渤海太古界變質(zhì)巖潛山裂縫型儲集層隨鉆評價(jià)方法

郭明宇 姬建飛

(①中海石油(中國)有限公司天津分公司;②中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司)

0 引 言

1 區(qū)域地質(zhì)概況

渤中19-6構(gòu)造位于渤海灣盆地渤中凹陷西南部，西部與埕北低凸起相鄰，南部與黃河口凹陷相接，東南部與渤南低凸起相鄰，北依沙壘田凸起。渤中19-6構(gòu)造凝析氣田含氣層位主要為太古界變質(zhì)巖潛山[7-9]，潛山地層經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，長期暴露剝蝕和多期改造，形成了裂縫型儲集層[10-11]。太古界變質(zhì)巖主要巖性為二長片麻巖、斜長片麻巖及混合片麻巖，局部可見斷層角礫巖，主要儲集空間為裂縫及溶蝕孔，以裂縫為主。原油地面密度為0.792 6～0.808 9 g/cm3(20℃)，在地層條件下呈凝析氣相，具有高含凝析油凝析氣藏特征。這種流體性質(zhì)和儲集條件為錄井技術(shù)評價(jià)儲集層有效性提供了重要標(biāo)準(zhǔn)和前提條件。

2 裂縫型儲集層隨鉆評價(jià)方法

有效儲集層廣義上是指能夠儲集、滲流地層流體的儲集層，在現(xiàn)有工藝下能夠獲得工業(yè)價(jià)值產(chǎn)能的儲集層[12-14]。為了評價(jià)渤中19-6構(gòu)造太古界變質(zhì)巖潛山裂縫型儲集層的有效性，需要梳理出有效儲集層錄井資料響應(yīng)特征、建立有效儲集層錄井評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)對儲集層的有效性評價(jià)。隨鉆評價(jià)過程中基于錄井資料的裂縫型儲集層隨鉆評價(jià)主要分為四個(gè)方面，即儲集層含油氣性評價(jià)、裂縫發(fā)育情況評價(jià)、含油氣豐度評價(jià)及含水性評價(jià)。通過與測井資料、壁心資料、巖心資料、地層測試資料的綜合分析，建立有效儲集層的綜合評價(jià)指標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)對變質(zhì)巖潛山裂縫儲集層進(jìn)行精準(zhǔn)評價(jià)，進(jìn)一步建立有效儲集層與產(chǎn)能的關(guān)系。

2.1 儲集層含油氣性評價(jià)方法

2.1.1 基于地化熱解氣相色譜譜圖特征評價(jià)

太古界潛山儲集層主要以裂縫、孔洞為儲集空間，巖屑錄井含油級別普遍偏低。通過地化錄井技術(shù)可以有效檢測儲集層內(nèi)的烴類物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對儲集層含油氣性評價(jià)。研究區(qū)為高含凝析油的凝析氣藏，通過對比分析地化熱解氣相色譜譜圖的主峰碳及碳數(shù)范圍發(fā)現(xiàn)，有效儲集層的標(biāo)準(zhǔn)地化熱解氣相色譜譜圖的典型特征為碳數(shù)范圍分布廣且均能檢測nC33之后的組分，主要表現(xiàn)為峰形飽滿呈規(guī)則梳狀，主峰碳為nC16，未分辨化合物含量低，譜圖形態(tài)為三角形(圖1a)；非有效儲集層地化熱解氣相色譜譜圖特征為基線平直，譜圖豐度較低，組分不齊全或無組分分布(圖1b)。

2.1.2 基于三維定量熒光指紋譜圖特征評價(jià)

三維定量熒光是利用石油中所含的芳香烴等成分在紫外光照射下能夠被激發(fā)并發(fā)射熒光的特性，通過檢測樣品熒光光譜和激發(fā)、發(fā)射波長，定量計(jì)算樣品的含油濃度、判斷原油性質(zhì)的光學(xué)分析方法。通過對現(xiàn)場巖屑分析采集獲取含油性分析的二維指紋譜圖，研究區(qū)高含凝析油的特征可以采用三維定量熒光指紋譜圖進(jìn)行快速識別，直觀可見：有效儲集層的譜圖形態(tài)飽滿，出峰位置固定，平行于拉曼峰的位置出現(xiàn)單峰狀態(tài)(圖2a)；非有效儲集層的譜圖不飽滿，不出峰或只有拉曼峰(圖2b)。

