榮延善，黃 強(qiáng)，劉喬平，石元會(huì)

(1.中石化江漢石油管理局，湖北 潛江 433123;2.中石化江漢油田分公司，重慶 萬(wàn)州 404020)

引 言

四川盆地海相碳酸鹽巖沉積厚度大、氣層分布范圍廣。在天然氣勘探過程中，擁有巨大規(guī)模儲(chǔ)量的二疊系生物礁相氣層具有高含硫化氫特征［1－4］。實(shí)鉆中傳統(tǒng)錄井工藝對(duì)硫化氫的檢測(cè)，主要是使用硫化氫傳感器或報(bào)警儀對(duì)鉆井過程中被鉆井液攜帶出的氣相硫化氫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只有當(dāng)井下發(fā)生較嚴(yán)重氣侵并有硫化氫氣體從井口逸散的情況下，才可能被地面?zhèn)鞲衅靼l(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)率較低。根據(jù)硫離子增大率可以定性判斷地層是否含有硫化氫，同時(shí)結(jié)合其他錄井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，能有效提高長(zhǎng)興組高硫化氫氣層的實(shí)鉆發(fā)現(xiàn)率。

1 高含硫化氫氣層識(shí)別

四川盆地長(zhǎng)興組高含硫化氫生物礁氣層的錄井識(shí)別主要包含3個(gè)方面:①長(zhǎng)興組生物礁預(yù)測(cè)，根據(jù)長(zhǎng)興組上覆飛1段地層沉積厚度規(guī)律預(yù)測(cè)長(zhǎng)興組是否有生物礁沉積;②鉆井液硫離子含量檢測(cè)，通過離子色譜測(cè)量?jī)x等井深間距測(cè)量鉆井液中硫離子含量，發(fā)現(xiàn)硫化氫的存在;③通過巖樣鑒別，確定是否鉆遇生物礁儲(chǔ)層，此類儲(chǔ)層白云化程度高，具有明顯巖性變化特征。

1.1 生物礁實(shí)鉆預(yù)測(cè)

四川盆地長(zhǎng)興組生物礁錄井預(yù)測(cè)主要是利用生物礁的正性隆起特征。由于礁體的存在和向上隆起，其頂部在繼續(xù)接受早三疊紀(jì)沉積過程中，披覆的飛仙觀組飛1段會(huì)出現(xiàn)“填平補(bǔ)齊”性質(zhì)的差異性厚度減?。?］。

以四川盆地川中元壩工區(qū)為例，飛仙關(guān)組飛1段以下如無(wú)長(zhǎng)興生物礁發(fā)育，其普遍正常沉積厚度為100～120 m，為1套以含泥灰?guī)r為主夾泥巖、頁(yè)巖、泥灰?guī)r的沉積組合，區(qū)域厚度穩(wěn)定;如果有生物礁發(fā)育，該套地層沉積厚度將大幅減薄。錄井生物礁預(yù)測(cè)是以上覆飛1段厚度變化為依據(jù)。當(dāng)工區(qū)飛1段厚度高于100 m，預(yù)測(cè)下伏長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育程度較低，礁存在的可能性小;當(dāng)飛1段厚度低于100 m，預(yù)示著下伏長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育的概率增高。以地區(qū)正常無(wú)生物礁飛仙關(guān)組飛1段沉積厚度與實(shí)鉆井飛1段沉積厚度之比定義為地層減薄指數(shù)I，當(dāng)I＞1.50后(表1)，預(yù)測(cè)長(zhǎng)興組沉積一般發(fā)育有礁。

表1 四川地區(qū)部分井長(zhǎng)興組地層減薄指數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.2 離子色譜測(cè)量方法

離子色譜技術(shù)的核心是離子交換分離。離子交換色譜主要用于無(wú)機(jī)、有機(jī)陰離子和陽(yáng)離子的分離，實(shí)現(xiàn)了陰離子和陽(yáng)離子的精度檢測(cè)，已被應(yīng)用于環(huán)保、化工、油氣勘探等領(lǐng)域中［6－9］。

