马金鑫
, 苏朝博
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2019-04-30
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：马金鑫 工程师,1983年生,2007年毕业于吉林大学资源勘查工程专业,现为中海石油(中国)有限公司天津分公司勘探部地质主管,从事海上油气勘探作业管理与评价技术研究工作。通信地址:300452 天津市滨海新区海川路2121号渤海石油管理局A座2116室。电话:(022)66502107。E-mail:majx2@cnooc.com.cn
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摘要
利用井场第一手资料进行储集层流体类型快速识别,一直是油气勘探评价的重点和难点。QFA三维定量荧光技术在含油气性分析与流体识别评价中有较好的应用效果,但对图谱数据的应用多数以类比观察和定性归纳为主,对图谱数据反映地层流体特征的多维性、丰富性及精准性挖掘不够充分。通过对QFA图谱反映油气信息的特征量进行构形解析,得到水线荧光强度、油水变化率等多个衍生参数,利用这些参数建立标准解释图板,从而对储集层流体进行解释评价。研究表明:油层的油水变化率0.20.5,含油水层的油水变化率0.010.2,水层的油水变化率0.0110;油层和含油水层的水线偏差距2545 nm,水层的水线偏差距025 nm;重质油处于对角线夹角5°9°,中质油处于对角线夹角9°13°,轻质油和凝析油处于对角线夹角13°17°。经过验证显示,流体解释与试油结果对比符合率达83.3%,可有效指导油气的勘探评价。
关键词：
现今优快钻井条件下的勘探作业遇到了诸多困难和挑战,PDC钻头、提速工具、钻井液有机添加剂等的应用[1,2],导致荧光显示微弱不易发现,轻则影响作业时效,重则漏掉发现油气藏造成重大损失,无法完成地质勘探任务。这一系列难题的聚焦点都集中在如何快速、准确识别和评价储集层流体类型上。QFA三维定量荧光录井作为一项专门针对储集层油气含量进行检测的录井技术被广泛应用[3,4],既可扣除干扰源影响,获取真实地层油气资源的基础数据,还能定量评价储集层含油气性。
关于QFA图谱数据的应用与解释,马青春等[5]利用最佳激发与最佳发射波长偏差进行流体性质评价,建立了波长偏差解释评价标准;鲁法伟[6]将三维定量荧光技术应用于西湖凹陷,归纳出凝析气层、油气同层、含水气层的解释图板及评价解释标准;吕鹏福等[7]根据荧光强度在不同发射波长上的相对强度变化提出了谱图相似度对比的方法。以上方法对QFA图谱数据的应用主要以类比观察与定性归纳为主,对三维定量荧光图谱数据反映地层流体特征的多维性、丰富性及精准性挖掘还不够充分。因此,有必要对QFA图谱数据反映油气信息的特征量进行构形解析,以提高储集层流体类型和解释评价精准性。
通过对三维定量荧光技术得到的三维立体图谱、三维矩阵数据体、平面指纹图谱的数据构成与形态构成进行构形解析,可得到含油浓度、油水变化率等多个衍生参数,利用构形衍生参数与含油气性特征之间的相关性,建立标准解释图板,从而对储集层流体进行解释评价。
原始QFA图谱数据包括三维立体图谱的矩阵数据体、平面指纹图谱、主峰发射波长、主峰激发波长、主峰荧光强度,其中矩阵数据体是由 “激发波长-发射波长-荧光强度”3组共计6656条数据信息为主体组成的数据体,平面指纹图谱是三维图谱荧光强度在二维平面的投影。波长可作为反映被测样品烃类成分分布特征的参数[8],利用样品发射波长、激发波长及衍生关系式求取的衍生参数与储集层流体性质存在相关性。通过对三维定量荧光原始图谱数据构形进行解析,求取以下8个关键评价参数。
(1)实测主峰发射波长(Ema):岩样实测主峰发射波长Ema是指三维立体图谱的矩阵数据体中荧光强度最大值数据点对应的发射波长。
(2)实测主峰激发波长(Exa):岩样实测主峰激发波长Exa是指三维立体图谱的矩阵数据体中荧光强度最大值数据点对应的激发波长。
(3)实测主峰荧光强度(Fa):岩样实测主峰荧光强度Fa是指三维立体图谱的矩阵数据体中岩样荧光强度最大值(无量纲)。
(4)实测含油浓度(Ca):可根据QFA图谱数据中实测主峰荧光强度与含油浓度的关系式[9]计算得到:
Ca=kFa+b (1)
式中:Ca为岩样实测含油浓度,mg/L;k为含油浓度与岩样主峰荧光强度参考比值;b为含油浓度与岩样主峰荧光强度的参考误差,mg/L;k、b均为已知值。
(5)水线荧光强度(Fw):三维立体图谱的矩阵数据体中满足发射波长=激发波长条件数据的荧光强度值连线称为拉曼水线,求取岩样拉曼水线的算术平均值,即为水线荧光强度(无量纲)。
(6)油水变化率(R):岩样水线荧光强度(Fw)与实测主峰荧光强度(Fa)之比定义为油水变化率(无量纲),计算公式为:
R=Fw /Fa (2)
(7)水线偏差距(Dw):如图1所示,水线偏差距为实测荧光强度主峰与拉曼水线的垂向距离,计算公式为:
Dw=(Ema-Exa)/
(8)标准油样偏差距(Dso):为了方便计算,将用于仪器标定的标准原油样品QFA图谱数据,分别规定为标准油样主峰发射波长(Em)、标准油样主峰激发波长(Ex)。标准油样偏差距为实测荧光强度主峰与标准油样荧光强度主峰间的距离(图1),计算公式为:
