安達—宋站地區(qū)火山巖儲層錄井精細評價方法

韓冰冰，張宵野，郭 晶

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司資料解釋評價中心，黑龍 江大慶 163411）

近年來，隨著松遼盆地北部深層天然氣勘探的深入，火山巖儲層的錄井評價技術逐漸形成，但由于鉆井新工藝、新技術的廣泛應用，導致鉆速加快，巖屑結構破壞嚴重，巖性的準確定名困難。另外，松遼盆地北部深層火山巖雖廣泛發(fā)育，但其形成機制不甚相同，成藏條件多樣，氣水關系復雜，導致在利用綜合錄井資料判別儲層流體性質及產(chǎn)能預測上仍存在難題，影響勘探成果認識。

為了滿足勘探需求，本文以安達—宋站地區(qū)火山巖儲層為例，在該區(qū)現(xiàn)有的火山巖勘探的宏觀成果指導下，對儲層巖性、物性及含氣性深入研究，形成一套火山巖儲層錄井精細評價方法。

1 巖性識別

火山巖巖性識別是儲層評價的基礎和關鍵，安達—宋站地區(qū)火山巖儲層巖性復雜多樣，發(fā)育熔巖、火山碎屑巖及過渡巖類，錄井對于安達—宋站地區(qū)的火山巖巖性識別還僅停留在單井的火山巖發(fā)育特征上，對于各類火山巖的區(qū)域分布規(guī)律、含氣特征及其與產(chǎn)能的關系還缺乏整體認識。我們通過常規(guī)巖性識別方法與薄片鑒定、元素分析等方法相結合提高火山巖識別的準確率，并從錄井角度出發(fā)，統(tǒng)計分析了安達—宋站地區(qū)火山巖發(fā)育特征及產(chǎn)氣規(guī)律。

1.1 薄片鑒定和元素分析綜合應用

火山巖薄片鑒定是將真實、新鮮的巖石樣品磨制成0.03mm厚的薄片，利用偏光顯微鏡對巖石薄片進行礦物成分、結構構造及光學特性的測定進行定名。

元素分析是應用X射線熒光元素分析儀分析巖石中35種元素及氧化物的含量，其中包含常量元素及氧化物12種，微量元素21種，放射性元素2種。

依據(jù)火山巖由酸性到基性SiO2含量逐漸減少，且SiO2含量與MgO、FeO含量呈負相關關系，與K2O、Na2O含量呈正相關關系，利用曲線法，在宏觀上區(qū)分出巖性大類[3]。在確定了火山巖類型（酸性、中性、基性）以后，利用火山巖化學成分TAS分類方法建立元素分析TAS圖版，實現(xiàn)火山巖定名，但圖版只是針對火山熔巖進行劃分，對于火山碎屑巖只能確定其源巖的酸、中、基性。

薄片鑒定方法和元素分析方法識別巖性各具優(yōu)勢，元素分析方法能夠準確測量巖石的“內(nèi)在”元素組成，操作簡單、快捷，樣品分析數(shù)量大，但是元素分析在識別火山碎屑巖上還存在一定誤差；薄片鑒定方法能夠觀察巖石“外在”的微觀結構，實現(xiàn)巖性的準確定名，但由于薄片制作相對繁瑣，樣品分析數(shù)量有限，無法像元素那樣大量普及分析；所以對于復雜巖性，需要兩種方法“內(nèi)外兼修”，依靠元素分析確定巖性變化井段及巖性大類分類，在各井段內(nèi)選取代表樣品進行薄片鑒定，并與常規(guī)巖屑錄井結合使用能夠提高火山巖識別的準確率。例如：SS10井2871.0～2945.0m元素分析SiO2含量明顯高于上、下井段，大約為69.65%～73.90%，K2O+Na2O含量為5.84%～8.48%，在巖性TAS分類圖版上落在流紋巖區(qū)(圖1)，2900m、2932m薄 片鑒定均為流紋巖，綜合判斷該段巖性為流紋巖。

