引用本文
刘达贵, 杨琳, 牟兴羽, 莫倩雯, 安虹伊, 唐锐峰. 页岩气铂金箱体录井响应特征及其在川南水平井随钻解释中的应用[J]. 录井工程, 2022,33(3): 78-83.
LIU Dagui, YANG Lin, MOU Xingyu, MO Qianwen, AN Hongyi, TANG Ruifeng. Mud logging response characteristics of shale gas platinum box and its application in horizontal well interpretation while drilling in Southern Sichuan[J]. Mud Logging Engineering, 2022,33(3): 78-83.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2022.03.013  
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页岩气铂金箱体录井响应特征及其在川南水平井随钻解释中的应用
刘达贵①, 杨琳①, 牟兴羽②, 莫倩雯②, 安虹伊②, 唐锐峰②
①中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院
②中国石油西南油气田分公司勘探事业部

作者简介： 刘达贵 高级工程师,1970年生,2009年毕业于西南石油大学资源勘探工程专业,现在中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院从事油气地质勘探与录井跟踪评价工作。通信地址:610056 四川省成都市建设北路一段83号。电话:13550100638。E-mail:liudg-sc@cnpc.com.cn

收稿日期: 2022-07-08
基金: 中国石油西南油气田分公司2021年综合研究项目“高密度钻井液条件下的录井解释技术研究”(编号:2021-N/G-59491)
摘要

为了达到随钻判别铂金箱体的目的,以四川盆地黄瓜山构造龙马溪组为研究对象,利用气测参数、特殊录井数据与测井数据开展相关性研究,从页岩气铂金箱体录井响应特征诸参数中确认岩屑TOC、岩屑硅元素含量、岩屑钙元素含量及龙马溪组纵向位置4个录井响应特征明显的参数,钻进时依据这4个参数并结合其余录井响应特征可实现综合判别铂金箱体。研究表明:气测数据、自然伽马能谱录井数据及X射线荧光(XRF)元素录井数据与钻后测井解释数据的铂金箱体参数相关性较高;应用气测录井、自然伽马能谱录井及XRF元素录井等模型所确定的H 202井区铂金箱体录井响应特征,能够达到随钻判别铂金箱体的目的。将研究成果应用于该井区3口水平井,页岩气铂金箱体录井解释平均符合率达95.9%,说明铂金箱体录井响应特征具有实用性。

关键词: 页岩气; 铂金箱体; 相关性; 气测录井; 自然伽马能谱; 元素录井; 响应特征
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Mud logging response characteristics of shale gas platinum box and its application in horizontal well interpretation while drilling in Southern Sichuan
LIU Dagui①, YANG Lin①, MOU Xingyu②, MO Qianwen②, AN Hongyi②, TANG Ruifeng②
①Research Institute of Geological Exploration and Development, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610051,China
②Exploration Division of PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu, Sichuan 610051,China
Abstract

In order to solve the problem of discriminating shale gas platinum box while drilling, the Longmaxi Formation of Huangguashan structure in Sichuan Basin was taken as the research object, and the correlation study was carried out by using gas logging parameters, special mud logging data and logging data. From the multiple mud logging response characteristic parameters of shale gas platinum box, four parameters with obvious mud logging response characteristics, namely, cuttings TOC, cuttings silicon content, cuttings calcium content and the longitudinal position of Longmaxi Formation, are confirmed. The platinum box can be comprehensively discriminated according to these four parameters and other mud logging response characteristics during drilling. The research shows that the correlation coefficient between the platinum box parameters in gas logging data, natural gamma ray spectrum logging data and XRF element logging data and those in post drilling logging interpretation data is high. The response characteristics of the platinum box mud logging in H202 well area determined by gas logging, natural gamma ray spectrum logging and XRF element logging models can achieve the purpose of discriminating platinum box while drilling. The results of this study are applied to three horizontal wells in this area, and the average coincidence rate of platinum box mud logging interpretation is up to 95.9%, indicating that the response characteristics of platinum box mud logging are practical.

