南堡凹陷東營(yíng)組錄井解釋評(píng)價(jià)方法研究與應(yīng)用

趙 文 睿

(中國(guó)石油冀東油田公司勘探開發(fā)建設(shè)工程事業(yè)部)

0 引 言

冀東油田南堡凹陷是位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，發(fā)育有沙三段、沙一段、東營(yíng)組、明化鎮(zhèn)組、館陶組多套儲(chǔ)層，其中，東營(yíng)組形成于凹陷發(fā)育過程中的沉降期，各層組發(fā)育齊全，自下而上分為東三段、東二段、東一段，沉積厚度大，最大厚度超過3 000 m，沉積體系為沖積扇-扇三角洲-湖相沉積體系。近年來，常規(guī)錄井技術(shù)在南堡凹陷東營(yíng)組油氣層勘探方面取得了良好效果，發(fā)現(xiàn)了許多高產(chǎn)油氣層，顯示出巨大的勘探潛力[1-2]。

隨著鉆井工程工藝技術(shù)水平的不斷提高，機(jī)械鉆速過快及大斜度鉆井導(dǎo)致巖屑破碎嚴(yán)重、代表性變差，而為了保證鉆井安全，鉆井液中混入大量熒光添加劑，影響油氣顯示識(shí)別，同時(shí)東營(yíng)組儲(chǔ)層埋深相對(duì)較淺，受地層水、氧化降解、巖石骨架等影響較大，使油、水、氣關(guān)系更加復(fù)雜[2]。這些問題都給油氣層的發(fā)現(xiàn)帶來了很大困難，為此通過從氣測(cè)、地化、輕烴等多項(xiàng)錄井技術(shù)資料分析入手，與試油結(jié)論相結(jié)合，研究適合南堡凹陷東營(yíng)組的單項(xiàng)錄井解釋評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行綜合應(yīng)用，從而提高解釋評(píng)價(jià)符合率，有效地解決了東營(yíng)組儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別難題。

1 東營(yíng)組錄井技術(shù)概況

通過對(duì)儲(chǔ)層特征、解釋難點(diǎn)和各類錄井技術(shù)分析，形成適合南堡凹陷東營(yíng)組油氣層解釋評(píng)價(jià)的錄井技術(shù)系列，技術(shù)間相互彌補(bǔ)，能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣顯示，識(shí)別儲(chǔ)層含油性及含水性，為工程決策和試油選層提供依據(jù)。

1.1 儲(chǔ)層特征

南堡凹陷東營(yíng)組東一段、東二段形成于湖盆斷陷期，東三段形成于湖盆消亡期，湖盆面積在東二段時(shí)期達(dá)到最大，整個(gè)東營(yíng)組為一個(gè)完整的沉積旋回[1-2]。如圖1所示，統(tǒng)計(jì)南堡凹陷82口井的東營(yíng)組薄片鑒定資料，東營(yíng)組儲(chǔ)層巖石碎屑成分以石英為主，長(zhǎng)石、巖屑次之，巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，其次為巖屑長(zhǎng)石砂巖以及少量的巖屑砂巖。

圖1 南堡凹陷東營(yíng)組儲(chǔ)層巖石類型直方圖

受沉積環(huán)境的影響，東營(yíng)組碎屑顆粒粒級(jí)跨度大，主要為細(xì)砂巖和中砂巖，其次為粉砂巖、粗砂巖、砂礫巖、礫巖等；分選以中等為主，但由于粒級(jí)跨度大，存在大量不等粒砂巖，分選相對(duì)較差；磨圓度中等，以次棱、次圓為主。

由于南堡凹陷東營(yíng)組東一段埋深較淺，其巖石特征受沉積相影響較大，風(fēng)化蝕變程度較高，壓實(shí)作用和深層成巖作用較差，有利于次生孔隙和微孔隙的形成；隨著埋深的增加，東三段受壓實(shí)作用和深層成巖作用增加，原生孔隙減少。如圖2所示，東一段到東三段儲(chǔ)層隨深度增加，物性逐漸變差，東一段物性以中孔、中滲為主，東二段物性以低孔、低滲為主，東三段物性以低孔特低滲為主。

圖2 南堡凹陷東營(yíng)組孔隙度、滲透率直方圖

1.2 解釋難點(diǎn)

