宋昀軒 王 雷 蔡 軍 魯法偉

(①中海油能源發(fā)展股份有限公司上海工程技術(shù)分公司；②中海石油(中國)有限公司上海分公司)

0 引 言

地化錄井技術(shù)包括巖石熱解分析技術(shù)、熱蒸發(fā)烴氣相色譜分析技術(shù)和輕烴分析技術(shù)，是獲得井下地層油氣直接信息的重要手段,由于其受工程參數(shù)、地層物性、地層水性質(zhì)等影響較小，在油氣勘探領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。東海西湖凹陷寶云亭地區(qū)由于鉆井難度大、儲層保護要求高等因素，油基鉆井液已逐漸應(yīng)用于探井鉆探作業(yè)中。油基鉆井液主要采用白油作為基油，白油是經(jīng)過超深度精制(深度加氫精制脫除芳香烴、脫硫、脫氮和脫氧等雜質(zhì))的無色、無味和無腐蝕性的特種礦物油，主要化學(xué)成分為C16-C31的正、異構(gòu)烷烴混合物[1-2]，其不但對常規(guī)錄井中巖屑清洗、熒光識別、氣測錄井等具有一定干擾，也會對地化錄井分析結(jié)果產(chǎn)生一定影響。本文以西湖凹陷寶云亭地區(qū)探井為例，分析油基鉆井液對地化錄井關(guān)鍵參數(shù)的影響，探索出利用芳香烴區(qū)域參數(shù)和熱解參數(shù)相關(guān)性評價方法(地化評價方法和評價標(biāo)準(zhǔn))鑒別真假油氣顯示，可以準(zhǔn)確快速進行油、氣、水層流體識別。

1 區(qū)域概況

寶云亭地區(qū)位于東海陸架盆地西湖凹陷平湖構(gòu)造帶上(圖1)，由于西湖凹陷存在兩期的油氣運移聚集，第二期氣液混合相的油氣運移造成的對先期形成油氣藏的次生改造作用和油氣的重新分配廣泛存在，使寶云亭地區(qū)油氣顯示的特征復(fù)雜多變，不同構(gòu)造的油藏、氣藏的特征存在很大差異[2-4]。寶云亭地區(qū)漸新統(tǒng)花港組以氣層為主，間或含有少量的油層；始新統(tǒng)平湖組油氣顯示以氣層、凝析氣層為主，迄今為止發(fā)現(xiàn)的工業(yè)油氣層均賦存于始新統(tǒng)平湖組中。復(fù)雜流體類型及其賦存條件導(dǎo)致熒光顯示識別難度大，流體性質(zhì)和流體界面判識困難[5-9]。

2 油基鉆井液對地化錄井的影響

通過對研究區(qū)水基鉆井液和油基鉆井液條件下S0、S1、S2、Pg等熱解參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，在油基鉆井液環(huán)境下，儲層熱解分析S1值明顯高于水基鉆井液條件下S1值，其升高幅度受儲層物性、儲層含油氣性、鉆井液與地層壓差、巖屑浸泡時間、巖屑污染程度等多種因素影響，最終表現(xiàn)為總體抬升倍數(shù)值13.6左右；S0值在油基鉆井液環(huán)境下相對水基鉆井液環(huán)境有所減小，但由于影響因素更多，規(guī)律性不明顯；S2值在油基鉆井液和水基鉆井液環(huán)境下表現(xiàn)出無規(guī)律變化的特征(表1、表2)[10-12]。

表1 水基鉆井液體系下儲層熱解參數(shù)統(tǒng)計 mg/g

表2 油基鉆井液體系下儲層熱解參數(shù)統(tǒng)計 mg/g

在水基鉆井液條件下，各儲層熱解色譜分析數(shù)據(jù)中主峰碳分布范圍較廣，C10-C27均有分布，而油基鉆井液條件下，各儲層色譜分析數(shù)據(jù)中主峰碳分布較集中，主要分布于C12-C17區(qū)間，尤其以C16-C17區(qū)間最為集中，表現(xiàn)出與地層層位、流體性質(zhì)無關(guān)的特征，從而失去了主峰碳數(shù)的指導(dǎo)意義(圖2、圖3)。

