宋祥
东营派克赛斯石油装备有限公司
Song Xiang
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
责任编辑:
收稿日期: 2018-04-8
网络出版日期: 2018-06-25
版权声明: 2018 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
作者简介:
作者简介: 宋祥 工程师,1990年生,2015年西南石油大学地质工程硕士研究生毕业,现在东营派克赛斯石油装备有限公司从事地质工作。通信地址:257091 山东省东营市东营开发区黄河路38号。电话:(0546)8338801。E-mail:jim.song@cnps.com.cn
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摘要
科威特Burgan油田侏罗纪深井高温高压高含硫,导致钻井、测井和测试作业难以实施。为对储集层油气进行精确解释评价,Geolog公司在科威特油田引入了同位素录井服务,通过GeoIsotopes设备在线获取碳同位素资料,并结合甲烷碳同位素比值标准解释图板、Bernard图板、Schoell分类交叉图、Chung图及Whiticar图板对该油田深井的油气类型、来源、运移、成熟度进行分析,为该油田复杂井的油气解释评价提供了重要的数据支持。
关键词：
Abstract
Due to high temperature, high pressure and high sulfur content of Jurassic deep wells in Kuwait Burgan Oilfield, drilling, well logging and testing are difficult to complete. In order to accurately interpret and evaluate reservoir oil and gas, Geolog Company introduced isotope logging service in Kuwait Burgan Oilfield. Carbon isotope data are available online through Geoisotopes equipment. The oil and gas types, sources, migration and maturity of the deep wells in this oilfield were analyzed in accordance with the standard interpretation chart of methane carbon isotope ratio, Bernard chart, Schoell classification cross graph, Chung figure and Whiticar chart. It provides important analysis support for oil and gas interpretation and evaluation of complex wells in Kuwait Oilfield.
Keywords：
Burgan油田位于波斯湾沿岸的科威特境内,东距阿拉伯湾海岸20 km。该油田属复式背斜构造,南北长40 km,东西宽20 km,面积约700 km2,其侏罗纪深井为当前开发的重点层位,主要产层为Marrat组、Najmah组和Sargelu组的碳酸盐地层。由于产层多为高温高压地层,而且Marrat组中段油气含有大量的H2S,部分取心和测井程序被迫取消,资料难以获取;同时高密度油基泥浆(14~20 PPG,1 PPG=0.119 8 g/cm3)的使用,也严重制约了测井设备的分辨率[1]。基于以上原因,录井数据成为优化试井完井设计的关键。为在录井过程中对储集层油气进行更加精确的解释评价,Geolog公司在科威特Burgan油田侏罗系深井引入了同位素录井项目,并取得了巨大成功。
Geolog公司使用的在线同位素录井设备为其专用的同位素录井设备GeoIsotopes(图1),由色谱分离器、氧化炉及光谱激光谐振腔(CRDS)组成。该设备的尺寸经过了优化,可安装于综合录井仪器房内,在使用过程中仅需对3种不同浓度的标准气体进行设备线性校准,操作简单。测量浓度范围为:0.05%~30%,C1、C2分析时间为3 min,C1、C2、C3及CO2的分析时间为8 min。
碳同位素包括12C、13C、14C,但在同位素录井过程中,主要关注的是所测样品碳同位素组成的变化,碳同位素组成以δ13C表示,单位为‰。δ13C定义为:
δ13C(‰) =
式中:13C/12Cspl 为样气中13C与12C 的比值;13C/12Cstd 为标准物质中13C与12C 的比值。
图2为Geolog公司BT 井、RH 井和BG 井对应深度的在线碳同位素录井、气测录井数据[1]。由于GeoIsotopes对较低浓度气体没有足够高的信噪比(SNR),在实际分析过程中,删去了体积分数低于0.15%的C1和低于0.05%的C2和C3气体的碳同位素数据。
图2展示了这3口井的同位素比值的垂直和水平变化趋势。纵向上,C1的同位素比值与深度对应关系相对良好,但C2的同位素数据变化较小,因此可以将C1同位素数据作为判别生物成因气不同等级混合程度的鉴别标志,尤其在混合度较轻的深部地层中,该应用更为重要;横向上,从RH 井和BT 井(东-西)对比中可以看出,同位素比率自东向西逐渐变轻,表明横向上流体的成熟度不同,这显示储集层在横向存在油气充注差异或断层。
