劉斌,張曉嬌
1.南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院(江蘇 南京 210046)
2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司 地質(zhì)錄井一公司 (黑龍江 大慶 163411)
3.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司 力神泵業(yè)有限公司 (黑龍江 大慶 163311)
氣測錄井作為現(xiàn)場勘探綜合錄井的重要組成部分,是及時準(zhǔn)確識別和評價油氣層的重要手段之一,對某些特殊油氣藏的發(fā)現(xiàn),往往能起到關(guān)鍵的作用[1-2]。
近年來,大慶油田逐漸加大了對松遼盆地頁巖油勘探力度,并初見成效[3-4]。在頁巖油勘探錄井過程中,尚未建立完整的針對泥頁巖劃分標(biāo)準(zhǔn),對氣測顯示的劃分仍然按照砂巖儲層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在對目的層青一段泥頁巖進(jìn)行氣測劃分時,由于該層自生自儲的特征,判斷氣測顯示的時候,很容易將整個層位劃成氣測顯示段,進(jìn)而弱化氣測資料在解釋油氣層中的作用。盡管在后期資料解釋時,各單位都有相應(yīng)軟件對氣測進(jìn)行精細(xì)回歸處理[5-6],但對現(xiàn)場錄井施工借鑒作用不強(qiáng)。利用現(xiàn)場現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),通過理論分析,對氣測數(shù)據(jù)進(jìn)行合理加權(quán),增大異常幅度,進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)場氣測異常劃分。
目前,在松遼盆地頁巖油錄井施工現(xiàn)場,對泥頁巖段氣測異常的劃分,主要是延續(xù)常規(guī)儲層的劃分方法。
氣測異常劃分時,通常參照巖性情況及含油產(chǎn)狀,最大值和基值的比值超過1.5 倍即確定為氣測異常顯示,顯示段頂部從氣測值開始抬升的位置算起,氣測值下降到半幅點(diǎn)即確定為顯示段底部。
從部署的SY1、SY3等幾口頁巖油井看,青一段發(fā)育成熟的烴源巖,氣測組分從C1~nC5齊全,部分Ⅱ類、Ⅲ類泥頁巖油層井段可能會出現(xiàn)無C5 的情況。此時,組分不全時,即使倍數(shù)達(dá)到1.5 倍,也可不劃分。此類情況,可適當(dāng)提高異常比值到3 倍以上再劃分顯示井段。
在使用油基泥漿時,受柴油影響,全烴曲線異常抬升,與C1 曲線分離度大,參考性降低。由于油基泥漿主要影響的是重組分,對輕烴尤其是C1影響較小,此時可重點(diǎn)依據(jù)C1的曲線形態(tài)進(jìn)行氣測異常段劃分。
在受鉆井條件影響較大的時候,氣測數(shù)據(jù)解釋評價時,通過“能力系數(shù)”、“幅差法”、“烴斜率”等方法[7],對氣測顯示進(jìn)行合理判斷。
松遼盆地青山口組泥頁巖層具有厚度大、有機(jī)質(zhì)含量高、成熟度較好等特點(diǎn)[8],鉆進(jìn)至該層位后,通常氣測基值抬升較高,鉆井液中含氣量增多,氣測曲線形態(tài)更容易受鉆井參數(shù)影響,也更容易形成單根氣等假異常。在頁巖油勘探中,將該層位作為目的層,氣測異常劃分難度增大。
受鉆井工藝影響,比如鉆頭尺寸、定向鉆進(jìn)、復(fù)合鉆進(jìn)等人為因素導(dǎo)致單位時間破碎地層量不能客觀反應(yīng)地層情況。受泥漿體系影響,密度、黏度變化等因素造成氣體攜帶能力的變化。尤其是在定向井和水平井鉆井過程中,定向鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩個工況頻繁交替時,對氣測值影響最為明顯[9]。這也是影響現(xiàn)場氣測異常判斷的主要因素。
地層壓力的變化,造成3種鉆井狀態(tài)的切換:過平衡、欠平衡和近平衡,儲層厚度、孔隙度、含氣飽和度等都使得鉆井液含氣量變化。
在錄井現(xiàn)場,需要對真假氣測異常進(jìn)行快速識別,以達(dá)到準(zhǔn)備提供原始資料的目的,滿足甲方現(xiàn)場決策。對氣測定量解釋,可以放到后期解釋部門完成。在現(xiàn)場對氣測異常判斷的時候,盡管影響氣測資料的因素很多,但同一地層鉆進(jìn)的情況下,設(shè)備、鉆井液體系、地層的影響作用有限,主要還是受鉆井工藝影響,需重點(diǎn)對鉆時、鉆頭尺寸、泥漿密度等進(jìn)行回歸校正。
dc指數(shù)就是在消除鉆壓、鉆頭直徑、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、鉆井液密度等影響因素的情況下,反映地層可鉆性的一個綜合指標(biāo)。它實(shí)現(xiàn)了把所有鉆遇地層的可鉆性放在同等鉆井條件下進(jìn)行比較。國內(nèi)外常用的一個經(jīng)驗(yàn)公式為[10-13]:
