惠州26-6构造位于珠江口盆地珠一坳陷惠州凹陷惠南断裂复合带, 首钻1井在潜山段测试获高产油气流, 是珠江口盆地古潜山油气勘探的首个规模发现。该构造潜山发育闪长岩、花岗岩、辉绿岩等复杂岩石类型, 储层的储集空间类型以裂缝及孔洞为主, 裂缝、孔隙非均质性发育对储层物性造成较大影响^{[1, 2]}。优质储层的发育情况往往制约着潜山储层的油气成藏与产能, 而潜山缝洞型储层的有效性评价一直是具有挑战性的业界难题。潜山油气藏缝洞的预测与识别主要应用地震、测井、钻井取心、井壁取心等资料, 但评价效果不甚理想^{[3, 4]}, 其中：地震预测往往与实钻结果存在较大误差; 常规测井资料对缝洞的识别存在较大困难, 且潜山储层受岩性本身影响, 使测井对裂缝、孔隙中流体的响应被削弱, 故常规测井手段对潜山含油气性评价存在一定的局限性; 电成像测井作为最有力的裂缝识别手段, 却难以保障评价的及时性, 且成本较高。

录井资料作为油气勘探中的第一手资料, 随钻过程中评价储层具有较高的时效性。本文利用录井工程参数建立钻头做功模型; 基于元素迁移富集特征, 利用元素录井参数建立缝洞指数模型; 结合录井气测异常情况来快速识别缝洞储层, 再利用FLAIR气测参数建立含油气丰度指数进一步识别有效储层。该方法利用录井资料对储层缝洞发育情况及含油气情况进行随钻快速评价, 有助于及时、准确地做出中途测试、提前完钻或者加深钻进等关键决策, 对于确保勘探发现以及实现降本增效具有重大意义。

潜山储层的裂缝、孔洞识别及有效性评价是潜山储层随钻快速评价的核心问题。惠州26-6构造前古近系主要发育裂缝疏导体系, 其顶部形成风化裂缝带, 底部形成内幕裂缝带。由于风化剥蚀、流体充填、构造应力等诸多因素影响, 导致前古近系储层缝洞发育程度不同, 非均质性强。在钻井过程中, 钻遇缝洞储层发育段时, 工程参数、岩性、气测值均会有一定的响应。因此, 可以通过优选录井工程参数、岩屑分析参数、气测参数来建立缝洞型储层的识别方法。

1.1 功率指数

在钻进过程中受工程状况、人为操作等因素影响, 钻井参数会发生一定的变化, 仅仅依靠单一钻井参数并不能真实反映地层的可钻性。因此, 本文引入功率指数模型这一概念^[5], 功率指数模型包含了钻压、转速、扭矩、钻时、钻头直径等工程参数, 可较好地表征地层可钻性。

功率指数定义为钻头钻进地层单位进尺所需要做的功。在潜山储层中, 缝洞发育段储层储集能力较强, 岩石强度较低, 可钻性强, 钻头在破碎缝洞发育段时所做功较小^[6], 因此利用钻头破碎地层功率的大小可以有效地反映储层的储集性能。目前, 海上钻井平台潜山钻井作业中多使用PDC钻头, 在钻进过程中其多个切削齿同时以切削方式破碎岩石, 破岩效率高。

物理上功（W）等于力（F）与物体在力的方向上通过的距离（S）的乘积。即：

W=FS

物理上功率（P）等于力在单位时间（t）内做的功。即：

P=W/t

以物理上功率的模型建立PDC钻头破岩功率指数模型。PDC钻头破岩过程中做了大量功, 钻头破岩时破岩力为水平剪切力（平行于井底）, 录井检测的水平剪切力为扭矩。

定义钻头每钻进一米进尺破岩做功为：

W'=YNTRπ D/4

PDC钻头功率指数为P', 则：

P'=W'/t

这里定义t为单位进尺, 则：

P'=YNTRπ D/4

式中：W'为钻头每钻进一米进尺破岩做功, 无量纲; P'为PDC钻头功率指数, 无量纲; Y为钻压, kN; N为转盘转速, r/min; T为扭矩, kN· m; R为钻时, min/m; D为钻头直径, m。

在实钻过程中, 受岩石强度、井筒环境等因素影响, 即使破碎相同岩性, 其功率指数也有可能不同。为降低环境因素对物性评价的影响, 首先确定功率指数基值线, 再利用功率指数比值（功率指数与其基值线比值, 简称功比值）表征潜山储层缝洞发育情况。若功比值小于1, 代表可钻性强, 缝洞较为发育, 反之缝洞发育较差或不发育^[7]（图1）。应用功率指数评价潜山储层遵循以下操作步骤：

（1）将录井参数代入功率指数公式进行计算。

（2）在录井图中绘制功率指数曲线。

（3）根据功率指数曲线及钻井参数变化等特征分段绘制功率指数基值线。

（4）功比值小于1的井段识别为缝洞发育段。

图1

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	图1 HZ 26-A井功率指数比值缝洞识别

其中, 功率指数基值线绘制原则如下：

功率指数曲线趋势线较平直时, 取其功率指数平均值为基值; 功率指数曲线趋势线为斜线时, 在斜线段上中下3个位置, 相对稳定段分别选取功率指数, 并建立功率指数与井深的关系公式, 进行基值回归计算; 在岩性基本相似的情况下, 取其功率指数相对稳定段平均值为基值。

