引用本文
景社, 蔡军, 王雷, 兰晶晶, 袁胜斌. 油基钻井液条件下气测衍生参数法的构建与在流体判识中的应用[J]. 录井工程, 2022,33(4): 54-60.
JING She, CAI Jun, WANG Lei, LAN Jingjing, YUAN Shengbin. Construction of gas logging derived parameter method in oil-based drilling fluid and its application in fluid discrimination[J]. Mud Logging Engineering, 2022,33(4): 54-60.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2022.04.010  
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油基钻井液条件下气测衍生参数法的构建与在流体判识中的应用
景社①, 蔡军②, 王雷②, 兰晶晶①, 袁胜斌①
①中法渤海地质服务有限公司
②中海石油（中国）有限公司上海分公司

作者简介: 景社 工程师 1986年生,2017年毕业于中国石油大学（北京）地质工程专业,现在中法渤海地质服务有限公司从事综合录井解释工作。通信地址：300457 天津市开发区信环西路19号泰达服务外包产业园1号楼3楼。电话：（022）65310730。E⁃mail：jingshe@cfbgc.com

收稿日期: 2022-10-27
基金: 中国海洋石油有限公司“十四五”重大科技项目“海上深层/超深层油气勘探地质作业关键技术研究”（编号：KJGG2022-0405）
摘要

西湖凹陷储层烃类流体以轻质油和凝析气为主,但是受油基钻井液体系和储层本身特性的影响,传统的气测解释方法和图板在储层流体解释评价中具有局限性。为解决这一难题,对西湖凹陷已钻探井的气测数据进行统计分析,通过改进传统3H比值法,建立了GO-I油气指数解释模型,并利用交会面积对流体密度进行预测。研究结果表明,油基钻井液条件下的GO-I油气指数解释模型及交会面积预测流体密度模型得到的结果与电缆测试结论相吻合,实现了井场流体性质、油气密度的随钻快速识别。该方法分析方便快捷,解决了油基钻井液条件下储层流体判识难的问题,具有较好的效果和应用前景,可为后期地质作业决策及油气藏评价提供技术支撑。

关键词: 气测录井; 西湖凹陷; 油基钻井液; GO-I油气指数解释模型; 交会面积法; 凝析气藏; 流体识别
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Construction of gas logging derived parameter method in oil-based drilling fluid and its application in fluid discrimination
JING She①, CAI Jun②, WANG Lei②, LAN Jingjing①, YUAN Shengbin①
①China France Bohai Geoservices Co., Ltd., Tianjin 300457,China
②Shanghai Branch of CNOOC（China） Co., Ltd., Shanghai 200335,China
Abstract

Dissolution pores and cavities are the main reservoir space of the carbonate rocks of Dengying Formation in The hydrocarbon-bearing fluids in the reservoirs of Xihu sag is mainly ligh oil and condensate gas, but influenced by the oil-based drilling fluid system and the properties of the reservoir itself, the traditional gas logging interpretation methods and charts have limitations in the interpretation and evaluation of reservoir fluids. To solve this problem, the statistics and analyses were made for the gas logging data of drilled wells in Xihu sag. By improving the traditional 3H ratio method, the GO-I interpretation model for oil and gas indices was established, and the fluid density is predicted by using the crossplot area. We found that the results of the GO-I interpretation model for oil and gas indices and the model for crossplot area predicting fluid density are consistent with the wireline test results in oil-based drilling fluid, realizing the rapid identification of fluid properties and hydrocarbon density while drilling at the well site. This method is convenient and fast to analyze, solves the problem of difficult discrimination of reservoir fluid in oil-based drilling fluid, has good effects and application prospects, and provides technical support for later geological operation decision-making and reservoir evaluation.

