陈真
, 罗鹏, 袁洪水, 袁则名, 和鹏飞
中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2019-07-12
网络出版日期: 2019-09-25
版权声明: 2019 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
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作者简介:
作者简介：陈真 工程师,1988年生,2012年毕业于东北石油大学资源勘查工程专业,现在中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司从事海上油田钻井地质及工程实践方面研究工作。通信地址:300452 天津市塘沽区渤海石油路688号工程技术公司楼415室。电话:(022)25800043。E-mail:chenzhen5@cnooc.com.cn
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摘要
随着油气勘探的不断深入,太古界潜山逐渐成为渤海油田重点研究对象之一,渤中X构造潜山岩性为太古界花岗片麻岩,现场录井对于潜山岩性的准确识别有助于卡准潜山界面,降低工程作业风险。根据已钻井资料,综合利用薄片鉴定技术、XRD全岩分析技术以及测井数据对潜山岩屑、壁心、岩心资料进行分析,探索花岗片麻岩矿物特性的录井与测井关系,以指导现场作业。工程实践表明,花岗片麻岩矿物特征录测井研究成果能较好地指导现场卡准潜山界面,在区域内具有一定的推广价值。
关键词：
海洋石油钻井风险大、成本高,特别是在井深超过4 000 m的条件下进行海洋钻井,对工程作业提出了更高要求。
近年来,太古界潜山逐渐成为渤海油田重点勘探对象之一,渤中X构造潜山岩性为太古界花岗片麻岩,与常规地层的钻井作业不同,渤中X构造的太古界花岗片麻岩潜山钻井具有埋藏深度大、潜山井段长的特点,钻井过程中快速准确识别潜山岩性,将有利于准确下入技术套管,防止井涌、井喷等恶性事故的发生。同时,渤中X构造潜山油气富集,特别是潜山风化壳裂缝发育段,是油气聚集的有利场所,准确识别潜山岩性,从而及时调整钻井液性能,对于储集层保护至关重要。所以,现场快速准确识别潜山岩性,对工程作业安全、地质资料录取、储集层保护等方面都具有重要意义[1]。
花岗片麻岩的矿物成分与花岗岩相似,是一种具有片麻构造的变质岩浆岩,通常其矿物成分为钾长石、石英、黑云母及少量角闪石,此外花岗片麻岩还可能含有绿泥石、绿帘石、金属矿物等。由于地质条件差异,不同区域的花岗片麻岩矿物在薄片鉴定、XRD全岩分析等录井项目与电测响应等方面呈现出一定的差异性。
钻井工程方面,由于提速工具、PDC钻头等快速钻井技术的应用,造成现场钻遇花岗片麻岩潜山时,返出岩屑特别碎小,甚至是粉末状碎屑,这给现场识别潜山岩性带来了挑战。现场识别潜山岩性最重要工作之一就是识别其矿物特征,特别是在碎小岩屑中找到特征矿物将有助于准确识别潜山岩性,从而指导现场卡准潜山界面。
本文基于渤中X构造岩性资料,利用薄片鉴定技术、XRD全岩分析技术以及测井手段进行分析研究,旨在探索花岗片麻岩矿物学特征以及电测特征,从而指导现场作业。
首先是确定特征矿物,通过薄片鉴定技术,分析花岗片麻岩局部富集的特征矿物及其充填形式[2,3]。
在渤中X构造挑选成型的岩屑及壁心,研究分析了近500个薄片样本,结果显示该区潜山主体岩性为花岗片麻岩。针对花岗片麻岩的矿物组成,从薄片角度进行分析,结果表明,在特征矿物组成上,主要表现为3种类型:泥化、绿泥石化花岗片麻岩;帘石化花岗片麻岩;黑云母花岗片麻岩(图1)。本区花岗片麻岩发育很多微裂缝,从薄片上看,这些微裂缝被不同的脉体充填,从脉体上分析,主要表现为硅质脉、铁矿脉、方解石脉(图2)。
结合钻井取心分析表明,花岗片麻岩不同的脉体分布形态也间接反映了微裂缝的发育情况。
XRD全岩分析技术是利用X射线照射,检测仪获取样品的衍射图谱,再将样品衍射图谱与标准矿物衍射图谱数据库进行比对,从而得到样品中各种矿物的含量[4,5]。
利用XRD全岩分析技术,分析了已钻井花岗片麻岩的岩屑、壁心及岩心样品。研究结果显示,花岗片麻岩能检测出的矿物以石英、长石、黏土矿物(高岭石+伊利石+绿泥石)为主,局部还含有方解石、透辉石、角闪石、黑云母、榍石、绿帘石、钛铁矿等微量矿物,其含量在区域间存在差异。
本文分析了渤中X构造10个井区的花岗片麻岩XRD全岩分析特征图谱,根据该构造两种进山类型,总结了潜山界面上下的大致规律性变化。
(1)泥岩进山:以BX-8井为例(图3),进山以后岩屑矿物中石英含量逐渐增加(平均含量由28%增加至38%左右),长石含量突增(平均含量由8%增加至42%左右),黏土矿物含量较上部沙河街组泥岩明显降低(平均含量由31%下降至16%左右),高岭石局部富集,方解石的含量逐渐降低(平均含量由45%下降至10%左右)。
(2)砂砾岩进山:以BX-5井为例(图4),进山以后岩屑矿物中石英含量逐渐增加(平均含量由33%增加至43%左右),长石含量降低(平均含量由30%降低至10%左右),黏土矿物含量较上部孔店组的砂砾岩层大幅增加(平均含量由30%增加至60%左右)。
