引用本文
朱连丰. 姬塬地区长9段致密砂岩储层流体性质解释方法研究与应用[J]. 录井工程, 2022,33(3): 60-66.
ZHU Lianfeng. Research and application of fluid property interpretation method for Chang 9 Member tight sandstone reservoir in Jiyuan area[J]. Mud Logging Engineering, 2022,33(3): 60-66.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2022.03.010  
Permissions
Copyright©2022, 《录井工程》杂志社
《录井工程》杂志社 所有
姬塬地区长9段致密砂岩储层流体性质解释方法研究与应用
朱连丰
中国石油长城钻探工程有限公司录井公司

作者简介： 朱连丰 工程师,1986年生,2009年毕业于大庆石油学院地球化学专业,现在中国石油长城钻探工程有限公司录井公司国际业务项目部从事项目管理及特色技术推广工作。通信地址:100101 北京市朝阳区安立路101号。电话:(010)59285637。E-mail:jackzhu98@163.com

收稿日期: 2022-05-03
摘要

鄂尔多斯盆地姬塬地区长9段为典型的低孔低渗储层,受物性影响,储层非均质性强,油水关系相对复杂,同时普遍发育低阻油层、高阻水层,导致常规测井、录井手段难以对储层流体性质进行有效的识别。利用气测、地化、核磁共振等录井技术,结合试油资料,形成了基于参数谱图形态分析的气测、地化以及核磁共振谱图解释法;通过分析姬塬地区长9段储层不同流体性质各项录井参数的变化特征,优选气测全烃、气测湿度比、地化 Pg、核磁孔隙度等敏感参数,建立了气测全烃与湿度比、地化 Pg与核磁孔隙度两个交会图板。该套解释方法在姬塬地区长9段致密砂岩储层应用45口井,综合解释符合率达82.3%,为油田的高效开发提供了技术保障。

关键词: 致密砂岩; 气测录井; 地化录井; 核磁共振录井; 流体性质; 解释方法; 姬塬地区; 长9段
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Research and application of fluid property interpretation method for Chang 9 Member tight sandstone reservoir in Jiyuan area
ZHU Lianfeng
GWDC Mud Logging Company in CNPC, Beijing 100101, China
Abstract

Chang 9 Member in Jiyuan area of Ordos Basin is a typical low porosity and low permeability reservoir. Affected by physical properties, the reservoir is highly heterogeneous and the oil-water relationship is relatively complex. At the same time, low resistivity oil layers and high resistivity water layers are commonly developed, which makes it difficult to effectively identify the reservoir fluid properties by conventional well logging and mud logging methods. Using mud logging technologies such as gas logging, geochemistry and NMR with oil testing data, the spectrogram interpretation methods of gas logging, geochemistry and NMR based on morphological analysis of parameter spectra were formed. By analyzing the variation characteristics of various mud logging parameters of different fluid properties in Chang 9 Member reservoirs in Jiyuan area, the sensitive parameters of gas logging total hydrocarbon, gas logging humidity ratio, geochemical Pg and NMR porosity were optimized, and two crossplot charts of gas logging total hydrocarbon and humidity ratio, geochemical Pg and NMR porosity were established. This set of interpretation method has been applied to 45 wells in Chang 9 Member tight sandstone reservoir in Jiyuan area, with a comprehensive interpretation coincidence rate of 82.3%, providing technical guarantee for the efficient development of the oilfield.

Keyword: tight sandstone; gas logging; geochemical logging; NMR logging; fluid property; interpretation method; Jiyuan area; Chang 9 Member
0 引言

姬塬地区位于鄂尔多斯盆地中西部, 地处陕西省定边县与宁夏回族自治区盐池县内, 跨越伊陕斜坡、天环凹陷两个二级构造单元[1, 2, 3, 4, 5], 区域面积约为1.0× 104 km2。已有的勘探成果表明, 上三叠统延长组长9段储层平均单井试油产量达到11.58 t/d, 含油面积约350 km2, 近年来已逐步成为该地区继长1、长2、长4+5、长6、长8段之后的重要产油层位[3, 4], 展现出良好的勘探前景。该套储层存在砂体较致密、油水关系复杂等地质难题[6], 与此同时, 长9段发育大量低阻油层、高阻水层, 常规测井、录井技术手段难以准确解释长9段储层流体性质, 整体解释符合率较低[6, 7]。

