方锡贤
中石化华北石油工程有限公司录井分公司
Fang Xixian
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
责任编辑:
收稿日期: 2019-01-10
网络出版日期: 2019-06-25
版权声明: 2019 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
作者简介:
作者简介 方锡贤 工程师,1964年生,1985年毕业于广东石油学校石油地质勘探专业,现在中石化华北石油工程有限公司录井分公司从事技术管理与研究工作。通信地址:473132 河南省南阳市油田大庆路。电话:(0377)63837228。E-mail:fan631128@163.com
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摘要
马店地区部分地球物理测井、录井解释为油层的显示层试油结果为干层,导致油气层解释符合率较低。为提高油气层解释符合率,针对岩石热解录井资料在相邻区块解释起着独特的作用,但在马店地区应用效果较差的实际,在分析该地区地质概况和解释难点后,通过分析岩石热解录井参数与储集层物性的关系,对岩石热解分析值反映储集层物性原因进行探讨,转变传统岩石热解录井解释评价方法固有思维,依据岩石热解录井参数与储集层物性分析结果及岩石热解参数之间的关系,进而建立了岩石热解录井S1与反映岩石物性的油气产率TPI解释图板,并在实际应用中取得了较好效果。
关键词：
Abstract
In Madian region, some geophysical logging and mud logging interpretation results of oil layers in the display layers are dry, resulting in low coincidence rate of hydrocarbon reservoir interpretation. Rock pyrolysis logging data plays a unique role in the interpretation of adjacent blocks, but its application effect in Madian region is poor. After analyzing the geological survey and interpretation difficulties of this region, and the relationship between rock pyrolysis logging parameters and reservoir physical properties, the causes of reservoir physical properties reflected by rock pyrolysis analysis values were discussed to improve the coincidence rate of hydrocarbon reservoir interpretation, and the inherent thinking of traditional rock pyrolysis logging interpretation and evaluation methods was changed. According to the relationship between rock pyrolysis logging parameters and reservoir physical property analysis results and rock pyrolysis parameters, an interpretation chart of rock pyrolysis logging(S2) and hydrocarbon production rate reflecting petrophysical properties (TPI) was established. Good results have been obtained in practical application.
Keywords：
马店地区测井、录井解释难度大,岩石热解录井资料在相邻区块解释可发挥独特的作用,但在该区应用效果较差,运用传统解释方法对油气显示层进行解释评价符合率低,从而影响了勘探开发效益。为提高油气显示层解释符合率,进一步提升录井价值,实现油公司与工程施工方双赢,针对上述问题分析了影响岩石热解分析参数的地质因素,研究寻找适应该区地质特点的油气显示层解释方法。
马店地区位于南阳凹陷的东南部,构造上位于张店鼻状构造东部向北抬起的单斜上,该区发育一系列近东西向、北东向、北西向断层,其相互交切形成多个断鼻、断块圈闭,为油气聚集提供了有利条件[1]。
