南堡5號構(gòu)造天然氣氣測錄井規(guī)律研究

崔 健

(中國石油冀東油田公司監(jiān)督中心)

0 引 言

冀東油田南堡5號構(gòu)造位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部南堡凹陷西南莊斷層下降盤，是一個發(fā)育在中、古生界基巖鼻狀構(gòu)造背景上、受西南莊斷層及其派生斷層控制形成的潛山披覆斷背斜構(gòu)造帶。南堡5號構(gòu)造沙河街組含氣儲層主要有火山巖、火山碎屑巖和砂巖?；鹕綆r發(fā)育東西兩個火山機構(gòu)，東部火山機構(gòu)錄井顯示活躍，是主要的勘探區(qū)域，縱向自下而上分為Ⅰ-Ⅵ六個噴發(fā)期次，主要巖性為玄武巖與火山碎屑巖，儲層以裂縫孔隙型為主，氣藏分布受控于有利火山巖儲層分布，油氣藏相態(tài)以凝析油氣藏為主。砂巖儲層主要發(fā)育扇三角洲前緣相砂體，孔隙度高，油氣顯示活躍。

南堡5號構(gòu)造深層鉆探時，多口井在深層錄井中發(fā)現(xiàn)氣測顯示極其活躍，多項錄井信息都指示該區(qū)是天然氣勘探的有利區(qū)域，但從錄井資料及試油成果對比來看，兩者不匹配的情況較多，解釋符合率只有63.6%，其主要原因在于油氣水層錄井識別與解釋研究不夠深入，難以滿足當前勘探開發(fā)需要；同時，該區(qū)目標層埋藏較深，鉆探時井壁不穩(wěn)定、定向施工難度大，錄井資料受影響相對較大[1-3]。如何提高本區(qū)域的錄井解釋評價符合率，進而探索對天然氣層識別的有利參數(shù)，解決天然氣層識別也是錄井面臨的重要課題。

針對以上問題，開展深入、系統(tǒng)性的研究，建立天然氣錄井綜合解釋方法與標準，及時、準確識別該區(qū)儲層流體性質(zhì)，從而作為天然氣勘探的重要技術(shù)支撐。

1 南堡5號構(gòu)造沙河街組氣測錄井特征

氣測錄井作為發(fā)現(xiàn)與識別油氣層的有效手段，能夠?qū)崟r連續(xù)檢測環(huán)空流體攜帶出的地層烴類氣體，尤其在天然氣勘探開發(fā)過程中一直起著其他手段無法替代的作用。在研究過程中，共收集了南堡5號構(gòu)造深層沙河街組39口井765層鉆井、錄井資料以及101層試油資料，通過總結(jié)不同的氣測組分特征，建立了3種天然氣層氣測解釋圖板，優(yōu)化了3H解釋方法，同時總結(jié)了縱向油、氣相對質(zhì)量曲線特征，在實際氣層解釋過程中，綜合運用以上手段，各方法相互印證，取得了較好的實用效果。

1.1 氣測組分特征

用南堡5號構(gòu)造沙河街組隨鉆氣測組分相對含量與已采出的天然氣檢測組分含量進行對比，分析其各組分的相對含量值，總結(jié)沙河街組不同流體的氣測組分特征。氣測隨鉆測量數(shù)據(jù)烴組分相對含量與天然氣檢測一致，證明氣測隨鉆測量數(shù)據(jù)準確無誤，因而這些數(shù)據(jù)可以準確反映地層天然氣組分特征。

南堡5號構(gòu)造沙河街組氣測組分特征：

(1)氣層：C1相對含量基本在85%以上，C2>C3，iC4與nC4含量相近，C1-nC4依次削減(圖1)。

圖1 南堡5號構(gòu)造沙河街組氣層組分特征

(2)油層：C1相對含量在60%～75%之間，C3>C2，nC4>iC4，近似呈“W”形狀(圖2)。

圖2 南堡5號構(gòu)造沙河街組油層組分特征

1.2 氣測解釋圖板

通過統(tǒng)計南堡5號構(gòu)造深層沙河街組氣測數(shù)據(jù)，結(jié)合本區(qū)試油等資料綜合建立多種氣測解釋圖板，從中優(yōu)選具有代表性的解釋圖板，根據(jù)油、氣、水層氣測顯示在圖板中的特點，分析研究各價值點的分布規(guī)律，劃分價值區(qū)界限[4]。