针对以上难点, 本文在姬塬地区长9段储层特征分析基础上, 应用气测录井、地化录井、核磁共振录井等技术手段[8, 9], 优选敏感参数, 形成了谱图法、图板法和多曲线对比法, 并综合各类方法建立了姬塬地区长9段致密砂岩储层流体性质解释方法, 且在应用中取得了较好的效果。

1 储层特征

姬塬地区上三叠统延长组长9段以三角洲平原-三角洲前缘亚相沉积为主, 储层岩性主要为中-细粒长石砂岩和长石岩屑砂岩, 岩石压实作用、胶结作用强烈, 岩石颗粒间多为线-面接触, 硅质与碳酸盐胶结物大量充填原生孔隙, 虽然溶蚀作用在一定程度上改善了孔隙结构, 但储层依然很致密[5]。长9段储层孔隙类型以残余粒间孔为主, 孔喉半径较小, 喉道相对微细, 储层平均孔隙度12.2%, 平均渗透率8.4 mD, 为典型的低孔低渗致密砂岩储层, 纵向及横向上非均质性强, 导致储层油水分布差异性大[6, 7]。

2 储层流体性质解释方法

收集姬塬地区31口井长9段储层试油结果以及气测、地化、核磁共振录井数据, 分析各项录井数据的变化规律, 形成了基于参数谱图形态分析的气测、地化以及核磁谱图解释法, 建立了以气测全烃、气测湿度比、地化Pg、核磁孔隙度为关键参数的图板, 运用多项录井参数综合解释储层流体性质。

2.1 气测录井解释方法

气测录井可检测的烃组分包括C1、C2、C3、nC4、iC4、nC5、iC5共7种。气测组分谱图形态对储层流体性质具有很好的指示作用[10]。经统计, 姬塬地区长9段不同流体性质的储层表现为不同气测组分谱图形态特征(图1)。

图1 姬塬地区长9段储层不同流体气测谱图特征

油层:气测全烃值高, C1、C2、C3组分发育, C1至nC5间组分百分含量依次降低, 气测组分谱图形态丰满, 如图1a所示。

油水同层:气测全烃值相对降低, C1百分含量降低, C3至nC5间组分含量相对升高, iC4、iC5百分含量分别高于nC4、nC5百分含量, 部分油水同层出现C3含量大于C2含量现象, 如图1b所示。

含油水层:气测全烃值进一步降低, 各气测组分含量明显减小, C1百分含量升高, C3至nC5间组分含量降低, 或出现nC4、iC5及nC5组分的缺失, 如图1c所示。

水层:气测全烃值降至围岩全烃基值附近, 气测谱图中各组分含量低, 其中以C1为主, 重烃组分普遍缺失, 如图1d所示。

如上所述, 气测组分含量变化有效反映出储层内不同流体性质的差异, 而各组分含量的变化可通过湿度比参数进行量化, 湿度比计算公式为:

湿度比=1-C1/(C1+C2+C3+nC4+nC5)

综合考虑气测全烃值可以反映储层含油丰度这一特点, 结合湿度比参数, 建立了姬塬地区长9段储层气测全烃与湿度比交会图板(图2), 用于含油储层与含水储层的定性解释。如图2所示, 油层、差油层气测全烃值普遍大于1.8%, 湿度比普遍集中在0.13~0.29; 油水同层气测全烃值大于0.9%, 湿度比普遍集中在0.17~0.48; 含油水层、水层气测全烃值普遍小于1.8%, 湿度比普遍集中在0.15~0.63。