圖1 巖性定名TAS分類圖版

1.2 安達—宋站地區(qū)火山巖發(fā)育特性

通過研究安達—宋站地區(qū)的48口井的火山巖巖性發(fā)育情況發(fā)現(xiàn)，該區(qū)火山巖整體呈現(xiàn)東西兩側薄、中間厚的發(fā)育特征。北部以中基性火山巖為主，基性火山巖向中部逐漸減薄直至不發(fā)育，酸性火山巖主要發(fā)育在中部及南部。

該區(qū)共有34種火山巖見氣測顯示，包括酸性火山巖14種，中基性火山巖20種，巖性以熔巖為主。統(tǒng)計分析含氣火山巖綜合解釋結果及試氣情況（表1），氣層主要是流紋巖，差氣層有流紋巖、安山巖、玄武巖；氣水同層主要是酸性火山巖，埋藏較淺的酸性火山巖為該區(qū)有利儲層。

表1 安達—宋站地區(qū)含氣火山巖綜合解釋結果統(tǒng)計表

綜上所述：北部安達凹陷主要發(fā)育中基性火山巖，地層埋藏較深，試氣產(chǎn)能相對較低，基本不產(chǎn)水，南部的宋站凸起地層埋藏淺，主要發(fā)育酸性火山巖，位于西南側的汪家屯和升平構造試氣產(chǎn)能高，多為氣水同產(chǎn)，是本區(qū)最為有利的勘探區(qū)域。

2 儲集層評價

2.1 物性

儲層物性評價是識別儲層流體性質的關鍵，除了實物觀察和鉆時法評價儲層物性外，以往還利用功指數(shù)評價儲層物性，但其模型是建立在牙輪鉆頭破巖機理的基礎上，在PDC鉆頭使用時出現(xiàn)了較明顯的不適應性。此次我們采用以能量守恒原理為基礎建立的基于機械比能的鉆頭破巖做功模型，它不受鉆頭類型的限制，能較好地解決不同類型鉆頭的做功模型不適應性問題。

機械比能模型公式[5]：

式中：Em——機械比能，kN；

W——鉆壓，kN；

n——轉盤轉速，r/min；

T——扭矩，kN·m；

v——鉆速，m/h；

dB——鉆頭直徑，mm。

公式中前半部分是在鉆壓作用下鉆頭破巖使地層產(chǎn)生裂紋破碎的垂向功，后半部分是在扭矩作用下使巖石從本體上切削下來的切向功，當?shù)貙訌姸冉档?，物性變好時，垂向功降低快而大，切向功降低慢而小，因此可利用垂向功和切向功的交匯來定性判斷地層物性的好壞。

同時還求取了機械比能基線，并以機械比能值與基值之比作為評價分析數(shù)據(jù)，機械比能比值越小，反映儲層物性越好，反之則越差。

2.2 含氣性

本區(qū)火山巖儲層為氣和水兩相流體，對儲層含氣性評價主要是利用綜合錄井工程參數(shù)對氣測參數(shù)進行求取及校正。

在井底條件下，每鉆進單位體積的巖石所得到的鉆井氣體積，叫地層含氣量。它是通過井底壓力和溫度換算地面體積，求出在地層內(nèi)的氣體濃度。計算公式為：

式中：B——氣體體積系數(shù)；

GT——鉆井液含氣量，%；

Q——鉆井液排量，m3/min；

T——鉆時，min/m；

D——鉆頭直徑，mm。

儲層地層含氣量越高，含氣性越好，反之則越差。但對于某一個儲層而言，可能見多層氣測顯示，且各個顯示有好壞差異，只選取最好的一層顯示計算地層含氣量并不能代表儲層整體的含氣性，因此需要將每一層氣測顯示對儲層的含氣貢獻進行權重分析。通過上述公式能夠計算各顯示層的含氣總量，進而得到儲層的平均地層含氣量。根據(jù)儲層平均地層含氣量與物性的關系，綜合評價儲層。

