo)志明顯的資料。如可選擇元素錄井Mg 元素值、氣測(cè)錄井iC4/nC4比值、測(cè)井電阻率和自然伽馬等有明顯差異的標(biāo)志性資料用于導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井②層與③層的地層對(duì)比分析,而氣測(cè)錄井C1/C2、C2/C3,巖石熱解S2、STOC、TOC 等資料因不同地層沒(méi)有明顯差異,不宜選用。四是多種資料曲線形態(tài)相似可只選擇一種資料。如元素錄井中的Al、K元素曲線與自然伽馬曲線的形態(tài)相似,因而不宜選擇其用于地層對(duì)比。
根據(jù)上述資料選用原則,最終選擇了氣測(cè)錄井iC4/nC4比值、元素錄井Mg 元素值、測(cè)井電阻率和自然伽馬[11],以及隨鉆測(cè)井井斜、鉆井軌跡上下切地層等資料用于地層對(duì)比。
2.1.2 識(shí)別標(biāo)志
基于導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井實(shí)鉆資料(圖1),針對(duì)不同資料在不同層位的響應(yīng)特征進(jìn)行精細(xì)分析,優(yōu)選識(shí)別標(biāo)志如下。
(1)氣測(cè)錄井iC4/nC4比值:②層上部-下部(上)的iC4/nC4值小于0.27;②層下部-③層的iC4/nC4值大于0.27。iC4/nC4值小于0.27是識(shí)別②層上部-下部(上)的典型標(biāo)志。
(2)元素錄井Mg 元素含量:②層上部-中部的Mg 元素含量為1.5%~4.0%;②層下部-③層頂部的Mg 元素含量為3.0%~4.8%;③層上部的Mg 元素含量大于4.8%,曲線出現(xiàn)Mg 元素含量“異常高值”特征;③層中部的Mg 元素含量整體為2.0%~4.2%;③層下部的Mg 元素含量整體大于4.8%。出現(xiàn)Mg元素含量“異常高值”是鉆遇③層上部地層的最典型標(biāo)志。
(3)測(cè)井自然伽馬:②層自然伽馬總體處于低值背景,整體小于175 API,部分小于153 API,下部(上)個(gè)別點(diǎn)自然伽馬“異常高值”,大于189 API;③層上部-中部(上)的自然伽馬值整體為175~189 API;③層中部(下)-下部的自然伽馬值整體大于189 API,曲線出現(xiàn)大于210 API“異常高值”。自然伽馬曲線在低背景下,出現(xiàn)地層厚度小且自然伽馬值介于189~210 API 的“異常高值”是②層下部(上)典型特征,出現(xiàn)大段高于210 API 的“異常高值”是③層中部(下)-下部的典型特征。
(4)測(cè)井電阻率:②層上部-中部的電阻率值整體大于96 Ω?m;②層下部(上)電阻率呈相對(duì)低值,整體為26~96 Ω?m;②層下部(下)電阻率值為60~96 Ω·m,曲線出現(xiàn)“高值平臺(tái)”;③層上部的電阻率值小于26 Ω?m,曲線低值且平直;③層中部-下部的電阻率值為26~60 Ω?m,曲線整體平直且呈低值近26 Ω?m,部分井段相對(duì)高值近60 Ω?m。電阻率曲線出現(xiàn)地層厚度小且電阻率值小于26 Ω?m 的“異常低值”是②層下部(上)典型特征,出現(xiàn)長(zhǎng)井段電阻率值小于26 Ω?m且曲線平直是③層上部標(biāo)志。
2.2.1 對(duì)比曲線圖制作
(1)圖件比例尺選取
為精準(zhǔn)對(duì)比導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井和井斜近80°的水平井陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井地層,在分析井斜、預(yù)測(cè)地層視傾角后,采用不同比例尺分別制作陽(yáng)頁(yè)油1 井與陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井目的層段剖面圖,如果陽(yáng)頁(yè)油1井曲線圖的縱向比例為1∶100,則陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井曲線圖的縱向比例為1∶8000。
(2)分析數(shù)值歸一化處理
與陽(yáng)頁(yè)油1 井相比,陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井元素錄井Mg元素的分析值嚴(yán)重偏低,為便于對(duì)比分析,以兩井特征明顯、對(duì)比沒(méi)有爭(zhēng)議井段的分析值為基礎(chǔ)進(jìn)行了歸一化處理,采用處理后的數(shù)據(jù)制圖及對(duì)比。同理,下文中所有陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井測(cè)井電阻率、自然伽馬數(shù)據(jù)均做歸一化處理。
2.2.2 陽(yáng)頁(yè)油1 HF井地層精細(xì)對(duì)比
目前水平井陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井地層對(duì)比主要存在兩個(gè)爭(zhēng)議:其一為是否于井深3526.0 m 處鉆遇斷距7.6 m 的斷層(斷失地層相當(dāng)于導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井2801.0~2 808.6 m 井段)且由②層進(jìn)入③層;其二為是否于井深4 531.0 m 處由③層頂進(jìn)入②層底,井段3526.0~4 531 m 地層是否均為③層。為此利用上述識(shí)別標(biāo)志和方法,對(duì)該段地層進(jìn)行精細(xì)對(duì)比分析。
