渤海西部海域潛山儲層流體類型輕烴錄井識別方法

田青青 郭明宇 李鴻儒 黃子艦 方鐵園 李艷霞

(①盤錦中錄油氣技術(shù)服務(wù)有限公司；②中海石油(中國)有限公司天津分公司；③中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

0 引 言

隨著渤海海域勘探目標(biāo)不斷向中深層轉(zhuǎn)化，潛山裂縫型儲層流體性質(zhì)及流體類型識別越來越困難，針對儲層內(nèi)流體相識別，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究[1]。陳繼發(fā)[2]提出了利用氣測資料 C1/C2、C1/C3交會圖板,GWR/LHR 交會圖板，以及異丁烷(iC4)、正丁烷(nC4)比值法等氣體參數(shù)對流體相態(tài)進(jìn)行描述;蒲仁海等[3]利用氣測Z值法、φ值法以及判別因子法識別儲層內(nèi)流體的相態(tài)；張海坤等[4]根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法、三角圖板法推斷深部氣態(tài)烴流體的相態(tài)；胡云等[5]研究了星形圖法、Bar 圖法和 FLAIR 油氣水指數(shù)法，有效識別儲層內(nèi)流體相變化特征。以上方法主要是基于氣測烴組分來進(jìn)行儲層內(nèi)流體相識別研究，但氣測錄井影響因素較多，氣測數(shù)據(jù)一般需要進(jìn)行校正，較為麻煩，因此有必要對其他錄井資料進(jìn)行深入研究，并建立快速有效的流體性質(zhì)識別分析方法。

渤海是我國的內(nèi)海，為華北盆地的一部分，在地殼漫長的板塊與造山運(yùn)動中，渤海經(jīng)歷了從陸地到湖泊，再到內(nèi)海的滄桑演變，造成了構(gòu)造破碎，斷裂發(fā)育，油藏復(fù)雜，儲層以河流相、三角洲、古潛山為主的地質(zhì)油藏特點(diǎn)。筆者通過充分總結(jié)、挖掘潛山復(fù)雜儲層地化輕烴錄井?dāng)?shù)據(jù)，最終在研究區(qū)建立起一套基于輕烴錄井?dāng)?shù)據(jù)的儲層含水性判識及復(fù)雜流體類型識別解釋評價(jià)圖板，實(shí)現(xiàn)了輕烴錄井技術(shù)在渤海西部海域潛山裂縫型儲層流體性質(zhì)識別的精細(xì)化，提高了解釋評價(jià)精度，也為探井試油層段的優(yōu)選提供了科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

主要研究區(qū)域?yàn)椴澈Ｎ鞑亢Ｓ蛏硥咎锿蛊鸷筒持邪枷?。沙壘田凸起位于渤海海域西部，東接渤中凹陷，西鄰歧口凹陷，是渤海海域面積最大的凸起，其面積為1 978 km2,走向?yàn)榻鼥|西向，凸起被沙北斷裂和沙中1號斷裂切割成連續(xù)的東西兩塊：東塊的面積較大，除東南端是以地層的超覆形式接觸外，凸起的周圍均以斷裂為邊界，北界為沙北斷裂，南界為沙南斷裂；西塊的面積較小，其東南界為沙中1號斷裂，西北界為海河斷裂，北端為地層超覆的斜坡，歧口1號斷裂在其內(nèi)部發(fā)育[6]。渤中凹陷位于渤海中部，也是渤中坳陷的主體，形狀近矩形，是渤海海域最大的凹陷，面積達(dá)8 634 km2，其東邊界是郯廬斷裂帶東支斷層，西邊緣連接沙壘田凸起和沙南凹陷，北臨石臼坨凸起，南接渤南低凸起，渤中凹陷基底較平緩，起伏不大，以整體坳陷為特征，基底最大埋深可達(dá)11 km，其中包含多個(gè)次洼，是該海域最大的生烴凹陷[7]。沙壘田凸起及渤中凹陷的潛山埋藏深度大多位于海底4 km以下，流體性質(zhì)復(fù)雜，流體類型混淆，這使得對渤海油田潛山儲層流體含水性分析及流體相態(tài)的識別困難重重。

