基于烴組分分析的渤海油田錄井儲層流體性質(zhì)解釋新方法*

譚忠健 吳立偉 郭明宇 胡 云 尚鎖貴 毛 敏 桑月浦 荊文明

(1. 中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300452；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452； 3. 中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司 天津 300452)

基于烴組分分析的渤海油田錄井儲層流體性質(zhì)解釋新方法*

譚忠健1吳立偉1郭明宇2胡 云1尚鎖貴1毛 敏3桑月浦2荊文明3

(1. 中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300452；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452； 3. 中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司 天津 300452)

面對復(fù)雜的儲層巖性及油、氣、水在儲層中的分布狀態(tài)，如何利用現(xiàn)有的錄井技術(shù)手段準(zhǔn)確評價儲層流體性質(zhì)，對油田生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。通過對渤海油田6個凹陷189口探井的烴組分數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，建立了3個以巖屑為載體的儲層流體性質(zhì)解釋模版(即產(chǎn)烴潛量與液態(tài)烴含量、產(chǎn)烴潛量與油產(chǎn)率指數(shù)、裂解烴含量與總產(chǎn)率指數(shù)模版)和4個以鉆井液為載體的儲層流體性質(zhì)解釋模版(即新皮克斯勒法、全烴-流體類型指數(shù)法、流體指數(shù)法、異常倍數(shù)法模版)。應(yīng)用新方法對渤海油田2014—2015年測試求產(chǎn)的14口探井的28層進行了驗證，其中24層的綜合解釋與測試求產(chǎn)結(jié)果符合，符合率為85.71%。本文提出的渤海油田錄井儲層流體性質(zhì)解釋新方法有助于錄井現(xiàn)場的快速決策，進一步拓展了錄井儲層流體性質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)化和定量化的手段。

錄井；烴組分；儲層流體性質(zhì)評價；解釋模版；渤海油田

隨著勘探研究思路的轉(zhuǎn)變、地質(zhì)認識的創(chuàng)新及作業(yè)技術(shù)的進步，渤海油田中深層勘探不斷加強，所揭示的儲層巖性特征及油氣水在儲層中的分布狀態(tài)也日趨復(fù)雜，對儲層流體性質(zhì)評價提出了更高的要求[1]。因此，利用現(xiàn)有的錄井技術(shù)手段，探索建立新的儲層流體性質(zhì)解釋模版，提高儲層流體性質(zhì)解釋水平，有助于錄井現(xiàn)場的快速決策，并且在油田生產(chǎn)中有著重要的現(xiàn)實意義。

烴組分類型和含量與儲層流體特征有直接的相關(guān)性[2]。在鉆井施工過程中，儲集層中的烴類化合物隨著巖屑和鉆井液上返至地面，利用現(xiàn)有的錄井技術(shù)手段可以獲得豐富的儲集層烴組分信息，進而對這些烴組分信息進行統(tǒng)計分析可以進一步評價儲層流體性質(zhì)。通過對渤海海域不同區(qū)帶[3]189口探井的烴組分數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，確定了儲層流體性質(zhì)解釋的關(guān)鍵參數(shù)，建立了一系列基于烴組分分析的錄井儲層流體性質(zhì)解釋模版，在實際應(yīng)用中取得了較好的效果。

1 烴組分信息采集現(xiàn)狀

儲集層破碎后，其中的烴類化合物保存在巖屑中和侵入到鉆井液中，并以巖屑和鉆井液為載體上返至地面。因此，通過現(xiàn)有的常規(guī)錄井技術(shù)對巖屑和鉆井液進行檢測，可以得到儲集層的烴組分信息。

以鉆井液為載體，通過常規(guī)氣測錄井采集的儲層烴組分信息包括甲烷(C1)、乙烷(C2)、丙烷(C3)、異丁烷(iC4)、正丁烷(nC4)、異戊烷(iC5)及正戊烷(nC5)。通過對渤海海域不同區(qū)帶189口探井烴組分數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)校正和歸一化處理，將已處理的數(shù)據(jù)導(dǎo)入常規(guī)儲層流體性質(zhì)解釋模版中，將解釋成果與已有的結(jié)論進行分析和對比后發(fā)現(xiàn)，常規(guī)儲層流體性質(zhì)解釋模版具有一定的適用范圍和局限性(表1)，這是因為常規(guī)氣測錄井受到所有相關(guān)鉆井工程參數(shù)的影響[4]，所獲得的烴組分值代表性差，導(dǎo)致部分解釋結(jié)論與實際差別較大。