马店地区的储集层主要受东北部复合三角洲砂体控制,该砂体由北东向南西方向延伸至马店地区,岩性以粉-细砂岩为主。沉积相研究表明,该区目的层段储集层属于张店三角洲前缘亚相水下分流河道、河口坝和席状砂沉积。部分储集层白云母含量较高,影响储集层渗透性及后期改造。
马店地区油藏类型以断鼻、断块为主。油层分布受断层控制明显,剖面上顺断层呈“屋脊状”分布,平面上沿构造高部位呈“叠瓦状”展布。
分析马店地区试油资料,测井解释27层油层的试油结论为:油层8层,低产油层(获得原油,但达不到工业产量的层)12层,其他7层为干层。为提高产能,对低产油层进行了压裂改造,但仍没有达到工业产量。这充分说明测井在本区储集层产液性质识别方面仍有诸多难题有待解决。
导致马店地区测井解释符合率较低的原因是油层和干层岩电响应特征不明显:高电阻率油层与高电阻率干层并存,高孔隙度油层与高孔隙度干层同在,高渗透率油层与低渗透率干层难分。如表1所示,虽然电阻率平均值是低产油层>干层>油层,孔隙度平均值是油层>低产油层>干层,渗透率平均值是油层>低产油层>干层,但其区间值却相互重叠,没有明显区别,这导致测井难以建立有效标准划分油层、低产油层、干层。
表1 马店地区储集层测井参数
| 储集层类型 | 电阻率(平均)/(Ω·m) | 孔隙度(平均)/% | 渗透率(平均)/mD |
|---|---|---|---|
| 油层 | 35.52~82.04(48.38) | 8.52~14.20(11.129) | 10~152(42) |
| 低产油层 | 35.97~259.61(100.09) | 3.71~16.34(9.270) | 1~109(28) |
| 干层 | 31.42~696.13(98.22) | 4.14~16.14(8.520) | 1~150(12) |
试油资料证实,马店地区录井单项解释与综合解释符合率与测井解释基本接近,远低于相邻区块解释符合率。相邻区块适应的解释评价标准在马店地区应用后得出解释结论与试油结果存在较大差异,录井解释评价方法面临着挑战。
2.2.1 储集层气测录井解释参数相互重叠
导致马店地区气测录井解释符合率较低的原因是气测录井参数缺乏规律性。Tg净(全烃绝对值增量)为Tg异 (气测全烃异常值)与Tg基(气测全烃基值)的差值。Tg净与Tg异/Tg基(全烃相对幅度,即气测全烃异常值与基值之比)是识别气测异常显示层、判断储集层能量及含油气性的两个重要指标,但如表2所示,油层、低产油层、干层的Tg净、Tg异 /Tg基没有明显区别,特别是油层、干层的Tg净、Tg异 /Tg基基本一致,低产油层的Tg净、Tg异 /Tg基反而大于油层Tg净、Tg异 /Tg基的反常现象出现。C1/C2是传统气测解释图板(皮克斯勒图板)的一个重要参数,通常认为解释层的比值数据特别是C1/C2落在哪个区带内,即为哪种流体特性[2]。虽然C1/C2平均值呈现低产油层>油层>干层,但不同产液性质储集层C1/C2分布区间相互叠合。气测录井解释的另一个重要参数C1/C3也呈现与C1/C2相似特征。
表2 马店地区储集层气测录井参数
| 储集层 类型 | Tg净增 (平均)/% | Tg异/Tg基 (平均) | C1/C2 (平均) | C1/C3 (平均) | C2/C3 (平均) |
|---|---|---|---|---|---|
| 油层 | 0.403~19.597(3.800) | 2.59~31.43(10.64) | 1.00~7.88(5.146) | 0.86~9.07(5.55) | 0.43~1.71(1.12) |
| 低产油层 | 0.035~37.677(10.350) | 1.67~28.17(9.04) | 2.22~14.90(5.27) | 2.00~12.09(6.63) | 0.46~2.17(1.30) |
| 干层 | 0.350~11.540(3.372) | 1.63~35.21(10.07) | 2.69~17.58(4.90) | 2.77~19.24(7.24) | 0.67~2.27(1.49) |
2.2.2 岩石热解录井响应特征不符合传统认识
岩石热解录井是在特制的热解炉中对生油岩和储油岩样品进行程序升温,使岩石样品中的烃类和干酪根在不同温度下挥发和裂解,通过载气(H2)的吹洗使其与岩石样品分离,并由载气(H2)携带至氢火焰离子化检测器(FID),将烃质量的变化转换为相应的电流信号,经过微机处理后,测定出岩石各组分的烃含量和S2峰顶温度,由此定性定量评价生、储油岩的一项分析技术[3]。储油岩直接分析参数主要包括S0(在90℃检测的单位质量储油岩中的烃含量,即气态烃,mg/g)、S1(在300℃检测的单位质量储油岩中的烃含量,即液态烃,mg/g)、S2(在300~600℃检测的单位储油岩中的烃含量,即重质组分、胶质、沥青质等重烃,mg/g)和Tmax(S2峰峰顶温度,℃)[4]。应用岩石热解录井直接分析参数、派生参数及参数组合能够识别油气水层,判别原油性质,从而达到定量评价储油岩的目的。
