渤海墾利A區(qū)塊低阻油層成因分析及綜合錄井識(shí)別方法應(yīng)用研究

彭 超 鄧津輝 曹 軍 袁亞?wèn)| 張向前 羅 鵬

(①中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司；②中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司)

0 引 言

低阻油層一般是指電阻增大率(油層電阻率與鄰近水層電阻率之比)小于2或3的油層，其成因較為復(fù)雜，研究認(rèn)為主要與沉積環(huán)境、構(gòu)造因素、黏土礦物成分、地層水礦化度等因素相關(guān)[1]，而其低阻的特點(diǎn)很容易與水層混淆，僅僅依靠測(cè)井手段識(shí)別解釋低阻油層十分困難。在墾利A區(qū)塊實(shí)施“優(yōu)快”勘探開(kāi)發(fā)作業(yè)的背景下，能否在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確識(shí)別低阻油層對(duì)研究區(qū)后期儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)具有重要意義，而錄井技術(shù)是獲得油田勘探開(kāi)發(fā)第一手資料的理想手段，綜合錄井資料在隨鉆儲(chǔ)層流體識(shí)別方面具有特殊優(yōu)勢(shì)。因此，本文在系統(tǒng)分析研究區(qū)低阻油層成因的基礎(chǔ)上，探索利用氣測(cè)錄井、地化錄井技術(shù)建立了三個(gè)隨鉆快速識(shí)別低阻油層的圖板，對(duì)于有效減少研究區(qū)低阻油層的漏判、誤判，提高隨鉆油層解釋符合率，以及對(duì)相似構(gòu)造的區(qū)塊隨鉆低阻油層識(shí)別具有一定的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)概況

墾利A區(qū)塊位于渤海南部海域(圖1)，構(gòu)造上處于萊州灣凹陷的南部斜坡帶，北、東兩面緊鄰萊州灣凹陷北洼和南次洼，油源供給充足。主要目的層系為沙三段，該區(qū)沙三段為辮狀河三角洲沉積。儲(chǔ)層巖性主要為粉砂巖及細(xì)砂巖，孔隙度介于7.2%～16.5%之間，滲透率介于2.9～10.6 mD之間，屬于中-低孔、低滲儲(chǔ)層。根據(jù)研究區(qū)已鉆10口井115個(gè)油層統(tǒng)計(jì)顯示，沙三段部分油層電阻率小于3 Ω·m (研究區(qū)沙三段水層電阻率一般為0.8～1.3 Ω·m )，呈現(xiàn)出典型的低阻油層特征。

圖1 墾利A區(qū)塊位置示意圖

2 墾利A區(qū)塊低阻油層成因分析

2.1 沉積特征及構(gòu)造因素影響

墾利A區(qū)塊主要目的層沙三段沉積特征為辮狀河三角洲沉積，以水下分流河道沉積微相為主，屬于弱水動(dòng)力環(huán)境。巖性組合為泥巖與粉砂巖、細(xì)砂巖及含礫細(xì)砂巖不等厚互層，儲(chǔ)層巖性以粉砂巖及細(xì)砂巖為主。由于巖性沉積物顆粒較細(xì)(圖2)，分選差，所形成的孔喉較小，導(dǎo)致大量的束縛水被巖石吸附，隨著巖石中束縛水含量的增加，地層束縛水飽和度逐漸增大，造成了油層電阻率的降低。

圖2 墾利A區(qū)塊沙三段儲(chǔ)層粒徑頻率分布圖

構(gòu)造方面研究區(qū)位于萊州灣凹陷南部斜坡帶上，為走滑斷層與中部邊界大斷層共同控制的復(fù)雜斷裂半背斜構(gòu)造，具有斷層發(fā)育的特點(diǎn)。儲(chǔ)層埋深為1 100～1 400 m，地層壓力較小、地層水在淺層滲透活躍，地層存在水侵現(xiàn)象，而且沙三段圈閉閉合幅度較小，油柱高度低，根據(jù)油氣運(yùn)移規(guī)律，油氣必須聚集到一定油柱高度后才能向上運(yùn)移。由于研究區(qū)構(gòu)造處于底部位，油氣在運(yùn)移過(guò)程中驅(qū)油壓力較小，只能滿足于大孔隙喉道，而研究區(qū)儲(chǔ)層細(xì)小喉道較多，大部分喉道孔隙依然被地層水所占據(jù)，造成儲(chǔ)層含水飽和度較高，含油飽和度偏低的現(xiàn)象[2]，最終導(dǎo)致低阻油層的產(chǎn)生。