式中：h——氣測顯示層厚度，m；

公司發(fā)布了2018年限制性股票激勵計劃（草案），擬以9.08元/股的價格，授予內(nèi)部員工的限制性3970萬股，占總股本的0.87%。股權激勵計劃體現(xiàn)公司市場化改革的決心和對人才的重視，有利于調(diào)動員工的積極性，提升公司業(yè)績。從盈利上看，除要求ROE和凈利潤復合增長率不低于同行業(yè)75分位公司外，四年間ROE分別不低于13.2%、13.5%、13.8%、14.0%，凈利潤復合增長率較2017年不低于11%。

n——見氣測顯示層數(shù)；

C平均——儲層平均地層含氣量，%；

H——儲層有效厚度，m；

WD——烴灌滿系數(shù)，%。

因此，對于同一儲層的多層氣測顯示而言，每層氣測顯示的地層含氣量權重系數(shù)相當于這層氣測顯示對應儲層的烴灌滿系數(shù)。

2.3 錄井綜合解釋評價方法

通過對安達—宋站地區(qū)儲層物性、含氣性的研究，綜合應用物性、含氣性評價方法，建立該區(qū)氣水層識別圖版及產(chǎn)能預測方法。

（1）建立氣水層識別圖版。儲層平均地層含氣量代表了某一儲層的平均含氣性，那么同樣選取代表儲層平均物性的測井孔隙度，繪制平均地層含氣量與孔隙度解釋圖版（圖2），該圖版應用了安達—宋站地區(qū)試氣的38口井64個層的參數(shù)。

圖2 安達—宋站地區(qū)火山巖平均地層含氣量—孔隙度解釋圖版

圖3 產(chǎn)能預測圖版

產(chǎn)能預測圖版分兩部分，當ΔCxsum＞1200時，產(chǎn)能滿足圖版左側乘冪曲線，當ΔCxsum＞1200時，產(chǎn)能滿足圖版右側指數(shù)曲線。

3 應用實例

將本文所建立的火山巖儲層錄井精細評價方法應用于安達—宋站地區(qū)的6口探井，解釋氣層2層，差氣層25層，氣水同層2層，含氣水層3層，對其中14層提出試氣建議，其中SS9井壓后獲得工業(yè)產(chǎn)能。

SS9井：SS9井55Ⅰ號層井段：3317.2～3380.4m，厚度：63.2m；55Ⅱ號層井段：3380.4～3398.0m，厚度：17.6m。通過薄片鑒定及元素分析值確定55Ⅰ號層巖性為流紋巖（圖4）。根據(jù)機械比能比值的變化及垂向功和切向功的交匯情況，將55Ⅰ、55Ⅱ號層劃分出三段物性相對較好的井段，即3319.4～3349.9m屬優(yōu)質儲層，3349.9～3362.3m、3388.6～3393.5m屬中等儲層（圖5）。

圖4 SS9井55I號層巖性識別

圖5 SS9井55I號層物性評價圖

55Ⅰ號層巖芯觀察孔洞裂縫發(fā)育，氣測顯示連續(xù)，全烴曲線形態(tài)呈厚層“箱”狀，整體含氣性及物性均好；55Ⅱ號層上部含氣性好，至下部物性好處氣測全烴值降低。在安達—宋站火山巖解釋圖版上，55Ⅰ、55Ⅱ號層分別落在氣區(qū)和氣水邊界處（圖2）。55Ⅰ、55Ⅱ號層綜合解釋分別為氣層、氣水同層。55Ⅰ號層預測產(chǎn)能13.5×104m3，試氣壓后日產(chǎn)氣15.8×104m3。

4 結束語

利用薄片鑒定及元素分析技術與常規(guī)巖屑錄井相結合，能提高火山巖識別的準確率；利用機械比能比值對火山巖儲層物性進行評價，較好地解決了在PDC鉆頭下應用綜合錄井參數(shù)連續(xù)評價儲層物性的難題；應用儲層平均地層含氣量參數(shù)評價儲層含氣性，并建立安達—宋站地區(qū)火山巖氣水層解釋圖版，較好地發(fā)揮了錄井解釋評價技術的優(yōu)勢，更好地滿足安達—宋站地區(qū)油氣勘探需求，這些方法不僅適用于安達—宋站地區(qū)火山巖儲層評價，對于松遼盆地的其他地區(qū)火山巖儲層同樣具有借鑒意義。