珠江口盆地少井條件下井間CO2 氣頂預(yù)測(cè)方法研究

馮沙沙，楊 勇，李 偉，柴愈坤

（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000）

EP 區(qū)域發(fā)生兩期油、兩期CO2充注，第一期CO2對(duì)第一期油藏驅(qū)替作用明顯。EPA 油田的幔源無(wú)機(jī)CO2沿著深大斷裂運(yùn)移至A 油田聚集成藏[1，2]。從油氣包裹體特征來(lái)看，A 油田原油以第二期為主，CO2以第一期為主，經(jīng)過(guò)多期油氣充注，A 油田油氣藏類型復(fù)雜多樣，有純油層、CO2氣頂油層和CO2氣層，主區(qū)含油范圍內(nèi)僅1 口井-A1 井，鉆遇多個(gè)CO2氣層和氣頂油層，CO2含量均在90%以上，但由于多數(shù)層未鉆遇構(gòu)造高部位，其井間高部位是否帶CO2氣頂不確定。若存在CO2氣頂，下部油層開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到氣竄或氣鎖，會(huì)降低油藏采收率，另外CO2溶于水有較強(qiáng)的腐蝕作用，對(duì)套管，油管和泵材質(zhì)要求非常高，開(kāi)發(fā)成本也將大大提高，因此必須將CO2氣頂分布研究清楚。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)對(duì)井間氣頂預(yù)測(cè)的技術(shù)方法，本文創(chuàng)新性的綜合應(yīng)用巖石顆粒溶蝕法、黏土礦物演化法、地飽壓差法、圈閉充滿度和蓋層封堵法，首次探索了一套海上少井情況下CO2氣頂預(yù)測(cè)技術(shù)，評(píng)價(jià)井A2 井鉆探后，更有力的證實(shí)了該技術(shù)方法的可靠性。

1 CO2 氣頂預(yù)測(cè)技術(shù)研究

本次CO2氣頂分布預(yù)測(cè)是從儲(chǔ)層微觀特征，儲(chǔ)層流體特征和圈閉蓋層特征三個(gè)方面開(kāi)展研究，充分運(yùn)用CO2流體與儲(chǔ)層的相互作用及區(qū)域油氣充滿度特征，通過(guò)巖石顆粒溶蝕法，黏土礦物演化法，地飽壓差法，圈閉充滿度和蓋層封堵法進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過(guò)地震AVO 屬性進(jìn)行輔助驗(yàn)證，最終確定了CO2氣頂分布（見(jiàn)圖1）。

圖1 CO2 氣頂預(yù)測(cè)技術(shù)分析圖

1.1 巖石顆粒溶蝕法

根據(jù)23 個(gè)井壁心薄片資料，在韓江組各個(gè)層位7個(gè)樣品巖石薄片中，均未發(fā)現(xiàn)顆粒的溶蝕現(xiàn)象；而在珠江組層位的16 個(gè)樣品巖石薄片中，均有長(zhǎng)石和巖屑的顆粒溶蝕現(xiàn)象（見(jiàn)表1，圖2）。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了系列富CO2流體-砂巖作用的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CO2充注不僅會(huì)引起砂巖中一些碎屑礦物（例如長(zhǎng)石）和早期自生礦物的溶蝕、溶解，形成次生孔隙，CO32-還會(huì)與H2O、砂巖發(fā)生反應(yīng)，溶蝕過(guò)程達(dá)到平衡后，地層流體由酸性變?yōu)閴A性，從而析出碳酸鹽礦物（如片鈉鋁石、方解石、白云石、菱鐵礦等）[3-11]。本油田主要是長(zhǎng)石和巖屑的溶解，形成了較多的鐵白云石，泥晶碳酸鹽巖膠結(jié)物和菱鐵礦，且本油田地層水pH 值為8～9，比周邊油田pH值要高。以上顆粒溶蝕現(xiàn)象及菱鐵礦出現(xiàn)的層位主要在珠江組，說(shuō)明韓江組儲(chǔ)層中不存在CO2或者CO2含量極少，而珠江組CO2含量較高，存在CO2氣頂?shù)目赡苄源蟆?/p>

