錄井評價技術在吐哈紅臺地區(qū)“三低”儲集層的應用研究

孫宏亮，趙緒辰，羅 珺2中石油吐哈油田分公司勘探公司，新疆 鄯善

2中石油西部鉆探吐哈錄井公司，新疆 鄯善

錄井評價技術在吐哈紅臺地區(qū)“三低”儲集層的應用研究

孫宏亮1，趙緒辰1，羅 珺21中石油吐哈油田分公司勘探公司，新疆 鄯善

2中石油西部鉆探吐哈錄井公司，新疆 鄯善

“三低”儲集層具有物性差、低壓充注、多期次成藏特征，單層內部油氣水分異不明顯，縱向上存在多套油氣水系統(tǒng)，橫向上砂體連通性差，油氣水界面不統(tǒng)一等特征，給錄井解釋評價帶來諸多的技術難題。通過對紅臺“三低”儲集層錄井存在問題分析，指出三低儲集層特征及評價難點，在紅臺地區(qū)開展了“三低”儲集層錄井綜合評價方法研究。從儲集層物性、脆性、含油性等方面對區(qū)塊儲集層進行解釋評價，建立了紅臺西山窯組“三低”儲集層錄井解釋圖版、解釋評價標準和相應的油、氣、水層解釋評價方法。針對“三低”儲集層特點，確立了“常規(guī)地質 + 綜合(快速色譜) + 定量熒光 + 熱解氣相色譜+ 核磁共振分析 + X衍射分析”等錄井技術配套。為該地區(qū)開發(fā)“三低”油藏錄井解釋評價積累一定的實踐經驗。

紅臺地區(qū)，三低儲集層，核磁共振錄井，X衍射，錄井解釋評價

AbstractThe reservoirs with three low characters (low porosity, low permeability, and low oil saturation)were characterized by poor physical properties, low pressure charge and multi-stage accumulation. In these reservoirs, the difference between oil, gas and water was not clear in a single layer;there existed several sets of oil and water systems longitudinally; sand connectivity was poor laterally; and oil, gas and water contact was not uniform, which induced technical difficulties to the mud logging interpretation. In view of these issues, the difficulties in the reservoir evaluation were pointed out, and a comprehensive logging evaluation method for the reservoirs with“three-low characters” in the Hongtai Area was studied. Reservoirs in the block were interpreted and evaluated from the aspect of physical properties, brittleness and oil-bearing property. Mud logging interpretation chart board, interpretation and evaluation criteria and corresponding interpretation methods for oil, gas and water layer of the reservoirs with “three-low characters”were established. In consideration of the three-low features of reservoirs, the “conventional geology + comprehensive (quick chromatogram) + quantitative fluorescence + pyrolysis gas chromatography + NMR + X-ray diffraction analysis” mud logging package is established, which provides experience for logging interpretation of this kind of reservoir.

KeywordsHongtai Area, Reservoirs with Three Low Characters, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Logging,X-Ray Diffraction, Logging Interpretation and Evaluation

1. 引言

吐哈油田“三低”(低孔、低滲、低含油飽和度)儲集層“點多面廣”，不同區(qū)塊、不同層系(西山窯組、三工河組)都有發(fā)現，如紅臺構造帶西山窯組、鄯善弧形帶水西溝群、勝北洼陷及其周緣等[1][2]。近年吐哈油田借鑒三塘湖致密油體積壓裂改造思路，對一批老井進行復試，獲得了工業(yè)油流，從而揭開了吐哈盆地水西溝群“三低”儲集層勘探開發(fā)的序幕。

2. 紅臺地區(qū)西山窯組“三低”儲集層油藏特征與評價難點

1) 儲層含油飽和度低，油氣水三相共存，共存水含量高，油藏表現為“油輕氣重含水”的特點

紅臺地區(qū)西山窯組油藏是一套受構造背景控制的巖性層狀低飽和度油藏，其特點為含油飽和度低，物性差，壓力低。通過ht304井、ht219井密閉取心含油飽和度統(tǒng)計，紅臺地區(qū)含油飽和度平均在46.9%左右，含水率在53.1%左右。直井返排在58%～110%之間才見油，試采期間含水率在11.8%～35%之間。