1.2.1 三角形圖板

在三角形圖板中，油氣水層有明顯的界限，氣層和氣水同層點集中在左上方，油層點集中在下方，水層落點集中在右上部。不足之處在于氣層和氣水同層沒有明顯界限(圖3)。

圖3 南堡5號構(gòu)造沙河街組三角形圖板

1.2.2 氣測比值圖板

在南堡5號構(gòu)造沙河街組地層中，油層和氣層的氣測烴組分區(qū)分比較明顯，尤其C2和C3，氣層C2>C3。因此，以C1相對含量為橫坐標，以C2/C3為縱坐標，建立氣測比值圖板(圖4)，可以區(qū)分油層和氣水層，不足之處在于氣層和水層價值點重合，無法區(qū)分。

圖4 南堡5號構(gòu)造沙河街組C1與C2/C3圖板

1.2.3 地層含氣量圖板

在地層含氣量解釋圖板中使用的參數(shù)和計算方法如下：

E=Qt/(πD2/4)

式中：E為沖淡系數(shù)；Q為鉆井液排量，m3/min；t為鉆時，min/m；D為鉆頭直徑，m。

G=(a/b)X

式中：G為鉆井液含氣量，m3/m3；a為蒸餾出的氣體體積，mL；b為蒸餾所用的鉆井液體積，mL；X為鉆井液蒸餾出的氣體總濃度之和，m3/m3。

C=EG/100

式中：C為地面含氣量，m3/m3。

利用地面含氣量與鉆井液含氣量建立圖板，油氣水三區(qū)有明顯的界限(圖5)，但與傳統(tǒng)地層含氣量圖板相比，油層和氣層的位置發(fā)生了變化。傳統(tǒng)地層含氣量圖板中，從左至右依次為水層-油層-氣層，而南堡5號構(gòu)造沙河街組地層含氣量圖板油層和氣層位置發(fā)生交換，氣層在中間，油層落在右側(cè)，主要原因：一是南堡5號構(gòu)造多數(shù)井采用欠平衡鉆井，氣測值普遍偏高；二是南堡凹陷大多是油氣伴生，純氣層的全脫分析可能會小于油氣層。

圖5 南堡5號構(gòu)造沙河街組地面含氣量與鉆井液含氣量圖板

1.3 3H解釋方法

3H法側(cè)重于井筒內(nèi)的對比分析，由三個參數(shù)——濕度比WH、平衡比BH和特征比CH組成。南堡5號構(gòu)造沙河街組地層多為凝析油氣藏，油氣水關(guān)系復雜，因此適合應用3H法區(qū)分縱向上油氣水層之間的差異[5-7](表1)。

表1 3H法判別流體性質(zhì)一般標準

WH=100(C2+C3+iC4+nC4)/(C1+C2+C3+iC4+nC4)

BH=(C1+C2)/(C3+iC4+nC4)

CH=(iC4+nC4)/C3

在實際應用中，不同的區(qū)塊3H比值價值區(qū)間不同，針對南堡5號構(gòu)造已試油(氣)的層進行統(tǒng)計分析，確定不同試油結(jié)果所對應的參數(shù)范圍(表2)，建立了適合南堡5號構(gòu)造沙河街組火成巖儲層的3H參數(shù)解釋標準[8](表3)。

表2 南堡5號構(gòu)造沙河街組試油井3H關(guān)系統(tǒng)計

表3 南堡5號構(gòu)造沙河街組3H法解釋標準

1.4 油、氣相對質(zhì)量曲線解釋方法

在常溫的條件下C1-C4為氣態(tài)，C5為液態(tài)。從廣義上講C1-C4指示氣，C5以后的重烴指示油。德士古的流體分類將油、氣相對質(zhì)量分別定義為：

油相對質(zhì)量=C5+=1 932(iC4+nC4)2/(C2C3)1/2

氣相對質(zhì)量=16C1+30C2+44C3+58C4

式中：C5+為C5以上各組分相對質(zhì)量之和。

在研究過程中，通過統(tǒng)計并計算南堡5號構(gòu)造深層沙河街組已試油井的油、氣相對質(zhì)量數(shù)據(jù)，繪制油、氣相對質(zhì)量曲線圖，分析曲線形態(tài)，總結(jié)南堡5號構(gòu)造沙河街組不同流體油、氣相對質(zhì)量曲線特征。

(1)氣層：氣相對質(zhì)量曲線呈現(xiàn)高值，油相對質(zhì)量曲線呈現(xiàn)低值，且小于氣相對質(zhì)量曲線值，氣相對質(zhì)量曲線與油相對質(zhì)量曲線交叉面積較大，曲線形態(tài)飽滿(圖6)。