表1 基于烴組分的常規(guī)儲層流體性質(zhì)解釋模版適用性分析

2 錄井儲層流體性質(zhì)解釋模版的建立

考慮到渤海油田不同區(qū)塊地質(zhì)條件、油氣藏特征、原油性質(zhì)等各不相同[7]，經(jīng)論證后優(yōu)選出渤中、黃河口、萊州灣、遼西、遼中、秦南等6個具有代表性的凹陷進行研究。將采集的數(shù)據(jù)分為以巖屑為載體和以鉆井液為載體的烴組分信息，對2類烴組分信息進行篩選和分析，建立新的儲層流體性質(zhì)解釋模版。

2.1 以巖屑為載體的烴組分信息儲層流體性質(zhì)解釋模版

按照采集技術(shù)的不同將以巖屑為載體的烴組分信息分成3類，除直接測量參數(shù)外，還有一系列衍生的計算參數(shù)[8](表2)。各類以巖屑為載體的烴組分信息成果數(shù)據(jù)應(yīng)用的基本思路為：應(yīng)用熱蒸發(fā)烴氣相色譜分析和輕烴氣相色譜分析參數(shù)確定儲層流體類型，應(yīng)用巖石熱解分析參數(shù)評價儲層含油氣量，再結(jié)合其他錄井技術(shù)綜合評價儲層產(chǎn)液性質(zhì)[9-10]。圍繞這一思路，建立以巖屑為載體的烴組分信息儲層流體性質(zhì)解釋模版。

對6個凹陷108口探井4 110組以巖屑為載體的烴組分數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn),不同凹陷地球化學(xué)解釋結(jié)果存在差異，隨油質(zhì)輕重的變化表現(xiàn)出不同的參數(shù)特征。因此，按不同生油凹陷、不用油質(zhì)類型分別建立解釋模版。將數(shù)據(jù)處理好后建立散點圖進行投點，總結(jié)出90余個解釋模版，優(yōu)選出其中17個符合率高的解釋模版進行數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)烴潛量與液態(tài)烴含量、產(chǎn)烴潛量與油產(chǎn)率指數(shù)以及裂解烴與總產(chǎn)率指數(shù)等3個模版在6個凹陷的應(yīng)用效果最好，這3個模版均可按統(tǒng)計規(guī)律分為油區(qū)、含油水層區(qū)、水干層區(qū)等3個區(qū)域。圖1～3分別為遼中凹陷產(chǎn)烴潛量與液態(tài)烴含量、產(chǎn)烴潛量與油產(chǎn)率指數(shù)以及裂解烴含量與總產(chǎn)率指數(shù)模版。

表2 以巖屑為載體的烴組分信息統(tǒng)計表

圖1 遼中凹陷產(chǎn)烴潛量與液態(tài)烴含量模版

圖2 遼中凹陷產(chǎn)烴潛量與油產(chǎn)率指數(shù)模版

圖3 遼中凹陷裂解烴含量與總產(chǎn)率指數(shù)模版

2.2 以鉆井液為載體的烴組分信息儲層流體性質(zhì)解釋模版

對6個凹陷26口探井517組以鉆井液為載體的烴組分信息進行研究和分析，建立了4個解釋符合率較高的儲層流體性質(zhì)解釋模版，并定義了相關(guān)參數(shù)(表3)。

1) 新皮克斯勒法解釋模版。引入C1/C6+，將標(biāo)準(zhǔn)皮克斯勒法內(nèi)的非產(chǎn)區(qū)定義為水、干層區(qū)，得到新皮克斯勒模版。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定了各凹陷儲層流體性質(zhì)解釋模版閾值，建立了各凹陷新皮克斯勒解釋模版。圖4為渤中凹陷新皮克斯勒法解釋模版。

表3 以鉆井液為載體的烴組分定義參數(shù)表

注：m為針對某儲層的常數(shù)，取值為該儲層的有效厚度，無量綱。

圖4 渤中凹陷新皮克斯勒法解釋模版

2) 全烴-流體類型指數(shù)法解釋模版。全烴指數(shù)反映的是儲層孔隙內(nèi)烴類物質(zhì)的豐度，流體類型指數(shù)則表示儲層孔隙內(nèi)液態(tài)烴占總烴類物質(zhì)的比例。通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，建立了各凹陷的全烴-流體類型指數(shù)法解釋模版。圖5為渤中凹陷全烴-流體類型指數(shù)法解釋模版。