2.2 儲集層裂縫發(fā)育情況評價(jià)方法

2.2.1 基于巖屑微觀特征的裂縫評價(jià)

對潛山進(jìn)行大量巖屑觀察、熒光直照、巖心觀察，并結(jié)合測井解釋結(jié)論分析發(fā)現(xiàn)：裂縫發(fā)育井段巖屑中可見少量石英晶體或顯微鏡下可見微小石英晶簇，部分巖屑被瀝青質(zhì)浸染呈褐黑色，巖屑表面可見凝析油，熒光直照呈亮白色、藍(lán)白色、亮黃色；非裂縫發(fā)育井段巖屑以長石為主，巖屑干凈，熒光直照黃色礦物熒光或無熒光(圖3)。通過對巖屑微觀特征的觀察可定性評價(jià)潛山裂縫發(fā)育情況。

水生態(tài)文明建設(shè)是解決石羊河流域生態(tài)問題的必要途徑……………………………………………………… 王 浩(5.19)

圖1 地化氣相色譜譜圖特征

2.2.2 基于氣測-鉆井多參數(shù)耦合的隨鉆裂縫評價(jià)

一般認(rèn)為機(jī)械鉆速、氣測異常波動(dòng)可反映裂縫發(fā)育情況，機(jī)械鉆速越快、氣測異常越明顯，裂縫越發(fā)育。生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，潛山鉆進(jìn)過程中，機(jī)械鉆速受控于潛山地層蝕變程度，一旦潛山地層發(fā)生碳酸鹽化或高嶺土化，可鉆性變好，機(jī)械鉆速變快，裂縫欠發(fā)育。氣測錄井技術(shù)主要是通過對進(jìn)入鉆井液中的烴類氣體及液體的組分和含量進(jìn)行測量分析，可間接反映裂縫發(fā)育情況，但氣測資料在實(shí)際錄取過程中易受工程、地質(zhì)等多重因素影響，通過氣測異常井段與測井解釋裂縫發(fā)育段對比，符合率不足50%，不能滿足生產(chǎn)需求。基于氣測異常和機(jī)械鉆速能夠在一定程度上反映裂縫發(fā)育情況，并綜合考慮鉆壓、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速等其他鉆井參數(shù)，創(chuàng)建了可準(zhǔn)確反映裂縫情況的裂縫系數(shù)(K)，形成了氣測-鉆井多參數(shù)耦合的隨鉆裂縫評價(jià)方法，裂縫系數(shù)K計(jì)算公式如下：

式中：Tg為氣測全烴，%；ROP為鉆時(shí)，min/m；RPM為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；WOB為鉆壓，kN；D為井眼直徑，mm。

圖2 三維定量熒光指紋譜圖特征

圖3 潛山裂縫發(fā)育段巖屑微觀特征

通過與測井成像定量計(jì)算的儲集層裂縫密度、裂縫長度、裂縫孔隙度對比分析發(fā)現(xiàn)，基于錄井氣測-鉆井參數(shù)耦合建立的裂縫系數(shù)所反映的裂縫發(fā)育情況與測井成像定量評價(jià)效果一致(圖4)，表明通過裂縫系數(shù)可以對儲集層的發(fā)育情況進(jìn)行有效評價(jià)。

對該區(qū)塊多口井資料進(jìn)行分析和對比，結(jié)合裂縫系數(shù)評價(jià)結(jié)果，與井壁取心和巖心相互驗(yàn)證表明，有效儲集層的儲集性能好，裂縫系數(shù)大于1，巖屑鏡下見縫洞、石英晶體、灰質(zhì)團(tuán)塊、瀝青團(tuán)塊等；非有效儲集層物性中等，裂縫系數(shù)小于1，巖屑鏡下裂縫不發(fā)育，或者裂縫被泥質(zhì)或灰質(zhì)充填，儲集層較為致密，錄井資料無含油氣特征。