圖2 鑄體薄片（A 長(zhǎng)石溶蝕，B 巖屑溶蝕）

表1 顆粒溶蝕現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)表

1.2 黏土礦物演化法

儲(chǔ)層中含有CO2的流體會(huì)對(duì)黏土礦物產(chǎn)生明顯的影響，CO2流體的充注加快了伊蒙混層黏土礦物的演化，伊蒙混層含量大大減小，其中伊蒙混層中的蒙皂石含量也會(huì)大大減少[12]。根據(jù)這一原理，對(duì)A 油田和該區(qū)域已開(kāi)發(fā)油田的黏土礦物-X 衍射資料進(jìn)行分析，從表2 中可見(jiàn)，各油田選擇與A 油田珠江組相近的深度段，A 油田伊蒙混層含量比EP 其他油田的要低12%～36%，蒙皂石含量低15%～40%；而A 油田本身，珠江組伊蒙混層含量比韓江組低。

表2 EP油田群黏土礦物-伊蒙混層和蒙皂石含量對(duì)比

EP 油區(qū)其他油田均不含CO2氣層和氣頂，因此A油田伊蒙混層和蒙皂石的含量大大降低，主要是因?yàn)镃O2促進(jìn)了黏土礦物中伊蒙混層的演化，進(jìn)而說(shuō)明CO2主要分布在珠江組，珠江組的未鉆遇構(gòu)造高部位的油藏可能帶CO2氣頂。

1.3 地飽壓差法

氣頂油藏油環(huán)的飽和壓力Po≈地層壓力P[13]。因此A 油田帶CO2氣頂?shù)挠筒?，其地層壓力必定和油藏飽和壓力接近，即油藏的地飽壓差接近?。油田鉆井已經(jīng)證實(shí)的帶氣頂?shù)挠筒赜蠥1 井Z5 層和A2 井Z3 層。從油田PVT 分析結(jié)果可見(jiàn)（見(jiàn)表3），Z5 和Z3氣頂油藏的地層壓力和飽和壓力非常接近，地飽壓差在1 MPa 左右。

所以該油田PVT 資料顯示地飽壓差較小時(shí)（1 MPa左右），可以確定為帶氣頂油藏，而地飽壓差較大時(shí)，說(shuō)明油藏未飽和，不會(huì)形成氣頂。珠江組Z10 層地層壓力和飽和壓力相差較大，說(shuō)明不帶氣頂。該方法適用于判斷有高壓物性分析數(shù)據(jù)的油藏高部位是否帶氣頂（見(jiàn)表3）。

表3 A油田高壓物性分析數(shù)據(jù)表

1.4 圈閉充滿度和蓋層封堵預(yù)測(cè)法

張厚福等[14]應(yīng)用充滿系數(shù)，即含油高度與圈閉的閉合高度的比值來(lái)評(píng)價(jià)油氣藏的含油量大??；武守誠(chéng)[15]將油氣充滿度定義為含油面積占圈閉面積的百分?jǐn)?shù)。本文將油氣充滿度定義為含油/氣面積與最大圈閉面積的比值，得出了韓江組和珠江組各油、氣層的圈閉充滿度（見(jiàn)圖3）。

圖3 油藏圈閉充滿度直方圖

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，韓江組油藏充滿度普遍較大，珠江組圈閉油的充滿度相對(duì)較小，而珠江組充注了CO2氣的層和氣頂油藏充滿度較大。根據(jù)這一規(guī)律，珠江組充滿度較大的油藏，可能頂部會(huì)有CO2氣頂。從圖3 中可以判斷，除Z1 外，其他油藏充滿度都小于40%，確定不帶氣頂。那Z1 的蓋層條件是否能夠滿足封堵氣層的需求呢？本文對(duì)各個(gè)油氣藏蓋層的物性進(jìn)行了分析（見(jiàn)圖4）。以Z2 的CO2氣層的蓋層物性為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，Z1 蓋層孔隙度和滲透率較大，封堵條件較差，因此推斷Z1 層不帶氣頂。

