氣測(cè)錄井在頁(yè)巖氣勘查中的應(yīng)用
——以濰北凹陷昌頁(yè)參1井為例

宋昭睿

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟(jì)南 250014)

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技術(shù)方法

氣測(cè)錄井在頁(yè)巖氣勘查中的應(yīng)用
——以濰北凹陷昌頁(yè)參1井為例

宋昭睿

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 濟(jì)南 250014)

濰北凹陷是昌濰坳陷的次一級(jí)凹陷盆地，也是傳統(tǒng)油氣開采區(qū)。濰北凹陷孔店組二段沉積了較厚的暗色泥巖、泥頁(yè)巖，多為良好的烴源巖，也是凹陷內(nèi)頁(yè)巖氣的主要生、儲(chǔ)層位。通過(guò)分析昌頁(yè)參1井氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)闡述了應(yīng)用錄井采集數(shù)據(jù)綜合判別油氣層的方法，以及該方法在實(shí)際油、氣層判別中的應(yīng)用情況。研究表明，利用該方法可對(duì)頁(yè)巖氣富集層段含油氣情況作出較為準(zhǔn)確的判斷。

氣測(cè)錄井；氣測(cè)解釋；頁(yè)巖氣；濰北凹陷；昌頁(yè)參1井

油氣層識(shí)別與評(píng)價(jià)是常規(guī)油氣勘探開發(fā)研究工作中的重要環(huán)節(jié)之一。氣測(cè)錄井對(duì)提高油氣層解釋的準(zhǔn)確性，以及避免漏掉油氣層、預(yù)防井噴等方面具有重要現(xiàn)實(shí)意義[1]。在氣測(cè)錄井過(guò)程中，錄井采集的數(shù)據(jù)是識(shí)別油氣層最直觀的依據(jù)，也是油氣層綜合分析解釋的基礎(chǔ)[2-4]。目前，氣測(cè)錄井技術(shù)已在四川盆地涪陵頁(yè)巖氣田、貴州省六盤水市盤縣特區(qū)北部的松河井田以及泌陽(yáng)凹陷的安深1井等油氣開采區(qū)得到一定的應(yīng)用[5-8]。該文以昌頁(yè)參1井氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)闡述應(yīng)用錄井采集數(shù)據(jù)綜合判別油氣層的方法，以及該方法在實(shí)際油氣層判別中的應(yīng)用情況。對(duì)提高氣測(cè)錄井的應(yīng)用能力具有一定的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.1 氣測(cè)錄井設(shè)備及數(shù)據(jù)采集

1.1.1 氣測(cè)錄井設(shè)備

昌頁(yè)參1井選用的氣測(cè)錄井設(shè)備為中石化勝利石油工程有限公司地質(zhì)錄井公司研制的EXPLORER ZH-2N綜合錄井儀。氣測(cè)錄井系統(tǒng)主要由3部分組成：脫氣泵；管線、干燥過(guò)濾系統(tǒng)；氣成分分析系統(tǒng)[9]。第一、二部分尤為重要，脫氣泵將氣體從泥漿中分離出來(lái)，通過(guò)管線傳入錄井房，經(jīng)干燥過(guò)濾后，由氣泵將氣樣送入氣成分分析系統(tǒng)中，最后將分析結(jié)果傳輸至電腦。

1.1.2 氣測(cè)數(shù)據(jù)采集及精度

烴類組分利用SLSP-2K快速色譜分析儀進(jìn)行檢測(cè)分析，該儀器可以同時(shí)檢測(cè)全烴及組分(C1，C2，C3，iC4，nC4，iC5，nC5)。全烴為實(shí)時(shí)檢測(cè)，組分(C1-nC5)檢測(cè)設(shè)有30s短周期和120s長(zhǎng)周期。全烴及組分最小檢知度為10×10-6，測(cè)量范圍為10×10-6～100%。

1.2 解析實(shí)驗(yàn)設(shè)備及數(shù)據(jù)采集

1.2.1 解析實(shí)驗(yàn)設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)解析試驗(yàn)采用重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院研發(fā)的CQJC-QT-2型頁(yè)巖氣煤層含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，解析氣測(cè)量精度為0.1mL，溫度測(cè)量誤差為0.1℃，氣壓測(cè)量精度為0.01MPa。設(shè)備可現(xiàn)場(chǎng)讀取和換算解析氣量、損失氣量，不具備殘余氣量測(cè)試條件。

