引用本文
郭明宇, 姬建飞. 渤海太古界变质岩潜山裂缝型储集层随钻评价方法[J]. 录井工程, 2021,32(2): 83-89.
GUO Mingyu, JI Jianfei. Evaluation method while drilling for fractured reservoirs in buried hills of Archean metamorphic rock in Bohai Sea[J]. Mud Logging Engineering, 2021,32(2): 83-89.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2021.02.015  
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渤海太古界变质岩潜山裂缝型储集层随钻评价方法
郭明宇①, 姬建飞②
①中海石油(中国)有限公司天津分公司
②中法渤海地质服务有限公司

作者简介： 郭明宇 高级工程师,1982年生,2005年毕业于中国石油大学(华东)资源勘查工程专业,现在中海石油(中国)有限公司天津分公司从事钻井地质工作。通信地址:300452 天津市滨海新区海川路2121号渤海石油管理局C座。电话:(022)66502080。E-mail:guomy@cnooc.com.cn

收稿日期: 2021-02-24
基金: 中海石油(中国)有限公司科研项目“储层有效性录测一体化定量评价技术研究”(编号:YXKY-2019-TJ-03)
摘要

近年来,随着渤海海域地质认识的不断深入和勘探思路转变,渤海深层太古界变质岩潜山裂缝型储集层获得天然气勘探的重大突破。通过对渤中19-6构造深层太古界变质岩潜山已钻井录井、测井、壁心、岩心、测试等资料进行系统分析,厘清太古界潜山有效储集层录井响应特征,结合太古界潜山储集层特征,建立了研究区太古界变质岩潜山基于录井资料的裂缝发育情况和含油气丰度定量评价方法;同时,建立有效储集层分类标准,进行了有效储集层与测试产能的相关性研究。应用实践表明,深层太古界潜山裂缝型储集层随钻评价方法应用效果良好,有效储集层厚度与测试产能相关性研究结果实用性较强,为随钻作业决策提供了技术支撑。

关键词: 渤中19-6构造; 变质岩潜山; 裂缝型储集层; 录井资料; 随钻评价
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Evaluation method while drilling for fractured reservoirs in buried hills of Archean metamorphic rock in Bohai Sea
GUO Mingyu①, JI Jianfei②
①CNOOC(China)Tianjin Branch,Tianjin 300452,China
②ChinaFrance Bohai Geoservices Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China
Abstract

In recent years,with the deepening of geological understandings of Bohai Sea and the transformation of exploration ideas,the fractured reservoirs in buried hills of deep Archean metamorphic rock in Bohai Sea has achieved a major breakthrough in natural gas exploration. By systematical analysis of the mud logging,well logging,wall core,core, and testing data of buried hills of deep Archean metamorphic rock in Bozhong 19-6 structure,the corresponding characteristics of the effective reservoir logging in the Archean buried hill are clarified. According to the characteristics of reservoirs in Archean buried hills,a quantitative evaluation method for fracture development and hydrocarbon abundance of Archean metamorphic buried hills in the study area is established based on logging data. Meanwhile,the effective reservoir classification standard is established,and the correlation between the effective reservoir and the test productivity is studied. Application indicates that the evaluation method for fractured reservoirs in deep Archaean buried-hill has a good effect,and the research results of the correlation between effective reservoir thickness and test productivity have strong practicability,which provides technical support for decision-making while drilling.

Keyword: Bozhong 19-6 structure; buried hills of metamorphic rock; fractured reservoirs; mud logging data; evaluation while drilling
0 引言

近年来, 渤海湾盆地的勘探重心逐步向中深层拓展并获得了重大突破, 其中, 渤中19-6油气田是渤海湾盆地目前发现的最大的一个变质岩潜山油气藏。2016年以来, 该构造多口井均获得了较好的产能[1, 2, 3], 天然气探明地质储量超过千亿方, 凝析油探明地质储量超亿方。从已发现的油气层垂向与横向的展布特征及构造规模来看, 渤中凹陷中深层领域还有巨大的勘探前景和潜力[4, 5, 6]。渤中19-6构造主要目的层太古界变质岩潜山具有埋藏深、非均质性强、可钻性差的特点, 钻井作业成本高。在潜山钻进过程中, 基于录井资料对潜山含油气情况、裂缝发育情况、含油气丰度及含水性分析进行随钻快速评价, 将有助于快速、准确作出提前完钻、加深钻进、中途测试等决策, 对于确保勘探发现、提高作业效率、降低作业成本具有重大意义。目前国内外针对深层潜山储集层随钻评价方法的研究相对较少, 为提升深层变质岩潜山勘探成效, 开展了以录井资料为基础的深层变质岩潜山裂缝型储集层随钻评价方法研究, 探索录井资料与产能的相关性, 以期实现快速评价的目的。

