特色錄井技術(shù)在低孔滲儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
——以陸豐凹陷古近系為例

曹英權(quán) 熊 亭 袁勝斌 汪 芯

(①中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司；②中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司)

0 引 言

近年來(lái)，陸豐凹陷油氣勘探重心逐步由淺層新近系向中深層古近系拓展，先后在恩平組和文昌組發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型油氣藏，展現(xiàn)出巨大的勘探潛力[1]。但陸豐凹陷古近系儲(chǔ)層不僅物性較差，還具有巖性變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)、孔隙結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn)，這也導(dǎo)致儲(chǔ)層的錄測(cè)井響應(yīng)特征十分復(fù)雜，給解釋評(píng)價(jià)帶來(lái)了極大的困難。為了提高解釋評(píng)價(jià)的符合率，提高對(duì)儲(chǔ)層的認(rèn)知，本次研究通過(guò)優(yōu)選FLAIR流體錄井技術(shù)、數(shù)字巖屑錄井技術(shù)、XRD衍射錄井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這一類(lèi)低孔滲儲(chǔ)層的流體性質(zhì)、物性、孔隙連通性等關(guān)鍵信息快速、實(shí)時(shí)的解釋評(píng)價(jià)，為陸豐凹陷勘探開(kāi)發(fā)和“增儲(chǔ)上產(chǎn)”提供技術(shù)支持。

1 陸豐凹陷低孔滲儲(chǔ)層特征

陸豐凹陷位于珠江口盆地的東北部，面積約7 760 km2，自下而上發(fā)育文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組、粵海組、萬(wàn)山組和第四系地層[2]，主力含油層位為古近系恩平組和文昌組，儲(chǔ)層巖性以中砂巖、粗砂巖為主，油層的巖心孔隙度主要分布于11%～13%，滲透率主要分布于0.1～50 mD，為典型的低孔滲儲(chǔ)層[2]。低孔滲儲(chǔ)層在錄測(cè)井響應(yīng)上往往表現(xiàn)為明顯的油層特征，錄井呈較好的熒光顯示、氣測(cè)異常明顯；測(cè)井則表現(xiàn)為高電阻率，指示較好的含油飽和度，但測(cè)試結(jié)果往往產(chǎn)量較低，制約了油田的高效勘探。

以L(fǎng)F-X井文昌組為例，該井W 3層鉆遇較好的熒光顯示，錄井高氣測(cè)值，測(cè)井高電阻率，但測(cè)試未獲工業(yè)性產(chǎn)能。后續(xù)利用井壁取心的薄片、掃描電鏡等資料對(duì)文昌組的分析結(jié)果表明，該層測(cè)試失利主要受黏土礦物及膠結(jié)物含量較高、孔隙連通性差的影響。此類(lèi)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、縱向上非均質(zhì)性強(qiáng)、物性差異大，導(dǎo)致后續(xù)的產(chǎn)能預(yù)測(cè)結(jié)果難度增大，僅依靠常規(guī)錄測(cè)井手段難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

2 特色錄井技術(shù)應(yīng)用

由于陸豐凹陷古近系低孔滲儲(chǔ)層具有流體性質(zhì)識(shí)別難、孔隙連通性差、黏土礦物和膠結(jié)物含量高等特點(diǎn)，后續(xù)資料錄取過(guò)程中有針對(duì)性地選擇了FLAIR流體錄井技術(shù)來(lái)識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)，數(shù)字巖屑錄井技術(shù)獲取儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率及三維孔隙結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)，XRD衍射錄井輔助判斷儲(chǔ)層的物性、孔隙連通性等信息。這三項(xiàng)特色錄井技術(shù)形成了一套適用于低孔滲儲(chǔ)層的錄井技術(shù)組合，可對(duì)低孔滲儲(chǔ)層進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的解釋評(píng)價(jià)。