2.2 黏土礦物成分影響

研究表明，黏土礦物具有很強(qiáng)的吸附性、膨脹性以及陽(yáng)離子交換性，其中蒙脫石的陽(yáng)離子交換能力最強(qiáng)，達(dá)到80～150 mmol/100 g，伊利石次之，達(dá)到10～40 mmol/100 g，受這兩種礦物影響而形成的附加導(dǎo)電性最大[3]。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)沙三段黏土礦物中伊/蒙混層含量較高，達(dá)到88.0%(圖3)，根據(jù)黏土礦物附加導(dǎo)電作用，目的層陽(yáng)離子交換能力較高，成巖過(guò)程中黏土礦物表面吸附大量的束縛水，最終高束縛水飽和度造成了油層電阻率的降低。

圖3 墾利A區(qū)塊各組段黏土礦物成分分布

2.3 地層水礦化度影響

儲(chǔ)層電阻率的高低與其地層水礦化度高低有著密切關(guān)系，當(dāng)儲(chǔ)層巖性與物性相差較小時(shí)，地層水礦化度越高，油層電阻率就越低[4]。根據(jù)研究區(qū)地層水取樣資料分析，沙三段地層水礦化度介于22 458.83～95 821.85 mg/L之間，屬于 CaCl2水型。因沙三段地層水礦化度較高，導(dǎo)致其地層中電解質(zhì)的濃度增加，地層水導(dǎo)電能力變強(qiáng)，從而導(dǎo)致了地層電阻率變低。圖4表明，研究區(qū)沙三段電阻率隨地層水礦化度的逐漸增加而呈降低趨勢(shì)，最終形成低阻油層。

圖4 油層電阻率與地層水礦化度變化關(guān)系

3 低阻油層錄井綜合識(shí)別方法

針對(duì)研究區(qū)低阻油層埋深較淺、厚度較薄、巖性粒度細(xì)、儲(chǔ)層物性不理想等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)該區(qū)低阻油層的成因分析，并結(jié)合已鉆井資料，優(yōu)選利用氣測(cè)錄井參數(shù)單位體積巖石甲烷含量與C1異常倍數(shù)，地化亮點(diǎn)與地化錄井參數(shù)液態(tài)烴含量(S1)以及巖石產(chǎn)油氣潛量(Pg)，建立3個(gè)低阻油層錄井識(shí)別圖板，為井場(chǎng)快速解釋評(píng)價(jià)沙三段低阻油層提供合理依據(jù)。

3.1 單位體積巖石甲烷含量與C1異常倍數(shù)識(shí)別圖板

通過(guò)對(duì)研究區(qū)已鉆10口井的低阻油層、水層氣測(cè)錄井資料分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)沙三段儲(chǔ)層具有氣體組分不全，C1較其他組分高的特點(diǎn)，故優(yōu)選出C1異常倍數(shù)、單位體積巖石甲烷含量進(jìn)行交會(huì)分析。C1異常倍數(shù)即為儲(chǔ)層C1含量與非儲(chǔ)層或蓋層C1含量的比值，C1異常倍數(shù)變化越明顯，說(shuō)明儲(chǔ)層內(nèi)部壓力越大，C1含量越高，烴類越豐富，儲(chǔ)層含油氣特征越明顯[5]。單位體積巖石甲烷含量為鉆頭破碎單位體積巖石所產(chǎn)生的甲烷氣體在常溫常壓下的體積數(shù)，其值為：

式中：C1x為單位體積巖石甲烷含量，L/L；a1為與脫氣器單位時(shí)間所脫鉆井液量及單位換算相關(guān)常量，無(wú)量綱，研究區(qū)一般取值為2；a2為不同鉆井液體系中甲烷脫氣效率的倒數(shù)，無(wú)量綱，研究區(qū)一般取值為1.44；t為鉆時(shí)，min/m；Q為鉆井液排量，L/min；C1為甲烷實(shí)測(cè)值，%；D為鉆頭直徑，mm。