Keyword: gas logging; Xihu sag; oil-based drilling fluid; GO-I interpretation model for oil and gas indices; crossplot area method; condensate gas reservoir; fluid discrimination
0 引言

西湖凹陷是我国近海海域油气资源较丰富的沉积凹陷之一, 主要目的层（花港组、平湖组）埋藏较深, 钻井裸眼井段长, 同一井段孔隙压力与垮塌压力差异大。花港组下部大套厚层砂岩易吸水缩径, 平湖组煤层微裂缝发育, 易垮塌, 钻井过程中经常发生一系列井壁失稳问题, 导致钻井阻卡、测井遇阻事故时常发生[1, 2, 3, 4, 5]。基于此, 自2017年开始在探井钻探中使用油基钻井液, 油基钻井液以其良好的润滑性、抑制性在稳固井壁、提高钻速、储层保护等方面具有独特优势[6], 目前已完成13口重点探井的钻探任务, 与水基钻井液钻探相比, 油基钻井液井眼井壁规则, 无垮塌和缩径现象, 钻井时效和测井效率都得到大幅提高, 利于作业成本的有效控制。但油基钻井液具有较强的荧光背景, 天然气组分在井下温压条件下的溶解度和释放规律复杂, 同时该探区轻质油极易挥发、油气界面不明显, 导致应用于区分流体类型的荧光特征、三角图板、皮克斯勒图板和3H比值法的识别效果很不理想, 给西湖凹陷储层判识带来了极大困难[7, 8, 9, 10]。为满足西湖凹陷勘探开发的需求, 探索出一套能有效识别轻质油和凝析气层的解释方法, 成为当前解释评价西湖凹陷凝析油气藏的关键技术难题。

本文重点剖析了西湖凹陷储层的气测资料, 提出了油、气敏感衍生参数GO-I方法, 利用交会图技术, 有效识别轻质油、气层, 并运用交会面积法回归流体密度指数, 达到了快速解释、评价储层的目的, 为西湖凹陷凝析油气藏高效勘探与开发提供科学的依据。

1 GO-I油气指数评价方法的建立

气测录井技术在勘探开发过程中一直发挥着重要的作用, 目前国内外石油行业使用的色谱分析仪以钻井液为载体, 检测和采集的储层烃类信息主要包括 C1- C5[11, 12]。与实际气测解释结果比较, 烃类密度的增加将导致重组分比例增加, 在储层中烃类气体的密度会反映到录井房色谱仪的气体组分上, 因而从气层到油层的重组分比例应该是增加的, 据此可以判断原油性质[13, 14, 15, 16]。

1.1 传统3H解释模型

在传统的解释方法中, 3H比值法均采用绝对值百分比含量, 侧重于井筒内组分对比分析, 其值取决于纵向地层中组分趋势的变化[17], 各参数定义分别为：

Wh＝100（C2+C3+C4+C5）C1+C2+C3+C4+C5（1）

Bh＝C1+C2C3+C4+C5（2）

Ch＝C4+C5C3（3）

式中：Wh为烃湿度比; Bh为烃平衡比; Ch为烃特征比; C4=iC4+nC4; C5=iC5+nC5。

3H比值法的解释模式是一个相对参考指标, 在传统的解释模型中：0.50< Wh< 17.50, Bh< Wh, Ch< 0.50, 为可采湿气或凝析气; 0.50< Wh< 17.50, Bh< Wh, Ch> 0.50, 为凝析油或高气油比的轻质油。但在油基钻井液中与传统的解释模型存在明显差异。

B 2井是西湖凹陷使用油基钻井液钻探的一口探井, 油气显示活跃（图1）, 在井段3 709~3 719 m、3 727~3 732 m和3 734~3 748 m储层气测组分异常明显, 气测全烃23.59%~28.15%, 异常倍数为14.07~16.07, 各组分含量C1为15.374 3%~17.028 6%, C2为0.760 1%~1.427 4%, C3为0.193 5%~0.409 7%, iC4为0.068 0%~0.103 6%, nC4为0.021 2%~0.048 3%, iC5为0.004 5%~0.011 3%, nC5为0.002 6%~0.006 6%, 整体峰形饱满, 荧光面积5%~10%。在油气显示段, 整体气测显示无明显变化, 但作为含油参数的C4、C5组分在3 734~3 748 m井段处有增大的趋势。在井段3 709~3 748 m的3套储层中, 3H读值为：5.0< Wh< 10.0, Bh> Wh, 0.4< Ch< 1.0, 表明传统的3H解释模型已无法满足油基钻井液条件下的流体性质识别。在井深3 734 m之后由气向油的相态转变过程中, 3H曲线形态发生变化, Wh略增大, Bh略减小, Wh和Bh交会面积变小, Ch略微减小, 直至井深3 748 m异常显示结束。对B 2井异常显示段进行电缆测压和取样, 结果证明了3H比值趋势图板的有效性, 但形态无法定量化, 无法满足现场准确、快速地评价储层。因此, 针对研究区域的特性和油基钻井液对气测的影响, 可通过对3H解释模型进行优化, 建立适合油基钻井液体系的解释标准。