式中:n為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速,r/min;t為鉆時,min/m;W為鉆壓,kN;db為鉆頭直徑,mm;ρw為地層水密度,g/cm3;ρce為循環(huán)鉆井液當(dāng)量密度,g/cm3。
從公式(1)中可以看出,在綜合考慮各項(xiàng)因素后,dc 指數(shù)與鉆時成非線性的正相關(guān)性,即鉆時越大,可鉆性差,dc值就高。而在實(shí)鉆過程中,氣測值與鉆時通常表現(xiàn)出非線性關(guān)系的負(fù)相關(guān)性,即鉆時越大,氣測值越低。不難得出,在同一鉆井條件下,dc指數(shù)值與氣測值存在某種負(fù)相關(guān)性。因此,用全烴值乘以dc 指數(shù),即TG1=TG*dc,可在一定程度上補(bǔ)償因鉆時大造成的氣測低值,修正鉆時小造成的氣測高值,將局部井段氣測值放到近似同等施工條件進(jìn)行對比,提高對比精度。
現(xiàn)場僅對全烴進(jìn)行加權(quán),主要是簡化現(xiàn)場輔助判斷流程,同時也考慮到同一層位、同類烴源巖,油質(zhì)相同,各組分占比結(jié)構(gòu)基本類似,對后期三角圖版、3H比值法等氣測解釋并無影響。
由于部分井段控時鉆進(jìn)、取芯鉆進(jìn)不順利等情況,通常造成鉆時波動較大,從幾分鐘到上百分鐘。針對這種情況,現(xiàn)場利用鉆時數(shù)據(jù)對公式(1)進(jìn)行對數(shù)取整后加權(quán)TG1=TG×dc[lgROP],優(yōu)化加權(quán)次數(shù)。用Excel 表格處理時,選用函數(shù)ROUND 進(jìn)行四舍五入取整處理,當(dāng)[lgROP]為 0 時,dc[lgROP]=1 表示不做處理。通過這種處理方法,可以更好地處理異常大鉆時帶來的影響,同時也認(rèn)可快鉆時下的氣測數(shù)據(jù)。
以三肇凹陷某頁巖油井為例,對目的層青一段數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該層位巖性以灰黑色熒光泥巖、熒光泥頁巖互層分布為主,夾薄層油頁巖,整體巖性較純、色均、質(zhì)較純、性硬、吸水性及可塑性較差。從 1 960.0~2 070.8 m 連續(xù)取芯,共下取芯筒 12 次,青一段1 970.5~2 063.5 m,厚93.0 m,表1為XX井青一段氣測全烴與后期資料解釋情況對照表。從表1可見,受取芯工藝影響,鉆時變化區(qū)域較大,部分井段氣測曲線異常幅度較低。
將原始?xì)鉁y數(shù)據(jù)TG、處理后的數(shù)據(jù)TG1和后期解釋成果投放到EXCEL折點(diǎn)圖中,并將甜點(diǎn)區(qū)Ⅰ類泥頁巖油層定義為“1”,其他定義為“0”。從圖1可見,按常規(guī)氣測顯示劃分方法,除了25-27號層與氣測關(guān)系對應(yīng)較好外,其他層對應(yīng)關(guān)系較差。利用現(xiàn)場錄井已有數(shù)據(jù)庫中的dc指數(shù)和ROP,對氣測全烴TG 做合理的處理得到TG1,與解釋結(jié)果符合率更高,尤其是解釋層21-28號層對應(yīng)關(guān)系更吻合。
表1 XX井青一段氣測全烴與后期資料解釋情況對照表
圖1 校正前后氣測曲線與解釋結(jié)果散點(diǎn)圖
按照校正后的氣測曲線形態(tài),對主要目的層1 970~2 064 m氣測情況重新劃層,從以前大段劃層3 層,擴(kuò)展到7 層,劃層更為精細(xì);同時對照本層94 m 的解釋結(jié)果,原始?xì)鉁y資料現(xiàn)場誤判率從40.4%下降到20.2%,結(jié)果見表2。
從TG1氣測曲線形態(tài)看,突出了23號層底部異常幅度。從現(xiàn)場實(shí)際取芯情況看,井段2 024.48~2 024.59 m(歸位到23層),巖心出筒時,現(xiàn)場見原油外溢,油氣味濃,該筒下鉆后,后效達(dá)到全井最高值,為全井錄井顯示最好井段,圖2為巖心出筒的實(shí)物照片。
表2 校正前后氣測劃分情況
圖2 巖心出筒的實(shí)物
在氣測資料處理方面,各錄井公司解釋部門都有較為成熟的處理識別軟件,可以更好地劃分油氣層位置、識別油氣性質(zhì)。但對現(xiàn)場施工人員來說,錄井原始資料的準(zhǔn)確判斷,對提高現(xiàn)場錄井品牌、滿足現(xiàn)場甲方人員實(shí)時需求以及隨鉆施工決策方面都有重要的作用。從現(xiàn)場錄井施工角度,對氣測資料前期判斷方面進(jìn)行淺析,利用現(xiàn)有數(shù)據(jù),對氣測曲線進(jìn)行合理處理,達(dá)到更加準(zhǔn)確落實(shí)現(xiàn)場油氣顯示的目的。目前,在松遼盆地頁巖油施工中,該方法應(yīng)用效果較為明顯,能夠更加精細(xì)地劃分氣測異常層。