1 区域地质概况

渤中19-6构造位于渤海湾盆地渤中凹陷西南部, 西部与埕北低凸起相邻, 南部与黄河口凹陷相接, 东南部与渤南低凸起相邻, 北依沙垒田凸起。渤中19-6构造凝析气田含气层位主要为太古界变质岩潜山[7, 8, 9], 潜山地层经历了多期构造运动, 长期暴露剥蚀和多期改造, 形成了裂缝型储集层[10, 11]。太古界变质岩主要岩性为二长片麻岩、斜长片麻岩及混合片麻岩, 局部可见断层角砾岩, 主要储集空间为裂缝及溶蚀孔, 以裂缝为主。原油地面密度为0.792 6~0.808 9 g/cm3(20℃), 在地层条件下呈凝析气相, 具有高含凝析油凝析气藏特征。这种流体性质和储集条件为录井技术评价储集层有效性提供了重要标准和前提条件。

2 裂缝型储集层随钻评价方法

有效储集层广义上是指能够储集、渗流地层流体的储集层, 在现有工艺下能够获得工业价值产能的储集层[12, 13, 14]。为了评价渤中19-6构造太古界变质岩潜山裂缝型储集层的有效性, 需要梳理出有效储集层录井资料响应特征、建立有效储集层录井评价标准来实现对储集层的有效性评价。随钻评价过程中基于录井资料的裂缝型储集层随钻评价主要分为四个方面, 即储集层含油气性评价、裂缝发育情况评价、含油气丰度评价及含水性评价。通过与测井资料、壁心资料、岩心资料、地层测试资料的综合分析, 建立有效储集层的综合评价指标, 可以实现对变质岩潜山裂缝储集层进行精准评价, 进一步建立有效储集层与产能的关系。

2.1 储集层含油气性评价方法

2.1.1 基于地化热解气相色谱谱图特征评价

太古界潜山储集层主要以裂缝、孔洞为储集空间, 岩屑录井含油级别普遍偏低。通过地化录井技术可以有效检测储集层内的烃类物质, 实现对储集层含油气性评价。研究区为高含凝析油的凝析气藏, 通过对比分析地化热解气相色谱谱图的主峰碳及碳数范围发现, 有效储集层的标准地化热解气相色谱谱图的典型特征为碳数范围分布广且均能检测nC33之后的组分, 主要表现为峰形饱满呈规则梳状, 主峰碳为nC16, 未分辨化合物含量低, 谱图形态为三角形(图1a); 非有效储集层地化热解气相色谱谱图特征为基线平直, 谱图丰度较低, 组分不齐全或无组分分布(图1b)。

图1 地化气相色谱谱图特征

2.1.2 基于三维定量荧光指纹谱图特征评价

三维定量荧光是利用石油中所含的芳香烃等成分在紫外光照射下能够被激发并发射荧光的特性, 通过检测样品荧光光谱和激发、发射波长, 定量计算样品的含油浓度、判断原油性质的光学分析方法。通过对现场岩屑分析采集获取含油性分析的二维指纹谱图, 研究区高含凝析油的特征可以采用三维定量荧光指纹谱图进行快速识别, 直观可见:有效储集层的谱图形态饱满, 出峰位置固定, 平行于拉曼峰的位置出现单峰状态(图2a); 非有效储集层的谱图不饱满, 不出峰或只有拉曼峰(图2b)。