2) “三低”儲集層錄井解釋符合率偏低

常規(guī)油氣層錄井解釋的方法主要是根據層內縱向分異作用進行解釋的(如曲線形態(tài)法、解釋圖版等)，由于“三低”儲集層具有物性差、低壓充注、多期次成藏特征，單層內部油氣水分異不明顯，縱向上存在多套油氣水系統(tǒng)，但砂體橫向連通性差，油氣水界面不統(tǒng)一，從而造成解釋評價比較困難，解釋符合率明顯低于其他常類型油藏[3][4]。解釋符合率不符合的原因主要有兩個方面：一是油水同層和含油水層(含水性)識別不準?！叭汀眱瘜愉浘@示較差，油層均為熒光級顯示，氣測全烴值一般小于5%，油水層、含油水層錄井顯示無明顯差異(氣測絕對值相當，相當油含量差別不大，甚至含油水層相當油含量大于油水同層)，易造成解釋失誤(如ht23井，表1)。二是油質識別不準，氣和油未能有效區(qū)分。同一區(qū)塊不同氣測組分油質相同，不同區(qū)塊相同氣測組分含量，油質差別大。如ht23井氣測顯示呈“中甲烷”特征，ht21井氣測顯示呈“高甲烷”特征，但兩口井試油均為油水同層；而w10井氣測顯示呈“高甲烷”特征，試油為油氣同層。

Table 1. The logging oil & gas anomalies display table of oil test section in Well ht23表1. ht23井試油段錄井顯示情況表

3) 錄井因巖屑呈“顆粒狀”不能進行核磁分析而無物性資料，儲集層脆性未能有效評價

核磁共振分析是錄井物性評價比較準確的方法，但核磁共振分析制樣時需要對樣品用飽和鹽水浸泡后進行抽真空處理，使飽和鹽水完全進入孔隙空間[5]，而儲集層巖屑被PDC鉆頭切削后基本呈顆粒狀，無法進行核磁共振分析，需要尋求新的錄井方法來評價儲集層物性。紅臺區(qū)塊目前采用的X元素和X衍射錄井主要用于巖性識別，在儲集層脆性評價方面還未開展研究，因此為了填補壓裂段選擇的技術空白，需要建立儲集層脆性識別方法[6]。

3. “三低”儲集層錄井配套技術

現代錄井在油氣勘探中承擔了油氣顯示發(fā)現和工程監(jiān)測兩大任務，并擁有十余項單項技術系列來完成該項工作。而對于油氣發(fā)現與儲層性質評價，需要根據勘探對象的油氣性質與儲層特點進行合理的錄井技術配套，才能保證油氣不被漏失并準確判斷流體性質[7][8]。

3.1. 常規(guī)地質 + 綜合 + 定量熒光錄井技術

以巖心、巖屑為對象的常規(guī)地質錄井技術，可通過肉眼觀察油花、氣泡，熒光下的濕、干、滴、噴照，聞油氣味等手段來發(fā)現油氣顯示。紅臺構造和鄯善弧形帶鉆至目的層西山窯組裸眼段長，巖屑混雜，真巖屑量少，接砂時應盡可能多地接取真巖屑，提高真巖屑含量。強化巖屑的濕照、噴照、浸泡觀察，同時加強噴照和浸泡，通過浸泡萃取獲得較強的熒光顯示。

綜合錄井主要功能是發(fā)現油氣顯示和工程參數異常預報，其中的氣測錄井是目前唯一的一個于井口連續(xù)實時采集的油氣信息參數，受人為因素影響較小，對流體性質評價應用效果好。在紅臺區(qū)塊的錄井實踐表明，鉆遇油氣顯示層段，氣測值均有不同程度的升高。

定量熒光錄井技術主要是通過油氣中芳烴熒光特性的檢測來反映巖石的含油豐度和油氣性質。雖然受散砂狀巖屑油氣散失嚴重影響，定量熒光分析值明顯降低，但仍然高于儲集層頂部泥巖，因此仍可通過定量熒光分析技術來實現儲集層含油性的定量檢測與評價，并具有快速、定量的特點。