2.3 儲集層含油氣豐度評價(jià)方法

一般認(rèn)為以巖屑為載體的三維定量熒光和地化熱解數(shù)據(jù)在縱向上的差異能夠反映地層含油氣豐度的變化，由于潛山裂縫型儲集層非均質(zhì)性強(qiáng)，人為取樣難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，造成不同專項(xiàng)錄井資料之間及與測井解釋結(jié)論橫向?qū)Ρ任呛闲圆?，難以建立統(tǒng)一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

地化輕烴技術(shù)測量巖屑與鉆井液混合樣罐頂氣，樣品不需清洗和挑樣，能夠最大程度保留地層烴類信息。地化輕烴豐度是指輕烴檢測到所有組分的峰面積之和，豐度值越大反映儲集層含油氣豐度越高[15-17]。與測井解釋結(jié)論對比，輕烴豐度異常井段與裂縫發(fā)育段對比關(guān)系較為吻合，能夠準(zhǔn)確評價(jià)裂縫含油氣豐度，該方法較為有效可靠(圖5)。

圖4 有效儲集層裂縫發(fā)育情況評價(jià)效果

圖5 含油氣豐度評價(jià)效果

通過對研究區(qū)內(nèi)儲集層地化輕烴資料的分析發(fā)現(xiàn)，有效儲集層地化輕烴的組分齊全，∑(C1-C9)組分豐度較高；非有效儲集層地化輕烴譜圖特征為組分不齊全，∑(C6-C9)組分豐度較低。通過區(qū)域地化輕烴豐度和∑(C6-C9)豐度圖板分析，以輕烴豐度105mV·s作為有效儲集層和非有效儲集層劃分界限標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 儲集層含水性評價(jià)方法

地化輕烴分析可以檢測C1-C9各單體烴組分，其中包括單環(huán)芳烴6個(gè)、環(huán)烷烴34個(gè)、正構(gòu)烷烴9個(gè)、異構(gòu)烷烴54個(gè)。輕烴分析資料用于含水性分析，主要基于在油氣生成、運(yùn)移成藏過程中，水對原油的溶解、驅(qū)替、水洗作用使得儲集層內(nèi)原油組分發(fā)生變化，原油組分有選擇性地溶解于水中，并隨著水的流動(dòng)而被帶走。根據(jù)不同烴類在水中的溶解度，得出了輕烴組分對水的敏感性，隨著含水量升高，烴類含量下降速度加快，與同碳數(shù)輕烴相比，不同烴類含量下降速度排序依次為：芳烴>異構(gòu)烷烴>正構(gòu)烷烴>帶支鍵的環(huán)烷烴>環(huán)烷烴。

依據(jù)測試及取樣資料分析，分別選取含水及不含水樣點(diǎn)作為分析對象，利用輕烴氣相色譜分析技術(shù)，進(jìn)行色譜峰面積、出峰個(gè)數(shù)、烴比值、百分含量參數(shù)與含水率相關(guān)性分析。優(yōu)選出地化輕烴∑(C1-C5)豐度、2-甲基戊烷系數(shù)兩個(gè)適用于裂縫型儲集層的水敏感性參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，主要是通過標(biāo)準(zhǔn)輕烴∑(C1-C5)組分含量變化判斷儲集層含水性，相對于輕烴組分絕對含量而言，輕烴組分峰面積比值相對穩(wěn)定，受油質(zhì)、含油豐度和原油的揮發(fā)性影響小，其與儲集層含水性的相關(guān)性更好。因此，利用輕烴分析資料判別儲集層含水性時(shí)，主要應(yīng)用其∑(C1-C5)組分含量以及2MC5(2-甲基戊烷)與22DMC4(2,2-二甲基丁烷)峰面積比值參數(shù)?；谏鲜龇治鲈恚⒘撕跃?xì)解釋評價(jià)圖板(圖6)，整體符合率達(dá)85%以上。