Keyword: shale gas; platinum box; correlation; gas logging; natural gamma spectroscopy; element logging; response characteristic
0 引言

2009年中国石油在四川盆地威远构造钻探的以寒武系筇竹寺组及志留系龙马溪组为目的层的W 201井, 筇竹寺组测试产气1.08× 104 m3/d, 龙马溪组测试产气0.25× 104 m3/d, 就此拉开了中国石油四川盆地页岩气勘探开发的序幕[1, 2, 3]。

黄瓜山构造位于四川盆地川南低陡构造带, 由北往南发育雁行排列的梳状背斜构造, 褶皱强度由北往南逐渐减弱, 云锦向斜和来苏向斜为黄瓜山构造龙马溪组页岩气建产有利区。目前建产有利区完钻井11口, 测井解释铂金箱体平均钻遇率76%。试油井9口, 测试平均气产量12.63× 104 m3/d, 其中H 202井气产量22.37× 104 m3/d, 为该构造测试最高气产量。基于钻后对铂金箱体钻遇率评价的测井解释方法, 不能满足随钻解释的需求, 无法解决铂金箱体钻遇率偏低的难题。

本文以四川盆地黄瓜山构造龙马溪组为研究对象, 利用气测参数、特殊录井数据与测井数据相关性研究, 探寻铂金箱体录井响应特征, 以期达到随钻判别铂金箱体的目的, 确保井身轨迹在铂金箱体中钻进, 从而提高铂金箱体钻遇率。

1 铂金箱体概念

随着龙马溪组页岩气在四川盆地长宁、威远、泸州、自贡等区块勘探开发不断深入, 目标箱体选择也不断优化。到目前为止大致可分为5个阶段:第1阶段目标箱体为自然伽马高值段, 第2阶段至第4阶段目标箱体分别是龙一 11小层、龙一1亚段自然伽马高值段、优质页岩段, 目前是第5阶段铂金箱体。

铂金箱体定义为储层的地质“ 甜点” 与工程“ 甜点” 有机结合的储层箱体, 既考虑了储层的孔隙度、含气量及有机碳(TOC)含量等地质“ 甜点” , 又结合了脆性矿物含量、黏土矿物含量等工程“ 甜点” [4]。对于海相页岩气而言, 前期研究普遍认为海相页岩岩相具有均一性, 但随着研究的不断深入, 越来越多的学者发现海相页岩的岩相具有明显的非均质性[5, 6, 7, 8, 9], 所以铂金箱体不同构造在龙马溪组龙一1亚段纵向上分布不尽相同, 同一构造不同井区也有所差异。因此应根据不同构造、不同井区, 建立相应的铂金箱体录井响应特征参数, 以达到随钻识别和精细评价铂金箱体的目的。

研究表明, 页岩气铂金箱体钻遇率与测试气产量及单井最终可采储量(EUR)呈正相关关系, 而基于钻后对铂金箱体评价的测井方法, 不能及时指导轨迹调整, 确保井身轨迹在铂金箱体钻进, 无法提高铂金箱体钻遇率。在钻进过程中利用铂金箱体录井响应特征快速判别轨迹是否在铂金箱体钻进显得尤为重要。

2 测井响应特征

如图1所示, 根据《页岩气测井资料处理与解释规范》[10]和长宁、威远构造多口页岩气井龙马溪组铂金箱体测井响应特征, 铂金箱体具有“ 六高四低” 的地质和工程响应特征, 即:TOC含量、孔隙度、含气量、脆性矿物含量、硅元素含量、脆性矿物与黏土矿物之比高的特征; 岩石密度、黏土矿物含量、钙元素含量、龙马溪组纵向位置低的特征[11]。

图1 H 202井铂金箱体测井响应特征(井段4 081.5~4 083.0 m)

根据H 202井测井解释龙马溪组龙一1亚段铂金箱体井段4 081.50~4 083.00 m(厚1.50 m), 其测井响应特征如表1所示, 龙马溪组纵向位置为底部以上1.50 m。

表1 H 202井龙马溪组铂金箱体测井响应特征
3 录井响应特征

根据随钻气测录井、自然伽马能谱录井和XRF元素录井可以有效识别除孔隙度和岩石密度外的铂金箱体响应特征, 从而有效判断轨迹在箱体中的位置, 指导轨迹调整, 达到提高铂金箱体钻遇率的目的。