圖2 N 4井(水基鉆井液)4 548 m氣層熱解色譜譜圖

圖3 B 2井(油基鉆井液)4 046 m氣層熱解色譜譜圖

目前東海海域探井未針對不同鉆井液體系制定出有針對性的、差異化的儲層評價參考標(biāo)準(zhǔn)，所有井均采用同一套評價體系，其評價指標(biāo)主要為S1與S2的絕對值、正構(gòu)烷烴的分布形態(tài)、熱解色譜主峰碳數(shù)范圍、輕烴譜圖形態(tài)及出峰個數(shù)等，這些指標(biāo)受鉆井液體系因素影響較大，且受解釋人員專業(yè)技術(shù)水平及經(jīng)驗影響較大。目前的異常顯示劃分原則為將儲集巖S1值大于1.0 mg/g 或Pg值大于基值的兩倍作為異常層的確定標(biāo)準(zhǔn)，忽視了油基鉆井液對于S1值的影響。由于寶云亭地區(qū)主要流體類型為天然氣與凝析油、輕質(zhì)油，儲層熱解S2值并不具有實際參考價值，從而導(dǎo)致西湖凹陷探井的地化錄井評價準(zhǔn)確性較差，解釋評價符合率較低，難以準(zhǔn)確識別儲層流體性質(zhì)、流體界面。因此，建立油基鉆井液環(huán)境下的地化錄井評價標(biāo)準(zhǔn)，消除油基鉆井液對地化錄井的影響，是目前東海地質(zhì)錄井工作亟待解決的難點和重點。

3 評價標(biāo)準(zhǔn)及方法的建立

通過對西湖凹陷寶云亭地區(qū)地化油氣顯示特征的總結(jié)可知，輕烴分析對流體性質(zhì)判別、油氣水評價具有相對重要的價值。寶云亭區(qū)域所在的西湖凹陷具有兩期地層流體運聚特征，前一期所形成的油藏中較輕的烷烴組分溶于運移進入油藏的后一期的混合流體相中，并隨天然氣向上運移出油藏。這種機理形成的油藏的地化錄井熱解色譜特征是以輕組分為優(yōu)勢，重組分含量低、輕烴特征為C5以上的烷烴散失作用減弱，輕烴的中、重組分含量隨碳數(shù)增加而上升，芳香烴含量與正構(gòu)烷烴比值升高，但小于氣層芳香烴含量。因此，平湖組隨著輕質(zhì)烷烴組分與天然氣被運移出油層導(dǎo)致油質(zhì)變重，芳香烴相對富集，最終隨著天然氣不斷通過油層運移，油層被改造為氣層。這類氣層具有鏈烷烴含量低、芳香烴含量高的特點[3]。因此選用苯和甲苯總含量作為計算參數(shù)，同時采用C5以上的直鏈烷烴∑(nC5-nC9)作為計算參數(shù)。考慮在寶云亭地區(qū)芳香烴含量與直鏈烷烴呈一定程度此增彼減的趨勢，故以(BZ+TOL)/∑(nC5-nC9)消除兩者之間的比例因素影響，最終形成芳香烴區(qū)域特征指數(shù)Yx。

與此同時，利用儲層熱解S1值作為評價參數(shù)需要視現(xiàn)場所用鉆井液體系具體情況進行適當(dāng)?shù)男Ｕ幚?，即S1值校正。用以建立綜合應(yīng)用輕烴和熱解數(shù)據(jù)解釋的兩個參數(shù)：

Yx=(BZ+TOL)/∑(nC5-nC9)

式中：Yx為芳香烴區(qū)域指數(shù)，%；BZ為苯含量，%;TOL為甲苯含量，%。

S1c=KS1

式中：S1c為油基鉆井液環(huán)境下地化熱解S1的校正值，mg/g；K為寶云亭地區(qū)地化熱解經(jīng)驗校正系數(shù)，為油基鉆井液S1值抬升倍數(shù)值的倒數(shù)，無量綱。

