南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部深層火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法

莊東志，謝偉彪 （中石油冀東油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北唐山 063004）

南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部深層火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法

莊東志，謝偉彪 （中石油冀東油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北唐山 063004）

火山巖巖性、儲(chǔ)集類型及孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是深層火山巖儲(chǔ)層更是如此，因此火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別是測(cè)井解釋的難題之一。針對(duì)南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部深層火山巖儲(chǔ)層勘探過(guò)程中的流體性質(zhì)識(shí)別問(wèn)題，利用氣測(cè)錄井資料，補(bǔ)償密度、聲波時(shí)差與電阻率的關(guān)系圖版，結(jié)合陣列聲波測(cè)井資料及補(bǔ)償中子時(shí)間推移測(cè)井等方法進(jìn)行流體性質(zhì)識(shí)別，取得了較好的應(yīng)用效果。經(jīng)試油資料驗(yàn)證，能夠滿足深層火山巖油氣藏勘探流體性質(zhì)識(shí)別的需要。

流體識(shí)別；氣測(cè)錄井；陣列聲波測(cè)井；補(bǔ)償中子時(shí)間推移測(cè)井；火山巖；南堡凹陷

南堡凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部，是一個(gè)小型陸相斷陷盆地，南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造位于南堡凹陷西部，其古近系沙河街組火山巖廣泛發(fā)育［1，2］。目前，已在火山巖中獲得了高產(chǎn)油氣流，火山巖油氣藏成為南堡凹陷下一步深層勘探的重要領(lǐng)域。南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部深層火山巖油藏尚處于勘探階段，研究區(qū)的探井基本采集了常規(guī)測(cè)井和特殊測(cè)井資料，充分應(yīng)用上述測(cè)井資料對(duì)火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)顯得極為重要。為此，筆者針對(duì)南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部火山巖儲(chǔ)層特點(diǎn)進(jìn)行了流體識(shí)別方法的研究，綜合利用氣測(cè)錄井、常規(guī)解釋圖板、陣列聲波資料和補(bǔ)償中子時(shí)間推移測(cè)井等多種方法達(dá)到了火山巖流體識(shí)別的目的，為火山巖儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)研究提供了一定的思路和手段。

1 火山巖儲(chǔ)層巖性識(shí)別

南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部火山巖的縱向分布反映了火山噴發(fā)具有多期次、多旋回，沉積韻律復(fù)雜的特點(diǎn)，因而造成了該區(qū)火山巖儲(chǔ)層具有巖性多變，氣孔為主要儲(chǔ)集空間，流體性質(zhì)以氣為主，油、氣、水關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，給測(cè)井解釋評(píng)價(jià)帶來(lái)了極大的困難。

為了更好地針對(duì)火山巖儲(chǔ)層的流體性質(zhì)進(jìn)行識(shí)別研究，其巖性識(shí)別是基礎(chǔ)和前提。研究區(qū)的火山巖以玄武巖為主。玄武巖是基性火山巖，礦物成份以淺色斜長(zhǎng)石和暗色輝石等礦物為主，且斜長(zhǎng)石含量高于輝石。相較于砂泥巖，火山巖測(cè)井響應(yīng)具有自然伽馬低、聲波時(shí)差小、密度高、電阻率一般較高等特點(diǎn)。結(jié)合上述火山巖巖石學(xué)特征，通過(guò)測(cè)井交會(huì)圖等技術(shù)可以把研究區(qū)的火山巖從砂泥巖中有效地識(shí)別出來(lái)。

表1 巖性識(shí)別

2 火山巖儲(chǔ)層流體識(shí)別

2.1 氣測(cè)錄井識(shí)別方法

氣測(cè)錄井是直接測(cè)定鉆井液中可燃?xì)怏w含量的一種錄井方法［3］。氣測(cè)錄井是在鉆井過(guò)程中進(jìn)行的，利用氣測(cè)資料能及時(shí)發(fā)現(xiàn)油、氣顯示，在探井中廣泛采用，火山巖勘探也不例外。隨鉆氣測(cè)是在鉆井過(guò)程中測(cè)定由于巖屑破碎進(jìn)入鉆井液中的氣體含量和組分。含氣性較好的儲(chǔ)層機(jī)械鉆速較高，氣測(cè)全烴絕對(duì)值高，曲線形態(tài)呈箱狀、峰狀，氣顯示結(jié)束后曲線值下降速度慢，甲烷含量高；水層氣測(cè)全烴絕對(duì)值低，曲線形態(tài)呈指狀、尖峰狀，氣顯示結(jié)束后曲線值降低速度快。

圖1（a）是一口井識(shí)別儲(chǔ)層含氣性的實(shí)例，機(jī)械鉆速較高，氣測(cè)全烴最高達(dá)100%以上，甲烷峰值達(dá)到98%。參考其他資料解釋為氣層和差氣層。通過(guò)試氣證實(shí)，日產(chǎn)氣上萬(wàn)立方米。圖1（b）是另一口井識(shí)別火山巖儲(chǔ)層含氣性的實(shí)例，機(jī)械鉆速較低，雖氣測(cè)全烴絕對(duì)值較高，但全烴和甲烷曲線形態(tài)都呈指形尖峰狀，氣顯示結(jié)束后曲線值降低速度快，經(jīng)試氣驗(yàn)證為含氣水層。