1.2.2 解析數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場(chǎng)解析樣品及深度、巖性等數(shù)據(jù)采自濰北凹陷昌頁(yè)參1井所鉆取的孔店組二段地層巖心資料。解析氣量：模擬儲(chǔ)層溫度下，每噸巖石解析出的氣體體積(折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：溫度20℃、壓力101.325KPa)。損失氣量：采用回歸法計(jì)算損失的氣量。以時(shí)間(損失時(shí)間+解析時(shí)間)的平方根為橫坐標(biāo)，以單位質(zhì)量頁(yè)巖在各時(shí)間點(diǎn)的累積解析氣測(cè)量值為縱坐標(biāo)作圖。取解析溫度穩(wěn)定后具有線性關(guān)系的解析初期時(shí)間段內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，得回歸直線。過(guò)橫坐標(biāo)為損失時(shí)間平方根，縱坐標(biāo)為累積解析氣體積的點(diǎn)作回歸直線平行線，將其反向延長(zhǎng)值與縱坐標(biāo)軸相交，所得截距的絕對(duì)值即為單位質(zhì)量頁(yè)巖的損失氣量。頁(yè)巖含氣量：解析氣量和損失氣量之和[10-11]。

2 氣測(cè)錄井解釋方法

2.1 油、氣層解釋原則

以氣體全量、色譜錄井甲烷含量、鉆時(shí)、巖心、巖屑顯示為主要依據(jù)劃分異常層段；根據(jù)鉆時(shí)、巖心、巖屑和氣體含量變化等資料，參考色譜錄井顯示和對(duì)比氣體后效測(cè)井顯示情況，劃分儲(chǔ)存層的頂、底深度；應(yīng)用巖心巖屑含油(氣)顯示級(jí)別及含水性、地化錄井成果、烴組分解釋方法、地面含氣指數(shù)、地層含氣指數(shù)，結(jié)合非烴氣體含量，鉆井液參數(shù)變化和槽液面顯示，綜合判斷儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。

2.2 解釋依據(jù)

2.2.1 油層

鉆時(shí)相對(duì)減小，氣體全量增大；色譜組分分析各組分均有顯示，甲烷(C1)相對(duì)百分含量在60%～90%之間，乙烷、丙烷、異丁烷和正丁烷均有明顯升高；各種烴組分解釋圖上顯示液態(tài)石油特征；巖心或巖屑含油級(jí)別在油浸級(jí)以上，滴水呈珠狀或半珠狀，槽液面觀察有油花；出口鉆井液密度下降，溫度上升，電阻率增大或電導(dǎo)率降低，粘度增大，出口流量相對(duì)增大和鉆井液總體積增大。

2.2.2 氣層

鉆時(shí)相對(duì)減小，氣體全量增大；色譜組分分析呈髙甲烷異常，甲烷(C1)相對(duì)百分含量在90%以上；各種烴組分解釋圖上，應(yīng)顯示天然氣特征；巖心或巖屑不含油，槽面觀察氣泡較多，取一定量鉆井液進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)可見(jiàn)火苗；出口鉆井液密度下降，溫度上升，電阻率增大或電導(dǎo)率降低，粘度劇增，出口流量相對(duì)增大或減小，鉆井液總體積增大。

3 氣測(cè)錄井成果分析

該文以昌頁(yè)參1井為例，選取2689.05～2691.36m以及2827.76～2829.75m兩個(gè)井段的氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，如表1和表2所示。其中兩井段均處在孔店組二段，考察氣測(cè)錄井解釋方法是否對(duì)頁(yè)巖氣富集層段的含油氣情況作出準(zhǔn)確判斷。

2689.05～2691.36m井段錄井描述為：肉眼可見(jiàn)黑色原油浸染，及墨綠色殘余油，油味較重，說(shuō)明該層原油組分中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，判斷該層為重質(zhì)油層。