3.2. 熱解氣相色譜錄井技術

利用熱解氣相色譜分析技術可檢測到儲層中可流動部分的烴類，得到nC8～nC38左右的正構烷烴、姥鮫烷、植烷的相對百分含量、峰面積等參數。該方法是目前錄井中判斷油質最準確的方法，也是最能反映氧化降解及水溶作用對油質改造程度的評價方法之一。在紅臺區(qū)塊，油水同層氣相色譜圖碳數分布較寬，一般為nC10～nC33，主峰碳為nC18～nC19。含油水層碳數分布有3種：一種較窄，一般為nC10～nC29，主峰碳為 nC16，碳數靠前；一種碳數分布較寬，一般為nC10～nC31，主峰碳為 nC18～nC19，與油水同層相似；一種碳數分布也較寬，一般為nC10～nC36，主峰碳為nC21～nC23，峰型靠后。水層碳數分布有2種：碳數分布均較寬，為 nC13～nC34，但一種主峰碳為 nC18～nC19，與油水同層相似；一種主峰碳為 nC21，峰型靠后。因此可以用譜圖形態(tài)的差異來解釋評價“三低”儲集層。

3.3. 核磁共振錄井技術

核磁共振錄井技術是利用巖樣中氫核在靜磁場中的核磁共振現象來測量獲取τ2弛豫譜、孔隙度、滲透率、可動流體飽和度、含油飽和度等儲集層物性參數的一種新的儲層評價技術。核磁共振錄井技術是目前錄井獲得儲集層物性參數最為直接的方法，應用研究發(fā)現核磁共振分析的孔隙度與研究院實驗室分析數據相差較小，與常規(guī)巖心分析相關性高，可隨鉆快速評價儲層物性，可較真實地反映儲層物性特征，為在現場快速提供準確巖心物性分析資料起到了重要的作用。

3.4. X衍射分析技術

目前紅臺地區(qū)采用X衍射分析錄井技術主要用于復雜巖性的識別，隨著對X衍射分析技術研究的不斷深入，其在致密砂巖儲集層物性、脆性評價方面也取得了較好的效果。“三低”儲集層也屬于一種致密儲集層，壓裂效果好壞直接決定了是否能夠獲得工業(yè)產能，因此，將X衍射錄井技術引入到“三低”儲集層物性和脆性評價中，可以彌補錄井脆性評價技術的空白。

4. “三低”儲集層錄井解釋評價方法

4.1. 儲集層物性評價

4.1.1. X衍射分析評價儲集層物性

1) 通過對紅臺區(qū)塊西山窯組采用體積壓裂技術試油段的儲集層實驗室分析物性統(tǒng)計發(fā)現，油水同層儲集層孔隙度 ≥ 7.3%，含油水層、干層的孔隙度 ＜ 7.3%，而滲透率無明顯差別，因此利用孔隙度數據將紅臺區(qū)塊西山窯組“三低”儲集層分為兩類：孔隙度 ≥ 7.3%為Ⅰ類，孔隙度 ＜ 7.3%為Ⅱ類。

X衍射錄井分析技術主要是利用X衍射分析儀分析組成巖石的礦物體積分數，通過對紅臺區(qū)塊西山窯組6口井(ht8井、ht304井、ht219井、ht25井、ht27井、ge7井) 182塊實驗室?guī)r心分析孔隙度與X衍射分析礦物體積分數的研究發(fā)現：孔隙度隨黏土體積分數增加而減小，隨石英體積分數增加而增大，長石與孔隙度的相關性不明顯，方解石體積分數的增多使儲層物性變差。碎屑巖巖石骨架主要由石英和長石礦物所組成，填隙物主要由黏土礦物及極細小的長石組成，巖石骨架體積分數越多孔隙度越高，填隙物體積分數越多孔隙度越差。因此石英與黏土礦物可以代表填隙物體積分數，通過石英與黏土礦物的體積分數可以定性評價儲集層物性。

利用182塊巖心的X衍射分析數據和實驗室分析的孔隙度數據，建立石英體積分數和黏土體積分數交會圖版(圖1)，X衍射物將“三低”儲集層分為2類：Ⅰ類儲集層石英體積分數 ≥ 45%，黏土體積分數≤ 13%，流體性質為油水同層；Ⅱ類儲集層石英體積分數 ＜ 45%，黏土體積分數 ＞ 13%，流體性質為含油水層、干層。

Figure 1. The crossplot chart of Quartz and clay volume fraction圖1. 石英和黏土體積分數交會圖版