圖4 油氣藏蓋層孔隙度和滲透率直方圖

1.5 地震AVO 反演輔助驗(yàn)證含氣性

AVO 屬性包括AVO 截距（A）：它是入射角為0 度縱波垂直入射時(shí)的反射系數(shù)，可反映巖性特征等地質(zhì)現(xiàn)象；AVO 梯度（B）：為直線的斜率，與縱橫波速度比有關(guān)，反映的是巖層彈性參數(shù)的綜合特征，通常含氣砂巖比水飽和砂巖具有更大的梯度值；碳?xì)錂z測(cè)因子（AB）：通常情況下，砂巖含氣時(shí)A 和B 的絕對(duì)值是增大的，而AB 增大更明顯，在剖面上“亮點(diǎn)”特征會(huì)更加突出[16]，因此（AB）屬性特征常用作為碳?xì)錂z測(cè)指示。

根據(jù)前面AVO 類型分析，A 油田含氣儲(chǔ)層為III類AVO，AB 屬性為正值，含油儲(chǔ)層和含水儲(chǔ)層為IV類AVO，AB 屬性值應(yīng)為負(fù)值，基于AB 屬性值值域可預(yù)測(cè)含氣儲(chǔ)層的分布位置（對(duì)10 m 以上的油氣層識(shí)別效果較好）。通過(guò)對(duì)主力含氣儲(chǔ)層Z5（厚11 m）分析，AB 屬性預(yù)測(cè)的含氣范圍主要集中在A1 井的構(gòu)造高部位，與解釋的含氣邊界比較吻合，而含油范圍內(nèi)AB屬性呈現(xiàn)的是負(fù)的AB 值（見(jiàn)圖5）。對(duì)Z1 層（10 m）的AB 屬性進(jìn)行分析，A1 井Z1 層均鉆遇油層，并未鉆遇氣，屬性結(jié)果與鉆井吻合，根據(jù)屬性平面分布預(yù)測(cè)Z1層不帶氣頂。

圖5 AB 屬性平面圖（粉色線表示含氣邊界，黑色線表示含油邊界）

2 結(jié)論與應(yīng)用

在以上氣頂預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，鉆探了評(píng)價(jià)井A2 井，進(jìn)一步證實(shí)了該預(yù)測(cè)技術(shù)的可靠性。A2 井在韓江組各層高點(diǎn)均未鉆遇CO2氣頂或CO2氣藏；珠江組鉆遇多個(gè)CO2氣藏和氣頂油藏，圈閉充滿度小的油藏構(gòu)造高點(diǎn)均不帶氣頂，與預(yù)測(cè)一致；A2 井鉆遇氣頂油藏Z5 的邊部位，取樣PVT 分析地飽壓差1.3 MPa，地飽壓差較?。籞18 層鉆遇高部位，地飽壓差10 MPa，不帶氣頂，與預(yù)測(cè)一致。A2 井鉆遇Z5 和Z1 層均為油層，與AVO 預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

綜上所述，本文綜合運(yùn)用巖石顆粒溶蝕法，黏土礦物演化法，地飽壓差法，圈閉充滿度和蓋層封堵法，地震AVO 屬性預(yù)測(cè)等多種方法，對(duì)井間高部位CO2氣頂進(jìn)行預(yù)測(cè)，形成了一套海上少井條件下CO2氣頂預(yù)測(cè)技術(shù)，最終確定CO2氣層和氣頂僅分布在珠江組，并且珠江組未鉆遇構(gòu)造高部位的油藏均不帶氣頂。該預(yù)測(cè)結(jié)果為儲(chǔ)量評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)方案制定指明方向：韓江組油藏不帶氣頂，水平井單采韓江組油層時(shí)，在防腐措施方面可以大大節(jié)約成本；韓江組和珠江組定向井合采的井位，必須采用防腐材料；對(duì)于氣頂規(guī)模較大的油藏，進(jìn)行氣頂氣循環(huán)回注保壓或者將CO2注入下部水層埋存，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)提高氣頂油藏采收率。