图2 姬塬地区长9段储层气测全烃与湿度比交会图板

2.2 地化录井解释方法

地化录井包括饱和烃气相色谱分析技术和岩石热解分析技术[11, 12, 13, 14, 15]。饱和烃气相色谱分析技术是利用气相色谱分析原理, 定量检测出nC10-nC55间的烃类组分(图3), 通过其组分峰型和含量变化, 分析储层含油性的强弱[11, 14]。

图3 姬塬地区长9段储层不同流体地化饱和烃气相色谱图特征

油层:饱和烃气相色谱图峰型饱满, 碳数分布范围广, 正构烷烃发育齐全, nC20前轻质烷烃含量较高, 主峰碳靠前, Pr/nC17、Ph/nC18值低, 同时谱图中异构烷烃及不可辨识组分较少, 如图3a所示。

油水同层:nC20前轻质烷烃相对缺失, 谱图峰型为尖峰型, 主峰碳靠后, Pr/nC17、Ph/nC18值增大, 如图3b所示。

含油水层:储层进一步含水后, 正构烷烃丰度明显降低, nC20前及nC25后正构烷烃严重缺失, 谱图碳数分布范围收窄, 主峰碳进一步后移, Pr、Ph相对发育, Pr/nC17、Ph/nC18值明显增大, 如图3c所示。

水层:nC20前正构烷烃组分几乎全部缺失, 仅见nC19-nC28间正构烷烃相对发育, 碳数分布范围进一步收窄, 正构烷烃丰度处于最低值, 同时多数样品点中Pr大于nC17、Ph大于nC18, 如图3d所示。

综上所述, 通过建立研究区长9段油层、油水同层、含油水层、水层的典型饱和烃气相色谱图, 将待测样品的气相色谱图与之对比分析, 可实现流体性质的定性解释, 即地化谱图解释法。

岩石热解分析技术是地化录井的重要组成部分, 通过程序升温获得岩石样品的S0、S1、S2与Tmax等参数, 可以表征储层内气态烃、液态烃、裂解烃及其相对变化关系, 并衍生出含油气总量Pg(Pg=S0+S1+S2), Pg与含烃丰度具有很好的正相关性[14, 15, 16, 17], 可与孔隙度结合有效反映储层流体饱和度。

2.3 核磁共振录井解释方法

核磁共振录井是通过检测特定磁场内岩石样品中氢核的核磁共振现象, 进而获得岩石孔隙结构及流体分布信息, 检测过程中, 样品经过饱和盐水和饱和锰水浸泡后, 分别得到表征储层孔隙结构的T2弛豫信号谱图和表征含油饱和度的T2弛豫信号谱图, 进而计算得出储层孔隙度、渗透率及含油饱和度等参数, 其中孔隙度大小与孔隙信号强度及面积呈正相关, 含油饱和度大小与含油信号强度及面积呈正相关。根据样品的T2截止值可将岩石孔隙度划分为束缚孔隙度和可动孔隙度, 以及将含油饱和度划分为束缚油饱和度和可动油饱和度, 由此可见, 核磁共振录井是储层物性评价的重要技术手段, 也是储层流体性质分析的重要补充[18, 19]。

经分析可知, 姬塬地区长9段储层核磁孔隙度集中在3.1%~25.8%, 平均为12.2%, 核磁渗透率集中在0.2~20.6 mD, 平均为8.4 mD, 储层具有明显的低孔低渗、低孔特低渗特征, 核磁共振谱图普遍为双峰型(图4), 前峰信号强度大于后峰信号强度, 反映储层以束缚流体为主[18]。根据核磁共振谱图表现出的不同流体可动性特征, 建立了姬塬地区长9段储层核磁共振谱图解释方法, 实现了储层流体性质的定性解释。

图4 姬塬地区长9段储层不同流体核磁T2谱图特征

油层:可动孔隙信号面积大、强度高, 即储层孔隙度大, 同时可动油信号面积大, 可动油信号曲线与可动孔隙信号曲线近乎重叠, 反映储层岩石内大部分孔隙被油气充填, 储层含油饱和度高, 如图4a所示。