2) 儲集層脆性評價。由于“三低”儲集層物性差，常規(guī)試油僅獲低產油流或水層，通過采用體積壓裂技術才實現了儲量的動用，單井產量的高低往往取決于壓裂效果的好壞。一般情況下，脆性礦物體積分數高的儲集層易于壓裂改造，脆性礦物體積分數低的儲集層不易壓開。對于碎屑巖而言，石英、方解石為脆性礦物，引入脆性指數(BI)后，通過與試油成果關系研究發(fā)現，“三低”儲集層不同流體性質與脆性指數存在一定的關系，油水同層脆性指數大，而含油水層、水層脆性指數低。根據X衍射分析礦物體積分數并結合試油成果，建立了紅臺區(qū)塊西山窯組儲集層脆性評價標準。I類儲集層脆性指數0.50～0.61，流體性質為油水同層；Ⅱ類儲集層脆性指數0.26～0.50，流體性質為含油水層、水層。

4.1.2. 核磁共振分析評價儲集層物性

通過對紅臺區(qū)塊西山窯組19口井621塊巖心核磁分析與實驗室分析物性對比研究發(fā)現：核磁分析孔隙度與實驗室分析孔隙度相關性較強，而滲透率相關性較差(圖2)，因此可利用實驗室分析的孔隙度對核磁共振分析孔隙度進行校正，然后利用校正后的孔隙度將儲集層進行分類。

利用公式“巖石孔隙度 = 0.845 × 核磁共振分析孔隙度 + 1.122”對核磁共振分析孔隙度進行重新校正，建立儲集層核磁共振分析物性評價標準。I類儲集層核磁共振分析孔隙度 ≥ 7.2%，流體性質為油水同層；Ⅱ類儲集層核磁共振分析孔隙度 ＜ 7.2%，流體性質為含油水層、水層。

4.2. 含油性評價

含油飽和度是評價儲層性質的關鍵參數，單位質量巖石中殘留油氣量也可以反映出地層含油豐度的變化。在各錄井參數中，表征含油豐度的參數主要有氣測全烴、定量熒光相當油含量、熱解氣相色譜的總峰面積等，但不同區(qū)塊、不同巖樣的含油豐度范圍不同。以熱解氣相色譜-總峰面積解釋評價為例，熱解氣相色譜-總峰面積是指nC8～nC38之間正構烷烴的電壓信號積分值，其值的大小反映了原油中正構烷烴的相對高低，也進一步指示了巖石含油豐度。通過對紅臺區(qū)塊試油層段巖屑和巖心資料統(tǒng)計發(fā)現(圖3)：油水同層的總峰面積整體上高于含油水層、水層和干層。

Figure 2. The comparison chart between NMR analysis and laboratory analysis for reservoir physical properties圖2. 核磁共振分析儲集層物性與實驗室分析對比圖

Figure 3. The chart of cuttings and core pyrolysis gas chromatography analysis in J2x oil test intervals of Hongtai Area圖3. 紅臺區(qū)塊西山窯組試油段巖屑、巖心熱解氣相色譜分析圖版

4.3. 錄井解釋圖版

錄井參數多體現在巖石含油豐度與油氣性質兩大方面，因而在錄井評價圖版上多以這2類參數為基礎建立各種解釋圖版。

1) 氣測解釋圖版。氣測錄井烴組分解釋的地質理論基礎是“組分相對百分含量反映了烴氣的輕重，而烴氣的輕重是氣層、油層、殘余油層的直接特征體現”。烴組分圖版解釋可以有效地進行油氣性質劃分，但是對于“三低”儲集層，由于層內無明顯縱向分異現象，該圖版基本不適用。通過對紅臺區(qū)塊試油段氣測資料的研究發(fā)現，利用單位全烴異常幅度面積可以很好地表征含油豐度，BH為烴輕重比，反映油質的輕重，由此建立了單位全烴異常幅度面積和 BH交會解釋圖版，應用效果較好，探井解釋符合率達88%。

2) 定量熒光分析圖版。利用單層平均相當油含量表征含油豐度，Oc為油性指數，按照巖屑和巖心樣分別建立了平均相當油含量和Oc交會解釋圖版，巖屑樣圖版解釋符合率達到84.2%，巖心樣圖版解釋符合率達到了100%。

3) 熱解氣相色譜分析圖版。利用總峰面積表征含油豐度，正構烷烴間的輕重關系表征油質，對于巖屑樣，利用表示輕重關系，巖心樣選擇輕重比表示輕重關系，按照巖屑和巖心樣分別建立了總峰面積與交會解釋圖版，取得了較好效果。