2.1 FLAIR流體錄井技術(shù)

陸豐凹陷古近系發(fā)育烴源巖內(nèi)儲(chǔ)層，常規(guī)氣測(cè)異常往往并不明顯。此外，低孔滲儲(chǔ)層孔隙度小、滲透率低、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、束縛水飽和度高，導(dǎo)致測(cè)井方法中阿爾奇公式的應(yīng)用效果不理想。由于FLAIR流體錄井技術(shù)能實(shí)現(xiàn)定量脫氣、恒溫加熱[3-4]，通過(guò)入口氣體對(duì)出口氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以消除再循環(huán)氣的影響，并可檢測(cè)常規(guī)氣測(cè)設(shè)備無(wú)法檢測(cè)到的正己烷、正庚烷、正辛烷、苯、甲苯、甲基環(huán)己烷等組分，更準(zhǔn)確地反映儲(chǔ)層的真實(shí)特征，從而快速識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

針對(duì)陸豐凹陷儲(chǔ)層FLAIR錄井參數(shù)特點(diǎn)，優(yōu)選出敏感參數(shù)C1異常倍數(shù)和計(jì)算全烴建立適用于陸豐凹陷的FLAIR參數(shù)組合圖板(圖1)。其中，C1異常倍數(shù)即儲(chǔ)層和上部蓋層C1含量的比值[4]，取儲(chǔ)層中C1含量最大峰值與其上部鄰近的單層厚度大于5 m的穩(wěn)定泥巖C1平均值之比。若異常倍數(shù)變化明顯，則說(shuō)明蓋層條件好，儲(chǔ)層內(nèi)部壓力高、烴類(lèi)豐富[5]。計(jì)算全烴即各組分的值與基數(shù)的乘積，可以有效反映出儲(chǔ)層真實(shí)的含烴豐度，其計(jì)算公式為：

Tg=C1+2C2+3C3+4(iC4+nC4)+5(iC5+nC5)+6nC6+7nC7+8nC8

圖1 陸豐凹陷古近系FLAIR參數(shù)組合圖板

FLAIR參數(shù)組合圖板可以對(duì)陸豐凹陷低孔滲儲(chǔ)層的流體性質(zhì)進(jìn)行有效區(qū)分，其中油層的C1異常倍數(shù)一般大于5倍，計(jì)算全烴大于1.0%；差油層的C1異常 倍數(shù)普遍大于2.5倍，F(xiàn)LAIR計(jì)算全烴介于0.5%～1.0%。以L(fǎng)F13-X井為例(圖2)，其主要目的層W 3層鉆遇泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，巖屑熒光D-C級(jí)，熒光面積10%～50%，縱向上儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，利用FLAIR圖板進(jìn)行投點(diǎn)，并依據(jù)解釋結(jié)論進(jìn)行評(píng)價(jià)，該層段共解釋油層30 m/3層，差油層28 m/4層，干層18 m/3層。后續(xù)的測(cè)壓、取樣以及測(cè)試結(jié)果為：解釋為油層及差油層的層位取到油樣，流度分別為14.6、5.6 mD/cP，解釋為干層的層位中測(cè)壓點(diǎn)無(wú)流度，證實(shí)了解釋結(jié)論的可靠性。

圖2 LF 13-X井綜合錄井圖

2.2 數(shù)字巖屑錄井技術(shù)

儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)是古近系低孔滲儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的難點(diǎn)，應(yīng)用常規(guī)的錄測(cè)井技術(shù)對(duì)于這類(lèi)低孔滲儲(chǔ)層物性的定性及定量評(píng)價(jià)難度較大。而數(shù)字巖屑錄井技術(shù)通過(guò)對(duì)隨鉆巖屑樣品進(jìn)行高分辨率微米CT掃描，并對(duì)圖像進(jìn)行人工智能識(shí)別，可以獲得儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率及三維孔隙結(jié)構(gòu)，大幅降低鉆井取心成本，并縮短傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量周期[6]。