結(jié)合上述分析，南堡凹陷東營(yíng)組主要具備以下幾個(gè)解釋難點(diǎn)：

(1)東營(yíng)組物性相對(duì)較好，具有較好的儲(chǔ)集空間，但在儲(chǔ)層含油的情況下同樣存在含水的可能性，因此部分常規(guī)錄井含油氣顯示明顯的儲(chǔ)層試油后出水，儲(chǔ)層油水關(guān)系復(fù)雜。

(2)東營(yíng)組埋深較淺，儲(chǔ)層受地層水影響和后期改造作用影響較大，干擾電阻率的因素較多，因此存在部分低阻油層。

(3)由于地層淺、壓力低，儲(chǔ)層中的氣體組分散失嚴(yán)重，氣油比降低，導(dǎo)致部分油層氣測(cè)異常不明顯，同時(shí)南堡凹陷東營(yíng)組油質(zhì)較輕，油氣發(fā)現(xiàn)困難。

(4)隨著鉆井不斷提速，巖屑破碎更加嚴(yán)重，同時(shí)為確保鉆井安全，鉆井液中加入大量熒光添加劑，給準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層含油氣性帶來了很大困難。

針對(duì)這些難題，對(duì)錄井技術(shù)進(jìn)行梳理，形成適用性強(qiáng)的南堡凹陷東營(yíng)組錄井技術(shù)系列，進(jìn)行錄井解釋評(píng)價(jià)方法研究與應(yīng)用。

1.3 錄井技術(shù)系列

隨著勘探開發(fā)需求日益增多，延伸出多種特色錄井技術(shù)，應(yīng)用的方向各不相同，通過對(duì)多項(xiàng)錄井技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，在南堡凹陷東營(yíng)組優(yōu)選出“氣測(cè)+地化+輕烴”的錄井技術(shù)系列。應(yīng)用氣測(cè)錄井技術(shù)發(fā)現(xiàn)油氣顯示，具有連續(xù)性好、及時(shí)性高的特點(diǎn)；應(yīng)用地化錄井技術(shù)和輕烴錄井技術(shù)分別進(jìn)行儲(chǔ)層含油性和含水性評(píng)價(jià)，具有分辨率高、準(zhǔn)確性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。通過錄井技術(shù)的優(yōu)化配置，為油氣層發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)提供更為有效的手段。

2 解釋評(píng)價(jià)方法

2.1 氣測(cè)錄井解釋方法

氣測(cè)錄井技術(shù)屬于基礎(chǔ)錄井，應(yīng)用最為廣泛，主要通過檢測(cè)從井底返回的鉆井液獲得C1-C5烴類信息，其解釋方法經(jīng)過多年的摸索研究，已經(jīng)趨于成熟，但在不同地區(qū)、層位又分別具有不同特征。南堡凹陷東營(yíng)組存在部分低氣測(cè)異常層，因此氣測(cè)錄井參數(shù)值尤其是全烴值的高低不能完全有效地反映儲(chǔ)層含油氣情況[3-6]。

統(tǒng)計(jì)已試油的32口井東營(yíng)組氣測(cè)資料，通過分析氣測(cè)參數(shù)與試油結(jié)論間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，其中C2/C3和濕度比Wh變化特征相對(duì)更加明顯，便于現(xiàn)場(chǎng)直接、迅速地判斷含油氣儲(chǔ)層。如圖3所示，南堡凹陷東營(yíng)組氣測(cè)解釋評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：油層0.6

圖3 南堡凹陷東營(yíng)組部分試油層段氣測(cè)參數(shù)散點(diǎn)圖

2.2 地化錄井解釋方法

地化錄井技術(shù)在南堡凹陷東營(yíng)組的應(yīng)用有效彌補(bǔ)了常規(guī)錄井在含油性識(shí)別上的不足，其主要通過獲得巖心、巖屑中的C13-C34烴類信息(烴含量、組成、烴分布特征等)來評(píng)價(jià)儲(chǔ)集巖含油性，具有直接、快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)油氣顯示和評(píng)價(jià)油氣層等特點(diǎn)[7-10]。確定油質(zhì)類型對(duì)建立解釋方法具有指導(dǎo)性意義，試油產(chǎn)原油地化資料(表1)分析表明，南堡凹陷東營(yíng)組原油熱解評(píng)價(jià)譜圖S1明顯高于S2，為兩倍左右；氣相色譜譜圖基線平直，主峰碳集中在C16-C17，正構(gòu)烷烴發(fā)育，碳數(shù)分布范圍廣，為典型的輕質(zhì)油特征[11-12]。