4) 核磁共振分析圖版。利用束縛水飽和度與自由流體飽和度建立了交會圖版，對流體性質也有一定的指示作用。

5) 錄井解釋評價標準。根據各項錄井資料解釋圖版的價值區(qū)和非價值區(qū)，建立了紅臺區(qū)塊西山窯組“三低”儲集層錄井解釋評價標準(表2)。

Table 2. The mud logging interpretation and evaluation criteria for J2x reservoirs with “3 low characters” in Hongtai Area表2. 紅臺區(qū)塊西山窯組“三低”儲集層錄井解釋評價標準

5. 結論

1) 針對吐哈盆地紅臺地區(qū)低飽和度油氣藏，氣測顯示活躍、熒光顯示弱特征，本著解決油氣發(fā)現、油質鑒別及流體識別、含油豐度評價及物性評價等需要，確立了“常規(guī)地質 + 綜合(快速色譜) + 定量熒光 + 熱解氣相色譜 + 核磁共振分析 + X衍射分析”錄井技術配套。建立了X衍射和核磁共振分析技術相結合的物性和脆性評價方法，對儲層進行了分類并給出了相應下限。

2) 創(chuàng)新了“三低”儲集層錄井解釋圖版，根據各項錄井資料解釋圖版的價值區(qū)和非價值區(qū)，建立了紅臺區(qū)塊西山窯組“三低”儲集層錄井解釋評價標準，解決巖石含油豐度與油氣性質兩方面問題。

3) 針對紅臺“三低”油氣藏，核磁共振儲層物性評價均取得較好的效果，要加強核磁共振儲層物性評價技術的推廣、跟進輕烴油氣水評價技術的應用，完善錄井技術配套，緊密跟蹤試油成果，不斷修正完善錄井解釋標準與圖版，進一步提高解釋符合率。

References)

[1]王興剛, 郭金盾, 黃蝶芳, 等. 紅臺地區(qū)低飽和度油藏特征及主控因素[J]. 中國石油石化, 2016, 23(2): 15-16.

[2]孫宏亮, 何維國, 賴必智, 等. 錄井評價技術在吐哈山前帶致密砂巖氣藏的應用[J]. 新疆地質, 2013, 31(Suppl):152-157.

[3]劉俊田, 李斌, 鄭玉萍, 等. 紅臺地區(qū)低飽和度油氣藏成藏主控因素分析[J]. 特種油氣藏, 2016, 28(4): 37-41.

[4]王煒, 陳文武, 王國紅, 等. 低滲透砂巖儲集層特征及影響因素-以巴喀油田西山窯組為例[J]. 新疆石油地質,2009, 30(3): 322-324.

[5]向斌. 紅臺構造帶輕質油儲集層核磁共振錄井解釋評價方法[J]. 錄井工程, 2017, 28(1): 55-60.

[6]方錫賢. X射線衍射全巖礦物分析錄井技術應用拓展[J]. 錄井工程, 2016, 27(2): 14-18.

[7] 邵東波, 王志峰, 張叢秀, 等. “三低”高含水氣藏錄井解釋評價方法[J]. 錄井工程, 2010, 21(2): 17-21.

[8]向斌, 李益壽. 熱解氣相色譜技術在吐哈油田錄井生產中的應用[J]. 石油地質與工程, 2011, 25(5): 38-41.

[編輯]黃鸝

Application of Mud Logging Evaluation in Reservoirs with “Three Low” Characters in Hongtai Area of Tuha Basin

Hongliang Sun1, Xuchen Zhao1, Jun Luo21Exploration Company of Tuha Oilfield Company, PetroChina, Shanshan Xinjiang
2Tuha Logging Company of Western Drilling Engineering Co. Ltd., PetroChina, Shanshan Xinjiang

孫宏亮(1985-)，男，碩士，工程師，現主要從事石油勘探部署與管理工作。

2017年4月15日；錄用日期：2017年7月6日；發(fā)布日期：2017年8月15日

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Received: Apr. 15th, 2017; accepted: Jul. 6th, 2017; published: Aug. 15th, 2017

文章引用: 孫宏亮, 趙緒辰, 羅珺. 錄井評價技術在吐哈紅臺地區(qū)三低儲集層的應用研究[J]. 石油天然氣學報, 2017,39(4): 103-110.

10.12677/jogt.2017.394043

國家油氣科技重大專項“巖性地層油氣藏區(qū)帶、圈閉有效性評價預測技術”(2016ZX05001003-006)。