图2 三维定量荧光指纹谱图特征

2.2 储集层裂缝发育情况评价方法

2.2.1 基于岩屑微观特征的裂缝评价

对潜山进行大量岩屑观察、荧光直照、岩心观察, 并结合测井解释结论分析发现:裂缝发育井段岩屑中可见少量石英晶体或显微镜下可见微小石英晶簇, 部分岩屑被沥青质浸染呈褐黑色, 岩屑表面可见凝析油, 荧光直照呈亮白色、蓝白色、亮黄色; 非裂缝发育井段岩屑以长石为主, 岩屑干净, 荧光直照黄色矿物荧光或无荧光(图3)。通过对岩屑微观特征的观察可定性评价潜山裂缝发育情况。

图3 潜山裂缝发育段岩屑微观特征

2.2.2 基于气测-钻井多参数耦合的随钻裂缝评价

一般认为机械钻速、气测异常波动可反映裂缝发育情况, 机械钻速越快、气测异常越明显, 裂缝越发育。生产实践发现, 潜山钻进过程中, 机械钻速受控于潜山地层蚀变程度, 一旦潜山地层发生碳酸盐化或高岭土化, 可钻性变好, 机械钻速变快, 裂缝欠发育。气测录井技术主要是通过对进入钻井液中的烃类气体及液体的组分和含量进行测量分析, 可间接反映裂缝发育情况, 但气测资料在实际录取过程中易受工程、地质等多重因素影响, 通过气测异常井段与测井解释裂缝发育段对比, 符合率不足50%, 不能满足生产需求。基于气测异常和机械钻速能够在一定程度上反映裂缝发育情况, 并综合考虑钻压、转盘转速等其他钻井参数, 创建了可准确反映裂缝情况的裂缝系数(K), 形成了气测-钻井多参数耦合的随钻裂缝评价方法, 裂缝系数K计算公式如下:

K=Tg× lg 3.282/(ROP×RPM)0.068WOB/D

式中:Tg为气测全烃, %; ROP为钻时, min/m; RPM为转盘转速, r/min; WOB为钻压, kN; D为井眼直径, mm。

通过与测井成像定量计算的储集层裂缝密度、裂缝长度、裂缝孔隙度对比分析发现, 基于录井气测-钻井参数耦合建立的裂缝系数所反映的裂缝发育情况与测井成像定量评价效果一致(图4), 表明通过裂缝系数可以对储集层的发育情况进行有效评价。

图4 有效储集层裂缝发育情况评价效果

对该区块多口井资料进行分析和对比, 结合裂缝系数评价结果, 与井壁取心和岩心相互验证表明, 有效储集层的储集性能好, 裂缝系数大于1, 岩屑镜下见缝洞、石英晶体、灰质团块、沥青团块等; 非有效储集层物性中等, 裂缝系数小于1, 岩屑镜下裂缝不发育, 或者裂缝被泥质或灰质充填, 储集层较为致密, 录井资料无含油气特征。

2.3 储集层含油气丰度评价方法

一般认为以岩屑为载体的三维定量荧光和地化热解数据在纵向上的差异能够反映地层含油气丰度的变化, 由于潜山裂缝型储集层非均质性强, 人为取样难以统一标准, 造成不同专项录井资料之间及与测井解释结论横向对比吻合性差, 难以建立统一评价标准。

地化轻烃技术测量岩屑与钻井液混合样罐顶气, 样品不需清洗和挑样, 能够最大程度保留地层烃类信息。地化轻烃丰度是指轻烃检测到所有组分的峰面积之和, 丰度值越大反映储集层含油气丰度越高[15, 16, 17]。与测井解释结论对比, 轻烃丰度异常井段与裂缝发育段对比关系较为吻合, 能够准确评价裂缝含油气丰度, 该方法较为有效可靠(图5)。

图5 含油气丰度评价效果

通过对研究区内储集层地化轻烃资料的分析发现, 有效储集层地化轻烃的组分齐全, ∑ (C1-C9)组分丰度较高; 非有效储集层地化轻烃谱图特征为组分不齐全, ∑ (C6-C9)组分丰度较低。通过区域地化轻烃丰度和∑ (C6-C9)丰度图板分析, 以轻烃丰度105 mV· s作为有效储集层和非有效储集层划分界限标准。