圖1 利用氣測(cè)錄井識(shí)別氣層

2.2 常規(guī)測(cè)井交會(huì)圖版識(shí)別方法

交會(huì)圖法是確定巖性、孔隙度和含油氣性廣泛采用的一種方法，能將大量的數(shù)據(jù)用圖示的方法反映出來(lái)。根據(jù)研究區(qū)的測(cè)試資料，進(jìn)行多種測(cè)井曲線的交會(huì)圖分析，可以判斷不同流體性質(zhì)儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)分布范圍，為識(shí)別火山巖氣層提供方向。

通過(guò)選取南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部火山巖儲(chǔ)層測(cè)試的5口井中5個(gè)層，由于巖性相同，所以測(cè)井響應(yīng)特征的變化主要取決于儲(chǔ)層物性和流體性質(zhì)的變化。如圖2所示，通過(guò)聲波時(shí)差－深側(cè)向電阻率及密度－深側(cè)向電阻率交會(huì)圖，可以將干層、水層與油氣層分開。干層具有高電阻率、高密度、低聲波時(shí)差、低補(bǔ)償中子的特征；水層相對(duì)于油氣層而言，電阻率更低，中子稍高、聲波時(shí)差稍小。研究區(qū)油層與氣層很難區(qū)分，因?yàn)橛团c氣的電阻率相近，聲波時(shí)差、中子、密度受物性的影響較大，而研究區(qū)油層的物性比氣層好，所以僅僅根據(jù)測(cè)試資料很難區(qū)分油層與氣層，流體識(shí)別時(shí)需要結(jié)合測(cè)試資料、氣檢測(cè)結(jié)果及錄井資料等綜合識(shí)別。在物性相同的情況下，氣層相對(duì)于油層而言，聲波時(shí)差更大、密度更小、中子更低。綜合分析可知，研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層中，油、氣、水層以及干層的測(cè)井響應(yīng)特征如表2所示。

表2 火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

2.3 陣列聲波測(cè)井識(shí)別方法

圖2 交會(huì)圖法識(shí)別火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)

火山巖地層與沉積巖地層一樣，孔隙流體中不傳播橫波，地層中橫波傳播路徑主要為骨架，故橫波對(duì)地層儲(chǔ)集空間中的流體類型不敏感。不同流體的縱波速度差別較大，孔隙內(nèi)介質(zhì)的類型對(duì)縱波傳播速度有較大影響，一般油氣的縱波速度小于地層水的速度，天然氣的縱波速度更小。如果孔隙內(nèi)的介質(zhì)為天然氣，縱波的能量將出現(xiàn)較大的衰減，時(shí)差有顯著地增大，出現(xiàn) “周波跳躍”現(xiàn)象［4］。雖然常規(guī)測(cè)井資料在火山巖儲(chǔ)層中識(shí)別流體性質(zhì)能夠發(fā)揮一定的作用，但畢竟有限。偶極聲波成像測(cè)井可以獲得高質(zhì)量的縱橫波資料，進(jìn)而可以通過(guò)縱橫波速比與縱波時(shí)差交會(huì)圖 （見圖3）識(shí)別氣層。雖然該圖版最早用于砂巖，但通過(guò)試驗(yàn)對(duì)于玄武巖這種以孔隙為主、含氣性較好的儲(chǔ)層同樣適用，圖3中試油驗(yàn)證三角形點(diǎn)為氣層，圓形點(diǎn)為干層。

火山巖儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙通常較低，在一定程度上造成了縱橫波速度比法識(shí)別氣層的不確定性。通過(guò)偶極聲波成像測(cè)井資料的處理，可以計(jì)算出縱橫波的能量衰減量［5］。在縱橫波能量衰減一致的井段，認(rèn)為無(wú)油氣；能量衰減差異大的井段，則認(rèn)為是油氣的響應(yīng)，而且，縱波能量的衰減要大于橫波能量的衰減。利用縱橫波能量衰減方法識(shí)別火山巖氣層，能夠最大限度地彌補(bǔ)常規(guī)測(cè)井在識(shí)別火山巖氣層方面的不足。圖4為NP5-A井應(yīng)用偶極聲波成像測(cè)井資料識(shí)別火山巖氣層的實(shí)例，含氣顯示明顯。通過(guò)壓裂試氣161號(hào)層，獲得工業(yè)氣流。實(shí)踐證明該方法能夠有效識(shí)別出研究區(qū)產(chǎn)能較低的火山巖氣層。