XRD全岩分析结果与薄片鉴定结果基本相符,特别是花岗片麻岩薄片上看到的硅质脉、铁矿脉、方解石脉,分别对应于全岩分析中检测到的榍石、钛铁矿、方解石3种矿物。
虽然利用XRD分析数据能判断花岗片麻岩矿物组成及大致变化规律,但是由于区域间矿物的细微差异,导致不同井区在XRD全岩分析上的规律存在局部差异。基于此,本文进一步进行了基于花岗片麻岩的电测特征研究。
利用电缆测井资料,对渤中X构造10多口探井的潜山进行了分析研究,结果表明,花岗片麻岩有以下特征:
(1)声波及放射性测井方面:声波时差相对低,综合平均值57.70 μs/ft(1 ft=0.304 8 m);密度相对高值,综合平均值2.64 g/cm3;中子孔隙度相对低,综合平均值4.40 %。这说明潜山主体岩性致密,与薄片分析结果相符。
(2)导电性方面:具有导电与不导电两类矿物,其中除铁矿之外,主要为不导电矿物。电测结果显示潜山主体电阻率高值,综合平均值411.13 Ω·m,同时局部电阻率频繁波动,也间接反映出潜山局部裂缝发育情况,与薄片分析结果相符。
(3)岩性测井方面:自然电位值在潜山段较低,综合平均值25.32 mV,符合岩浆岩电位特征。自然伽马值由于受测井仪器影响较大,数值上的可比性不大,但是自然伽马在潜山界面的变化趋势表现为两种规律:①如果潜山上覆地层为孔店组砂砾岩,则进入潜山地层后,自然伽马值会明显降低;②如果上覆地层为沙河街组泥岩,则进入潜山地层后,自然伽马值会明显升高。两种情况下,潜山段自然伽马值都会波动,间接反映出裂缝发育与局部矿物含量的变化。
录井分析表明,潜山岩性方解石、硅质、铁矿等矿物含量变化较大,这和对应的微量矿物局部富集有关,录井测井分析结果相符。
结合以上分析,利用常规的电阻率声波与放射性测井能够有效识别花岗片麻岩在岩性、矿物组成、裂缝充填物等方面的不同特征,从而达到潜山岩性识别目的。
基于以上对渤中X构造已钻井的分析,将花岗片麻岩录测研究成果在BX-12井进行了现场应用,目的是准确识别潜山岩性,卡准潜山界面。
BX-12井是本构造南部断块高部位的一口评价井,由于受到构造运动与沉积作用的双重影响,设计中对于潜山埋藏深度、上覆地层厚度、局部岩性变化等方面都存在诸多不确定因素。该井上覆地层岩性为砂砾岩,潜山岩性为花岗片麻岩,砂砾岩的砾石成分及矿物含量在区域上存在差异。虽然这点不利于现场卡层,但是对于寻找潜山地层裂缝发育带的结晶矿物这一认识还是比较明确的,这也是现场卡层的关键[6,7]。
现场应用时,首先利用岩屑镜下观察、薄片鉴定以及XRD全岩分析录井技术,分析目标井段岩屑的矿物组成、特征矿物以及矿物含量情况,现场准确找到了裂缝充填的特征矿物——石英晶簇。然后参照花岗片麻岩电测分析数据,将随钻自然伽马及电阻率数据与录井分析结果相结合,判断出潜山界面在4 021 m,这与钻后分层4 024 m几乎一致,表明现场钻井过程潜山界面卡层准确(图5)。
从图5可以看出:潜山界面上下的岩屑中石英、长石以及黏土矿物在百分含量上均出现了变化,符合砂砾岩进山规律;同时,自然伽马和电阻率的值也呈现出预期规律,自然伽马从128 API降至75 API左右,电阻率从60 Ω·m增至120 Ω·m左右,在进入潜山本体之后增至300 Ω·m以上。
BX-12井工程实践基于花岗片麻岩矿物特征的录测关系研究成果,从钻后整体认识来看,该井现场判断快速高效,仅用两次地质循环就卡准了潜山界面。将花岗片麻岩矿物特征录测关系研究成果在本构造后续的BX-13井、BX-14井分别进行现场应用,从实钻结果来看,均取得了较好的效果。
(1)渤中X构造太古界潜山的主体岩性为花岗片麻岩,综合利用薄片鉴定技术、XRD全岩分析技术能有效识别潜山储集层岩性、矿物组成以及微裂缝发育情况等,从而指导现场岩性判断。
(2)工程实践表明,花岗片麻岩矿物特征录测井研究成果能较好地指导现场卡准潜山界面,在区域内具有一定的推广价值。
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渤海油田潜山界面识别录井技术及其组合 [J].Identification logging technology of buried hill interface and its combination in Bohai Oilfield [J]. |
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基于测井曲线特征和矿物组分的油页岩储层岩性识别方法 [J].Oil shale reservoir lithology identification method based on logging curve characteristics and mineral composition [J]. |
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太古界变质岩潜山测井综合评价技术研究 [J].A comprehensive evaluation on buried hill logging in Archaean Metamorphic rock [J]. |
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