朱红涛
中石化西南石油工程有限公司地质录井分公司
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2017-10-31
网络出版日期: 2018-03-25
版权声明: 2018
作者简介:
作者简介：朱红涛 工程师,1979年生,2004年毕业于成都理工大学资源勘查工程专业,现在中石化西南石油工程有限公司地质录井分公司从事油气田开发石油地质工作。通信地址:621000 四川省绵阳市科创园区园艺街13号。电话:18080059753。E-mail: ntl2010@126.com
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摘要
由于井下地质情况复杂,储集层纵向、横向上的变化存在较大差异,对川渝地区地层卡层、取心、储集层优劣判定及钻井轨迹优化调整带来很大困难,施工现场采用了随钻镜下岩石薄片鉴定技术及矿物元素含量分析技术。以川西地区雷口坡组、川东北地区飞仙关组为例,通过及时分析所钻地层矿物元素含量特征,观察鉴定薄片中古生物种类、晶粒晶形发育特征、孔洞缝发育特征等,准确识别了雷口坡组风化壳和飞仙关组与长兴组地层界面。实钻证实,随钻薄片鉴定及元素分析为实钻地层划分、特征岩性识别、储集层发育优劣情况初步判别、现场轨迹优化调整提供了可靠依据,对储集层识别起到了至关重要的作用。
关键词：
储集层岩石矿物含量及微观孔隙结构对油气储量、油气井的产能和最终采收率均产生较大影响[1],发挥了直接有效的作用。通过岩片的微观鉴定可以定性掌握和识别矿物的含量、结构特征、矿物晶形类型、溶蚀孔洞缝的成因及发育特征、化石及含有物等情况;通过对岩石矿物元素含量的连续检测,能够获取岩石的多种元素数据,利用这些元素数据能够对岩石矿物含量进行定性分析[2],从而直观地对特征岩性识别,进行地层划分并对储集层发育情况作出初步判别,对下步的轨迹调整及提高储集层钻遇率具有至关重要的作用。
岩石薄片鉴定与元素分析是岩性识别和地层划分不可或缺的技术之一[3],在进行分析、预测、确认各目标组段界面过程中,基于微观孔隙结构、矿物元素含量的变化,对地层内的岩性特征进行横向对比[4],准确判定特征岩性区域发育、分布情况,对地层对比及划分起到至关重要的作用。以川西地区雷口坡组、川东北地区飞仙关组为例进行阐述。
风化壳在风化过程中,空间上具有风化层、半风化层及基岩层。风化层具有不迁移和弱迁移元素(Si、Fe、A1、Ti等)相对富集和易迁移元素(Cl、S、Ca、Mg、Na、Mn等)相对流失的特征[5],可作为识别碳酸盐岩风化壳标志之一[6]。
川西地区雷口坡组顶风化壳储集层基岩主要为白云岩及灰质白云岩,自中三叠世沉积以来,经历了沉积成岩-溶蚀-溶蚀充填等岩溶地质作用[7]。川西地区PZ 1、DS 1、TS 1、YS 1、YaS 1等井的元素分析表明,在雷口坡组顶上部风化壳处,Si、Fe、A1、Ti元素含量均呈现明显异常升高,因雷口坡组顶部白云岩与上伏地层马鞍塘组灰岩岩性的差异性,地层从上到下Mg元素含量呈现明显异常升高,Ca元素含量略有降低(表1)。通过川西地区多口井元素变化特征分析,可以准确识别雷口坡组顶上部风化壳,对川西地区马鞍塘组-雷口坡组的地层划分提供有利依据。
表1 川西地区雷口坡组顶上部风化壳元素含量变化特征统计 %
