三维定量荧光MS指数在冀中勘探重点区带的应用

0 引 言

石油定量荧光录井是近年来广泛应用的一种录井新方法。该方法能够快速对取自作业现场的岩屑、岩心、井壁取心、钻井液、钻井液添加剂等多种类型的样品进行分析,获得定量的分析数据。应用定量荧光录井的根本目的就是发现和评价油气显示、判断储集层流体性质。

近些年,定量荧光录井技术在华北探区现场录井中应用越来越广泛,三维荧光技术已全面取代二维荧光技术,成为探井、评价井的标配录井项目。三维定量荧光技术在区分真假油气显示,识别井内污染方面作用较大,也能够随钻检测地层含烃量的真实变化,尤其是判断油质的应用效果良好。但目前三维定量荧光技术中判断油质的关键参数——油性指数依然采用二维算法,因此计算的油性指数并不能真正反映前后主次峰的峰高变化,这显然存在较大的局限性。为了充分发挥该项技术在录井评价中的优势作用,提高解释精准度,弥补现有三维定量荧光技术对油质判断的局限性,需要研究一套更适合三维定量荧光技术的新算法^[1,2,3]。

1 MS指数的建立

目前,三维荧光技术与二维荧光技术都是通过样品检测而获得主波长荧光峰值,通过标准工作曲线方程计算得到相当油含量,以此评价含油丰度;应用主次峰高比值计算出油性指数,判定原油性质^[4,5]。这种方法在二维荧光分析中应用效果较好,但在三维分析中局限性较大,如图1所示,油性指数并不能真正反映前后主次峰的峰高变化。油性指数计算公式:

O_c=F₂/F₁

式中:O_c为油性指数,无量纲;F₁为300~340 nm荧光次峰强度最大值,INT;F₂为341~370 nm荧光主峰强度最大值,INT。

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图1   二维、三维油性指数计算对比图

   

从图1二维、三维荧光的对比可以发现,二者有着很大的区别。二维荧光的激发波长(E_x)为固定的254 nm,其主、次峰也是固定不变的。但在三维荧光的主、次峰抓取中,首先根据最高的主峰位置设定一个激发波长,再从对应的发射波长(E_m)范围内采集主、次峰的荧光强度值(F₂、F₁),导致抓取的发射波长次峰并不是实际的次高强度峰,这样计算得到的油性指数并不能真实反映油质的轻重变化。为了能够更好地发挥三维荧光的优势,对三维荧光的激发波长采取不固定的抓峰方式,对等值图中的主峰波长、次峰波长荧光强度值进行实时采集(图2),建立一项新的参数——MS指数,其计算公式:

MS=max[I (M) ]/max[I (S) ]

式中:MS为MS指数,无量纲;I (M)为主峰波长荧光强度;取值波长范围:E_x280~350 nm,E_m 350~400 nm;I (S)为次峰波长荧光强度,取值波长范围:E_x350~400nm,E_m400~450nm。

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图2   MS指数计算示意

   

MS指数突破了三维荧光仍沿用的二维油性指数算法,真正以三维荧光主、次峰为计算采样基点,所建立的指标更能反映出原油性质的变化趋势,充分发挥三维荧光的优势,对原油性质、受改造程度等进行判识。如图3所示,如果使用原有的油性指数,JG 14-1X井纵向变化规律性较差,应用新指数建立趋势图后,纵向变化特征明显,在井深2 275 m处出现明显拐点,据此将井深2 275 m判断为油水界面。经试油证实,本井2 280 m以下地层出水,MS指数在油气层解释评价及油水界面的识别中应用效果较好。MS指数充分反映油质的轻重变化,在不同凹陷不同地层中随油质的变化规律十分明显,在冀中饶阳凹陷N 97井及霸县凹陷W 36X井的油气层评价、油水界面识别中也发挥了重要作用。

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图3   JG 14-1X井油性指数、MS指数趋势图

   

2 应用MS指数建立重点区带解释图板

在三维定量荧光分析中有两项重要参数:相当油含量C及油性指数O_c。相当油含量是单位样品中荧光物质的含油浓度,反映的是被测样品含油气丰度;油性指数为代表中质油成分的最大荧光峰强度值与代表轻质油成分的最大荧光峰强度值之比,即主、次峰高比值,所反映的是原油的轻重。以往应用二维荧光技术评价储集层时,优选相当油含量、油性指数、主峰波长3个参数建立评价标准,在冀中重点区带三维荧光解释标准的建立过程中,则用MS指数替代油性指数,建立相关解释标准及图板^[6,7,8,9,10]。

近几年,冀中坳陷以束鹿凹陷西斜坡、饶阳凹陷、霸县凹陷文安斜坡为重点勘探区带,基于MS指数,根据重点区带的三维荧光参数结合试油资料建立了重点区带的解释标准及图板,为精细化评价提供了新的手段。下面以束鹿凹陷西斜坡、霸县凹陷文安斜坡为例具体阐述。