通過系統(tǒng)分析寶云亭地區(qū)地化熱解參數(shù)，計算得出該區(qū)油基鉆井液S1值抬升倍數(shù)值為13.67，因此S1值校正系數(shù)K在該區(qū)域為0.073。通過統(tǒng)計分析寶云亭地區(qū)18口井在油基鉆井液體系中的地化輕烴參數(shù)與地層流體性質(zhì)之間的規(guī)律得出：當(dāng)Yx<7%，S1c>1 mg/g，且全烴值高于背景值5倍，C1值高于背景值3倍時為油層；當(dāng)Yx>7%，S1c>1 mg/g，且Tg值及C1值高于背景值5倍時為氣層；當(dāng)S1c<1 mg/g或Tg值低于背景值5倍，C1值低于背景值3倍時為水層(圖4)。

圖4 寶云亭地區(qū)Yx與S1c值解釋圖板

結(jié)合這兩個參數(shù)設(shè)計的解釋圖板，數(shù)據(jù)點越靠上油氣豐度越高；在油區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)點越靠左油質(zhì)越重，越靠右油質(zhì)越輕。

4 應(yīng)用實例

綜合分析寶云亭地區(qū)12口井，共計167個顯示層位的地化輕烴特征參數(shù)及儲層熱解參數(shù)，應(yīng)用新的地化錄井評價標(biāo)準(zhǔn)和解釋圖板對其進行解釋評價(圖4)，并將解釋結(jié)論與綜合解釋結(jié)論、測試結(jié)果進行對比統(tǒng)計(表3)，其在寶云亭地區(qū)儲層流體性質(zhì)判別方面符合率約為94.5%，具有較好的實踐意義。

表3 寶云亭地區(qū)平湖組部分顯示層位解釋數(shù)據(jù)

4.1 B 2井平湖組P 2砂層組

寶云亭地區(qū)B 2井平湖組P 2砂層組，井段3 474～3 477 m(圖5)，巖性描述為淺灰色細(xì)砂巖，成分以石英為主，次為長石，少量暗色礦物；熒光無顯示。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率7.7 Ω·m，電阻率較低；氣測全烴Tg的最大值7.14%、背景值0.40%，C1的最大值4.36%、背景值0.16%，測井解釋為油層。利用常規(guī)主要分析參數(shù)分析出峰個數(shù) 37 個，總峰面積138 527 mV·s、∑(C1-C5)/∑(C1-C9)為36.95%，∑(C6-C9)/∑(C1-C9)為63.05%。輕烴譜圖反映出差氣層特征。 綜合巖屑分析結(jié)果，評價該層為差氣層。

利用Yx與S1c標(biāo)準(zhǔn)分析可知，區(qū)域芳香烴指數(shù)Yx為4.19%～6.94%，S1c值為3.87～5.75 mg/g，交點投于交會圖板油區(qū)( 圖4，橙色菱形點)，評價該層為輕質(zhì)油層。

最終經(jīng)MDT泵出地層油樣品，經(jīng)實驗室化驗分析，原油密度為0.79 g/cm3，為輕質(zhì)油，測試日產(chǎn)油763.8 m3，與標(biāo)準(zhǔn)分析解釋一致，與常規(guī)分析解釋結(jié)果差異較大，該解釋標(biāo)準(zhǔn)在低阻油層、錄井顯示不明顯的油層得到了應(yīng)用驗證。

4.2 B 2井平湖組P 4砂層組

寶云亭地區(qū)B 2井平湖組P 4砂層組，井段3 639～3 651 m(圖5)，巖性描述為淺灰色熒光細(xì)砂巖，成分以石英為主，次為長石，少量暗色礦物；熒光直照亮黃色，面積5%，滴照乳白色，A/C反應(yīng)慢。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率14.1 Ω·m；氣測全烴Tg最大值15.34%、背景值0.80%，C1最大值14.68%、背景值0.67%，測井解釋為油層。利用常規(guī)主要分析參數(shù)分析出峰個數(shù) 40個、總峰面積78 555 mV·s、∑(C1-C5)/∑(C1-C9)為42.16%、∑(C6-C9)/∑(C1-C9)為57.84%。輕烴譜圖反映出含氣層特征。 綜合巖屑分析結(jié)果，評價該層為差氣層。

圖5 B 2井綜合解釋剖面圖

利用Yx與S1c標(biāo)準(zhǔn)分析，區(qū)域芳香烴指數(shù)Yx為5.04%～5.84%，S1c值為1.51～7.54 mg/g，交點投于交會圖板輕質(zhì)油區(qū)(圖4，紅色菱形點)，評價該層為輕質(zhì)油層，其油質(zhì)比3 474～3 477 m井段油層稍重。