該計(jì)算方法可排除地層流體壓力與鉆時(shí)、鉆井液排量、脫氣器效率等非地層影響因素，反映了地下單位體積巖石含氣量的真實(shí)值，是有效評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油氣性的重要參數(shù)，具備很好的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性[6]。

根據(jù)兩參數(shù)交會(huì)落點(diǎn)(圖5)可以看出，研究區(qū)沙三段低阻油層、水層氣測(cè)資料具有明顯的區(qū)分特點(diǎn)，識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

圖5 單位體積巖石甲烷含量與C1異常倍數(shù)識(shí)別圖板

表1 墾利A區(qū)塊沙三段氣測(cè)敏感參數(shù)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

3.2 地化亮點(diǎn)與S1識(shí)別圖板

地化錄井中的巖石熱解技術(shù)對(duì)于儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)具有良好的應(yīng)用效果，為了突出研究區(qū)低阻油層及水層的典型地化特征，引入S1和地化亮點(diǎn)兩個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行交會(huì)建立識(shí)別圖板。S1即在90～300°C溫度下檢測(cè)到的單位質(zhì)量巖石中熱蒸發(fā)烴類的總含量，主要為液態(tài)烴，并可反映油質(zhì)的類型[7]。

地化亮點(diǎn)用Pg(S1/S2)表示，其中Pg=S0+S1+S2，表示巖石的產(chǎn)油氣潛量，用來(lái)反映儲(chǔ)層的含油氣豐度；S1/S2表示巖石中輕組分占重組分的含量，是用來(lái)突出油氣層特征的主要地化參數(shù)[8]。兩者結(jié)合可以更好地反映油氣層的特征。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)地化資料進(jìn)行交會(huì)分析，發(fā)現(xiàn)低阻油層和水層區(qū)分效果較好(圖6)，識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

圖6 地化亮點(diǎn)與S1識(shí)別圖板

表2 墾利A區(qū)塊沙三段地化敏感參數(shù)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

3.3 氣測(cè)與地化綜合識(shí)別圖板

考慮到單一氣測(cè)參數(shù)識(shí)別和單一地化參數(shù)識(shí)別存在的不準(zhǔn)確性，建立了研究區(qū)氣測(cè)、地化錄井?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，并將兩種錄井敏感參數(shù)組合建立圖板，經(jīng)多組參數(shù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用C1異常倍數(shù)和地化產(chǎn)油氣潛量Pg所建立的識(shí)別圖板能有效區(qū)分流體性質(zhì)。據(jù)此，將研究區(qū)低阻油層和水層氣測(cè)、地化數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合投點(diǎn)分析，結(jié)果表明油、水區(qū)分特征明顯(圖7)，增強(qiáng)了錄井參數(shù)識(shí)別的可靠性，可供現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)應(yīng)用，識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

圖7 氣測(cè)與地化綜合識(shí)別圖板

表3 墾利A區(qū)塊沙三段氣測(cè)與地化敏感參數(shù)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

4 成果應(yīng)用

墾利A區(qū)塊低阻油層錄井綜合識(shí)別方法在研究區(qū)13口井中成功應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)低阻油層識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)90%以上。在此識(shí)別成果的指導(dǎo)下，有效減少了研究區(qū)低阻油層的漏判、誤判，而且對(duì)相似構(gòu)造的油田隨鉆低阻油層識(shí)別具有一定的指導(dǎo)意義。以研究區(qū)11、12井為例，對(duì)上述識(shí)別方法的應(yīng)用情況進(jìn)行分析說(shuō)明。

4.1 墾利A區(qū)塊11井

如圖8所示，11井顯示層1 128～1 130 m井段位于沙三段，巖性為粉砂巖，熒光面積10%，D級(jí)，滴照反應(yīng)慢，滴照顏色為乳白色。測(cè)井資料顯示，該層電阻率在1.2～2.3 Ω·m之間，與研究區(qū)水層電阻率十分接近，故無(wú)法利用電阻率區(qū)分該層流體性質(zhì)。