圖3 利用測(cè)井交會(huì)圖識(shí)別氣層

2.4 補(bǔ)償中子時(shí)間推移測(cè)井法

理論上，反映含氣飽和度的所有測(cè)井方法都可以進(jìn)行時(shí)間推移測(cè)井，井壁周圍含氣層飽和度隨時(shí)間的變化而變化，是獲得時(shí)間推移測(cè)井信息找氣的基本條件。在不同時(shí)間內(nèi)使用同一種測(cè)井儀器探測(cè)含氣儲(chǔ)層沖洗帶的含氣飽和度變化，當(dāng)測(cè)井曲線出現(xiàn)差異時(shí)，指示為氣層；當(dāng)測(cè)井曲線沒(méi)有差異時(shí)，指示為非氣層。在火山巖儲(chǔ)層中，補(bǔ)償中子對(duì)氣層敏感，且儀器不用推靠在井壁，施工簡(jiǎn)單快捷。具體做法是：在完井下入套管后、制定具體的試油方案前，進(jìn)行目的層段的補(bǔ)償中子測(cè)井，然后與裸眼井的補(bǔ)償中子測(cè)井曲線進(jìn)行對(duì)比，如果存在差異說(shuō)明儲(chǔ)層含氣，差異越大含氣性越好，差異很小則說(shuō)明含氣性差或不含氣。如圖5所示，NP5-B井107號(hào)層2次補(bǔ)償中子孔隙度基本無(wú)異常，可以判斷該層含氣性較差，試油證實(shí)為含油水層。

圖4 NP5-A井偶極聲波成像測(cè)井識(shí)別氣層

南堡凹陷5號(hào)構(gòu)造東部深層火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別是一項(xiàng)較為困難的工作，僅靠單一的識(shí)別方法存在一定的局限性。為避免在測(cè)井解釋中出現(xiàn)流體性質(zhì)誤判、漏判現(xiàn)象，應(yīng)綜合上述的所有流體識(shí)別方法。通過(guò)對(duì)研究區(qū)12口探井、評(píng)價(jià)井的火山巖儲(chǔ)層處理解釋，經(jīng)試油驗(yàn)證符合率達(dá)80%，較好地滿足了勘探開發(fā)生產(chǎn)的需要，應(yīng)用效果明顯。

圖5 NP5-B井補(bǔ)償中子時(shí)間推移測(cè)井圖

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）氣測(cè)曲線能夠直觀地識(shí)別油氣層，與儲(chǔ)層物性相結(jié)合效果會(huì)更好，但不能完全依賴氣測(cè)錄井資料。

2）利用試油資料制作的交會(huì)圖，能有效地對(duì)流體性質(zhì)進(jìn)行識(shí)別。

3）對(duì)于不同孔隙類型的火山巖儲(chǔ)層，不同的判別方法具有不同的判別效果。對(duì)于氣孔相對(duì)發(fā)育的儲(chǔ)層，縱橫波能量衰減對(duì)氣層具有較好的判別效果。

4）對(duì)于裸眼井測(cè)井資料流體性質(zhì)較難判別的儲(chǔ)層，通過(guò)套后補(bǔ)償中子等時(shí)間推移測(cè)井能夠取得較好的判別效果。

5）對(duì)于物性較好的火山巖儲(chǔ)層，文中所述的流體識(shí)別技術(shù)均能取得較好的識(shí)別效果；對(duì)于物性較差的火山巖儲(chǔ)層，各種方法應(yīng)綜合應(yīng)用。

［1］周海民，馬乾 .南堡凹陷北堡地區(qū)火成巖儲(chǔ)層特征 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：36～38.

［2］董月霞，周海民，夏文臣 .南堡凹陷火山活動(dòng)與裂陷旋回 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（4）：304～307.

［3］王薇，李紅娟，楊學(xué)峰 .徐深氣田火山巖儲(chǔ)層巖性與流體性質(zhì)測(cè)井識(shí)別研究 ［J］.國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2006，21（1）：6～9.

［4］中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)分公司 .火山巖油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)及應(yīng)用 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009.

［5］楊雷，高秋濤，王國(guó)斌，等 .利用XMAC測(cè)井識(shí)別油氣層段 ［J］.新疆石油地質(zhì)，2002，23（5），402～403.

［編輯］ 龔丹

The Fluid Property Identification Method of Deep Volcanic Reservoir in the East of No.5 Structure in Nanpu Sag

ZHUANG Dongzhi，XIE Weibiao (First Author's Address:Research Institute of Exploration and Development，Jidong Oilfield Company，PetroChina，Tangshan 063004，Hebei，China)

In Nanpu Sag，complex lithology，reservoir types and pore structurewere the problems of fluid identification for volcanic rock reservoirs in logging interpretation，especially in deep volcanic reservoirs.In order to solve the problems of fluid identification of deep volcanic reservoirs in the east of No.5 Structure in Nanpu Sag，gasmeasuring borehole log data，compensated density，chart board of sonic and resistivity，array acoustic logging data，neutron time-lapse logging and othermethods are dep loyed to identify fluid characteristics，and good application effect is achieved.It is proven by oil test data that it can meet the needs of fluid identification method in deep volcanic reservoirs.

fluid identification;borehole gas logging;array acoustic logging;compensated neutron time-lapse logging;volcanic rock;Nanpu Sag

P631.84

A

1000-9752（2014）05-0073-04

2013-09-30

國(guó)家科技重大專項(xiàng) （2011ZX05006-006）。

莊東志 （1977-），男，2001年江漢石油學(xué)院畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事特殊巖性測(cè)井資料解釋工作。