鶯瓊盆地高溫高壓井氣測錄井特征研究

劉 挺

中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，廣東 湛江

1.引言

近年來，中海油加大了對鶯瓊盆地的鉆探力度，先后在東方、樂東、崖城、陵水等區(qū)塊進(jìn)行鉆探，成果顯著。然而鶯瓊盆地是著名的高溫高壓盆地，在盆地中央地溫梯度高達(dá)4.2?/100 m，地層壓力系數(shù)最高可達(dá)2.35。在鉆探過程中，高溫高壓造成井下環(huán)境復(fù)雜多變，給鉆井作業(yè)帶來了一些風(fēng)險(xiǎn)和困難。

2.氣測錄井的影響因素

在錄井作業(yè)中，氣測錄井資料受多種因素影響，主要有地層因素、鉆井工程因素和地面脫氣因素。

1) 地層因素。主要為地層壓力系數(shù)和儲層物性，地層壓力系數(shù)高則擴(kuò)散氣、滲透氣多，氣測值高，反之則低。儲層物性好則易遭受鉆井液超前沖洗，使氣測值降低；物性差則不易遭受鉆井液超前沖洗，氣測值更能反映地層的真實(shí)含油氣情況。

2) 鉆井工程因素。主要包括鉆壓、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、鉆頭尺寸、密度、黏度、排量等。鉆壓大、轉(zhuǎn)速高則鉆速快，產(chǎn)生的氣量大，氣測值高，反之則低。鉆頭尺寸大則對巖石破碎面大，單位時(shí)間內(nèi)破碎的巖石多，產(chǎn)生的氣則多，氣測值高，反之則低。

3) 地面脫氣因素。主要包括脫氣器類型、液面的高低、電源電壓、頻率波動(dòng)等。

3.氣測錄井特征

3.1.油氣層全烴氣測特征

鶯瓊盆地在高溫高壓的地質(zhì)環(huán)境下，油氣產(chǎn)狀多以氣層、氣水同層或水層為主，見少量凝析油和凝析氣。

3.1.1.氣層全烴曲線特征

研究區(qū)氣層的特征明顯，其全烴體積分?jǐn)?shù)曲線形態(tài)表現(xiàn)為快速上升、幅度較大，呈飽滿的“箱狀”形態(tài)，且異常顯示厚度基本與儲層厚度相當(dāng)[1]。烴組分中，主要以C1為主，重?zé)N齊全，有時(shí)呈C3體積分?jǐn)?shù)高于C2體積分?jǐn)?shù)的趨勢。

在近年來的高溫高壓井的鉆探中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鉆遇臨近儲層的蓋層時(shí)，全烴體積分?jǐn)?shù)曲線已經(jīng)出現(xiàn)明顯上升。如在D13X1井2976～3000 m井段，全烴體積分?jǐn)?shù)曲線的異常顯示厚度與儲層厚度相等，全烴體積分?jǐn)?shù)由2.3%上升至最高的16.8%，且該井段儲層氣測曲線呈箱狀特征；從2950 m開始，全烴體積分?jǐn)?shù)曲線已經(jīng)在上升，從0.7%上升到2.3%；同時(shí)，2950～2976 m井段的自然伽馬一直保持在100API左右，未發(fā)生明顯變化，巖屑也未觀察到粉砂的存在，而電阻率卻從2.6 Ω?m升高到3.4 Ω?m，可見泥巖內(nèi)流體物性發(fā)生了改變(圖1)。

Figure 1.The comprehensive logging diagram of Well D13X1圖1.D13X1井綜合錄井圖

3.1.2.氣水同層、含氣水層全烴曲線特征

氣水同層和含氣水層的全烴體積分?jǐn)?shù)曲線多呈現(xiàn)倒三角特征[1]。儲層頂部有部分游離氣，呈氣帽特征，烴組分主要以C1為主，重?zé)N含量較低。

3.1.3.水層全烴曲線特征

水層全烴體積分?jǐn)?shù)曲線多呈不規(guī)則正三角形狀，氣測值雖較泥巖段有異常，但異常幅度不大[1]。水中存在不飽和溶解氣，頂部無游離氣。全烴體積分?jǐn)?shù)與鉆時(shí)呈嚴(yán)格的反比關(guān)系，鉆時(shí)越小則全烴體積分?jǐn)?shù)越大，鉆時(shí)越大則全烴體積分?jǐn)?shù)越小，且重組分較小，或缺少。

3.2.油氣層皮克斯勒-三角圖版特征

通過研究區(qū)30余口高溫高壓井氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)分析，結(jié)合皮克斯勒–三角圖版，總結(jié)出該區(qū)高溫高壓井的特征[2][3]。

1) 該區(qū)皮克斯勒–三角圖版內(nèi)，三角形全部為正三角形，為非油層特性。

2)M點(diǎn)落在價(jià)值區(qū)，且在皮克斯勒–三角圖版中C1/C2= 55～75的層，全部證實(shí)為有產(chǎn)能氣層。

3) 皮克斯勒–三角圖版無法真正反映該區(qū)水層特征。

4) 該區(qū)氣層在皮克斯勒–三角圖版中的比值為：C1/C2= 55～75，C1/C3= 100～200，C1/C4= 200～400，C1/C5= 500～1000。