鉆井液硫離子測(cè)定:按照鉆井過程中每鉆進(jìn)10 m為1組取樣時(shí)間點(diǎn)，在鉆井液高架槽返出口取鉆井液500 mL，將采集的鉆井液經(jīng)中壓濾失儀過濾，去除固體大顆粒物后，取得濾液，并將濾液稀釋適當(dāng)?shù)谋稊?shù)，經(jīng)過碳18柱和0.22 μm濾膜過濾出5 mL上機(jī)測(cè)定液，進(jìn)入專業(yè)的硫離子色譜儀進(jìn)行離子含量測(cè)定，1組樣品的分析周期在4 min以內(nèi)。

連續(xù)測(cè)量鉆井液中二價(jià)硫離子含量的意義在于反映出鉆井液是否被氣層中的硫化氫侵入。即由于氣層所含硫化氫氣體向鉆井液侵入后，形成了氫硫酸(硫化氫水溶液)，并發(fā)生電解，生成S2－及水合氫離子(H3O+)。

通過對(duì)比鉆遇氣層和鉆遇氣層前的鉆井液硫離子含量，能定性判別氣層是否含有硫化氫。根據(jù)實(shí)鉆數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，四川盆地鉆遇長(zhǎng)興組高硫化氫氣層后，鉆井液中硫離子含量明顯上升，上升幅度超過30%(表2)。

表2 四川盆地部分含硫化氫氣井實(shí)鉆測(cè)量鉆井液硫離子變化情況

1.3 巖樣鑒別

巖樣鑒別包括錄井碳酸鹽巖含量分析和鏡下薄片鑒定等，高含硫化氫生物礁氣層在沉積過程中經(jīng)歷了較強(qiáng)的TSR后期溶蝕和白云化作用，通常情況下，一般用以下方程式來(lái)表示TSR作用，這也是生物礁氣藏高含硫化氫的主因［10－11］。

礁白云巖的孔隙發(fā)育，白云巖含量相對(duì)較高［12］。對(duì)典型井巖屑的碳酸鹽巖分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)長(zhǎng)興組高含硫化氫氣層巖屑中白云巖含量值大于75%，鏡下薄片鑒別，典型氣層巖石白云巖晶型粗大，溶蝕孔發(fā)育，孔隙度高，呈“砂糖狀”。錄井巖樣鑒別可以確定是否鉆遇生物礁儲(chǔ)層。

2 實(shí)例分析

基于交會(huì)圖技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，可利用2種或2種以上的錄井?dāng)?shù)據(jù)制作交會(huì)圖圖版，用于長(zhǎng)興組高含硫化氫氣層識(shí)別效果較好。

如川中元壩YB－XXX井，實(shí)鉆過程中，該井的飛仙關(guān)組飛4、飛3、飛2段地層沉積厚度均正常，鉆至井段6399～6431 m為飛1段，整體厚度僅為32 m，較正常沉積厚度(100 m左右)呈異常性減薄，該井地層減薄指數(shù)I值為3.1，錄井預(yù)測(cè)下伏長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育。

鉆至井深6448 m后，于長(zhǎng)興組發(fā)現(xiàn)明顯氣測(cè)顯示(全烴由基值0.03%最大升至1.84%)，同時(shí)應(yīng)用離子色譜儀測(cè)量鉆井液中硫離子含量明顯上升(圖1)，將顯示層鉆井液中硫離子最大含量與非顯示段鉆井液硫離子含量之比定義為硫離子增大指數(shù)n，該井長(zhǎng)興組氣層n=1.37，在硫離子增大指數(shù)—地層減薄指數(shù)交會(huì)圖版上(圖2)，投點(diǎn)在高含硫化氫氣層區(qū)。

同時(shí)，氣顯示段巖性較上覆地層發(fā)生明顯變化，巖屑碳酸鹽巖分析白云巖含量增加(最大82.5%)，晶型變粗，孔隙發(fā)育，具有明顯的長(zhǎng)興生物礁氣層巖性特征，解釋該段顯示為高含硫化氫生物礁氣層。