为快速判断天然气成因,Geolog公司建立了一般C1同位素组成比值标准解释模型(图3)。图3中背景色对应δ13C1如下:绿色为生物成因气( -60‰~-100‰),黄色为热成因湿气(-35‰~-60‰),红色为干气(-20‰~-35‰)。基于该模型,地质工作者可以在同位素录井过程中快速判断天然气成因,进行油气初步评价。
根据A采集段的同位素组成(Hith组与Gotnia组地层)可以判断,C1可能由生物成因和热成因C1混合产生的。结合地层的深度,可以综合判断混合气的成因:由残存在岩石中的流体或气体部分充注造成的。
在B采集段(Najmah组与 Sargelu组地层)测量的同位素组成表明其中C1为湿气范围内,流体趋势从Najmah组到Sargelu组地层略有变化(可能是由于在较深地层中混合效应减少造成的)。
在C采集段(Marrat组地层)测量的同位素组成表明,其中C1具有热源性,比在较浅部分中观察到的更加明显。
值得指出的是,C2的同位素组成数据对于得出以上结论是十分重要的。C2同位素组成数据的稳定表明(图2),混合气体是来源稳定的热成因气(C2同位素组成数据不受生物气体混合的影响),据此可以判断生物成因气对C1同位素测量的影响程度。
Bernard图板是以δ13C1为横坐标,以C1/(C2+C3)为纵坐标的烃类分析图板,该图板对研究烃源岩成熟度,生烃潜力预测具有重要作用。
图4为BG 井、RH 井和BT 井分别在Hith-Gotnia组地层、Najmah-Sargelu组地层和Marrat组中段地层的Bernard图板[1]。由图4可见,C1在运移过程中进入了这3口井的三段主力产层,并影响了混合过程。在较深的Najmah-Sargelu组地层中,气体的混合程度相对较低。这种现象很可能是由于地层水在受挤压完全排出之前,部分生物成因气保留在源岩中造成的[2]。
由于C1同位素数据受地层生物成因气影响较大,单一使用C1同位素数据的Bernard图板不足以作为现场判断的充分证据,Geolog在解释过程中结合C2同位素数据引入了Schoell分类交叉图板[1,3](图5)。
源岩中气体生成后,天然气将被排出并运移到储集层。在运移过程中,不同来源的气体会发生混合,由此导致了天然气类型的不同。正常流体成熟度将循图中的虚线,随着C2的同位素数据变大而增大。垂向上数据的偏移则显示了生物成因气或其他来源气体对主力气源的影响。
从图5可以看出:①Hith-Gotnia组地层、Najmah-Sargelu组地层和Marrat组中段地层均受生物成因气影响而发生了垂向偏移,随着深度增加,生物成因气的影响逐渐变小;②3口井中C1和C2的同位素组成虽然数值不同,但在Najmah组和Sargelu组中都有相似的趋势,数据变化与地层之间具有良好的对应关系,在录井过程中可以用于地层对比;③3口井中不同的C2同位素组成表明油气从东到西的成熟度是逐渐增大的。结合区域地震资料分析可知,这与Najmah组源岩的分布有一定的对应关系。Najmah组地层向西南方向埋藏变深,厚度加大,地层温度也是逐渐升高的,这在某种程度上佐证了同位素录井判断结果[4]。
Chung图以不同烃类中碳原子数的倒数为横坐标,各种烃类的δ13C 数据为纵坐标[5],可以比较直观地确定是否在储集层中混合有不同源的气体。如果C1同位素数据线性偏离较大,则可以判断部分气体是细菌来源的;如果趋势不遵循线性回归,则气体很可能是非同源成分的混合物。由于设备原因,3口井中仅BT井取得了C3的同位素数据,并由此建立Chung图(图6)。
从图6可以看出,Najmah组地层的Chung图偏离较大,显示受生物成因气影响严重,属生物成因气与热成因气高度混合。随地层深度的增加,地层受生物成因气影响逐渐变小,受热成因气影响加大。同时,折线形态的变化也代表着气体成分的变化,这很有可能是地层变化造成的。
Geolog公司在同位素录井解释过程中,还引用了各类Schoell衍生图板[6,7,8]和Whiticar图板进行天然气类型和成熟度分析[9,10],其现场分析结果符合区域及盆地预测和实验室数据,但由于保密性等原因,相关解释结果未能在文内展示。
通过Geolog公司对于科威特油田的同位素录井解释结果可以得出结论:①Marrat组、Najmah组和Sargelu组3个层位的油气类型都为混合型,但不同程度受到了储集层内部生物成因气的影响,深部层位受生物成因气影响较小;②结合C2同位素数据可判断,3个主力产层的源岩类型相同,是油气向上运移的结果,但在横向上同位素出现了分馏现象,可能存在断层;③综合多井的同位素录井资料可知,Najmah 组源岩自东向西成熟度逐渐增大,结合该层段的同位素数据得出部分储集层镜质体反射率为1.5%~2.0%,经过成熟度校正后,判断该层段油气以凝析油气为主,这与后期开发结果相同;④Najmah 组C1、C2的同位素数据趋势与地层对应关系良好,可以作为地层对比的判别标志。
GeoIsotopes碳同位素录井分析技术为科威特油田复杂井(高温,高压,高含硫)提供了重要的分析数据支持,尤其是在缺失测井数据或岩心样品的情况下,碳同位素录井数据作为稀缺数据来源,在该区块地层评价中起到了重要作用。
The authors have declared that no competing interests exist.
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