圖6 氣層油、氣相對質(zhì)量曲線

(2)氣水同層：氣相對質(zhì)量曲線和油相對質(zhì)量曲線均為高值，且氣相對質(zhì)量曲線幅度值大于油相對質(zhì)量曲線幅度值，氣層特征較明顯，但兩條曲線形態(tài)不飽滿(圖7)。

圖7 氣水同層油、氣相對質(zhì)量曲線

(3)含氣水層：曲線形態(tài)呈不飽滿狀，兩條曲線基本無交叉面積，油相對質(zhì)量曲線與氣相對質(zhì)量曲線之間相距較近，氣相對質(zhì)量曲線形態(tài)特征較明顯(圖8)。

圖8 含氣水層油、氣相對質(zhì)量曲線

(4)水層：油、氣相對質(zhì)量曲線均呈現(xiàn)低值，兩者無交叉面積，兩條曲線無明顯幅度變化(圖9)。

圖9 水層油、氣相對質(zhì)量曲線

氣測錄井資料油、氣相對質(zhì)量曲線縱向連續(xù)解釋評價方法，有效消除了錄井過程中部分因素的影響，可以較真實地反映地層油、氣、水在縱向上的分布規(guī)律，油、氣相對質(zhì)量曲線方法在大慶油田和華北油田取得了較好的應用效果[9-10]。

2 應用效果

通過南堡5號構(gòu)造深層天然氣的氣測特征分析，2017-2019年，開展重點井的錄井解釋評價與再認識，以氣測資料為主，結(jié)合已建立的氣測解釋圖板和縱向連續(xù)解釋模型，通過對氣測錄井、全脫、后效、分析化驗及其他錄井資料的綜合分析，參考測井、試油資料，提出5口井8層的試油建議，其中NP 5-X1井和NP 5-X2井試油后獲工業(yè)油氣流?，F(xiàn)以南堡XX井為例分析南堡5號構(gòu)造沙河街組氣層氣測特征[11-13]。

南堡XX井位于河北省唐山市南堡開發(fā)區(qū)北堡村西南部，構(gòu)造位置為黃驊坳陷南堡凹陷南堡5 號構(gòu)造NP 5-10井區(qū)斷塊構(gòu)造高部位，是一口預探井。鉆探目的為預探NP 5-10斷鼻構(gòu)造東三段、沙三段含油氣情況。本井在沙三段火成巖氣測顯示活躍，在第一期火成巖4 768.4～4 781.6 m井段試油獲日產(chǎn)30 000 m3純氣層，通過綜合復查，認為南堡XX井沙三段三期火成巖4 417～4 422 m井段也具有氣層特征。南堡XX井三期火成巖4 417～4 422 m井段氣測錄井特征見圖10。

圖10 南堡XX井氣測綜合解釋圖

(1)全烴值最高14.498%，曲線形態(tài)為“箱型”，峰形飽滿。

(2)氣測圖板投點落在氣區(qū)，組分C1相對含量為92.75%，C2>C3,iC4和nC4含量相近，為氣層特征(圖3-圖5，圖11)。

圖11 南堡XX井4 417～4 422 m氣層相對含量圖板

(3)BH>WH且WH在5～10之間，CH<0.5，為氣層特征。

(4)氣相對質(zhì)量曲線呈高值，油相對質(zhì)量曲線呈相對低值，有一定的交叉面積。

綜合上述特征，復查結(jié)論為氣層。本層壓裂后5 mm油嘴放噴，日產(chǎn)氣37 128 m3，與氣測解釋相符。

3 結(jié)論與認識

(1)南堡5號構(gòu)造沙河街組火成巖中，油層和氣層在氣測組分特征上的反映差異較大，利用這一特征，有助于區(qū)分地層流體性質(zhì)。

(2)建立了南堡5號構(gòu)造深層天然氣層的氣測解釋圖板和解釋標準，開展工區(qū)重點井的錄井再評價工作，為工區(qū)天然氣勘探提供技術(shù)支撐，在此基礎上，通過老井復查及新井解釋，解釋符合率由63.6%提高至78.5%，取得了較好的應用效果。

(3)針對天然氣藏、凝析油氣藏的發(fā)現(xiàn)與油氣層綜合解釋評價，氣測錄井直觀、可靠，在實際施工過程中加強氣層資料的錄取，在綜合解釋評價中強化氣測參數(shù)的處理和應用，可以更好地識別儲層。