最終經(jīng)MDT泵出地層油樣品，經(jīng)實驗室化驗分析，原油密度0.85 g/cm3，為輕質(zhì)油，密度比3 474～3 477 m井段油層稍重，與標(biāo)準(zhǔn)分析解釋一致，與常規(guī)分析解釋結(jié)果差異較大，該解釋標(biāo)準(zhǔn)在定性對比油質(zhì)輕重方面得到了應(yīng)用驗證。

4.3 B 6S1d井平湖組P 4砂層組

寶云亭地區(qū)B 6S1d井平湖組P 4砂層組，井段3 508.3～3 515.0 m(圖6)，巖性描述為淺灰色熒光細(xì)砂巖，成分以石英為主，次為長石，少量暗色礦物；熒光直照亮暗黃色，面積5%，滴照淡乳白色，A/C反應(yīng)慢。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率18.3 Ω·m；氣測全烴Tg的最大值6.52%、背景值0.22%、C1的最大值5.91%、背景值0.10%，測井解釋3 506.6～3 508.3 m為氣層、3 508.3～3 515.0 m為油層、3 515.0～3 518.4 m為油水同層、3 518.4～3 521.4 m為含油水層。利用常規(guī)輕烴分析參數(shù)分析巖屑樣品8個點，主峰碳nC16,碳數(shù)范圍nC12-nC38；色譜圖呈梳狀特征；輕烴組分分析巖屑樣品8個點，譜圖出峰形狀呈梳狀。通過分析出來的數(shù)據(jù)看出本井段含正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、芳香烴組分，組分較全，分析結(jié)果顯示為氣層特征。綜合儲層流體性質(zhì)特征，解釋3 504.0～3 513.0 m為氣層。

圖6 B 6S1d井綜合解釋剖面圖

利用Yx與S1c標(biāo)準(zhǔn)分析，3 508.0～3 510.0 m井段芳香烴指數(shù)Yx為3.70%～5.35%，S1c值為1.24～2.01 mg/g，交點投于交會圖板輕質(zhì)油區(qū)；3 512～3 516 m井段芳香烴指數(shù)變化不大，S1c值下降明顯，由2.15 mg/g降至0.94 mg/g，含水特征明顯，因此將油水界面定于3 514 m。解釋結(jié)果為3 507～3 514 m為輕質(zhì)油層(圖4，藍色菱形點)；3 514～3 521 m為油水同層(圖4，黃色菱形點)。

最終經(jīng)MDT于井深3 507.6 m、3 511.0 m泵出地層油樣品，經(jīng)實驗室化驗分析，原油密度為0.79～0.83 g/cm3，與標(biāo)準(zhǔn)分析解釋一致，與常規(guī)分析解釋結(jié)果差異較大，該解釋標(biāo)準(zhǔn)在流體界面位置確定方面得到了應(yīng)用驗證。

5 結(jié) 論

(1)通過分析西湖凹陷寶云亭地區(qū)油氣特征，利用儲層巖石熱解、輕烴等資料，綜合氣測錄井特征，建立起應(yīng)用于西湖凹陷寶云亭地區(qū)，且針對油基鉆井液體系下油氣顯示的“芳香烴特征指數(shù)Yx與S1c值”解釋評價標(biāo)準(zhǔn)及解釋圖板。

(2)該標(biāo)準(zhǔn)適用于西湖凹陷探井現(xiàn)場流體性質(zhì)的快速識別、流體界面的劃分，在氣測、熒光、隨鉆測井特征不明顯時可用于油氣顯示的定性判斷，提高了地化錄井解釋的準(zhǔn)確性，并在油基鉆井液環(huán)境下的儲層流體評價應(yīng)用中具有可推廣性。

(3)在后續(xù)的作業(yè)中，通過不斷以實鉆資料對解釋標(biāo)準(zhǔn)及圖板進行驗證和修正，再結(jié)合其他錄井手段對該圖板解釋準(zhǔn)確率進行優(yōu)化，將進一步提高該圖板的準(zhǔn)確性、實用性和普適性。