按照岩石热解录井原理,S1值高反映地层液态烃含量高,产出液态烃(原油)的几率高;同样S1/S2比值反映储集层中烃类相对构成,S1/S2高,油质好,产油的几率高;反之S1/S2低,油质差,产油的几率低。基于这一认识,建立了一系列解释图板,其中B-P(B=S1/S2,P=S0+S1+S2)解释图板及亮点指数M=(S0+S1+S2)×S1/S2解释方法在现场应用最为广泛。在这些方法中,均认为S1/S2、S0+S1+S2、M值越高越好——高值为油层响应特征,低值为干层、水层响应特征[5]。但马店地区油层、低产油层、干层的响应特征却与传统的认识完全不同,如表3所示:S1值总体上呈油层>干层>低产油层,但区间相互重叠;S1/S2总体上呈干层>油层>低产油层,同样区间相互重叠;M值(平均值)呈干层>油层>低产油层,且数值范围也相互重叠。由于不同解释参数的响应特征与传统认识相异,依据相邻区块的解释图板进行解释及纵横向对比解释,结果都与试油结果差异较大。
表3 马店地区储集层岩石热解录井参数
| 储集层 类型 | S1(平均)/ (mg·g-1) | S1/S2 (平均) | M(平均)/ (mg·g-1) |
|---|---|---|---|
| 油层 | 3.020~16.340(8.828) | 2.40~4.66(3.05) | 10.810~95.061(38.150) |
| 低产油层 | 2.700~9.340(5.452) | 1.39~3.97(2.74) | 6.844~45.654(24.299) |
| 干层 | 1.260~24.200(7.717) | 0.58~10.97(5.86) | 2.017~206.936(61.106) |
总之,该区不仅测井解释参数难以准确反映储集层产液性质,传统的录井解释方法也不能准确识别与评价油气显示层。
分析马店地区试油资料,发现试油层没有水层,除油层外就是低产油层、干层,分析表2、表3资料,可以发现油层与干层的岩石热解录井S1含量、Tg净、Tg异 /Tg基基本接近,反映地层含烃量不是决定本区储集层产液性质的主要因素。分析表1数据可以发现,储集层孔隙度、渗透率平均值呈现油层>低产油层>干层,结合该区储集层富含白云母这一现象,可以推测在储集层含烃量一定的情况下,物性是决定储集层产液性质的重要因素。
物性是决定储集层产液性质的重要因素,依据测井解释为油层试油结果多数为干层的现实可以推测测井获得的马店地区物性数据并不能准确反映储集层的有效孔渗性。分析岩石热解录井参数与储集层物性关系有利于提高储集层解释评价准确性。
3.1.1 岩石热解录井参数与储集层物性对比
分析马店地区试油层岩石热解录井资料发现,高S0值、低S2值主要为干层,低S0值、高S2值主要为油层。为判断这一现象的可靠性,制作大量交会图进行对比,图1是采用马店地区试油层全部S0、S2分析数据制作的交会图。通过该图可以发现,油层集中在S0为0.05~0.90 mg/g、S2为2.00~5.00 mg/g的范围内,干层则集中在S2<2.00 mg/g的范围内。这说明油层高S2值、低S0值,干层低S2值、高S0值或低S0值这一现象是客观存在的。
S2是岩石热解录井最稳定的参数,它受分析及时性与分析量的影响较小,为此选其用于岩石热解录井参数与储集层物性相关性分析。为判断岩石热解录井S2值与储集层物性的相关性,通过对每个测井解释层的岩石热解数据进行分析,选择能够代表本层真实性的S2值,与测井解释孔隙度(ϕ)建立交会图(图2)进行对比。可以发现,虽然离线度较大,但总体上热解录井S2值与测井解释孔隙度呈线性正相关,即高孔隙度高S2值,这也在一定程度上说明利用岩石热解录井S2值判断储集层物性进而判断储集层产液性质具有可行性。该交会图离线度较大的原因除两者分析原理方法及间距不一致外,还与无效孔隙度及S2值的构成有关。无效孔隙储集油气能力差,导致孔隙度相近而S2分析结果差异大。S2值是C32之后的不同分子量的组分(包括重质组分、胶质、沥青质等复杂物质)分析值的综合,由于油源不同、孔隙结构不同、排替压力不同,不同储集层中的重质组分构成不可能完全一致,相同孔隙度下的S2值也就不可能完全一致。无效孔隙度及重质组分构成的差异,导致相近孔隙度下S2值不同,从而导致交会图离线度较大。
3.1.2 岩石热解分析值反映储集层物性原因解析
正常情况下,S0呈高值,说明地层含气量高;S2值呈低值,说明地层中胶质、沥青质等重质组分含量低。高S0值、低S2值的组合反映储集层中的烃类物质流动性较好,对储集层物性要求相对降低,产出烃类物质的几率亦应高。也就是说,S1一定的情况下,高S0值、低S2值储集层产油气可能性更大。马店地区干层S0呈高值、S2呈低值这一独特现象似乎与岩石热解录井的原理相异,但事物总是一分为二的,马店地区岩石热解录井分析结果正是储集层物性差异的反映。