2 輕烴錄井分析原理

輕烴錄井技術(shù)原理是：氣液平衡的樣品氣經(jīng)過定量管由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱[8]，樣品氣中不同組分在兩相中分配系數(shù)具有微小差別，當(dāng)流動相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時(shí)，其與固定相發(fā)生相互吸附、溶解或離子交換等物理化學(xué)作用，由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動相的移動，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時(shí)間不同，從而按一定次序由固定相中流出，經(jīng)檢測器檢測最終得到輕烴組分色譜圖。

輕烴錄井技術(shù)主要有樣品分析量大、分析參數(shù)多、取樣簡單、人為影響因素小、抗污染能力強(qiáng)等特點(diǎn)[9]，輕烴錄井依托樣品巖樣分析可準(zhǔn)確評價(jià)油氣顯示，發(fā)現(xiàn)地下地質(zhì)現(xiàn)象和規(guī)律，對儲層含水識別具有優(yōu)勢，可為錄井現(xiàn)場儲層流體評價(jià)提供一種新方法和新思路。

3 解釋圖板的建立

3.1 儲層含水性識別解釋評價(jià)圖板

輕烴可檢測儲層巖石C1-C9中的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴類，輕烴各參數(shù)的積分值、濃度、相對比值有眾多的參數(shù)組合，包含了豐富的地質(zhì)信息，輕烴化合物的含量和組成，不僅取決于原油的成因類型和演化程度，而且在更大程度上取決于成藏后的次生蝕變作用。水洗、生物降解等作用在很大程度上改變了儲層中原油輕烴的分布特征，在成因類型、熱演化程度相同的情況下，主要依據(jù)生物降解和水洗等作用形成的輕烴參數(shù)變化規(guī)律判斷地層地質(zhì)信息，從而識別油水層。

在常溫下不同烴溶解度大小順序是芳香烴>烷烴>環(huán)烷烴[10]。由于石油中不同組分在水中的溶解度存在差異(表1)，在飽含水的地層內(nèi)運(yùn)移過程中，油氣組分要發(fā)生一定的變化，但在潛山儲層，芳香烴化合物易受Ⅲ型干酪根影響，從而影響儲層含水性的識別。從表1中也可以看出，除正構(gòu)烷烴及環(huán)烷烴之外，異構(gòu)烷烴2-甲基戊烷(2MC5)的溶解度相對較高，也就是說，儲層含水，正構(gòu)烷烴C1-C5及異構(gòu)烷烴2-甲基戊烷輕烴豐度將減小。基于以上原理，對輕烴參數(shù)進(jìn)行了含水性分析，筆者選取研究區(qū)10多口測試井的數(shù)據(jù)通過對比分析研究，總結(jié)出兩個(gè)敏感性參數(shù)輕烴豐度∑(C1-C5)、2MC5/22DMC4，針對潛山儲層建立了一套含水性精細(xì)解釋交會圖板(圖1)，有效解決了渤海西部海域潛山儲層含水性識別的難題。

表1 部分烴組分標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水中溶解度

圖1 輕烴潛山儲層含水性解釋圖板

3.2 儲層流體相對比識別評價(jià)圖板

正常情況下，輕烴濃度和地層的含油氣豐度相關(guān)，輕烴分析結(jié)果與儲層原始輕烴相比豐度減少很多，輕烴分布也會發(fā)生較大變化，但碳原子數(shù)相同的烴類組分含量的相對高低保持不變，特別是對于結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似、沸點(diǎn)相近的烴類組分之間的比值仍然保持不變。因此，輕烴的豐度反映了地層油氣的豐度和組成，在輕-中質(zhì)油條件下，儲層含油氣豐度越高，所溶解的輕烴含量越大，輕烴豐度即所有組分的峰面積總和就越大?！?C1-C5)是C1-C5中所有組分的峰面積之和，沒有油顯示的儲層可能含有水溶氣和較多的游離氣，表現(xiàn)為∑(C1-C5)較大，有油氣顯示的儲層，輕質(zhì)組分含量較高時(shí)，也表現(xiàn)為∑(C1-C5)較大；∑(C6-C7)是C6-C7中所有組分的峰面積之和，中、重質(zhì)組分增加時(shí)表現(xiàn)為∑(C6-C7)增大。對于流體相的研究，一般選取特征對比的方法，用已測試井段的流體組分特征為依據(jù)，將被研究井同層位井段的數(shù)據(jù)與已知流體相數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析來判斷儲層流體性質(zhì)，從而達(dá)到較好的流體相區(qū)分效果。