对铂金箱体录井响应特征通过录井参数与测井数据相关性分析发现:气测参数与测井解释的含气量、岩屑TOC含量与测井TOC含量、岩屑元素含量与测井元素含量及岩屑矿物含量与测井矿物含量的相关性较好, 相关系数介于0.87~0.95之间。应用相关模型, 归纳提出并确定了铂金箱体录井响应特征。

3.1 气测录井响应特征

利用随钻气测数据, 经钻头尺寸、钻时、转盘转速和钻井液排量等钻井参数校正后计算H 202井录井含气量, 与测井含气量进行相关性分析, 分析数据点共137个, 层位包括龙一2亚段-龙一 11小层, 井段3 947.00~4 083.00 m, 相关系数为0.89。从图2可见, 录井含气量0.001~0.118 m3/m3, 测井含气量0.223~4.982 m3/t, 数据点聚类效果差, 分析其主要原因是层位龙一2亚段-龙一 11小层纵向上含气量变化较大。应用相关性分析建立的录井含气量模型计算铂金箱体录井含气量大于0.094 m3/m3。

图2 H 202井录井含气量与测井含气量交会图

3.2 自然伽马能谱录井响应特征

应用H 202井龙马溪组自然伽马能谱录井数据计算岩屑TOC含量, 并与测井TOC含量进行相关性分析, 分析数据点共83个, 层位包括龙一2亚段-龙一 11小层, 井段4 001.00~4 083.00 m, 相关系数为0.89。从图3可见, 岩屑TOC范围值为2.096%~6.112%, 主要分布在2%~3%, 测井TOC范围值为0.546%~6.468%, 主要分布在1%~2%, 数据点聚类效果好。铂金箱体测井TOC大于4.5%, 说明TOC含量是识别铂金箱体的重要参数之一, 钻进过程中利用岩屑TOC判断铂金箱体权重较高。应用模型计算铂金箱体岩屑TOC含量大于4.9%。

图3 H 202井岩屑TOC与测井TOC交会图

3.3 XRF元素录井响应特征

对H 202井龙马溪组龙一2亚段-龙一 11小层(井段3 963.00~4 083.00 m)岩屑硅元素、钙元素、脆性矿物、黏土矿物等含量与测井数据进行相关性分析, 黏土矿物含量相关系数最高达0.95(图4a); 硅元素含量、钙元素含量相关系数较低, 约为0.87(图4b、图4c)。这5项参数相关系数的平均值为0.89(图4、表2)。

图4 H 202井(井段3 963.00~4 083.00 m)岩屑元素(矿物)与测井元素(矿物)交会图

表2 H 202井区龙马溪组铂金箱体录井响应特征

如黏土矿物含量交会图(图4a)所示, 岩屑黏土矿物含量7.311%~16.562%, 测井黏土矿物7.2%~30.467 8%, 数据点聚类效果较差, 所以钻进过程中利用岩屑黏土矿物含量识别铂金箱体时应结合其他参数综合判断。应用模型计算铂金箱体岩屑黏土矿物含量小于11.2%。

如硅元素含量交会图(图4b)所示, 岩屑硅元素含量44.65%~69.907%, 主要分布在45%~60%, 测井硅元素含量0.224~0.321 kg/kg, 主要分布在0.23~0.27 kg/kg, 数据点聚类效果较好。铂金箱体测井硅元素含量大于0.28 kg/kg, 说明硅元素含量是识别铂金箱体的重要参数之一, 钻进过程中利用硅元素含量判断铂金箱体权重较高。应用模型计算铂金箱体岩屑硅元素含量大于60%。

如钙元素含量交会图(图4c)所示, 岩屑钙元素含量0.001%~20.0%, 主要分布在0.001%~5%, 测井钙元素含量0~0.118 kg/kg, 主要分布在0~0.04 kg/kg, 数据点聚类效果较好。铂金箱体测井钙元素含量小于0.07 kg/kg, 说明钙元素含量是识别铂金箱体的重要参数之一, 钻进过程中利用钙元素含量判断铂金箱体权重较高。应用模型计算铂金箱体岩屑钙元素含量小于9.6%。