图1 B 2井3H比值趋势图板

1.2 GO-I油气指数解释模型

气测解释是一个看似简单, 实际上复杂的过程。分析方法建立在对流体认识的基础上, 每一种分析方法都是部分录井信息的一种而不是全部的表现形式[18]。因此, 本文针对流体性质变化对气态烃、液态烃的影响和油基钻井液对重组分C4、C5溶解吸附的情况, 在3H比值法的基础上进行改进, 着重对轻、重组分进行刻画分析, 突出重组分在评价方法中的权重, 该方法由GI、OI两个参数组成：

GI＝C1+2C23C3+4C4+5C5（4）

OI＝100（2C2+3C3+4C4+5C5）2C1+2C2+3C3+4C4+5C5（5）

式中：GI为含气指数, 无量纲; OI为含油指数, 无量纲。

在新建立的GO-I油气指数解释模型中, 组分值均采用绝对值百分比含量, GI代表储层流体轻组分, 一定程度上反映了气的特征; OI代表储层流体重组分分, 一定程度上反映了油的特征。对西湖凹陷已钻探井的录测数据进行统计分析, 将储层流体类型分为气层、油层、含油（气）水层和水层, 建立了该区GO-I油气指数解释模型及解释标准（图2）, 在解释模型中GI和OI纵向交会, 根据两条曲线在剖面上交会形态的变化和参数范围, 参考气体组分峰基比及荧光显示的强弱, 可有效判别储层流体性质。利用GO-I油气指数解释模型, 可连续成图, 纵向对比, 更直观、详实、快捷地呈现储层流体性质的变化, 可大幅提高气测解释符合率。通过在西湖凹陷已钻探轻质油、凝析气藏中的应用效果, 验证该解释方法具有较强的适用性。

图2 西湖凹陷GO-I油气指数解释模型及解释标准

1.3 GO-I交会面积预测流体密度

针对油基钻井液已钻探井气测的特点, 本文建立了GO-I油气指数解释模型, 通过GI和OI在剖面上的形态变化, 可以很好地反映储层油气纵向分布特征, 同时通过实际对比研究, GI和OI交会面积S值的大小与流体密度存在很好的相关性。主要原因是S值受气测轻、重组分的直接影响, 并间接地综合了储层孔隙度、泥质含量、渗透率、厚度等关键参数, 因此可以用S值预测流体密度。

在综合录井图上GI和OI纵向交会, 使用一定程度的刻度进行重叠, 由定积分几何意义可知, 在某个深度区间上的图像[a, b]分成n份, 用垂直于深度轴的直线将其分割成无数个矩形, 再求当n→ +∞ 时所有这些矩形面积的和, 即可得出各深度区间GI和OI的交会面积S值, 通过建立联立式（6）-（7）, 获得单位储层交会面积Sa。

S＝∫ab（GI-2OI3）（6）

Sa＝Sb-a（7）

式中：S为储层GI和OI交会面积, 无量纲; Sa为单位储层GI和OI交会面积, 无量纲; a为积分下限, 即储层开始深度, m; b为积分上限, 即储层结束深度, m。

如图2GI和OI交会黄色填充区域所示, 求取储层3 611.00~3 616.00 m井段GI、OI反向交会面积, 即GI、OI在深度∈ [3 611, 3 616]所围成的平面图形面积, 计算数据如表1所示。

表1 储层3 611~3 616 m井段交会面积数据

通过对西湖凹陷N 2、N 3、N 4和N 4Sa井4口油气显示比较活跃的探井烃组分进行处理分析, 将得到的气测数据导入Sa求取公式, 结合储层电缆测试的密度数据（表2）, 建立单位储层交会面积和流体密度的关系图（图3）, 得出平湖组油基钻井液下流体密度预测公式（8）, 相关系数r2为0.913 5：