YB－XXX井完井后對(duì)6445.0～6500.0 m井段試氣，日產(chǎn)氣為112.2×104m3/d，氣樣中硫化氫含量為5.96%，錄井識(shí)別結(jié)論獲得證實(shí)。

圖1 YB－XXX井高含硫化氫氣層錄井綜合解釋

圖2 硫離子增大指數(shù)－地層減薄指數(shù)交會(huì)圖版

3 應(yīng)用效果

四川盆地是中石化近期推進(jìn)增儲(chǔ)上產(chǎn)的五大重點(diǎn)區(qū)塊之一，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)興生物礁氣藏分布廣，儲(chǔ)量大，硫化氫含量高，傳統(tǒng)錄井工藝難以快速準(zhǔn)確識(shí)別、解釋。本研究通過對(duì)川東、川中工區(qū)19口井的長(zhǎng)興組錄井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行解釋，已成功識(shí)別高含硫化氫含氣層12層，與完井后試氣結(jié)果相比，綜合解釋符合率達(dá)到85.7%。

4 結(jié)論與建議

(1)二疊系長(zhǎng)興組高含硫化氫氣層錄井識(shí)別是基于傳統(tǒng)的錄井方法之上，增加了鉆井液硫離子色譜測(cè)定工藝，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用簡(jiǎn)單可靠，樣品檢測(cè)周期短，實(shí)現(xiàn)了實(shí)鉆過程中通過測(cè)定鉆井液中硫離子變化判別地層是否含有硫化氫的目的。

(2)在錄井過程中通過錄取諸如地層分層、碳酸鹽巖含量分析及硫離子色譜測(cè)量等原始數(shù)據(jù)，可以在井口無(wú)氣相硫化氫的前提下，精確解釋出長(zhǎng)興組高含硫化氫生物礁氣層，為勘探開發(fā)、安全鉆井提供有效的地質(zhì)依據(jù)和保障。

［1］黃士鵬，廖鳳蓉，吳小齊，等.四川盆地含硫化氫氣藏分布特征及含硫化氫成因探討［J］.天然氣地球化學(xué)，2010，21(5):705 －714.

［2］馬永生，郭旭升，郭彤樓，等.四川盆地普光大型氣田的發(fā)現(xiàn)與勘探啟示［J］.地質(zhì)論評(píng)，2005，51(4):477－480.

［3］朱光有，張水昌，李劍，等.中國(guó)高含硫化氫天然氣田的特征及其分布［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31(4):18－21.

［4］翟光明.中國(guó)石油地質(zhì)志(卷十二)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1992:1021.

［5］廖勇，石元會(huì)，黃強(qiáng)，等.四川盆地長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層錄井預(yù)測(cè)與識(shí)別方法［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2012，34(4):93－96.

［6］朱巖.離子色譜原理及其應(yīng)用［M］.杭州:浙江大學(xué)出版社，2002:1－2.

［7］韓力揮，薛清潮，尚蘊(yùn)果，等.離子色譜法測(cè)定油田回注水中季銨鹽的含量［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，24(2):64 －66.

［8］王志戰(zhàn)，錢井.離子色譜技術(shù)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用研究［J］. 錄井技術(shù)，2003，23(1):27 －29，70.

［9］馬桂云.鉆井液濾液分析方法在地質(zhì)錄井中的應(yīng)用研究［J］.錄井工程，2009，20(3):39－43.

［10］朱光有，等.TSR對(duì)烴類氣體組分和碳同位素的蝕變作用［J］.石油學(xué)報(bào)，2005 ，26(5):54－58.

［11］朱光有，等.TSR(H2S)對(duì)石油天然氣工業(yè)的積極性研究——H2S的形成過程促進(jìn)儲(chǔ)層次生孔隙的發(fā)育［J］.地質(zhì)前緣，2006，13(3):141 －149.

［12］劉富艷，王延奇，王書，等.見天壩海綿礁層序地層分析與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［J］.特種油氣藏，2009，16(1):23－27.