如脆性矿物含量交会图(图4d)所示, 岩屑脆性矿物含量47.095%~71.907%, 主要分布在50%~60%, 测井脆性矿物含量55.959%~80.263%, 主要分布在60%~70%, 数据点聚类效果好。但铂金箱体测井脆性矿物含量大于68%, 难以从密集数据点分离出来, 所以钻进过程中利用岩屑脆性矿物含量识别铂金箱体时应结合其他参数综合判断。应用模型计算铂金箱体岩屑脆性矿物含量大于58%。

如脆性矿物与黏土矿物之比交会图(图4e)所示, 岩屑脆性矿物/黏土矿物在2.933~9.75, 主要分布在3~5, 测井脆性矿物/黏土矿物为2.18~11.13, 主要分布在3~5, 数据点聚类效果较好。但铂金箱体测井脆性矿物/黏土矿物大于4.0, 难以从密集数据点分离出来, 所以钻进过程中利用岩屑脆性矿物/黏土矿物识别铂金箱体时应结合其他参数综合判断。应用模型计算铂金箱体岩屑脆性矿物/黏土矿物大于4.6。

3.4 有代表性的录井响应特征参数值

根据岩屑含气量与测井含气量、岩屑TOC与测井TOC、岩屑元素含量与测井元素含量及岩屑矿物含量与测井矿物含量相关性分析, H 202井区龙马溪组铂金箱体录井响应特征如表2所示, 龙马溪组纵向位置为底部以上1.50 m。综上所述, 页岩气铂金箱体录井响应特征诸参数中岩屑TOC、岩屑硅元素含量、岩屑钙元素含量及龙马溪组纵向位置4个参数录井响应特征明显, 钻进时主要依据这4个参数并结合其他录井响应特征综合判别铂金箱体。

4 应用实例

如表3所示, 应用研究成果对H 202井区3口水平井录井解释铂金箱体累计段长3 895 m, 测井解释铂金箱体累计段长3 736 m, 二者解释段长对比, 符合率为95.9%。测井解释铂金箱体钻遇率83.0%, 较项目研究前的76.0%提高了7%。其中:H 202H1-2井水平段长1 500 m, 录井解释铂金箱体段长1 220 m, 测井解释铂金箱体段长1 059 m, 录井解释段长与测井解释段长对比, 符合率86.8%; H 202H3-1井水平段长1 500 m, 录井解释铂金箱体段长1 210 m, 测井解释铂金箱体段长1 214 m, 录井解释段长与测井解释段长对比, 符合率为99.7%; H 202H3-3井水平段长1 500 m, 录井解释铂金箱体段长1 465 m, 测井解释铂金箱体段长1 463 m, 录井解释段长与测井解释段长对比, 符合率为99.9%。

表3 H 202井区应用井铂金箱体测录井解释

说明铂金箱体录井响应特征具有普适性, 该研究成果可以应用于H 202井区龙马溪组水平段随钻识别、评价铂金箱体, 指导轨迹调整, 从而达到提高铂金箱体钻遇率的目的。

5 结论与认识

(1) 应用气测、自然伽马能谱及XRF元素分析等参数与测井数据进行H 202井区铂金箱体相关性分析, 相关系数较高。基于相关性分析, 归纳了H 202井区铂金箱体录井响应特征, 应用录井响应特征对H 202井区新开钻井录井解释铂金箱体段长与测井解释铂金箱体段长对比, 平均符合率95.9%, 说明铂金箱体录井响应特征具有普适性。

(2) 由于不同构造、不同井区页岩储层品质存在差异, 铂金箱体测井解释参数也有所不同, 应根据不同构造、不同井区确定相应的铂金箱体录井响应特征, 随钻评价铂金箱体, 从而提高铂金箱体钻遇率。

(编辑 孔宪青)