通過總結(jié)14口已測試井共824個(gè)輕烴數(shù)據(jù)點(diǎn)平均值(表2)建立相態(tài)圖，基于石油和天然氣烴類組分特征差異明顯的原理，結(jié)合輕烴錄井?dāng)?shù)據(jù)總結(jié)分析情況，優(yōu)選3個(gè)參數(shù)：輕質(zhì)組分峰面積∑(C1-C5)，中、重質(zhì)組分峰面積∑(C6-C7)，總峰面積∑(C1-C7)。將3個(gè)參數(shù)進(jìn)行交叉組合，組合參數(shù)輕重比∑(C1-C5)/∑(C6-C7)越大，則輕質(zhì)組分含量越高；組合參數(shù)重總比∑(C6-C7)/∑(C1-C7)越大，則重組分含量越高。每口井選取測試井段輕烴重總比平均值作為相態(tài)圖橫坐標(biāo)，輕重比平均值作為相態(tài)圖縱坐標(biāo)，建立儲層流體相態(tài)識別評價(jià)圖板(圖2)。如果儲層中流體特征相近或相同，數(shù)據(jù)點(diǎn)則會落在圖中相近或相同的位置，即可以反映流體特征的差異性[10]。通過相態(tài)圖結(jié)合PVT分析結(jié)論可以看出:BZ 19-6構(gòu)造太古界潛山油氣藏流體以凝析氣層為主，數(shù)據(jù)點(diǎn)主要集中在相態(tài)圖左上方區(qū)域;BZ 13-2構(gòu)造太古界潛山油氣藏流體以揮發(fā)性油為主，數(shù)據(jù)點(diǎn)主要集中在相態(tài)圖中下方區(qū)域;CFD 2-2構(gòu)造古生界潛山油氣藏流體以輕質(zhì)油為主，數(shù)據(jù)點(diǎn)主要集中在相態(tài)圖右下方區(qū)域。

表2 14口已測試井輕烴平均值數(shù)據(jù)

圖2 儲層流體相態(tài)識別評價(jià)圖板

4 應(yīng)用案例分析

4.1 儲層含水性識別

以渤海西部海域渤中凹陷BZ 19-6構(gòu)造BZ 19-6-A井及BZ 19-6-B井潛山儲層含水性識別為例。

4.1.1 BZ 19-6-A井

BZ 19-6-A井太古界井段4 830.0～5 656.0 m，巖性描述為淺灰色熒光花崗片麻巖，成分主要為石英及長石，少量暗色礦物，熒光濕照淺黃色，面積5%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率1 204.1 Ω·m，平均孔隙度4.9%，平均滲透率4.5 mD，儲層物性一般，測井解釋為有效儲層。該井段輕烴錄井共采集巖屑樣品114個(gè)，用此114個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)組合，利用含水識別圖板進(jìn)行驗(yàn)證，大部分落在圖板含水樣點(diǎn)處(圖1)，儲層含水特征明顯，輕烴錄井解釋為含氣水層。最終測試產(chǎn)氣62 942 m3/d，產(chǎn)水118.92 m3/d，測試結(jié)論為含氣水層，天然氣相對密度0.736 g/cm3，表明輕烴錄井圖板法解釋結(jié)論與測試結(jié)論一致。

4.1.2 BZ 19-6-B井

BZ 19-6-B井太古界井段4 639.0～5 013.0 m，巖性描述為淺灰色熒光花崗片麻巖，成分主要為石英及長石，少量暗色礦物，熒光直照亮白色，面積5%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率57.3 Ω·m，平均孔隙度4.2%，平均滲透率1.4 mD，儲層物性一般，測井解釋為有效儲層。該井段輕烴錄井共采集巖屑樣品128個(gè)，用此128個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)組合，利用含水識別圖板進(jìn)行驗(yàn)證，一部分?jǐn)?shù)據(jù)落在圖板含水樣點(diǎn)處，一部分?jǐn)?shù)據(jù)落在不含水樣點(diǎn)處(圖1)，儲層有明顯的含水特征，輕烴錄井解釋為氣水同層。最終測試產(chǎn)氣4 477 m3/d，產(chǎn)水24.35 m3/d，測試結(jié)論為氣水同層，天然氣相對密度0.736 g/cm3，表明輕烴錄井圖板法解釋結(jié)論與測試結(jié)論一致。