圖5 渤中凹陷全烴-流體類型指數(shù)法解釋模版

3) 流體指數(shù)法解釋模版。引入了能夠敏感反映油氣豐度變化的氣指數(shù)(Ig)、油指數(shù)(Io)和水指數(shù)(Iw)等3個衍生參數(shù)，根據(jù)這3條指數(shù)曲線在剖面上的變化趨勢和參數(shù)范圍，參考地質(zhì)錄井的巖性及含油性(熒光顯示)，結(jié)合已知試油結(jié)論及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，建立了流體指數(shù)模版(圖6)。該解釋模版將儲集層內(nèi)流體類型分為4類，使用過程中通過對比解釋層與上部地層的變化趨勢及其他錄井顯示特征來判斷儲層流體性質(zhì)。

4) 異常倍數(shù)法解釋模版。氣體異常倍數(shù)也叫峰基比，是以儲集層與上部非儲集層的氣體組分變化來解釋評價油氣水層[11]。為便于識別儲層中的流體特征，定義了TG、C1含量、C6+含量等3個衍生參數(shù)。對各凹陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，井深不同、油氣類型不同，異常倍數(shù)具有明顯的差異性?；诖耍⒘烁靼枷莓惓１稊?shù)法解釋模版。表4～6分別為渤中凹陷異常倍數(shù)法解釋模版中氣層、生物降解油層及油水層解釋閾值。

圖6 渤中凹陷流體指數(shù)法解釋模版

表4 渤中凹陷氣層解釋閾值

表5 渤中凹陷生物降解油層解釋閾值

表6 渤中凹陷油水層解釋閾值

3 新模版應(yīng)用實例驗證

1) 實例1。渤中凹陷BZX井3 030～3 039 m井段巖屑為熒光細砂巖，根據(jù)衍生參數(shù)(S0+S1)/S2、主峰碳數(shù)及∑C21-/∑C22+,判斷原油為中質(zhì)油，且未遭受明顯生物降解。選用渤中凹陷以巖屑為載體的3個解釋模版，用巖石熱解分析數(shù)據(jù)S0、S1和S2計算得出Pg、OPI和TPI，在以巖屑為載體的3個解釋模版中投點，數(shù)據(jù)點均落在油層區(qū)域(圖7)，解釋結(jié)論為油層。該井本層用φ11.91 mm油嘴測試，產(chǎn)油202.6 m3/d，產(chǎn)氣10 278 m3/d，測試結(jié)論為油層，與解釋結(jié)論吻合。

2) 實例2。萊州灣凹陷KLX井2 113～2 115、2 118～2 122 m井段錄井巖屑為熒光細砂巖，烴組分較為齊全，重組分絕對值也相對較高。將計算的異常倍數(shù)值在新皮克斯勒模版中投點，各數(shù)據(jù)點連成的曲線落在油區(qū)范圍內(nèi)(圖8)，解釋結(jié)論為油層。該井兩層合試產(chǎn)油46.59 m3/d，產(chǎn)氣733 m3/d，測試結(jié)論為油層，與解釋結(jié)論吻合。

3) 實例3。遼中凹陷JZX井3 125～3 144 m井段錄井巖屑為熒光細砂巖，烴組分以C1—C3為主，少量C4—C5、C7H14，其他組分非常少。計算衍生參數(shù)全烴指數(shù)為2 099×10-6，流體類型指數(shù)為4.96，在全烴-流體類型模版上投點落在水干層區(qū)域(圖9)，解釋結(jié)論為干層，該井本層試油未獲得流體產(chǎn)出，解釋結(jié)論與測試結(jié)論吻合。

圖7 渤中凹陷 BZX井錄井儲層流體性質(zhì)解釋結(jié)果(3 030～3 039 m)

圖8 萊州灣凹陷KLX井錄井儲層流體性質(zhì)解釋結(jié)果

圖9 遼中凹陷JZX井錄井儲層流體性質(zhì)解釋結(jié)果

4) 實例4。萊州灣凹陷KLY井井深2 156 m以下錄井資料①、②、③號儲集層的所有烴組分增加較為明顯，氣指數(shù)Ig不斷降低，油指數(shù)Io明顯升高，水指數(shù)Iw相對于上部有小幅度下降，故用流體指數(shù)法模版對該井段①、②、③號儲集層的解釋結(jié)論都是油層(圖10)。對該井段③號儲集層用φ17.46 mm油嘴測試，產(chǎn)油398.9 m3/d，產(chǎn)氣3 972 m3/d，測試結(jié)論為油層，與解釋結(jié)論吻合。

5) 實例5。萊州灣凹陷KLZ井2 177～2 188 m井段錄井巖屑為細砂巖，氣體異常明顯，C1異常倍數(shù)為8～9，C2異常倍數(shù)為4～5，重組分異常倍數(shù)都在10以上，因此用異常倍數(shù)法解釋模版判斷該井段為油層。對該井段進行測試，產(chǎn)油398 m3/d，產(chǎn)氣3 972 m3/d，測試結(jié)論為油層，與解釋結(jié)論吻合。

