引用本文
田立强, 熊亭, 邓卓峰, 梁欣怡, 田宇, 雷宇田. 基于地化录井技术的储层快速评价方法研究——以恩平凹陷北部斜坡带为例[J]. 录井工程, 2023,34(3): 32-38.
TIAN Liqiang, XIONG Ting, DENG Zhuofeng, LIANG Xinyi, TIAN Yu, LEI Yutian. Research on rapid reservoir evaluation method based on geochemical logging technology：A case from northern slope belt of Enping depression[J]. Mud Logging Engineering, 2023,34(3): 32-38.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2023.03.005  
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基于地化录井技术的储层快速评价方法研究——以恩平凹陷北部斜坡带为例
田立强①, 熊亭②, 邓卓峰①, 梁欣怡③, 田宇③, 雷宇田④
①中法渤海地质服务有限公司
②中海石油（中国）有限公司深圳分公司
③中国石油长庆油田公司第一采油厂
④中国石油长庆油田公司第十二采油厂

作者简介：田立强 工程师,1977 年生,2013 年毕业于长江大学石油工程专业,现在中法渤海地质服务有限公司从事技术支持与管理工作。通信地址：300457 天津经济开发区信环西路19 号天河科技园1 号楼3 层。电话：（022）65310816。E-mail：tianlq@cfbgc.com

收稿日期: 2023-04-10
摘要

恩平凹陷北部斜坡带韩江组油层具有埋藏浅、厚度薄、岩性细、电阻率低等特征,导致随钻测井解释评价困难;同时受油气运移过程中次生改造作用及工程钻井提速等因素的影响,气测录井响应特征纵向差异大,油层响应特征不明显,录井解释评价符合率低,无法满足随钻快速决策需求。为此,开展了热解气相色谱与岩石热解分析相结合的地化录井技术评价储层原油性质和储层流体类型的研究,建立了热解气相色谱谱图分析与轻重比参数法相结合的原油性质快速识别标准,以及热解气相色谱谱图分析与油产率指数、轻重比参数相结合的储层流体类型识别图板。该评价方法经过现场实际应用,取得了较好的效果,提高了录井解释评价符合率,满足了随钻快速决策需求。

关键词: 地化录井; 岩石热解; 热解气相色谱; 解释评价; 录井; 恩平凹陷
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Research on rapid reservoir evaluation method based on geochemical logging technology：A case from northern slope belt of Enping depression
TIAN Liqiang①, XIONG Ting②, DENG Zhuofeng①, LIANG Xinyi③, TIAN Yu③, LEI Yutian④
①China France Bohai Geoservices Co.,Ltd., Tianjin 300457, China
②Shenzhen Branch, CNOOC（China） Co., Ltd., Shenzhen,Guangdong 518000, China
③No.1 Oil Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company, Yan'an, