渤海墾利10-2區(qū)塊錄井綜合解釋評價方法研究

李艷霞 郭明宇 李鴻儒 田青青 方鐵園 黃子艦

(①盤錦中錄油氣技術服務有限公司；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分公司)

0 引 言

近年來海洋石油勘探開發(fā)難度日益增大，勘探開發(fā)的成本也逐步升高。在地質方面，由于渤海地區(qū)地質構造、儲層物性較為復雜，造成區(qū)內油氣藏類型多、差異大；在工程方面，“優(yōu)快鉆井”等新技術理念的應用加快了鉆井速度，使巖屑破碎嚴重，導致常規(guī)錄井資料代表性差，評價難度也進一步加大。新近系是渤海海域油氣勘探的主力層系,為了在現場快速評價油氣層給鉆井作業(yè)決策提供及時、重要的依據，在渤海墾利10-2區(qū)塊優(yōu)選了紅外光譜、地化、輕烴3項錄井技術來解決油氣層識別難題。通過對該區(qū)塊13口井的錄井資料進行統(tǒng)計分析，在含油性識別方面，優(yōu)選出紅外光譜錄井的能量系數[1]與地化錄井的地化亮點[2]參數，并通過技術組合建立了含油性解釋圖板；在含水性識別方面，優(yōu)選出輕烴錄井的戊烷異構化系數與C1峰面積參數建立了含水性解釋圖板，并根據圖板的規(guī)律變化建立了解釋標準。應用該方法在后期油氣層解釋評價中提高了解釋評價精度，解決了墾利10-2區(qū)塊油氣層準確識別難題。

1 區(qū)域地質概況

墾利10-2區(qū)塊位于萊州灣凹陷南部斜坡帶，緊鄰凹陷主洼，構造主體受一系列近東西向繼承性發(fā)育的反向斷層所控制，發(fā)育了一系列斷塊圈閉，其明下段構造-巖性圈閉具有“湖底扇匯聚脊中轉站式垂向運聚”與“淺層連片砂體橫向運聚”兩大有利條件，斷-砂耦合條件良好，是油氣運聚成藏的有利指向區(qū)。新近系館陶組發(fā)育辮狀河沉積，明下段發(fā)育曲流河和極淺水三角洲沉積，河道砂巖與泥巖形成良好的儲蓋組合；古近系沙河街組和東營組均發(fā)育來自墾東凸起的辮狀河三角洲沉積，三角洲前緣砂體和湖相泥巖形成良好儲蓋組合，沙三中段湖底扇巖性圈閉位于沙三段有效烴源巖內，屬于源內成藏，并且位于壓力封存箱內，有利于油氣高效匯聚。研究區(qū)油氣運移順暢、成藏條件良好，且具有復式成藏的特點，勘探評價潛力較大。

2 技術簡介

2.1 紅外光譜錄井技術

紅外光譜法(簡稱IR)是基于不同物質的分子對不同波長(或波數)紅外輻射選頻吸收的原理，樣品通過紅外光輻射后吸收一部分光能，引起分子之間相互躍遷，使透射光強度減弱，通過計算記錄紅外光的百分透射比與波數或波長關系曲線，就可以得到對應氣體的紅外光譜[3]。紅外光譜技術具有掃描速度快、分辨率高、靈敏度高、信噪比以及精確度高等優(yōu)點[4]，應用在錄井行業(yè)中目前是一項前沿的分析技術。海城石油化工儀器廠生產的YQJK-Ⅰ型井口氣遠程測定儀用于隨鉆氣體錄井，是基于紅外光譜分析的氣測錄井技術，用于同系物定量分析，國內外尚無先例。

2.2 地化錄井技術

地化錄井技術是一種采用地化錄井儀對巖屑、巖心、井壁取心樣品進行熱解氣相色譜分析,在鉆井現場定量評價儲層中烴類含量的錄井方法。地化錄井技術的巖石熱解和熱解氣相色譜采用直接對樣品進行熱分析的技術得到揮發(fā)和裂解的烴類參數來評價儲層[5]。地化錄井技術突出特點是可以快速、定量地得到含油氣性參數，獲得油氣組成等微觀信息，其評價手段直接、針對性強。與測井方法相比，不受地層水礦化度、巖性和黏土礦物、巖石骨架導電性等因素影響；與密閉取心分析方法相比，同樣可以實現對層內不同水洗狀況的精細評價，且經濟高效、快速方便。

2.3 輕烴錄井技術

輕烴是一種復雜的多組分混合物，儲層巖石或原油中可分析檢測正構烷烴、異構烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴組成的100多個化合物，輕烴錄井具有分辨率和準確率高、抗干擾性強、抗污染性強、及時性好等優(yōu)勢[6]。輕烴錄井主要用于儲層含油氣性評價和油氣層含水性評價，通過輕烴化合物的濃度和分布、穩(wěn)定性及在水中的溶解度等物理化學性質差異，找出不同環(huán)境、不同儲層性質條件下這些輕烴參數的變化規(guī)律，并利用輕烴參數變化規(guī)律進行層內、層間可動流體分析，選擇代表性組分的變化特征，實現儲層含水性的綜合評價。

3 解釋方法研究

對墾利10-2區(qū)塊13口探井紅外光譜、地化、輕烴數據進行分析，并結合測試數據、取樣數據總結各項錄井技術參數特征，優(yōu)選出敏感參數建立了本區(qū)域解釋圖板與解釋標準。

3.1 儲層含油性識別

紅外光譜錄井技術為2020年引入渤海油田的氣測錄井技術，其分析周期為12～15 s，1 min一般可得到4～5個數據點，快速的組分分析在高速鉆進時大幅提高了地層的分辨率，尤其在淺層油氣層快速發(fā)現上優(yōu)勢明顯。本研究區(qū)明化鎮(zhèn)組、館陶組油氣檢測以C1為主，檢測到的重組分值相對含量小于5%，常規(guī)的氣測解釋方法(如3H法等)無法準確判識油氣顯示，為了準確判識油層引入能量系數(氣測全烴異常厚度與儲層厚度比值×氣測全烴異常值與全烴基值比值)這一參數。油層段紅外光譜表現為氣測全烴異常厚度比儲層厚度大，氣測異常幅度大，能量系數較大；非油層段表現為氣測全烴異常厚度小于或等于儲層厚度，氣測異常幅度小，能量系數較小。

墾利10-2區(qū)塊明化鎮(zhèn)組、館陶組油藏埋深為900～1 200 m，原油密度在0.95～0.97 g/cm3之間，主要以生物降解的重質油為主，烴類損失相對較小。但是由于油藏埋藏淺，壓實程度低，鉆時小，單位時間內進尺長，本來就膠結疏松的砂巖，返出至地面的巖屑十分細小，這就造成了巖石熱解錄井挑選不到膠結物，殘余的油氣顯示極其微弱，而巖石熱解數據主要也是依托巖屑進行分析，樣品挑選直接影響分析結果，單從巖石熱解數據S0、S1、S2等單組分區(qū)分含油性的好壞難度較大。從圖1中可以看出，解釋油層、油水同層、含油水層巖石熱解參數S1、S2的差別較小，而地化亮點值(Pg與(S0+S1)/S2的乘積)區(qū)別較為明顯，解釋油層的地化亮點值較高，能更好地區(qū)分含油顯示情況。

圖1 墾利10-2區(qū)塊巖石熱解數據條形圖

3.2 儲層含水性識別

輕烴錄井可以彌補常規(guī)錄井在儲層含水性識別上的不足，因為輕烴化合物的含量和組成，更大程度上取決于成藏后的次生蝕變作用，水洗、生物降解等作用能在很大程度上改變儲層中原油輕烴的分布特征。研究區(qū)主要為生物降解油，輕烴只能檢測到C5，C5之后重組分基本檢測不到，可利用解釋評價的參數相對較少，根據輕烴數據分析發(fā)現，輕烴戊烷異構化系數(iC5/nC5)對儲層含水變化較為明顯。在有機質的成熟度和運聚生成環(huán)境條件一致的前提下，微生物優(yōu)先消耗正構烷烴，因異構烷烴相對于同碳數的正構烷烴有較強的抵抗力，導致較高的比值，表明儲層含水可能性較大。由于原油遭受降解后主要產物為甲烷，如果儲層含油性較好，則輕烴檢測到甲烷豐度較高，反之檢測到的甲烷豐度較低。

3.3 解釋標準的建立

綜合墾利10-2區(qū)塊13口探井140條氣測數據與巖石熱解數據、輕烴數據進行分析，發(fā)現地化亮點與紅外光譜能量系數組合能更準確識別含油性，首先建立了含油性解釋圖板(圖2a)，但因該圖板對油層與油水同層的區(qū)分效果不明顯，所以優(yōu)選輕烴戊烷異構化系數與C1峰面積組合建立了含水性解釋圖板(圖2b)。從圖中看出，含油性解釋圖板可以區(qū)分油區(qū)與非油區(qū)，含水性解釋圖板可以區(qū)分含水區(qū)與非含水區(qū)，兩者綜合即可較好地識別儲層流體性質。解釋評價標準見表1。

圖2 含油性解釋圖板與含水性解釋圖板

表1 墾利10-2區(qū)塊錄井參數解釋標準

4 應用實例

4.1 油層

KL 10-2-A井館陶組1 323～1 325 m井段顯示巖性為淺灰色含礫熒光細砂巖，熒光面積5%，熒光直照暗黃色，常規(guī)錄井巖屑顯示含油性不好。其中1 324 m、1 325.52 m進行了井壁取心，分別為油斑、油浸顯示，含油面積30%～40%，顯示含油性較好；電測數據電阻率為2.17 Ω·m，測井解釋為含油水層(圖3)。

圖3 KL 10-2-A井解釋成果圖

本段紅外光譜氣測全烴異常值為24.244 3%，基值為0.379 2%，氣測全烴異常厚度5 m，比儲層厚度大，能量系數為159.838 5，說明本段儲層含油性較好；熱解S1為2.262 5 mg/g，S2為1.743 2 mg/g，Pg為3.930 2 mg/g，從單一組分數據來看含油性達不到油層，但是地化亮點5.101 0 mg/g能夠達到油層標準，含油性圖板落在油層區(qū)域(圖2a)；輕烴C1峰面積為40 236 mV·s，戊烷異構化系數為0.3，含水性圖板落在非含水區(qū)域(圖2b)，綜合解釋為油層。后續(xù)對該井段進行了取樣驗證，取樣出油100 cm3，取樣結論為油層，證實了解釋方法實用性。

4.2 含油水層

KL 10-2-B井明化鎮(zhèn)組1 379～1 381 m井段顯示巖性為淺灰色熒光細砂巖，熒光面積10%，熒光直照暗黃色，常規(guī)錄井巖屑含油性一般。1 379.8 m井壁取心為油斑顯示，含油面積30%，顯示含油性較好；電測數據電阻率為2.23 Ω·m，測井解釋為含油水層(圖4)。本段紅外光譜氣測全烴異常值5.954 3%，基值2.45%，氣測全烴異常厚度2 m，與儲層厚度相同，能量系數為2.430 3，說明本段儲層含油性較差；熱解S1為1.129 9 mg/g，S2為1.138 4 mg/g，Pg為2.268 3 mg/g，從單一組分數據來看含油性不好，地化亮點2.251 3 mg/g，達不到油層標準，含油性圖板投點落在含油水層區(qū)域(圖2a)；輕烴C1峰面積為2 943 mV·s，戊烷異構化系數為2.441 1，含水性圖板落在含水區(qū)域(圖2b)，綜合解釋為含油水層。后續(xù)對該井段進行了取樣驗證，取樣結果為油花，取樣結論為含油水層，證實了解釋方法實用性。

圖4 KL 10-2-B井解釋成果圖

5 結 論

(1)渤海墾利10-2區(qū)塊主要目的層位為明化鎮(zhèn)組及館陶組，淺層快速鉆井條件下取樣細碎，巖屑代表性差，含油級別低，常規(guī)錄井資料識別油氣層困難，采用紅外光譜錄井、地化錄井、輕烴錄井配套進行綜合解釋，能夠解決這一難題。

(2)紅外光譜錄井分析快速，能夠快速發(fā)現油氣顯示，派生參數能量系數可以判識儲層含油性，地化錄井可定量判識儲層含油性，輕烴錄井可準確識別儲層含水性?；诩t外光譜能量系數和地化亮點值建立了含油性判識圖板，基于輕烴戊烷異構化系數和C1峰面積建立了含水性判識圖板，并建立了相應的解釋標準。此方法在墾利10-2區(qū)塊應用符合率達到89.04%，取得了很好的效果，對同類區(qū)塊的勘探具有重要指導意義。