5) 該區(qū)水層在皮克斯勒–三角圖版中，各烴組分比值連線為正傾斜，斜率較氣層小。

3.3.單根氣特征

通過對30余口高溫高壓井的單根氣特征進(jìn)行總結(jié)分析，特征如下。

1) 鶯歌海組二段、黃流組一段的厚層泥巖段雖處于欠平衡狀態(tài)，但是由于滲透氣在該泥巖段不是主要?dú)庠矗叶虝r(shí)間內(nèi)無法通過微小的有效孔隙運(yùn)移到井眼內(nèi)，所以在該泥巖段即使泥漿密度比地層壓力系數(shù)略小，也無明顯單根氣。

2) 當(dāng)鉆遇儲層時(shí)，由于物性較好，有效孔隙發(fā)育，當(dāng)井眼處于欠平衡時(shí)，單根氣非常明顯。分析30余口高溫高壓井鉆進(jìn)期間氣測全烴體積分?jǐn)?shù)特征(圖2)后認(rèn)為：地層氣、泥漿背景氣、鉆井背景氣、單根氣、泥漿密度與地層壓力系數(shù)的關(guān)系為：① 無單根氣時(shí)，泥漿背景氣小于或等于地層氣的1/2時(shí)，泥漿密度 ? 地層壓力系數(shù) ＞ 0.05SG (SG為激動(dòng)壓力系數(shù))；② 無單根氣時(shí)，泥漿背景氣大于地層氣的 1/2時(shí)，泥漿密度 ? 地層壓力系數(shù) ≈ 0.03～0.05SG；③ 無單根氣時(shí)，泥漿背景氣與地層氣相當(dāng)時(shí)，泥漿密度? 地層壓力系數(shù) ≈ 0.01～0.02SG；④ 出現(xiàn)單根氣時(shí)，但單根氣峰值比砂巖氣測峰值小，則泥漿密度和地層壓力系數(shù)相當(dāng)，或者泥漿密度略小于地層壓力系數(shù)；⑤ 出現(xiàn)單根氣時(shí)，且單根氣峰值大于砂巖氣測峰值，則泥漿密度小于地層壓力系數(shù)。

Figure 2.The relationship between formation gas, single pipe gas and gas measured total hydrocarbon volume fraction measured by gas圖2.不同壓差下地層氣、單根氣與氣測全烴體積分?jǐn)?shù)關(guān)系圖

3.4.后效氣特征

鶯歌海盆地各地層壓力系統(tǒng)不一，其產(chǎn)生的后效氣特征不同，表現(xiàn)如下：

1) 樂東組和鶯歌海組一段、鶯歌海組二段上部為常壓地層，鉆進(jìn)時(shí)氣測全烴體積分?jǐn)?shù)較高，一般超過1%，烴組分以C1為主，占98%以上，屬于干氣。該井段后效氣主要以滲透氣為主，擴(kuò)散氣作用小，而且地層松散，孔隙連通性好，所以后效氣會隨著靜止時(shí)間的增加而增大，但增幅不大。

2) 鶯歌海組二段下部、鶯歌海組三段開始進(jìn)入壓力過渡帶，壓力隨深度的增加逐漸增大，鉆進(jìn)時(shí)氣測組分逐漸齊全。該段地層產(chǎn)生的后效氣在平衡鉆進(jìn)的情況下仍以滲透氣為主，但擴(kuò)散氣逐漸增加。

3) 黃流組一、二段為研究區(qū)的主要儲層，在該段進(jìn)入高壓或超高壓地層，產(chǎn)生的后效氣在過平衡的情況下以滲濾氣為主，壓差擴(kuò)散氣為輔，后效氣明顯，且無氣體上竄現(xiàn)象發(fā)生，氣測全烴體積分?jǐn)?shù)大小隨靜止時(shí)間的增加而增大。LD10-1-1井鉆進(jìn)至4057 m后，短起下鉆到底循環(huán)，其后效氣明顯，但無明顯上竄，出口泥漿密度無明顯變化。鉆后MDT測壓表明，該井4057 m的地層壓力系數(shù)為2.17，而當(dāng)時(shí)泥漿密度為2.20 g/cm3，井筒處于過平衡狀態(tài)。在欠平衡狀況下，后效氣以壓差擴(kuò)散氣為主，滲濾氣為輔，后效氣異常明顯，且一般大于鉆井破碎氣，氣體發(fā)生明顯的氣竄現(xiàn)象，出口泥漿密度降低明顯。當(dāng)氣侵達(dá)到飽和后，后效氣隨時(shí)間的增加變化不明顯。LD10-1-1井鉆進(jìn)至4098.14 m后，短起下鉆到底循環(huán)，泥漿密度為2.25 g/cm3，隨后關(guān)井求壓得到地層壓力系數(shù)為2.27，泥漿密度小于地層壓力系數(shù)，井眼處于欠平衡狀態(tài)，其后效氣非常明顯，且明顯上竄，出口泥漿密度明顯下降。

4.結(jié)論與認(rèn)識

1) 高溫高壓氣層鉆探時(shí)，會有氣體在壓差作用下侵入蓋層泥巖的細(xì)微有效孔隙中(以輕組分為主)，使得儲層的全烴體積分?jǐn)?shù)曲線特征無法保持完整的箱形特征，而是近似梯形特征，水層和干層則無該特征。

2) 研究區(qū)地質(zhì)條件決定氣水同層出現(xiàn)的幾率增加，氣水同層自上而下的皮克斯勒–三角圖版的比值連線斜率逐漸減小，且比值連線為正斜率。

3) 在研究區(qū)，單根氣可作為鉆井過程中反映井眼平衡狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，后效氣可作為衡量井眼在靜止?fàn)顟B(tài)下是否可控的一個(gè)重要參數(shù)。