参考文献
[1] 王道富, 高世葵, 董大忠, 等. 中国页岩气资源勘探开发挑战初论[J]. 天然气工业, 2013, 33(1): 8-17.
WANG Daofu, GAO Shikui, DONG Dazhong, et al. A primary discussion on challenges for exploration and development of shale gas resources in China[J]. Natural Gas Industry, 2013, 33(1): 8-17. [本文引用:1]
[2] 董大忠, 施振生, 管全中, 等. 四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气勘探进展、挑战与前景[J]. 天然气工业, 2018, 38(4): 67-76.
DONG Dazhong, SHI Zhensheng, GUAN Quanzhong, et al. Shale gas exploration achievement, challenges and prospects of Wufeng-Longmaxi in Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2018, 38(4): 67-76. [本文引用:1]
[3] 李芳. 四川盆地古生界页岩气潜在勘探区预测[J]. 四川地质学报, 2016, 36(1): 71-75.
LI Fang. Potential exploration areas of Paleozoic shale gas in Sichuan Basin[J]. Acta Geologica Sichuan, 2016, 36(1): 71-75. [本文引用:1]
[4] 张晨晨, 王玉满, 董大忠, 等. 四川盆地五峰组-龙马溪组页岩脆性评价与“甜点层”预测[J]. 天然气工业, 2016, 36(9): 51-60.
ZHANG Chenchen, WANG Yuman, DONG Dazhong, et al. Evaluation of the Wufeng-Longmaxi shale brittleness and prediction of "sweet spot layers" in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2016, 36(9): 51-60. [本文引用:1]
[5] LOUCKS R G, RUPPEL S C. Mississippian Barnett shale: Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin, Texas[J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(4): 579-601. [本文引用:1]
[6] ABOUELRESH M O, SLATT R M. Lithofacies and sequence stratigraphy of the Barnett shale in east-central Fort Worth Basin, Texas[J]. AAPG Bulletin, 2012, 96(1): 1-22. [本文引用:1]
[7] 蒋裕强, 宋益滔, 漆麟, 等. 中国海相页岩岩相精细划分及测井预测: 以四川盆地南部威远地区龙马溪组为例[J]. 地学前缘, 2016, 23(1): 107-118.
JIANG Yuqiang, SONG Yitao, QI Lin, et al. Fine lithofacies of China's marine shale and its logging prediction: A case study of the Lower Silurian Longmaxi marine shale in Weiyuan area, southern Sichuan Basin, China[J]. Earth Science Frontiers, 2016, 23(1): 107-118. [本文引用:1]
[8] 冉波, 刘树根, 孙玮, 等. 四川盆地及周缘下古生界五峰组-龙马溪组页岩岩相分类[J]. 地学前缘, 2016, 23(2): 96-107.
RAN Bo, LIU Shugen, SUN Wei, et al. Lithofacies classification of shales of the Lower Paleozoic Wufeng-Longmaxi Formations in the Sichuan Basin and its surrounding area, China[J]. Earth Science Frontiers, 2016, 23(2): 96-107. [本文引用:1]
[9] 王玉满, 王淑芳, 董大忠, 等. 川南下志留统龙马溪组页岩岩相表征[J]. 地学前缘, 2016, 23(1): 119-133.
WANG Yuman, WANG Shufang, DONG Dazhong, et al. Lithofacies characterization of Longmaxi Formation of the Lower Silurian, southern Sichuan[J]. Earth Science Frontiers, 2016, 23(1): 119-133. [本文引用:1]
[10] 石油测井专业标准化委员会. 页岩气测井资料处理与解释规范: SY/T 6994-2020[S]. 北京: 石油工业出版社, 2020.
Petroleum Logging Professional Stand ardization Committee. Specification for shale gas logging data processing and interpretation: SY/T 6994-2020[S]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2020. [本文引用:1]
[11] 蒋裕强, 董大忠, 漆麟. 页岩气储层的基本特征及其评价[J]. 天然气工业, 2010, 30(10): 7-12.
JIANG Yuqiang, DONG Dazhong, Qi Lin. Basic characteristics and evaluation of shale gas reservoirs[J]. Natural Gas Industry, 2010, 30(10): 7-12. [本文引用:1]