圖6 基于地化輕烴水敏感性參數(shù)的儲集層含水性解釋圖板

3 有效儲集層厚度與測試產(chǎn)能的關(guān)系

利用裂縫系數(shù)法精細(xì)劃分有效儲集層厚度，地化輕烴豐度定量判斷含油氣豐度，綜合確定各參數(shù)的儲集層分類閾值，建立儲集層隨鉆綜合錄井評價(jià)參數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)。將儲集層分為有效儲集層和非有效儲集層，具體分類標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 儲集層有效性綜合錄井參數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)

研究區(qū)太古界潛山有效儲集層為裂縫發(fā)育且含油氣豐度高的層段?？紤]到構(gòu)造內(nèi)太古界潛山儲集層的裂縫形成機(jī)制基本相同，選取有效儲集層厚度以及有效儲集層與測試井段占比兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，與測試產(chǎn)能進(jìn)行相關(guān)性分析。分析結(jié)果表明，測試產(chǎn)能與有效儲集層厚度有較好的相關(guān)性，與有效儲集層占比相關(guān)性較低(圖7)。

通過對研究區(qū)及周圍區(qū)域多口井有效儲集層厚度與測試產(chǎn)能進(jìn)行線性相關(guān)性分析，檢驗(yàn)綜合錄井參數(shù)儲集層有效性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的適用性及有效儲集層厚度與產(chǎn)能的相關(guān)性。結(jié)果表明，有效儲集層厚度與日產(chǎn)油氣當(dāng)量擬合公式的決定系數(shù)r2為0.902 9(圖8)，基于綜合錄井參數(shù)的儲集層有效性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)適用、可行，并可據(jù)此建立基于有效儲集層厚度的快速產(chǎn)能定性預(yù)測方法。

圖7 有效儲集層厚度及占比與測試產(chǎn)能相關(guān)性分析

圖8 有效儲集層厚度與測試日產(chǎn)油氣當(dāng)量的關(guān)系

4 結(jié) 論

(1)通過渤中19-6構(gòu)造有效儲集層錄井參數(shù)的研究，建立了渤海深層太古界變質(zhì)巖潛山裂縫型儲集層隨鉆含油氣性評價(jià)方法、儲集層裂縫發(fā)育定性評價(jià)方法、含油氣豐度定量評價(jià)方法、含水性分析方法，在實(shí)踐中能夠?qū)ψ冑|(zhì)巖潛山裂縫型儲集層進(jìn)行有效評價(jià)。

(2)基于研究區(qū)已鉆井太古界潛山隨鉆評價(jià)成果，建立了儲集層有效性綜合錄井參數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)以及有效儲集層厚度與測試產(chǎn)能的相關(guān)關(guān)系，為該區(qū)未測試井的產(chǎn)能評估及后續(xù)開發(fā)方案調(diào)整提供了技術(shù)支撐。

(3)渤海油田深層太古界潛山隨鉆評價(jià)方法在潛山勘探作業(yè)中獲得了較好的應(yīng)用效果，對于推動(dòng)該區(qū)深層潛山裂縫型儲集層評價(jià)有著重要的指導(dǎo)意義。

(4)業(yè)內(nèi)對于產(chǎn)能預(yù)測的研究主要是在測井領(lǐng)域開展，錄井資料多應(yīng)用于定性評價(jià)，油田勘探初期難以滿足基于錄井資料的數(shù)理統(tǒng)計(jì)法的研究，主要因?yàn)闊o法滿足大量樣本數(shù)據(jù)需求的前提。研究區(qū)的實(shí)際勘探作業(yè)中基于錄井資料的測試產(chǎn)能的預(yù)測定性評價(jià)效果較好，可以為該區(qū)未測試井的產(chǎn)能評估及后續(xù)開發(fā)方案調(diào)整提供技術(shù)支撐，對錄井資料在單井產(chǎn)能預(yù)測中的應(yīng)用有著一定的推進(jìn)作用。