Dso=
收集BZ、BN探区91口探井的三维定量荧光原始图谱数据,通过分析求取油层、含油水层和水层的构形衍生参数油水变化率、水线偏差距等,从衍生参数中筛选出实测含油浓度(Ca)、油水变化率(R)、水线偏差距(Dw)和标准油样偏差距(Dso)4个敏感参数,据此得到实测主峰含油浓度与油水变化率解释图板、水线偏差距与标准油样偏差距解释图板及对角线夹角解释图板。
通过对构形衍生参数进行分析,建立了实测主峰含油浓度与油水变化率图板(图2),可以清晰看出油层、含油水层、水层的实测主峰含油浓度与油水变化率存在相关的变化规律。据此可作为待解释样品流体类型判断的依据之一,解释标准见表1。
表1 主峰含油浓度与油水变化率法流体类型解释标准
| 储集层 | Ca/(mg·L-1) | R |
|---|---|---|
| 油层 | 10~10 000 | 0.20~0.50 |
| 含油水层 | 10~10 000 | 0.01~0.20 |
| 水层 | 0.01~10 | 0.01~10.00 |
深入挖掘QFA图谱数据的构形特征,发现岩样实测主峰荧光强度、标准油样主峰荧光强度与拉曼水线之间的距离存在较强的相关性与规律性,据此利用水线偏差距(Dw)和标准油样偏差距(Dso)二者建立的关系图板(图3),可便捷地进行流体类型的判断,解释标准见表2。
不同性质的原油三维荧光特征不同,随原油浓度由大到小,荧光强度值逐渐变小,主峰位向原点方向偏移,当原油浓度小于恒定点浓度时主峰位恒定,并且油质越轻主峰位恒定越早。在此规律基础上,结合样本探井的258个原油样品数据,总结出一种快速、直观、有效的油质判别方法,即对角线夹角法。
在QFA图谱原始数据中,选取实测荧光强度主峰最大点,将该点称为“奇点”(图4a)。记录奇点对应的实测发射波长和实测激发波长,将其投影到对角线图板中(图4b),结合拉曼峰处于图谱对角线位置关系,发现不同油质与对角线的距离有所差异,即油质越重越接近对角线,并且不同油质样品的奇点集中于各自的扇形区域。使用奇点和零点的连线与对角线的夹角α可以区分不同油质类型(图5)。可以看出,重质油偏离对角线5°9°,中质油偏离对角线9°13°,轻质油和凝析油区分不明显,整体偏离对角线在13°17°之间(表3),凝析油实际偏离对角线角度在15°17°之间。
表3 原油密度与对角线夹角数据
| 油质 | ρ/(g·cm-3) | α/(°) |
|---|---|---|
| 凝析油 | 0.75≤ρ<0.80 | |
| 轻质油 | 0.80≤ρ<0.87 | 13~17 |
| 中质油 | 0.87≤ρ<0.92 | 9~13 |
| 重质油 | 0.92≤ρ<1.00 | 5~9 |
基于QFA图谱构形的储集层流体识别方法在BZ探区应用于7口井10个含油储集层评价,经测试和生产数据验证,符合率为83.3%。以BZ-A、BZ-B井为例进行了预测评价,数据见表4。
表4 BZ-A、BZ-B井三维定量荧光数据
| 井号 | 深度/m | Ema/nm | Exa/nm | Fa | Ca/(mg·L-1) | Fw | R | Dw/nm | Dso/nm | 解释结论 | 测试结论 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BZ-A | 1 304.40 | 400 | 360 | 685.4 | 24.95 | 141.65 | 0.206 | 31.12 | 10.00 | 重质油 | 重质油 |
| BZ-B | 3 922.00 | 338 | 300 | 394.8 | 13.73 | 99.27 | 0.251 | 28.29 | 11.45 | 轻质油 凝析油 | 凝析油 |
数据显示,BZ-A井实测含油浓度大于10 mg/L、油水变化率在0.20.5之间、水线偏差距在2545 nm之间、标准油样偏差距在015 nm之间,符合油层标准,解释为油层;偏离对角线夹角8.75°,解释为重质油;通过测试该层产量27.18 m3/d,原油密度0.950 9 g/cm3,测试结论为油层(重质油),与预测解释结论一致。BZ-B井实测含油浓度大于10 mg/L、油水变化率在0.20.5之间、水线偏差距在2545 nm之间、标准油样偏差距在015 nm之间,符合油层标准,解释为油层;偏离对角线夹角15.95°,解释为轻质油或凝析油;通过测试该层产油30.44 m3/d,原油密度0.80 g/cm3,产气50 464 m3/d,气相对密度0.740,测试结论为凝析油,与预测解释结论一致。
(1)通过对三维定量荧光原始图谱数据的构形进行挖掘分析,求取了8个衍生参数。
(2)分别利用构形衍生参数进行关系耦合,建立了实测主峰含油浓度与油水变化率、水线偏差距与标准油样偏差距及对角线夹角法解释图板方法,解释油水层及判别流体性质效果好,可有效指导油气的勘探评价。
| [1] |
钻井液添加剂定量荧光评价方法的探讨 [J].Method of quantitative fluorescence evaluation on drilling fluid additives [J]. |
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