ρ＝0.52942e-0.01451Sa（8）

式中：ρ 为流体密度, g/cm3。

表2 西湖凹陷单位储层交会面积与流体密度数据

图3 单位储层交会面积和流体密度的关系

2 实例应用

应用本文介绍的GO-I油气指数解释模型及单位储层交会面积法, 对西湖凹陷13口井已电缆取样或试油的29层进行了实践应用, 其中27层符合, 解释符合率高达93.1%, 预测流体密度指数平均误差为± 0.06, 解释评价效果较好。

N 7井是西湖凹陷W构造高点的一口预探井, 本井采用油基钻井液体系, 4 132.0~4 180.0 m井段岩屑为浅灰色细砂岩, 荧光直照亮白色, 面积45%, C级, A/C反应快。气测全烃值由1.63%上升至28.29%, 峰基比为17.35, 气测烃组分含量C1为21.005 0%、C2为0.906 9%、C3为0.244 8%、iC4为0.103 3%、nC4为0.024 5%、iC5为0.005 5%、nC5为0.002 6%, 气体组分齐全, 峰型饱满, 达到了本区块油、气层解释标准。储层顶部电阻率曲线值比非储层段相对较高, “ 中子-密度” 挖掘效应不明显（图4）, C1%（C1体积百分比）为94.22%, C4、C5少量, 传统烃三角图板法失效, 解释为气层, 从测井曲线和录井资料来看, 流体性质和油（气）水过渡带识别困难。利用建立的GO-I油气指数解释模型（图2）, 4 132.0~4 138.0 m井段为荧光细砂岩, 全烃值组分异常, 储层顶部GI> OI, 解释为气层; 4 138.0~4 144.0 m井段为荧光细砂岩, 全烃值组分异常, GI与OI曲线反向交会, OI> GI, 解释为油层; 4 144.0~4 180.0 m井段为细砂岩, 无荧光显示, 各烃组分含量和异常幅度比上部井段明显降低, OI数值迅速减少且接近为零, 解释为水层（图4）。采用超大探针进行PVT（地层条件下的流体取样）取样分析：4 134.7 m井深测压流度9.07 mD/ cP, 在此深度取1个PVT样, 地层流体密度0.45 g/cm3, IFA（流体井下光谱分析）流体识别结论凝析气, 气油比1 347; 4 139.4 m井深测压流度10.96 mD/cP, 在此深度取1个PVT样, 地层流体密度0.65 g/cm3, IFA流体识别结论轻质油, 气油比207。对本层测压结果进行分析（表3）：储层顶部4 132.0~4 144.0 m井段高电阻部分, 可以回归到0.61 g/cm3的压力梯度; 储层底部4 144.0~4 180.0 m井段可以回归到0.98 g/cm3（水）的压力梯度; 两条梯度线相交在4 144.63 m, 定义为油水界面, 结合PVT取样分析结论和测压分析结果, 本储层流体垂向呈上气、中油、底水的分布特征, 与综合气测解释结论一致（图4）。

表3 西湖凹陷N 7井某储层测压分析数据

图4 N 7井油气指数解释成果
注: 1psi=6. 895kPa, 下同

利用单位储层交会面积法得出的流体密度拟合公式（8）, 预测储层纯气层流体密度为0.49 g/cm3, 预测储层纯油层流体密度为0.64 g/cm3, 与电缆取样结果吻合较好（表4）, 证实了单位储层交会面积法预测流体密度的准确性, 实现了油基钻井液下利用气测资料进行储层流体密度预测。

表4 N 7井PVT取样流体密度与预测流体密度对比
3 结论

（1）受工程安全因素的影响, 油基钻井液被广泛应用于西湖凹陷, 传统的气测解释方法和图板已不适用。通过分析油基钻井液对气测的影响及机理分析, 以气、液态烃类物理与化学性质不同为基本原理, 以3H比值法的意义为核心基础, 提取气测烃类敏感衍生参数, 建立GO-I油气指数解释模型, 对轻质油和凝析气进行有效识别, 显著提高了解释精度, 为后期定量化解释创造了条件。

（2）引入GO-I交会面积法, 根据单位储层交会面积, 拟合了流体密度公式, 实现了油基钻井液下利用气测资料进行储层流体密度预测。同时利用单位储层交会面积参数, 比对和评价更广泛的区域构造, 拓展了录井气测解释的思路。

（编辑 王丙寅）

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