2.4 储集层含水性评价方法

地化轻烃分析可以检测C1-C9各单体烃组分, 其中包括单环芳烃6个、环烷烃34个、正构烷烃9个、异构烷烃54个。轻烃分析资料用于含水性分析, 主要基于在油气生成、运移成藏过程中, 水对原油的溶解、驱替、水洗作用使得储集层内原油组分发生变化, 原油组分有选择性地溶解于水中, 并随着水的流动而被带走。根据不同烃类在水中的溶解度, 得出了轻烃组分对水的敏感性, 随着含水量升高, 烃类含量下降速度加快, 与同碳数轻烃相比, 不同烃类含量下降速度排序依次为:芳烃> 异构烷烃> 正构烷烃> 带支键的环烷烃> 环烷烃。

依据测试及取样资料分析, 分别选取含水及不含水样点作为分析对象, 利用轻烃气相色谱分析技术, 进行色谱峰面积、出峰个数、烃比值、百分含量参数与含水率相关性分析。优选出地化轻烃∑ (C1-C5)丰度、2-甲基戊烷系数两个适用于裂缝型储集层的水敏感性参数。在实际应用中, 主要是通过标准轻烃∑ (C1-C5)组分含量变化判断储集层含水性, 相对于轻烃组分绝对含量而言, 轻烃组分峰面积比值相对稳定, 受油质、含油丰度和原油的挥发性影响小, 其与储集层含水性的相关性更好。因此, 利用轻烃分析资料判别储集层含水性时, 主要应用其∑ (C1-C5)组分含量以及2MC5(2-甲基戊烷)与22DMC4(2, 2-二甲基丁烷)峰面积比值参数。基于上述分析原理, 建立了含水性精细解释评价图板(图6), 整体符合率达85%以上。

图6 基于地化轻烃水敏感性参数的储集层含水性解释图板

3 有效储集层厚度与测试产能的关系

利用裂缝系数法精细划分有效储集层厚度, 地化轻烃丰度定量判断含油气丰度, 综合确定各参数的储集层分类阈值, 建立储集层随钻综合录井评价参数的判别标准。将储集层分为有效储集层和非有效储集层, 具体分类标准如表2所示。

表2 储集层有效性综合录井参数分类标准

研究区太古界潜山有效储集层为裂缝发育且含油气丰度高的层段。考虑到构造内太古界潜山储集层的裂缝形成机制基本相同, 选取有效储集层厚度以及有效储集层与测试井段占比两个关键参数, 与测试产能进行相关性分析。分析结果表明, 测试产能与有效储集层厚度有较好的相关性, 与有效储集层占比相关性较低(图7)。

图7 有效储集层厚度及占比与测试产能相关性分析

通过对研究区及周围区域多口井有效储集层厚度与测试产能进行线性相关性分析, 检验综合录井参数储集层有效性评价标准的适用性及有效储集层厚度与产能的相关性。结果表明, 有效储集层厚度与日产油气当量拟合公式的决定系数r2为0.902 9(图8), 基于综合录井参数的储集层有效性评价标准适用、可行, 并可据此建立基于有效储集层厚度的快速产能定性预测方法。

图8 有效储集层厚度与测试日产油气当量的关系

4 结论

(1)通过渤中19-6构造有效储集层录井参数的研究, 建立了渤海深层太古界变质岩潜山裂缝型储集层随钻含油气性评价方法、储集层裂缝发育定性评价方法、含油气丰度定量评价方法、含水性分析方法, 在实践中能够对变质岩潜山裂缝型储集层进行有效评价。

(2)基于研究区已钻井太古界潜山随钻评价成果, 建立了储集层有效性综合录井参数分类标准以及有效储集层厚度与测试产能的相关关系, 为该区未测试井的产能评估及后续开发方案调整提供了技术支撑。

(3)渤海油田深层太古界潜山随钻评价方法在潜山勘探作业中获得了较好的应用效果, 对于推动该区深层潜山裂缝型储集层评价有着重要的指导意义。

(4)业内对于产能预测的研究主要是在测井领域开展, 录井资料多应用于定性评价, 油田勘探初期难以满足基于录井资料的数理统计法的研究, 主要因为无法满足大量样本数据需求的前提。研究区的实际勘探作业中基于录井资料的测试产能的预测定性评价效果较好, 可以为该区未测试井的产能评估及后续开发方案调整提供技术支撑, 对录井资料在单井产能预测中的应用有着一定的推进作用。

(编辑 唐艳军)

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