本次研究共對渤海油田2014—2015年測試求產(chǎn)的14口探井的28層進行了新模版應(yīng)用效果驗證，這些井涵蓋了渤海地區(qū)大部分的流體類型，具有代表性和普遍性。結(jié)果表明，綜合其他錄井手段綜合解釋，所驗證的14口探井的28層中有24層的綜合解釋結(jié)果與測試求產(chǎn)結(jié)論相吻合，符合率達到了85.71%，說明本文建立的新模版在渤海油田具有良好的推廣應(yīng)用前景。

圖10 萊州灣凹陷 KLY井錄井儲層流體性質(zhì)解釋結(jié)果

Fig .10 Mud logging reservoir fluid interpretation results for Well KLY in Laizhouwan sag

4 結(jié)論

以儲層烴組分信息為研究基礎(chǔ)，以渤海油田6個凹陷為研究目標(biāo)，建立了3個以巖屑為載體的烴組分信息儲層流體性質(zhì)解釋模版和4個以鉆井液為載體的儲層流體性質(zhì)解釋模版，進一步拓展了錄井儲層流體性質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)化和定量化的手段，在實際應(yīng)用中取得了一定的效果，具有廣泛的應(yīng)用前景。由于單項錄井技術(shù)固有的局限性以及客觀因素的影響，本文所提出的儲層流體性質(zhì)解釋模版在實際應(yīng)用時應(yīng)與其他錄井手段相結(jié)合，這樣才可以更為準(zhǔn)確地評價儲層流體性質(zhì)。此外， 隨著研究區(qū)勘探程度的提高，錄井?dāng)?shù)據(jù)量不斷增加，其閾值范圍還可以進一步細化，儲層流體性質(zhì)解釋符合率也會進一步提高。

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(編輯：張喜林)

A new method of mud logging reservoir fluid property interpretation in Bohai oilfields based on hydrocarbon components analysis

Tan Zhongjian1Wu Liwei1Guo Mingyu2Hu Yun1Shang Suogui1Mao Min3Sang Yuepu2Jing Wenming3

(1.TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China; 2.CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Ltd.,Tianjin300452,China; 3.China-FranceBohaiGeoservicesCo.,Ltd.,Tianjin300452,China)

Using the existing mud logging technology to accurately evaluate the reservoir fluid property has a practical significance for the oilfield production when confronting the complicated reservoir lithology and oil-gas-water distribution in the reservoirs. Based on the hydrocarbon components statistical analysis of 189 exploratory wells in 6 sags of Bohai oilfields, 3 reservoir fluid property interpretation templates are established with the cuttings as a vector (including the potential production of source rock and pyrolysis hydrocarbon, the potential production of source rock and oil production index, and organic thermal cracking hydrocarbon and total production index templates), and 4 reservoir fluid property interpretation templates are established with the drilling fluid as a vector(including the new Pixler, the total hydrocarbon-fluid index, the fluid index and the abnormal multiple method templates). The new interpretation methods are verified in 28 layers of 14 exploratory wells with production test in 2014 and 2015, and 24 layers interpretation conclusions agree well with the test results, which has the coincidence rate of 85.71%. The proposed method is helpful to quick decision for wellsite mud logging, and further extends the standardization and quantification means of the reservoir fluid property interpretation.

mud logging; hydrocarbon component; reservoir fluid property evaluation; interpretation template; Bohai oilfields

*中海石油(中國)有限公司綜合科研項目“井場油氣水錄井快速識別與綜合評價技術(shù)(編號:YXKY-2011-TJ-02)”部分研究成果。

譚忠健，男，教授級高級工程師，1987年畢業(yè)于原山東海洋學(xué)院，現(xiàn)為中國海洋石油總公司勘探作業(yè)專家、中海石油(中國)有限公司天津分公司工程技術(shù)作業(yè)中心副總經(jīng)理，主要從事勘探作業(yè)(錄井、測井、測試)工作。地址：天津市塘沽區(qū)渤海石油路688號海洋石油大廈A座(郵編：300452)。E-mail:tanzhj@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)03-0037-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.03.005

TE142

A

2015-11-30 改回日期：2016-01-22

譚忠健,吳立偉,郭明宇，等.基于烴組分分析的渤海油田錄井儲層流體性質(zhì)解釋新方法[J].中國海上油氣，2016,28(3)：37-43.

Tan Zhongjian,Wu Liwei,Guo Mingyu,et al.A new method of mud logging reservoir fluid property interpretation in Bohai oilfields based on hydrocarbon components analysis[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(3):37-43.