表1 南堡凹陷東營(yíng)組典型井原油性質(zhì)特征

地化熱解評(píng)價(jià)參數(shù)S0、S1、S2(單位：mg/g)，分別表征巖石中的氣態(tài)烴、液態(tài)烴、裂解烴含量；Pg為總烴量(單位：mg/g)，可以表征巖石含油豐度；Ps為油氣輕重比參數(shù)(無量綱)，為S1與S2的比值，可以表征原油油質(zhì)，一旦原油遭受水洗或氧化降解作用，S1會(huì)大量減少且降低程度相對(duì)S2要大，Ps值相應(yīng)減小。

考慮到南堡凹陷東營(yíng)組油質(zhì)較輕，代表液態(tài)烴含量的S1值能夠反映儲(chǔ)層輕質(zhì)油豐度，因此將S1與Pg兩參數(shù)耦合，形成東營(yíng)組地化含油豐度參數(shù)Po(無量綱)，表征儲(chǔ)層含油飽滿程度，其函數(shù)關(guān)系為：

Po=f(S1，Pg)

歸納整理已試油的21口井東營(yíng)組地化資料，應(yīng)用Po、Ps兩個(gè)參數(shù)建立地化錄井解釋圖板(圖4)。

如圖4所示，圖板分區(qū)良好，Po、Ps兩參數(shù)結(jié)合能夠準(zhǔn)確反映儲(chǔ)層含油性，優(yōu)勢(shì)明顯。當(dāng)Ps>1.3時(shí)，代表儲(chǔ)層原油未遭受嚴(yán)重水洗或氧化降解，如果Po>4.0則儲(chǔ)層含油飽滿，為油層，如果21.2時(shí)，儲(chǔ)層遭受嚴(yán)重水洗或氧化降解，為含油水層，如果0

圖4 南堡凹陷東營(yíng)組地化錄井解釋圖板

2.3 輕烴錄井解釋方法

輕烴錄井技術(shù)在南堡凹陷東營(yíng)組的應(yīng)用有效彌補(bǔ)了常規(guī)錄井在含水性識(shí)別上的不足，其通過分析含烴樣品(巖屑、巖心、鉆井液)獲得C1-C9的103個(gè)烴類組分，從而評(píng)價(jià)儲(chǔ)層流體性質(zhì)。由于參數(shù)量多，隨著流體性質(zhì)變化尤其是儲(chǔ)層含水，其相應(yīng)的敏感參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，在含水性識(shí)別上優(yōu)勢(shì)明顯[13]。

C6-C7各組分均有一定含量，且包括正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等全部的烴組分類型，變化最為敏感且復(fù)雜，因此將C6-C7各組分作為重點(diǎn)研究對(duì)象。通過對(duì)參數(shù)的篩選，C7組分中TOL在水中的溶解度較高，nC7受氧化降解會(huì)大量減少，MCYC6最為穩(wěn)定，因此將這三個(gè)參數(shù)耦合，形成東營(yíng)組輕烴含水參數(shù)Qw(無量綱)，表征儲(chǔ)層的含水性。

Qw=f(TOL，nC7，MCYC6)

歸納整理已試油的29口井東營(yíng)組輕烴資料，以Qw參數(shù)為主，結(jié)合輕烴豐度建立輕烴錄井解釋圖板。如圖5所示，只要輕烴豐度>500 mV·s，儲(chǔ)層均具有一定含油性，同時(shí)：當(dāng)0.120.006且輕烴豐度<500 mV·s時(shí)，儲(chǔ)層流體全部為水，為水層。

圖5 南堡凹陷東營(yíng)組輕烴錄井解釋圖板

3 應(yīng)用效果

應(yīng)用上文建立的南堡凹陷東營(yíng)組錄井解釋評(píng)價(jià)方法進(jìn)行效果驗(yàn)證，在冀東油田南堡凹陷進(jìn)行29口預(yù)探井的現(xiàn)場(chǎng)綜合應(yīng)用，其中已試油31層，符合25層，解釋符合率為80.6%，解釋評(píng)價(jià)效果良好。