圖8 墾利A區(qū)塊11井錄測(cè)綜合解釋剖面

本文嘗試?yán)娩浘C合識(shí)別方法進(jìn)行流體區(qū)分。該層氣測(cè)組分不全，以C1為主，氣測(cè)敏感參數(shù)C1異常倍數(shù)最大值為15.8，C1x最大值為5.4 L/L，地化Pg最大值為37.58 mg/g，S1最大值為16.74 mg/g，地化亮點(diǎn)值最大值為26.77 mg/g。經(jīng)分別投點(diǎn)識(shí)別圖板后，該層三組敏感參數(shù)值均落在油區(qū)內(nèi)(圖5、圖6、圖7)，符合研究區(qū)油層特征。鉆后在1 129 m處進(jìn)行電纜測(cè)試取樣分析，取得油樣320.00 mL，證實(shí)該顯示層為低阻油層，錄井解釋成果與取樣結(jié)論相符。

4.2 墾利A區(qū)塊12井

如圖9所示，該井顯示層深度位于沙三段1 439～1 447 m處，巖性為粉砂巖，熒光面積40%，C級(jí)，滴照反應(yīng)慢-中速，滴照顏色為乳白色。從錄井曲線來(lái)看，該層氣體組分較全，但1 440～1 445 m井段氣測(cè)全烴形態(tài)不飽滿，與整套儲(chǔ)層相比呈下降趨勢(shì)。測(cè)井曲線顯示，顯示層電阻率為1.6～2.7 Ω·m，與底部高電阻細(xì)砂巖儲(chǔ)層形成鮮明對(duì)比，呈現(xiàn)水層曲線特征，因此利用測(cè)井曲線無(wú)法直接確定該段流體性質(zhì)。計(jì)算顯示層錄井敏感參數(shù)，氣測(cè)C1異常倍數(shù)最大值為13.8，C1x最大值為4.1 L/L，Pg最大值為59.00 mg/g，S1最大值為24.00 mg/g，地化亮點(diǎn)參數(shù)最大值為41.49 mg/g。將優(yōu)選參數(shù)分別在圖板進(jìn)行投點(diǎn)識(shí)別，三組數(shù)據(jù)均顯示該段為油層(圖5、圖6、圖7)。

圖9 墾利A區(qū)塊12井錄測(cè)綜合解釋剖面

鉆后在1 442 m處進(jìn)行電纜測(cè)試取樣分析，取出油樣1 490 mL，驗(yàn)證該顯示層為低阻油層，錄井解釋成果與取樣結(jié)論相符，表明該低阻油層識(shí)別方法具有一定的可靠性和隨鉆實(shí)用性。

5 結(jié) 論

針對(duì)墾利A區(qū)塊沙三段低阻油層開(kāi)展系統(tǒng)性分析，認(rèn)為其主要成因有：(1)巖性顆粒較細(xì)，形成孔喉較小，導(dǎo)致地層束縛水飽和度增大；(2)研究區(qū)構(gòu)造低、圈閉閉合幅度小，導(dǎo)致油氣在運(yùn)移過(guò)程中驅(qū)油壓力較?。?3)沙三段黏土礦物以伊/蒙混層為主，使得地層附加導(dǎo)電能力增強(qiáng)；(4)高地層水礦化度增強(qiáng)地層水導(dǎo)電能力。

基于研究區(qū)低阻油層成因分析，優(yōu)選氣測(cè)、地化錄井敏感參數(shù)建立了單位體積巖石甲烷含量與C1異常倍數(shù)識(shí)別圖板、地化亮點(diǎn)與S1識(shí)別圖板以及氣測(cè)與地化綜合識(shí)別圖板三個(gè)錄井低阻油層解釋評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別成果與取樣結(jié)論一致，證明隨鉆識(shí)別低阻油層可靠性較高。對(duì)于有效減少研究區(qū)低阻油層的漏判、誤判，提高隨鉆錄井油層解釋符合率，以及對(duì)相似構(gòu)造區(qū)塊隨鉆低阻油層識(shí)別具有一定的指導(dǎo)意義。