油水同层:与油层相比, 核磁孔隙信号强度变化不大, 而油信号强度相对减小, 可动油信号曲线与可动孔隙信号曲线“ 间隙” 增大, 说明储层含油饱和度降低、含水饱和度增大, 如图4b所示。

含油水层:随储层可动水饱和度的进一步增大, 核磁油信号强度减小明显, 可动油信号曲线峰值低、峰型舒缓, 并且与可动孔隙信号曲线“ 间隙” 明显增大, 即储层含油饱和度进一步降低, 如图4c所示。

水层:核磁油信号强度处于最低值, 可动油信号曲线近似直线且与可动孔隙信号曲线“ 间隙” 最大, 表明储层以含水为主, 如图4d所示。

综合考虑地化录井与核磁共振录井参数特点, 充分结合姬塬地区长9段储层试油结果, 建立了姬塬地区长9段储层地化Pg与核磁孔隙度交会图板(图5), 能够准确识别储层流体性质。如图5所示, 当核磁孔隙度大于8.2%时, 储层岩石物性较好, 可动流体饱和度相对较高, 此时, 如Pg较高, 则可动流体以油为主, 为油层特征; 如Pg较低, 则可动流体以水为主, 为水层特征; Pg从较高向较低变化中, 随着可动流体中油的占比逐渐减小, 流体性质从油水同层向含油水层过渡。当核磁孔隙度小于8.2%时, 储层岩石物性较差, 流体性质以束缚流体为主, 可动流体占比少, Pg> 6.0 mg/g为差油层, Pg< 6.0 mg/g则为非产层。

图5 长9段储层地化Pg与核磁孔隙度交会图板

3 应用实例分析

本文以姬塬地区Y 129井为例, 介绍致密砂岩储层流体性质解释方法的实际应用。该井位于研究区西北部低构造带上, 设计勘探层位长9段, 勘探目的为认识长9段储层油层发育情况及明确该地区长9段油藏的油水分布规律。长9段井段2 718.9~2 723.0 m岩性为灰褐色油斑细砂岩, 是长9段现场油气显示最好的井段, 平均电阻率23.2 Ω · m, 电阻率值与下部2 735 m处无荧光显示细砂岩井段相比, 无明显优势, 测井资料解释为水层。核磁共振录井平均孔隙度13.6%, 平均渗透率4.8 mD, 具有明显的低孔低渗特征(图6)。

图6 Y 129井长9段储层录井综合解释图

如图7a所示, 气测谱图以C1为主, C2小于C3, iC5、nC5不发育, 与油水同层典型气测谱图(图1b)特征一致, 同时如图2所示, 全烃与湿度比图板中本井段5个气测参数样品点, 其中2个样品点落到含油区, 3个样品点落到含水区, 综合表现为油水同层特征。

图7 Y 129井长9段2 720.0 m气测、地化及核磁共振谱图

如图7b所示, 地化饱和烃气相色谱图碳数范围nC12-nC31, 碳数分布较宽, 但谱图峰型为尖峰型, 主峰碳为C21相对靠后, nC20前轻质烷烃相对缺失, Pr/nC17、Ph/nC18值增大。与油水同层典型地化谱图(图3b)特征一致。

如图7c所示, 核磁共振谱图为双峰型, 前峰信号强度只略大于后峰信号强度, 表明储层流体可动性相对较好, 但可动油信号与可动孔隙信号曲线“ 间隙” 较大, 反映储层含水饱和度较大, 与油水同层典型核磁T2谱图(图4b)特征相似。

在地化Pg与核磁孔隙度交会图板中(图5), 3个样品点落到油层区, 1个样品点落到油水同层区, 1个样品点落到含油水层区。由此反映储层含油性变化大, 含水性明显, 符合油水同层特征。

综上所述, Y 129井的长9段井段2 718.9~2 723.0 m物性较好, 气测、地化、核磁等各项参数变化特征与油水同层典型特征一致, 因此录井解释为油水同层, 酸化压裂日产油4.6 t, 日产水15.3 m3, 试油结论为油水同层, 与解释结论相符。