由表1和圖1可以看出，該井段氣測(cè)全烴值異常顯示較好，最大值為0.304%(2689.76m)；甲烷值異常顯示與全烴值變化趨勢(shì)基本一致，最大值為0.30%(2689.87m)；乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷值和溫度均有增高；鉆井液密度和電導(dǎo)率有所下降；鉆時(shí)明顯減小，在2688m為44.07min/m，在2691m突然減小為8.25min/m；二氧化碳和硫化氫未檢出異常。色譜組分分析各組分均有顯示，甲烷相對(duì)百分含量在60%～90%之間；鉆時(shí)相對(duì)減小，氣體全量增大，推測(cè)該井段可能為油層。并在2689.05～2691.36m井段附近選取深度相近、巖性相同樣品的現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由表2可知，平均頁(yè)巖含氣量為0.621 m3/t，明顯小于孔店組二段目標(biāo)層段內(nèi)的平均頁(yè)巖含氣量0.886m3/t，說(shuō)明儲(chǔ)集層內(nèi)主要顯示液態(tài)石油特征，原因是甲烷(C1)在石油中溶解度最低，其他碳?xì)浠衔锶芙舛缺燃淄楦?，一般分子量越大溶解度越大，但?dāng)壓力下降時(shí)，甲烷卻易從石油中分離，其他碳?xì)浠衔镉捎诜肿恿看蠖诫y分離。在該井段內(nèi)地層壓力相對(duì)較小，甲烷容易釋放，但平均頁(yè)巖含氣量較小，這與總烴的高含量值不符，表明該井段重質(zhì)油含量較高。應(yīng)用此方法選取的綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)定量判別油、氣層時(shí)，判別結(jié)果與實(shí)際結(jié)論符合率較高。

2827.76～2829.75m井段錄井描述為：頁(yè)巖光亮黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，富含有機(jī)質(zhì)，裂隙發(fā)育，局部有交錯(cuò)層理，常見(jiàn)泥頁(yè)巖夾層及薄層泥質(zhì)條帶，無(wú)殘余油，油味淡，判斷該層為氣層。

表1 氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)

圖1 2689.05～2691.36m氣測(cè)時(shí)間曲線回放圖

表2 現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1和圖2可以看出，氣測(cè)全烴值未檢出異常，值較小為0.001%；甲烷值出現(xiàn)3個(gè)小峰值，最大值為0.08%(2828.21m)；乙烷、丙烷和正丁烷均有異常顯示；溫度升高，鉆井液密度、電導(dǎo)率和鉆時(shí)明顯下降；二氧化碳和硫化氫未檢出異常。色譜組分分析各組分均有顯示，甲烷相對(duì)百分含量在90%以上；鉆時(shí)相對(duì)減小，氣體全量增大，推測(cè)該井段可能為氣層。選取深度相近、巖性相同樣品的現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由表2可知，平均頁(yè)巖含氣量為1.362 m3/t，明顯高于孔店組二段目標(biāo)層段內(nèi)的平均頁(yè)巖含氣量0.886m3/t，說(shuō)明儲(chǔ)集層內(nèi)組分不全，僅含有甲烷，主要顯示天然氣特征，綜合判斷該層為氣層。該結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)錄井描述相符。

圖2 2827.76～2829.75m氣測(cè)時(shí)間曲線回放圖

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)昌頁(yè)參1井氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)的研究，取得以下結(jié)論：

(1)對(duì)于氣測(cè)數(shù)據(jù)的選取是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、定量判別油層和氣層的前提。

(2)綜合分析氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)可對(duì)頁(yè)巖氣富集層段的含油氣情況作出較為準(zhǔn)確的判斷。

(3)在進(jìn)行油氣層解釋時(shí)，不僅要對(duì)頁(yè)巖氣富集層段的物性、流體性質(zhì)等方面進(jìn)行分析，還應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)納入考慮范圍，以便提高油、氣層解釋評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

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Application of Gas Logging in Shale Gas Exploration——Taking Canyi Well in Changye as an Example

SONG Zhaorui

(No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources，Shandong Jinan 250014，China)

Weibei depression is a secondary depression basin in Changwei depression. It is also a traditional oil and gas exploitation area. Thick dark mudstone shale and oil shale which are good hydrocarbon source rocks sedimented in the second section of Kongdian formation in Weibei depression. The second section of Kongdian formation is the raw and reservoir horizons of shale gas. Through analysis on gas logging data of Canyi well in Changye, combining with the analysis of experimental data, reservoir evaluation by using actual logging data, and identification of actural oil and gas have been explained. It is showed that the method can make a more accurate judgment system for the oil and gas accumulation in the shale gas enrichment zone.

Gas logging；interpretation of gas logging；shale gas；Weibei depression；Canyi well in Changye

2016-06-03；

2016-07-25；編輯：王敏

宋昭睿(1988—)，男，山東濟(jì)南人，主要從事工程勘察巖土工程工作及頁(yè)巖氣勘查工作；E-mail：18668973775@163.com

TE122

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宋昭睿.氣測(cè)錄井在頁(yè)巖氣勘查中的應(yīng)用——以濰北凹陷昌頁(yè)參1井為例[J].山東國(guó)土資源，2016,32(11)：54-57.SONG Zhaorui.Application of Gas Logging in Shale Gas Exploration——Taking Canyi Well in Changye as an Example[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：54-57.