以L(fǎng)F 13-B井為例，其主要目的層W 3層鉆遇油斑中砂巖：成分以石英為主，次為長(zhǎng)石，含油面積30%，熒光直照亮黃色，面積80%，B級(jí)。通過(guò)在鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)、實(shí)時(shí)地篩選儲(chǔ)層的巖屑樣本，開(kāi)展數(shù)字化CT掃描，并計(jì)算獲取不同巖性的典型油層物理參數(shù)特征，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巖屑數(shù)字化分析。結(jié)果表明：W 3層的數(shù)字巖屑孔隙度6.96%～11.24%，平均8.88%；滲透率0.59～3.22 mD，平均1.64 mD；測(cè)井解釋孔隙度6.5%～14.3%，平均9.9%，滲透率0.16～2.89 mD，平均1.85 mD?？梢钥闯鰯?shù)字巖屑計(jì)算出的孔隙度及滲透率與測(cè)井解釋孔隙度及滲透率十分接近，數(shù)據(jù)較為可靠(圖3)。

圖3 LF 13-B井?dāng)?shù)字巖屑孔隙度、滲透率與測(cè)井解釋對(duì)比

對(duì)隨鉆巖屑樣品進(jìn)行高分辨率微米CT掃描(圖4)，并對(duì)圖像進(jìn)行人工智能識(shí)別，結(jié)果表明：LF 13-B井W 3層的巖屑孔隙以微米級(jí)孔為主，微米級(jí)孔隙半徑3～25 μm，約占總孔隙的60% ，平均孔隙半徑9.06 μm，孔隙連通性較差(圖5)。數(shù)字巖屑錄井的分析結(jié)果表明，W 3層為低孔、超低滲儲(chǔ)層，雖然含油性較好，但物性較差，孔隙半徑小，連通性差，預(yù)計(jì)測(cè)試產(chǎn)量較低，取消了后續(xù)的測(cè)試計(jì)劃，從而節(jié)約了可觀(guān)的測(cè)試費(fèi)用。

圖4 LF 13-B井W 3層CT掃描照片

圖5 LF 13-B井W 3層孔隙半徑分布

2.3 XRD衍射錄井技術(shù)

儲(chǔ)層孔隙連通性差是陸豐凹陷古近系測(cè)試失利的重要原因，但儲(chǔ)層孔隙連通性等信息往往只能通過(guò)巖屑返回陸地后進(jìn)行薄片分析等手段獲得，無(wú)法實(shí)時(shí)進(jìn)行判斷。由于XRD衍射錄井技術(shù)可以快速了解地層中的礦物種類(lèi)及含量[7]，陸豐凹陷古近系儲(chǔ)層通過(guò)XRD衍射錄井資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)儲(chǔ)層填隙物含量(膠結(jié)物與黏土礦物含量之和)與儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率呈反比(圖6)。隨著儲(chǔ)層中填隙物含量的增高，大量孔隙、喉道被充填，儲(chǔ)層物性變差。因此，利用XRD衍射錄井技術(shù)，定量計(jì)算儲(chǔ)層填隙物含量W，通過(guò)與鄰井資料進(jìn)行對(duì)比，可以輔助判斷儲(chǔ)層的物性及孔隙連通性。計(jì)算公式為：

W=W方解石+W白云石+W硬石膏+W菱鐵礦+W高嶺石+

W伊利石+W蒙脫石+W伊蒙混層+W綠泥石

式中：W為儲(chǔ)層填隙物總含量，%；W方解石、W白云石、W硬石膏、W菱鐵礦、W高嶺石、W伊利石、W蒙脫石、W伊蒙混層、W綠泥石分別為各礦物的XRD衍射分析含量百分比，%。

由于XRD衍射錄井參數(shù)中不同類(lèi)型的礦物占比變化存在較大差異，為了更好地表征不同井段各種礦物縱向變化特點(diǎn)，減小設(shè)備及人為因素引起的誤差，在利用XRD衍射數(shù)據(jù)計(jì)算填隙物指數(shù)時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。計(jì)算公式為[8]：

式中：I0為填隙物指數(shù)；Wm為參數(shù)實(shí)際測(cè)量值，%；Wmin為指定深度段參數(shù)實(shí)際測(cè)量的最小值，%；Wmax為指定深度段參數(shù)實(shí)際測(cè)量的最大值，%。