4.2 儲層流體類型對比識別評價(jià)

以渤海西部海域渤中凹陷BZ 19-6構(gòu)造BZ 19-6N-A井和BZ 13-2構(gòu)造BZ 13-2-D井為例。

4.2.1 BZ 19-6N-A井

BZ 19-6N-A井古生界井段4 741.0～5 283.2 m，巖性為灰色白云質(zhì)灰?guī)r，部分淺灰色,成分主要為石灰石,少量白云石,微含泥質(zhì),性硬，片-塊狀，部分巖屑見微小裂縫，被方解石填充，與稀鹽酸反應(yīng)強(qiáng)烈，無顯示。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率1 114.2 Ω·m，平均孔隙度4.9%，平均滲透率3.7 mD，測井解釋為氣層。該井本套儲層共錄取輕烴184個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，總峰面積∑(C1-C7)平均值為45 765 mV·s，輕質(zhì)組分峰面積∑(C1-C5)平均值為31 456 mV·s，重質(zhì)組分峰面積∑(C6-C7) 平均值為14 309 mV·s，輕重比平均值為2.736 7，重總比平均值為0.316 3，相態(tài)圖投點(diǎn)落在了凝析氣層區(qū)域(圖2)，輕烴錄井解釋為凝析氣層。最終測試產(chǎn)油143.88 m3/d，產(chǎn)氣1 228 023 m3/d，產(chǎn)水113.7 m3/d，測試結(jié)論為凝析氣層，原油相對密度0.769 g/cm3，天然氣相對密度0.740 g/cm3，輕烴相態(tài)圖對比識別分析結(jié)果與測試結(jié)論一致，與本區(qū)域認(rèn)識一致。

4.2.2 BZ 13-2-D井

BZ 13-2-D井太古界井段4 903.0～5 385.0 m，淺灰色熒光花崗片麻巖，成分主要為石英及長石，少量角閃石、黑云母等暗色礦物，熒光濕照藍(lán)白色，少量淺黃色，面積5%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率207.7 Ω·m，平均孔隙度6.7%，測井解釋為有效儲層。這套儲層共錄取輕烴13個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，總峰面積∑(C1-C7)平均值為14 573 mV·s，輕質(zhì)組分峰面積∑(C1-C5)平均值為9 064 mV·s，重質(zhì)組分峰面積∑(C6-C7) 平均值為5 508 mV·s，輕重比平均值為1.396 0，重總比平均值為0.429 8，相態(tài)圖投點(diǎn)落在了揮發(fā)性油區(qū)域(圖2)，輕烴錄井解釋為揮發(fā)性油。該井并未進(jìn)行最終測試，井深5 078.0 m進(jìn)行MDT取樣，取樣結(jié)論為氣2 000 m3，油1 300 m3，水+濾液500 m3，樣品氯根13 000 mg/L。輕烴相態(tài)圖投點(diǎn)對比分析與取樣結(jié)論及區(qū)域評價(jià)認(rèn)識一致。

5 結(jié) 論

(1)通過輕烴含水敏感參數(shù)交會圖板的應(yīng)用，有效地提高了潛山裂縫型儲層含水性識別的準(zhǔn)確性，彌補(bǔ)了潛山儲層測井無法準(zhǔn)確識別含水性的缺陷。

(2)統(tǒng)計(jì)總結(jié)輕烴輕重比及重總比參數(shù)發(fā)現(xiàn)其對儲層流體相態(tài)識別具有一定的優(yōu)勢，能夠快速、準(zhǔn)確、有效地識別儲層內(nèi)流體相變化特征，為后期儲量的預(yù)估及提交提供了技術(shù)保障。

(3)利用輕烴含水識別圖板及流體相對比識別圖板分析表明：渤中凹陷BZ 19-6構(gòu)造整體流體性質(zhì)為凝析氣層，個(gè)別井潛山儲層有含水特征；渤中凹陷BZ 13-2構(gòu)造流體性質(zhì)為揮發(fā)性油；沙壘田凸起CFD 2-2構(gòu)造流體性質(zhì)為輕質(zhì)油。其結(jié)果與相態(tài)分析結(jié)論一致，能有效地識別潛山儲層油氣流體類型，實(shí)現(xiàn)了潛山儲層油氣流體類型快速、有效的識別。