(1)iC4/nC4曲線對(duì)比分析
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3 075.0~3 319.0 m、3 485.0~3652.0 m、4 321.0~4 459.0 m 井段的iC4/nC4值整體處于目的層最低值(圖1),為典型②層的特征,這說(shuō)明爭(zhēng)議井段3 526.0~4 531.0 m 地層均屬于③層的觀點(diǎn)缺乏事實(shí)數(shù)據(jù)的支撐。井段4 459.0~5 100.0 m 的iC4/nC4曲線與井段3 019.0~3 485.0 m 對(duì)比性好,數(shù)值及曲線形態(tài)高度相似,總體均呈相對(duì)低值。由于井段2 979.0~3526.0 m 地層為②層的觀點(diǎn)沒(méi)有爭(zhēng)議并得到多種資料證實(shí),那么特征相似的井段4 459.0~5100.0 m 地層也同為②層。井段3 652.0~4 321.0 m的iC4/nC4整體呈高值,分析值在0.27上下波動(dòng),可能是②層底部,也可能是③層頂部。
(2)Mg元素曲線對(duì)比分析
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井Mg 元素值整體在1.5%~4.0%之間,符合導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井②層以及③層頂特征。兩口井Mg 元素含量整體對(duì)比性好,井段2 979.0~3534.0 m、4 714.0~5 100.0 m 呈相對(duì)低值,符合②層上部-中部地層特征;井段3 534.0~4 714.0 m 呈相對(duì)高值,符合②層下部-③層頂部特征,其中井段3852.0~3938.0 m分析值高,符合③層頂部特征。
分析圖1 可知,陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井井深3526.0 m 以后Mg元素曲線沒(méi)有出現(xiàn)大段“異常高值”這一③層上部(相當(dāng)于陽(yáng)頁(yè)油1 井2 808.0~2813.0 m 井段)所呈現(xiàn)的Mg元素識(shí)別特征,說(shuō)明井深3526.0 m 沒(méi)有由②層進(jìn)入③層,也沒(méi)有鉆遇斷失陽(yáng)頁(yè)油1 井井段2801.0~2808.6 m的斷層。
(3)測(cè)井曲線形態(tài)對(duì)比分析
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井目的層段測(cè)井電阻率曲線整體呈“上下高、中間低”的特點(diǎn),對(duì)應(yīng)的自然伽馬曲線整體呈“上下低、中間高”的特點(diǎn)。上下電阻率曲線高值、自然伽馬曲線低值符合②層上部-中部特征,中部電阻率低值、自然伽馬高值符合②層下部-③層頂部特征,需要進(jìn)一步精細(xì)對(duì)比確認(rèn)地層。從圖1可以發(fā)現(xiàn),陽(yáng)頁(yè)油1 井與陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井目的地層測(cè)井曲線對(duì)比性較好,陽(yáng)頁(yè)油1 井a(chǎn)、b、c、d、e、f 點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)陽(yáng)頁(yè)油1 HF井a(chǎn)1、b1、c1、d1、e1、f1點(diǎn),陽(yáng)頁(yè)油1井井段“a-f”對(duì)應(yīng)陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井井段“a1-f1”。陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井目的層段不同井深地層測(cè)井曲線也具有良好的對(duì)應(yīng)性,a-1、b-1、c-1、d-1、e-1、m-1 分別對(duì)應(yīng)a1、b1、c1、d1、e1、m1,各對(duì)比點(diǎn)之間曲線形態(tài)高度相似,可以判斷為同一地層。
通過(guò)測(cè)井曲線形態(tài)對(duì)比發(fā)現(xiàn),陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3890.4~5 100.0 m 井段地層重復(fù)3 890.4~3 236.0 m井段地層,井段3 799.0~4 088.0 m“低阻、高伽馬”層段的地層為②層底-③層頂,具體鉆遇地層將通過(guò)測(cè)井曲線值精細(xì)識(shí)別。
(4)測(cè)井曲線值對(duì)比分析
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井目的層段自然伽馬曲線除井段3799.0~4 088.0 m 外,其他井段自然伽馬值整體小于175 API,符合②層特征。目的層段電阻率曲線除井段3 521.0~4 714.0 m 外,其他井段電阻率值整體均高于96 Ω?m,符合②層上部-中部特征。