綜上可知，填隙物指數(shù)越小，指示儲(chǔ)層中黏土礦物與膠結(jié)物含量越低，孔隙連通性越好。以L(fǎng)FX構(gòu)造的兩口探井為例(圖7)：

LFX-1井在主要目的層W 4層鉆遇泥質(zhì)粉砂巖及泥質(zhì)細(xì)砂巖，填隙物含量為25.6%～37.7%。其中黏土礦物含量為14.5%～23.3%，平均值為18.5%，黏土礦物以高嶺石和伊利石為主；膠結(jié)物含量為10.1%～18.0%，平均值為13.4%，膠結(jié)物以菱鐵礦和黃鐵礦為主。通過(guò)歸一化計(jì)算的填隙物指數(shù)I0為0.50～0.89，平均值為0.65。

LFX-2井在W 4層鉆遇粗砂巖、中砂巖及泥質(zhì)粗砂巖，填隙物含量為15.3%～27.2%。其中黏土礦物含量為10.4%～16.4%，平均值為13.1%，黏土礦物以高嶺石、伊利石和綠泥石為主；膠結(jié)物含量為2.8%～11.9%，平均值為6.9%，膠結(jié)物以菱鐵礦、硬石膏和黃鐵礦為主。通過(guò)歸一化計(jì)算的填隙物指數(shù)I0為0.08～0.47，平均值為0.22。

通過(guò)兩井的對(duì)比分析，LFX-2井巖性更粗，填隙物含量更低，指示LFX-2井物性及孔隙連通性更好。后續(xù)的電纜測(cè)井結(jié)果為：LFX-1井W 4層孔隙度7.7%～10.6%，滲透率0.2～0.9 mD，在W 4層進(jìn)行了34次測(cè)壓，均為干點(diǎn)；而LFX-2井W 4層孔隙度12.1%～15.5%，滲透率9.2～32.3 mD，在W 4層進(jìn)行了43次測(cè)壓，28個(gè)點(diǎn)具有流度，說(shuō)明儲(chǔ)層滲透性更好。最終選取LFX-2井W 4層進(jìn)行求產(chǎn)測(cè)試，獲得了較好的產(chǎn)能。

圖6 陸豐凹陷古近系儲(chǔ)層孔隙度、滲透率與填隙物含量關(guān)系散點(diǎn)圖

圖7 LFX構(gòu)造連井對(duì)比

3 結(jié) 論

陸豐凹陷古近系低孔滲儲(chǔ)層錄測(cè)井響應(yīng)特征復(fù)雜，儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)難度大，影響了現(xiàn)場(chǎng)快速?zèng)Q策。本次研究通過(guò)優(yōu)選三種特色錄井技術(shù)(FLAIR流體錄井、數(shù)字巖屑錄井以及XRD衍射錄井)，形成一套適用于低孔滲儲(chǔ)層的錄井技術(shù)組合，對(duì)低孔滲儲(chǔ)層進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地解釋評(píng)價(jià)。

應(yīng)用FLAIR流體錄井衍生參數(shù)C1異常倍數(shù)、FLAIR計(jì)算全烴建立區(qū)域解釋圖板，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)的快速評(píng)價(jià)；應(yīng)用數(shù)字巖屑錄井技術(shù)可以快速獲得儲(chǔ)層孔隙度、滲透率及三維孔隙結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)，可以有效提高儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的精確度；應(yīng)用XRD衍射錄井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)定量計(jì)算填隙物含量，建立歸一化的填隙物含量指數(shù)I0，通過(guò)與鄰井資料進(jìn)行對(duì)比，輔助判斷孔隙連通性等關(guān)鍵信息，可以指導(dǎo)后續(xù)的測(cè)壓、測(cè)試等工作。

上述特色錄井技術(shù)在陸豐凹陷低孔滲儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)中取得了較好的應(yīng)用效果，解釋符合率有了明顯提高，可以為下一步高效勘探開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)，具有較好的推廣意義。