姬塬地区长9段储层邻近油藏区域油水过渡带, 且受非均质性影响, 导致油水关系更加复杂, 通过综合应用上述解释方法, 充分发挥了气测、地化、核磁共振等录井技术在流体性质识别上的优势, 提高了长9段致密砂岩储层流体性质解释能力。截至2021年底, 该解释方法在姬塬地区长9段致密砂岩储层应用45口井, 综合解释符合率82.3%, 为油田高效勘探与开发提供了技术保障。

4 结论

通过录井技术在姬塬地区长9段致密砂岩储层的应用与流体性质解释方法的研究, 取得了以下认识:

(1)姬塬地区长9段普遍为低孔低渗储层, 非均质性强, 通过气测、地化录井技术可准确分析储层含油性, 而应用核磁共振录井技术可有效评价储层物性及流体可动性。

(2)基于储层中不同流体在气测、地化、核磁共振录井谱图形态上的差异, 形成了姬塬地区长9段储层谱图解释法, 同时建立了气测全烃与湿度比、地化Pg与核磁孔隙度两个交会图板, 通过分析各样品流体属性的变化情况, 准确解释长9段储层流体性质。

(3)本文所述录井综合解释方法在姬塬地区长9段的实际应用, 可有效提高致密砂岩储层流体性质解释的准确度。随着国内油田勘探开发逐步转向非常规油气资源, 本文解释方法的推广应用为此类油气藏的高效开发提供了重要技术手段。

(编辑 唐艳军)