(1)S0值反映地层吸附气。钻头破碎岩石后,蕴藏在储集层孔隙中的游离气进入钻井液,随着钻井液返出地面后被气测录井、轻烃录井所检测,只有残留下来气体才被岩石热解录井所检测到,因此岩石热解录井S0值不能反映岩石孔隙中所有气体含量,而只是反映残余气体含量。在其他条件一定的情况下,岩石比表面积越大、孔喉半径越小、物性越差、吸附能力越大,残余气含量越大,S0值越高;岩石比表面积越小、孔喉半径越大、物性越好、吸附能力越小,残余气含量越小,S0值越低。
(2)S2值反映储集层排替压力。当储集层物性较好时,储集层物性越好、孔隙度越大、孔喉半径越大、排替压力越小,对运移到储集层中的烃类物质要求越低,轻质组分与重质组分、气态烃、液态烃、重质烃都易于运移储集到储集层中;当储集层物性较差时,储集层物性越差、孔隙度越小、孔喉半径越小、排替压力越大,对运移到储集层中的烃类物质要求越高,优先进入的是气态烃,然后是液态烃,其后是组分相对较小的重质烃,也就是说S2值与储集层物性呈正相关,在其他条件接近的情况下,储集层物性越好,排替压力越小,S2值越高;储集层物性越差、排替压力越大,S2值越小。在物性较好时,S2值还反映储集层油质,油质好,S1呈高值、S2呈低值;油质差,S1呈相对低值、S2呈高值。此外,S2值还受储集层泥质含量影响,泥质含量升高,S2值增加。因此,S2值对储集层物性的反映也只局限于一定范围内,超过一定范围,就可能适得其反。
在传统解释思维中,高S1值、高M值(亮点指数)储集层是典型的油层,但马店地区试油结果却常常为干层,说明传统的解释方法不能满足本区油气显示层的解释评价。为此转变固有思维,探索选择能够反映储集层物性与含油性的岩石热解录井参数建立解释图板进行解释评价。
3.2.1 解释图板的建立
(1)选择解释参数。如上文所述,S0、S2能够相对反映马店地区储集层物性,并且两者关系互逆:高S0值、低S2值,物性差;低S0值、高S2值,物性好。TPI(油气产率)=(S0+S1)/(S0+S1+S2),TPI为岩石热解录井派生参数,包含S0、S2这两个储集层物性响应关系互逆的参数,在大量交会图上,TPI极高值与极低值均为干层,因此选择其作为用于建立解释图板的储集层物性参数。S1值反映液态烃含量,在其他条件相近的情况下,S1值高,产油的几率高;S1值低,产油的几率低。因此选择其作为用于建立解释图板的储集层含油性参数。
(2)建立解释图板。由于该区储集层非均质性严重,层内不同分析点之间数据差异较大,为避免单层代表值掩盖不同的信息,同时为了建立解释图板有尽可能多的样本,采用试油层全部岩石热解分析点数据用于建立解释图板。从图3可以看出,总体上干层、低产油层的分异性较好,但也有部分干层、油层落在低产油层区。分析认为,这与储集层非均质性强,而每一个层不同岩石热解录井分析点均采用同一储集层产液性质有关。
(3)解释评价方法。采用每个解释层所有分析点数据进行解释评价,依据落在不同区域点的厚度进行解释评价。例如:一个5 m厚的解释层,上部2 m落在油层,下部3 m落在非产层区,应解释为上油层下干层;如果10 m厚的解释层,5 m落在低产油层,5 m落在非产层,并且非连续分布,这5 m低产油层可能就是干层中物性稍好的夹层,因此应解释为干层。通过多点数据落点,结合地质分析,能够避免出现单纯采用平均值或一般值解释掩盖真实地层信息。
3.2.2 应用情况
A井是马店地区的一口评价井,该井岩石热解录井全井共发现异常57.7 m/22层。运用图3解释图板对全井岩石热解录井资料进行解释评价,其中H2Ⅱ103小层、H2Ⅲ2小层是全井岩石热解录井解释结果最高的油气显示层。如图3所示,在H2Ⅱ103小层、H2Ⅲ2小层共6个分析点中,有5个分析点数据位于油层区,1个分析点数据落在低产油层区。结合测井资料和岩屑录井资料判断落在低产油层区的这一分析点是岩性较差所致,考虑到另5个分析点反映这两层物性好、地层含烃量高、分析数据落在图板油层区,因此将H2Ⅱ103小层、H2Ⅲ2小层解释为油层。完井后射开H2Ⅱ103小层、H2Ⅲ2小层共3.0 m储集层合采试油,获19.0 t/d的高产工业油流,从而发现一个新的含油断块。
(1)马店地区部分储集层富含白云母,储集层物性较差,导致部分在测录井资料具有典型油层特征的油气显示层试油结果为干层,采用传统的解释评价方法不能满足该区油气显示层解释评价要求,测井与录井油气层解释符合率均低。
(2)通过分析马店试油层资料,发现干层普遍存在着高S0值、低S2值的现象,对比发现,马店地区岩石热解录井S2值与测井孔隙度值呈正相关。产生这一现象主要原因是物性较差的储集层孔喉半径小、排替压力大、吸附能力强。
(3)依据岩石热解录井参数与储集层物性分析结果及岩石热解参数之间的关系,建立了岩石热解录井TPI(油气产率)与S1(液态烃)解释图板用于该区油气显示层解释评价,并在实际应用中取得较好效果。
(4)南襄盆地其他区块也存在物性较差储集层呈现高S0值、低S2值的现象,马店地区岩石热解录井解释方法可以为其提供参考借鉴。
The authors have declared that no competing interests exist.
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