| 井名 | Ca | Mg | Si | Fe | A1 | Ti |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PZ 1 | 51↓43 | 1↑13 | 4↑12 | 1↑3 | 0.1↑0.4 | 0.1↑0.5 |
| DS 1 | 55↓35 | 1↑12 | 3↑9 | 1↑4 | 0.1↑0.4 | 0.1↑0.4 |
| TS 1 | 50 | 12 | 3↑10 | 1↑5 | 0.1↑0.3 | 0.2↑0.6 |
| YS 1 | 50↓36 | 1↑14 | 1↑14 | 1↑4 | 0.1↑0.7 | 0.1↑0.5 |
| YaS 1 | 44↓32 | 1↑24 | 1↑9 | 1↑4 | 0.1↑0.9 | 0.2↑0.9 |
川东北地区飞仙关组二段,由于沉积期水动能条件,普遍集中发育一批鲕粒、砂屑灰岩,很难直观识别。通过岩石薄片鉴定观察,镜下矿物颗粒较大,呈粒状结构,很容易识别出来。飞仙关组一段底部与长兴组地层分界处,普遍存在一套1~3 m厚的高自然伽马尖峰层,在飞仙关组一段底部为一套含泥灰岩-泥灰岩,薄片鉴定其为泥微晶结构,矿物晶形较小且不发育,长兴组顶部为白云岩,薄片鉴定其为粉-细晶结构,矿物晶形较大且规则,晶形较发育。通过元素分析发现,飞仙关组一段底部因泥质含量增高,在元素分析中会呈现Fe元素含量明显升高,而Ca元素含量相对上部纯灰岩段略低的特征;长兴组顶部白云岩相对飞仙关组一段灰岩,具有Ca元素含量明显降低,Mg元素含量明显升高的特征。通过薄片鉴定+元素分析,可以准确划分出飞仙关组一段与长兴组界面。
通过岩石薄片鉴定及元素分析,系统观察储集层空间的微观结构特点、矿物含量及烃类物质在储集层中的存在方式,掌握油气分布与岩石结构、构造、次生缝洞之间的关系,及时、直观地判断所钻地层储集层的优劣情况[8]。YB 204-1H井长兴组从岩石薄片与油气层、储集层对应关系看,好储集层大致可分两大段(2号、4号段);相对较差储集层大致可分三段(1号、3号、5号段)(图1)。
1号段内,元素分析Ca元素值低于Mg元素值且元素值较稳定,判断所钻地层为云岩段,随钻岩石薄片观察岩性为微-粉晶云岩,显示矿物晶粒较细小,晶形不发育,孔渗性较差,全烃显示值不高,可以初步判断在该区内储集层应不是很发育。经电测验证1号段内多为Ⅲ类储集层,局部夹少量Ⅰ、Ⅱ类储集层。
2号段内,元素分析Ca、Mg元素值相对变化不大,较稳定,判断所钻地层仍处于云岩段内,随钻岩石薄片观察岩性从微-粉晶云岩转变为细-中晶云岩,少量中-粗晶云岩,局部溶孔发育,晶粒较粗,晶间微裂缝发育,孔渗性一般较好,全烃显示值也相对较高,可以初步判断在该区内储集层相对发育。经电测验证2号段内多为Ⅰ、Ⅱ类储集层和少量Ⅲ类储集层。
3号段内,元素分析Ca元素值开始升高,Mg元素值相对降低,判断所钻地层从云岩段进入灰岩段,随钻岩石薄片观察岩性从细-中晶云岩转变为微晶灰岩、生屑灰岩、灰质云岩,孔渗性一般较差,全烃显示值也降至基值。通过矿物元素含量及岩性变化,可以认定当时所钻遇地层沉积微相发生变化,从而初步判断该段内储集层开始变差。通过地震反演图谱分析,该区为两个礁叠置过渡区(图2),决定轨迹不作调整尽快穿过该区,探明后一个礁储层发育情况。经电测验证,3号段内只有少量Ⅲ类储集层。
4号段内,元素分析Ca元素值降低,Mg元素值相对升高,判断所钻地层从灰岩段进入云岩段,随钻岩石薄片观察岩性从微晶灰岩、生屑灰岩转变为细晶云岩,少量中晶云岩,局部溶孔发育,孔渗性一般较好,全烃显示值明显升高,可以判断出所钻遇两个礁间叠置过渡带已经打穿,进入第二个礁体,在该段内储集层相对较好。经电测验证4号段内多为Ⅱ、Ⅲ类储集层,少量Ⅰ类储集层。