1.2 缝洞指数

惠州26-6构造潜山储层钻井取心及井壁取心观察中发现, 储层缝洞中往往存在次生充填物, 完全张开或毫无充填的缝洞几乎不存在^[8]。壁心、薄片的鉴定结果显示, 潜山储层缝洞次生充填矿物以方解石、黄铁矿为主。而方解石、黄铁矿中的特征元素Ca、S元素均属于易迁移元素, 特别是S元素具有极易流失的特点, 潜山沉降后的后期改造作用使方解石和黄铁矿等次生矿物在潜山储层的裂缝及孔洞内发育进而发生了局部富集^{[9, 10, 11, 12, 13, 14]}。因此, 可以利用Ca和S元素含量的变化来间接表征潜山储层缝洞发育情况。本文利用岩屑中次生充填矿物元素的含量变化来间接表征潜山储层缝洞发育情况, 即, 次生充填矿物元素含量高, 则缝洞发育; 含量低, 则缝洞相对不发育。

由于元素录井中不同指示性元素占比变化存在较大差异, 造成各元素在数量级上也存在较为明显的差异, 为了更好地表征不同井段各指示性元素纵向变化特点, 在利用元素录井各指示性元素分析前, 需要进行归一化处理。归一化公式为：

X＝Xm-XminXmax-Xmin

式中：X为元素归一化后值; X_m为元素含量实际测量值, %; X_min为元素含量在指定深度段的最小值, %; X_max为元素含量在指定深度段的最大值, %。

S、Ca元素均能反映潜山井段裂缝和孔洞的发育情况, 因此在二者归一化的基础上, 建立了S、Ca元素的缝洞评价指数。计算公式为：

NF=S_归+Ca_归

式中：NF为计算缝洞指数; S_归为元素录井S归一化后值; Ca_归为元素录井Ca归一化后值。

电成像资料可以直接对裂缝及次生溶蚀孔洞进行分析, 因此可用于对元素录井资料的缝洞指数进行验证。以A井为例（图2）, X297~X298.5 m层段可见发育明显次生溶蚀孔隙, 开口缝也较为发育, 裂缝密度及裂缝长度读值大, 基于元素录井数据计算得到的缝洞指数值接近2, 为高缝洞指数段。X078~X079 m层段见裂缝及沿裂缝溶蚀发育, 裂缝密度及裂缝长度较大, 基于元素录井数据计算得到的缝洞指数介于0.7~2之间, 为中等缝洞指数段。X245~X247 m层段电成像资料显示无裂缝及次生溶蚀发育, 基于元素录井数据计算得到的缝洞指数小于0.7, 为低缝洞指数段。由此验证了基于元素录井数据得到缝洞指数这一方法可以用于缝洞预测及储层评价。

图2

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	图2 A井元素录井缝洞指数与电成像及薄片分析资料对比

1.3 气测异常

气测录井技术主要通过对进入钻井液中的烃类气体组分和含量进行测量分析, 帮助判断地层流体性质, 并间接实现储层评价。当钻遇潜山裂缝、孔隙型储层时, 由于储层裂缝、孔隙发育, 油气源供给充足, 充满流体, 使得气测绝对值变大或组分更全; 当钻遇潜山致密层或者裂缝、孔隙发育但无油气源供给层段时, 表现为气测绝对值较低或组分不全（图3）。因此, 气测异常可以在一定程度上表征裂缝、孔隙发育且存在油气充注的储层。

图3

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	图3 气测异常与储层缝洞类型对应关系

通常情况下, 潜山储层的钻速相对砂岩储层较慢, 其缝洞储层中的烃类有充足时间进入钻井液, 若储层缝洞中的烃类含量高, 则进入钻井液中的油气较多, 气测数值高; 若储层缝洞中的烃类含量低, 则进入钻井液中的油气较少, 气测数值低。因此, 可在缝洞储层识别的基础上, 依据气测资料进一步对含油气丰度进行评价。

在钻井过程中, 钻井参数和地层岩性会发生变化, 单位时间破碎岩屑量也会发生相应变化, 导致气测值随之而变。若钻井工程参数不同, 则相同井不同深度或层位气测值不具可比性, 且邻井同一深度或层位也不具可比性。

为消除钻井参数对气测值的影响, 增强可对比性, 需要对气测录井参数进行校正。因此, 本文将气测数据换算成单位岩石体积含气量, 以达到剔除工程参数影响的目的。由于C₁受影响因素少、占比高, 脱气效率最高, 能够更好地反映地层的含油气性, 因此优选C₁校正, 即单位岩石甲烷气体体积（VOL_C1）：