井段3 521.0~3 799.0 m、4 088.0~4 231.0 m、4476.0~4 714.0 m 的電阻率值介于26~96 Ω?m 之間,對(duì)應(yīng)自然伽馬值整體低于175 API,符合②層下部-底部特征。
井段4 231.0~4 476.0 m 電阻率曲線呈低值平直形態(tài),電阻率值小于或接近26 Ω?m,符合③層上部地層電阻率特征。但自然伽馬值整體介于153~175 API之間,不符合③層上部地層自然伽馬值特征,同時(shí)iC4/nC4呈極低值,Mg 元素值沒(méi)有明顯的高值異常,綜合分析判斷該井段地層為②層下部(上)。
井段3 799.0~3 852.0 m、3 938.0~4 088.0 m 的電阻率值整體大于36 Ω?m,自然伽馬值介于175~189 API 之間,iC4/nC4值小于且接近0.27,Mg 元素值沒(méi)有明顯的高值異常,據(jù)此分析這兩個(gè)井段地層雖然仍為②層但已接近③層,屬于②層底。
井段3 852.0~3 938.0 m 的電阻率值接近26 Ω?m,自然伽馬值介于175~210 API 之間,與其對(duì)應(yīng)的iC4/nC4曲線、Mg 元素曲線均呈高值,符合③層頂部特征,分析該段地層為③層頂。
自然伽馬曲線沒(méi)有發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)井段自然伽馬值大于210 API 的地層,說(shuō)明沒(méi)有鉆遇③層中部-下部地層(相當(dāng)于陽(yáng)頁(yè)油1 井2 817.0~2 830.0 m 井段)。結(jié)合上文所述沒(méi)有鉆遇③層上部地層Mg 元素曲線特征,說(shuō)明陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井除可能鉆遇③層頂部地層(相當(dāng)于陽(yáng)頁(yè)油1 井2 807.0~2 808.0 m 井段)外,沒(méi)有鉆遇③層主體層段。這與測(cè)井曲線形態(tài)對(duì)比結(jié)果一致。
陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井鉆井過(guò)程中應(yīng)用導(dǎo)向鉆井工具進(jìn)行隨鉆測(cè)量,實(shí)時(shí)提供上伽馬、下伽馬、伽馬及井斜資料(表1),利用這些資料可以判斷鉆井軌跡與地層的關(guān)系(上切、下切、平行地層),估算地層視傾角,結(jié)合地層對(duì)比進(jìn)行卡層。
表1 陽(yáng)頁(yè)油1 HF井不同井深鉆井軌跡與地層關(guān)系
2.3.1 隨鉆測(cè)量資料判斷地層變化
分析表1 中資料,陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井井段3830.0~3897.0 m 之間,鉆井軌跡由微下切地層轉(zhuǎn)為微上切地層,因此上切與下切地層界點(diǎn)處在井段3830.0~3897.0 m 之間,且該井段地層視傾角介于9.0°~10.0°之間,這與陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3890.4~5100.0 m 井段地層重復(fù)3890.4~3236.0 m 井段地層的地層對(duì)比結(jié)論相吻合。同時(shí)井段4716.0~4820.0 m 鉆井軌跡由上切地層轉(zhuǎn)為下切地層,判斷上切與下切地層的界限就在井段4716.0~4820.0 m 之間,對(duì)應(yīng)地層視傾角介于12.2°~17.0°之間,分析鉆井軌跡上下切地層變化是由于井斜角下降所致。井深4451.0、4489.0、4517.0 m 這3 點(diǎn)在66.0 m 井段內(nèi)鉆井軌跡經(jīng)歷上切、下切、上切地層的轉(zhuǎn)換,而相應(yīng)井斜穩(wěn)定,分析此系地層的微起伏所致,并不影響鉆井軌跡與地層關(guān)系認(rèn)識(shí)。
2.3.2 隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算卡層深度
雖然通過(guò)各種資料對(duì)比分析確認(rèn)水平井陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井鉆井軌跡只進(jìn)入③層頂部,但這種判斷是否準(zhǔn)確及井深3 775.1、3890.4 m 等標(biāo)志點(diǎn)與導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1井的對(duì)應(yīng)深度還需要井斜資料的計(jì)算支持。
井深2803.0 m 為導(dǎo)眼井陽(yáng)頁(yè)油1 井②層測(cè)井曲線中自然伽馬值最高點(diǎn),對(duì)應(yīng)水平井陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井深度為3 549.4 m。以此為基礎(chǔ),結(jié)合表1數(shù)據(jù)來(lái)判斷水平井實(shí)鉆地層。