以南堡凹陷NP-5井為例，分析錄井解釋評(píng)價(jià)技術(shù)在南堡凹陷東營(yíng)組的應(yīng)用效果。NP-5井位于黃驊坳陷南堡凹陷NP 4號(hào)構(gòu)造北部NP-6斷塊東斜坡較高部位。鉆探目的為預(yù)探NP 4號(hào)構(gòu)造北部NP-6斷塊東斜坡東三段含油氣情況。該井東二段錄井井段3 960.0～3 966.0 m，巖屑巖性為淺灰色細(xì)砂巖，井壁取心巖性為淺灰色熒光細(xì)砂巖，成分以石英為主，長(zhǎng)石次之，含少量暗色礦物，次圓狀，分選好，泥質(zhì)膠結(jié)，較疏松，地質(zhì)錄井反映儲(chǔ)層物性較好。

氣測(cè)錄井中氣測(cè)異常明顯，峰值為24.653%，組分齊全，峰基比達(dá)到10.7，盡管單看峰基比值的高低反映儲(chǔ)層具備含油氣性，但本井段氣測(cè)參數(shù)中C2/C3介于1.75～2.8之間，Wh介于0.1～0.2之間(表2)，投點(diǎn)在水層區(qū)域內(nèi)(圖3)，氣測(cè)解釋為水層。

表2 NP-5井氣測(cè)參數(shù)

同時(shí)，由表3可以看出，巖屑和井壁取心的地化參數(shù)Po普遍大于2.0，但S2遠(yuǎn)大于S1，Ps值遠(yuǎn)小于1.3，油質(zhì)明顯發(fā)生變化；如圖6所示，井壁取心地化譜圖組分齊全，基線較平直，受氧化降解程度低，但譜圖峰形不飽滿，并且對(duì)地化參數(shù)進(jìn)行投點(diǎn)，落在含油水層區(qū)內(nèi)(圖4)，因此地化錄井認(rèn)為儲(chǔ)層含油性差，應(yīng)為含油水層。

圖6 NP-5井3 964.5 m壁心地化譜圖

表3 NP-5井地化參數(shù)

表4中，輕烴錄井參數(shù)輕烴豐度值和出峰數(shù)值均較高，但Qw值較低，儲(chǔ)層主要受水洗或氧化降解作用明顯，對(duì)輕烴參數(shù)進(jìn)行投點(diǎn)，落在水層區(qū)內(nèi)(圖5)，輕烴錄井認(rèn)為儲(chǔ)層含水性好且以水為主，應(yīng)為水層。

表4 NP-5井輕烴參數(shù)

應(yīng)用上述錄井解釋方法，氣測(cè)錄井解釋傾向于水層或干層，地化錄井資料反映儲(chǔ)層含油性差，解釋傾向于含油水層，輕烴錄井資料反映儲(chǔ)層含水性好，解釋為水層。綜上所述，錄井綜合解釋本層為水層，最終對(duì)該井段試油，產(chǎn)水0.3 m3/d，試油結(jié)論為水層，與錄井解釋結(jié)論一致。

4 結(jié) 論

通過對(duì)冀東油田南堡凹陷東營(yíng)組錄井解釋評(píng)價(jià)方法研究與應(yīng)用，得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)分析南堡凹陷東營(yíng)組儲(chǔ)層特征，巖性以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，東一段物性最好，但易受水洗和氧化作用，東三段物性最差，但油藏保存條件相對(duì)較好。

(2)針對(duì)南堡凹陷東營(yíng)組解釋難點(diǎn)，優(yōu)選地化錄井、輕烴錄井兩項(xiàng)特色錄井技術(shù)與氣測(cè)錄井技術(shù)組成錄井技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)錄井技術(shù)的優(yōu)化配置。

(3)將各項(xiàng)錄井技術(shù)與試油結(jié)論相結(jié)合，分別建立了適合南堡凹陷東營(yíng)組的氣測(cè)、地化、輕烴解釋評(píng)價(jià)方法，形成了地化含油豐度參數(shù)Po和輕烴含水參數(shù)Qw，能夠分別準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層含油性和含水性，將這些方法綜合應(yīng)用，效果良好。

錄井解釋評(píng)價(jià)方法的綜合應(yīng)用有效解決了冀東油田南堡凹陷東營(yíng)組巖屑代表性差、油氣顯示不易識(shí)別、鉆井液污染嚴(yán)重、油水關(guān)系復(fù)雜等難題，下步隨著勘探開發(fā)的深入，會(huì)不斷完善錄井解釋評(píng)價(jià)方法，提高解釋符合率，為工程決策和試油方案提供支持。