VOL_C1=（K₁K₂RQC₁）/D²

式中：VOL_C1为单位岩石甲烷气体体积, L/L; K₁为与脱气器单位时间内所脱钻井液量、色谱分析仪单位时间内进样量以及单位换算相关的常量, 无量纲; K₂为不同钻井液体系中甲烷脱气效率的倒数; R为钻时, min/m; Q为钻井液泵排量, L/min; C₁为实测甲烷值, μ L/L; D为井眼尺寸或钻头尺寸, mm。

上述工程参数校正的单位岩石甲烷气体体积能够更为真实地反映储层的含油气性。

气测绝对值的大小除了受工程参数的影响, 还受到钻井液等外在环境因素的影响, 应用特征参数异常倍数法可消除部分环境因素的影响。即：

F=C_1m/C_1b

式中：F为C₁异常倍数; C_1m为储层C₁峰值, μ L/L; C_1b为盖层C₁基值, μ L/L。

通过储层与上覆盖层烃组分的峰基比, 剔除了钻井液环境等因素的影响, 反映了储层内含烃丰度的差异。

综合以上校正思路, 建立含油气丰度指数, 定量表征储层含油气性（图4）。

H=VOL_C1F

式中：H为含油气丰度指数。

图4

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	图4 A井含油气丰度指数与储层有效缝洞相关性

惠州26-6构造前古近系潜山以闪长岩和花岗岩为主, 由于构造运动以及长期遭受风化、淋滤、剥蚀等, 发育大量的构造缝、溶蚀孔洞等, 缝洞发育处往往含油气性较好, 即为有效储层。有效储层的识别对于该构造储量评价至关重要, 因此, 本文对惠州26-6构造已钻井HZ 26-6-A、HZ 26-6-B、HZ 26-6-C井的资料进行统计分析, 得到该构造含油气丰度指数与缝洞指数交会图板（图5）、含油气丰度指数与功比值交会图板（图6）。

图5

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	图5 含油气丰度指数与缝洞指数交会图板

图6

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	图6 含油气丰度指数与功比值交会图板

研究区太古界潜山有效储层为裂缝发育且含油气丰度高的层段, 由以上图板可知, 缝洞指数、功比值以及含油气丰度指数能较好地区分该构造缝洞型有效储层。

通过工程参数、元素及气测录井建立综合录井识别与判断潜山储层缝洞发育情况标准（表1）, 完善了基于综合录井资料的潜山储层有效性评价方法, 可以利用现场实时录井数据进行潜山有效储层的识别, 能够为决策者实时决策提供有力依据。

表1

表1

表1 综合录井识别与判断潜山储层缝洞发育情况标准 储层类型 缝洞识别 气测参数 缝洞指数 功比值 气测 含油气丰度指数 气测曲线形态 油气层 > 0.7 < 1.0 异常 > 2.0 饱满 干层 > 0.7 < 1.0 - < 2.0 扁平、单峰 < 0.7 > 1.0 - < 2.0 扁平、单峰

表1 综合录井识别与判断潜山储层缝洞发育情况标准

惠州26-6构造B井潜山X320.00~X323.00 m储层（图7）, 其缝洞指数为0.70~1.21, 功比值为0.66~1.00, FLAIR组分齐全, 异常较为明显, 含油气丰度指数大于2, 达到了潜山有效储层解释标准, 录井综合解释为油层。后续在X320.10~X321.10 m进行双封隔器MDT泵抽取样, IFA显示泵出流体为油, 气油比120, 证实了该方法的准确性。

图7

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	图7 惠州26-6构造B井潜山综合录井图

惠州26-6构造C井潜山储层录测响应特征较为一致（图8）, 油层段缝洞指数为0.70~1.38, 功比值为0.10~1.00, 缝洞较发育, 且缝洞发育识别井段与电成像测井识别缝洞对应较好, 再结合气测资料, FLAIR各组分较为齐全且异常明显, 含油气丰度指数大于2; 干层段缝洞指数为0.10~0.70, 功比值为1.00~3.35, 缝洞不发育, FLAIR各组分不齐全, 且含油气丰度指数小于2。本井潜山有效储层厚度占比较小, 整体含油气性较差, 达不到潜山有效储层油气层的解释标准。最终, 该井X097.8~X346.7 m进行裸眼测试, 产油1.7 m³/d。

图8

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	图8 惠州26-6构造C井潜山综合录井图

（1）利用工程参数计算所得功率指数及元素录井计算所得缝洞指数, 结合气测异常情况, 可快速识别潜山缝洞型储层发育井段。当缝洞指数大于0.7, 功比值小于1, 气测异常明显时, 表明该井段潜山储层缝洞较为发育; 反之, 缝洞发育较差或不发育。

（2）利用单位岩石甲烷气体体积和C₁异常倍数建立含油气丰度指数（H）, 同时剔除钻井工程与钻井液等环境因素对气测值的影响, 能够更真实地表征储层的含油气性, 当含油气丰度指数大于2时, 为有效储层。

（3）通过缝洞识别与含油气性的综合评价, 建立基于工程-元素-气测的潜山缝洞型随钻快速评价方法体系。惠州26-6构造实践应用表明, 该方法随钻评价认识与钻后评价认识一致, 能够较好地指导随钻作业决策, 具备较好的推广应用前景。

(编辑 李特)