5号段内,元素分析Ca元素值相对升高,Mg元素值相对降低,判断所钻地层从云岩段进入灰岩段,随钻岩石薄片观察岩性从细晶云岩、少量中晶云岩再次转变为生屑灰岩,局部夹细晶云岩,少量灰质云岩,孔渗性一般较差,全烃显示值明显降低,证明此时所钻地层已经从第二个礁盖优质储集层范围进入第二个礁核区,可以判断出在该段内储集层已变差,经研究决定该井完钻。经电测验证5号段内仅有少量Ⅱ、Ⅲ类储集层。
综上可见,准确的岩片鉴定成果、元素含量变化分析,结合气测全烃值变化的对应关系,可判别现场钻遇储集层发育的优劣,对实现高效长穿优质储集层起着至关重要的作用。
岩石薄片鉴定+元素分析能及时对当前钻遇储集层优劣情况进行判定,从而为下步轨迹优化调整提供有利依据。YB 102-2H井水平段钻进过程中,通过随钻薄片鉴定及元素值变化分析,及时进行了5次轨迹优化调整:3次增斜、1次稳斜、1次降斜,见图3(调整点位于图3中1号、2号、3号、4号、5号点位处)。
(1)在1号点位处,Ca元素值明显增高、Mg元素值降低,薄片见生屑灰岩,表现出礁核相特征,对应气测值降低明显,核磁共振数据分析,岩矿孔渗性变差,认为已钻穿礁盖白云岩储集层,调整轨迹增斜回穿优质储集层。
(2)在2号点位处,气测值升高,薄片中见细晶白云岩(含溶孔),Mg元素值升高,Ca元素值降低,核磁共振数据分析,岩矿孔渗性变好,分析认为已钻遇礁盖云岩储集层底,继续增斜钻进。
(3)在3号点位处,对应气测值升高,薄片见细晶白云岩(含针孔,微裂缝),Mg元素值稳定,Ca元素值相对较低,核磁共振数据分析,岩矿孔渗性比2号点位岩矿孔渗性要好,与前期已钻礁盖相下部储集层岩性特征相似,调整轨迹稳斜尽量多穿礁盖优质储集层。
(4)在4号点位处,对应气测值降低,薄片见灰色生屑灰岩,Ca元素值明显增高,Mg元素值降低,核磁共振数据分析,岩矿孔渗性变差,与前期已钻遇礁核灰岩特征相似,分析认为已钻至礁核中,调整轨迹微增斜钻进。
(5)继4号点位调整轨迹增斜后,对应气测值持续降低,薄片仍见灰色生屑灰岩, Ca、Mg元素分析表现出灰岩礁核相特征,分析认为仍在礁核中,调整轨迹从5号点位处开始降斜,探明下部礁盖储集层发育情况,最后稳斜钻至设计位移处完钻。
在YB 102-2H井水平段钻井施工中,通过分析元素值变化及薄片鉴定观察,准确判断出地层界面与储集层优劣变化,及时进行了5次轨迹优化调整,对提高优质储集层钻遇率起到决定性作用。
(1)在进行分析、预测、确认各目标组段界面过程中,通过薄片微观结构观察及矿物元素含量变化情况的把握,对准确判定特征岩性的区域发育分布情况、地层对比及划分起到至关重要的作用。
(2)系统观察储集层空间的微观结构特征、矿物元素含量变化及烃类物质在储集层中的存在方式,对掌握油气分布与岩石结构、构造、次生缝洞之间的关系,及时判别储集层的优劣有不可替代的作用。
(3)灵活运用一些技术方法和技巧是非常重要的。任何单一的技术都有局限性,在现场施工过程中,多种技术和方法的巧妙运用,往往可以及时、直观、快捷地识别储集层动态发育情况并对井轨迹作出优化调整。
The authors have declared that no competing interests exist.
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