参考文献
[1] 郭忠铭, 张军, 于忠平. 鄂尔多斯地块油区构造演化特征[J]. 石油勘探与开发, 1994, 21(2): 22-29.
GUO Zhongming, ZHANG Jun, YU Zhongping. The evolutional characteristics of structure of the oil and gas bearing areas in Ordos massif[J]. Petroleum Exploration and Development, 1994, 21(2): 22-29. [本文引用:1]
[2] 翟光明, 杨俊杰. 中国石油地质志(长庆篇)[M]. 北京: 石油工业出版社, 2002.
ZHAI Guangming, YANG Junjie. Petroleum geology of China (Changqing Oilfield)[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2002. [本文引用:1]
[3] 何自新, 费安琦, 王同和. 鄂尔多斯盆地演化与油气[M]. 北京: 石油工业出版社, 2003.
HE Zixin, FEI Anqi, WANG Tonghe. Evolution of Ordos Basin and oil and gas[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2003. [本文引用:2]
[4] 杨俊杰. 鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律[M]. 北京: 石油工业出版社, 2002.
YANG Junjie. Tectonic evolution and oil-gas reservoirs distribution in Ordos Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2002. [本文引用:2]
[5] 陈刚. 中生代鄂尔多斯盆地陆源碎屑成分及其构造属性[J]. 沉积学报, 1999, 17(3): 409-413.
CHEN Gang. Terrigenous clastic composition and its tectonic feature in the Mesozoic of the Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1999, 17(3): 409-413. [本文引用:2]
[6] 刘显阳, 邓秀芹, 赵彦德, 等. 姬塬地区长9油层组油气运移规律及模式探讨[J]. 岩性油气藏, 2011, 23(5): 9-15.
LIU Xianyang, DENG Xiuqin, ZHAO Yand e, et al. Hydrocarbon migration law and model of Chang 9 reservoir in Jiyuan area, Ordos Basin[J]. Lithologic Reservoirs, 2011, 23(5): 9-15. [本文引用:3]
[7] 窦伟坦, 蔺宏斌, 慕敬魁, 等. 鄂尔多斯盆地姬塬地区长9油层组沉积特征与储集条件[J]. 西安石油大学学报(自然科学版), 2011, 26(2): 20-25, 30.
DOU Weitan, LIN Hongbin, MU Jingkui, et al. Sedimentary characteristics and accumulation conditions of Chang-9 oil-bearing layers in Jiyuan area, Ordos Basin[J]. Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition), 2011, 26(2): 20-25, 30. [本文引用:2]
[8] 杨华, 窦伟坦, 喻建, 等. 鄂尔多斯盆地低渗透油藏勘探新技术[J]. 中国石油勘探, 2003, 8(1): 32-40.
YANG Hua, DOU Weitan, YU Jian, et al. New Technology for exploration of low-permeability oil reservoirs in Ordos Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2003, 8(1): 32-40. [本文引用:1]
[9] 郎东升, 岳兴举, 赵洪权, 等. 油气水层定量评价录井新技术[M]. 北京: 石油工业出版社, 2004.
LANG Dongsheng, YUE Xingju, ZHAO Hongquan, et al. New mud logging technologies for quantitative evaluation of oil, gas and water layers[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2004. [本文引用:1]
[10] 龙景明. 综合录井仪器及录井解释[M]. 荆州: 江汉石油学院出版社, 1991.
LONG Jingming. Comprehensive mud logging unit and mud logging interpretation[M]. Jingzhou: Jianghan Petroleum Institute Press, 1991. [本文引用:1]
[11] 李玉桓, 邬立言, 黄九思. 储油岩热解地球化学录井评价技术[M]. 北京: 石油工业出版社, 1993.
LI Yuhuan, WU Liyan, HUANG Jiusi. Pyrolysis geochemical logging evaluation technology of oil reservoir rock[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1993. [本文引用:2]
[12] 李玉桓. 开发井地化录井评价技术[J]. 录井工程, 1996, 7(3): 1-10.
LI Yuhuan. Geochemical logging evaluation technology for development wells[J]. Mud Logging Engineering, 1996, 7(3): 1-10. [本文引用:1]
[13] 邬立言, 丁莲花, 李斌, 等. 油气储集岩快速热解定性定量评价[M]. 北京: 石油工业出版社, 2000.
WU Liyan, DING Lianhua, LI Bin, et al. Qualitative and quantitative evaluation of rapid pyrolysis of oil and gas reservoir rocks[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2000. [本文引用:1]
[14] 郎东升, 金成志, 郭冀义, 等. 储层流体的热解及气相色谱评价技术[M]. 北京: 石油工业出版社, 1999.
LANG Dongsheng, JIN Chengzhi, GUO Jiyi, et al. Pyrolysis and gas chromatographic evaluation technology of reservoir fluid[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1999. [本文引用:3]
[15] 邢立, 刘建朝. 地球化学录井技术的发展和应用[J]. 录井工程, 2006, 17(2): 46-50, 77.
XING Li, LIU Jianchao. Development and application of geochemical logging technology[J]. Mud Logging Engineering, 2006, 17(2): 46-50, 77. [本文引用:2]
[16] 陈义才, 沈忠民, 罗小平. 石油与天然气有机地球化学[M]. 北京: 科学出版社, 2007.
CHEN Yicai, SHEN Zhongmin, LUO Xiaoping. Organic geochemistry of petroleum and natural gas[M]. Beijing: Science Press, 2007. [本文引用:1]
[17] 卢双舫, 张敏. 油气地球化学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2008.
LU Shuangfang, ZHANG Min. Oil and gas geochemistry[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008. [本文引用:1]
[18] 王悦田, 宋明会, 曹信儒. 核磁共振录井技术在油田勘探中的应用[J]. 中国石油勘探, 2005, 10(4): 66-70, 86.
WANG Yuetian. SONG Minghui, CAO Xinru. Application of the NMR mud logging in oilfield development[J]. China Petroleum Exploration, 2005, 10(4): 66-70, 86. [本文引用:2]
[19] 王为民, 叶朝辉, 郭和坤. 陆相储层岩石核磁共振物理特征的实验研究[J]. 波谱学杂志, 2001, 18(2): 113-121.
WANG Weimin, YE Chaohui, GUO Hekun. Experimental studies of NMR properties of continental sedimentary rocks[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2001, 18(2): 113-121. [本文引用:1]