依據(jù)表1 中井深3600.0、3830.0 m 的地層視傾角數(shù)據(jù),通過(guò)內(nèi)插值估算出井深3775.1 m 處地層視傾角小于并接近9.7°,進(jìn)而可估算出陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3549.4~3775.1 m井段的平均地層視傾角為8.6°,據(jù)此估算出陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井井深3775.1 m 對(duì)應(yīng)陽(yáng)頁(yè)油1井井深2805.3 m 的地層(表2)。查詢測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井井深3775.1 m 電阻率為89.5 Ω?m,陽(yáng)頁(yè)油1 井井深2 805.3、2 806.7 m 的地層電阻率與其一致,結(jié)合曲線形態(tài)判斷陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3 775.1 m 與陽(yáng)頁(yè)油1 井井深2805.3、2806.7 m 為同一層面地層。由于陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井沒(méi)有鉆遇陽(yáng)頁(yè)油1 井2805.3~2806.7 m 井段內(nèi)電阻率接近96.0 Ω?m 的“高阻平臺(tái)”,判斷陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井在3775.1 m 鉆遇一微型斷層(其斷距1.4 m,相當(dāng)于陽(yáng)頁(yè)油1 井2805.3~2806.7 m)。
表2 陽(yáng)頁(yè)油1 HF井地層厚度計(jì)算數(shù)據(jù)
應(yīng)用表1 中3 600.0、3 830.0、3 897.0 m 井深的地層視傾角數(shù)據(jù),加權(quán)估算陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3775.1~3890.4 m井段的平均地層視傾角為9.2°,據(jù)此計(jì)算出該井井深3890.4 m 對(duì)應(yīng)陽(yáng)頁(yè)油1井2807.4 m 處地層(表2)。查詢陽(yáng)頁(yè)油1 井井深2807.4 m、陽(yáng)頁(yè)油1 HF井井深3 890.4 m 地層的測(cè)井資料,兩者電阻率均大于并接近30.0 Ω?m,自然伽馬均接近189 API,據(jù)此判斷該井3890.4 m 井深處與陽(yáng)頁(yè)油1井2807.4 m 井深處為同一層面地層。這與iC4/nC4比值、Mg 元素含量、測(cè)井曲線對(duì)比結(jié)果相吻合。
通過(guò)上文對(duì)比分析,可確認(rèn)陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井3890.4 m 井深處上下地層重復(fù),該深度地層為該井鉆遇最老的地層,因此判斷陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井鉆遇③層地層相當(dāng)于陽(yáng)頁(yè)油1井2807.0~2807.4 m 井段地層,其鉆厚0.4 m。這表明,陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井并未鉆達(dá)陽(yáng)頁(yè)油1 井井深2 808.0 m 處,因此,依據(jù)“沒(méi)有鉆遇陽(yáng)頁(yè)油1 井2 808.0 m 處呈‘高尖峰’形態(tài)的Ca、P 等元素”而判斷鉆遇斷失陽(yáng)頁(yè)油1 井井段2 801.0~2 808.6 m地層的觀點(diǎn)是缺乏依據(jù)的。
(1)陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井水平段中3 852.0~3 938.0 m井段鉆遇H3Ⅲ2③層,其他井段鉆遇H3Ⅲ2②層。該井井深3 526.0、4 531.0 m 處不是H3Ⅲ2②、H3Ⅲ2③層界面。
(2)井深3 890.4 m 處地層是陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井鉆遇最老地層(深度對(duì)應(yīng)陽(yáng)頁(yè)油1 井井深2807.4 m 處地層)。
(3)陽(yáng)頁(yè)油1 HF 井于井深3 775.1 m 處鉆遇一斷距1.4 m 的微型斷層(斷失相當(dāng)于陽(yáng)頁(yè)油1 井2805.3~2 806.7 m 井段)。井深3 526.0 m 處沒(méi)有鉆遇斷失陽(yáng)頁(yè)油1 井2 801.0~2 808.6 m 井段(斷距為7.6 m)的斷層。
(4)不管是隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向?qū)Ρ确治鲞€是鉆后精細(xì)分析,都應(yīng)充分應(yīng)用所錄取到的每一項(xiàng)資料,既要關(guān)注支持某一認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù),也要關(guān)注否定這一認(rèn)識(shí)的資料,努力消除每個(gè)可疑點(diǎn),去偽存真,才能夠?qū)崿F(xiàn)地層精確對(duì)比分析的目的。