2.1 束鹿凹陷西斜坡解释图板

冀中坳陷束鹿凹陷西斜坡是华北油田勘探的重点区带,从三维定量荧光分析可知,该区带的原油具有重质原油特征,其主峰激发波长为320~340 nm,发射波长为370~400 nm,次峰(重质峰)激发波长为380~400 nm,发射波长为420~460 nm,三维荧光以双峰、三峰形态居多。根据束鹿凹陷西斜坡4口井7层试油结论,结合132点分析参数建立了该地区C-MS解释图板及C-主峰波长解释图板(图4)。

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图4   束鹿凹陷西斜坡C-MS、C-主峰波长解释图板

   

C-MS解释图板的横坐标为相当油含量C,单位为mg/L ,是反映岩样中含烃量指标,纵坐标为MS指数,反映油质轻重变化。该图板能够充分反映地层中原油的丰度与性质。

C-主峰波长解释图板的横坐标为相当油含量C,纵坐标为主峰波长,单位为nm。主峰波长的变化与原油受改造程度关系密切,该图板判别地层含水性优势明显。

2.2 霸县凹陷文安斜坡解释图板

运用相同的方法,通过统计霸县凹陷文安斜坡5口井8层试油数据,结合三维荧光MS指数、相当油含量、主峰波长建立了霸县凹陷文安斜坡的评价标准及解释图板(图5)。

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图5   霸县凹陷文安斜坡C-MS、C-主峰波长解释图板

   

3 应用实例

在建立了冀中探区重点凹陷的三维荧光评价标准及图板后,开展了现场应用验证。

3.1 JG 14-5X井

JG 14-5X井是束鹿凹陷西斜坡的一口评价井,目的层为奥陶系、寒武系,三维荧光主峰激发波长350 nm、发射波长385±4 nm,次峰(重质峰)激发波长409 nm、发射波长386±2 nm。

从峰形及荧光波长特征上看,JG 14-5X井原油比邻井JG 14-1X井偏重,从等值图上也可看出这种差别,如图6、图7所示。JG 14-5X井主峰峰宽、体积均小于次峰,且主峰荧光强度也低于次峰。在该凹陷的评价图板上(图4)可以看出,该井MS指数多小于1,说明油质偏重,在C-MS解释图板上数据点多落在水层区内,C-主峰波长解释图板中的数据点也均不在油层区内。虽然该井相当油含量最高为294.32 mg/L,有较高的丰度,但油质偏重,不易产出,且主峰滞后,含水特征较明显,在JG 14-5X井三维荧光录井图(图8)上MS指数、相当油含量、气测全烃均无明显变化。试油证实,在井段1 963.411 976.77 m,产水40.5 m³/d。

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图6   JG 14-5X井潜山典型图谱

   

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图7   JG 14-1X井潜山典型图谱

   

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图8   JG 14-5X井三维荧光录井图

   

3.2 WA 37X井

WA 37X井是霸县凹陷文安斜坡构造带上的重点探井,录井井段2 5782 581 m,层位为Ed₁₊₂,岩性为灰色荧光细砂岩,气测全烃由0.037%上升到4.085%,三维荧光样品相当油含量为24.3129.60 mg/L,MS指数为1.471.73,主峰波长范围376378 nm。

解释参数在C-MS评价图板上落在油层区内,如图5所示,评价为油层,虽然在C-主峰波长图板上偏向于油水同层,但该井MS指数远大于1,说明油质较好,为中质偏轻型原油,因样品烃类溢失严重,导致相当油含量偏低。根据储集层色谱参数分析,认为主峰波长偏大主要是受生物降解作用影响。因此,解释时以C-MS图板为主,这也为以后此类特殊油层的评价积累了经验。

在WA 37X井三维荧光录井图(图9)上油性指数无明显变化,MS指数纵向变化较突出,相当油含量及气测全烃均出现了高异常值,印证了油层这一解释结论正确。经试油验证本段产油28.95 t/d,试油结论为油层。

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图9   WA 37X井三维荧光录井图

   

4 结束语

三维定量荧光分析已经发展成为一项较成熟的现场录井技术,成为录井标准配套项目,但在参数的应用上还存在不足,例如油性指数还沿用二维算法,在评价过程中差异不明显,对原油性质的判断不够准确。根据三维荧光的特征,建立了新的指标参数——MS指数,并优选与之匹配的参数在华北油田勘探重点区带建立了C-MS解释图板、C-主峰波长解释图板。现场应用证明,MS指数更能体现三维定量荧光技术在油质判断方面的优越性。基于该指数建立的C-MS及C-主峰波长解释图板在冀中探区现场应用中取得了良好的成效,提高了录井评价的解释精度,是对现有三维定量荧光技术应用的完善和有效补充。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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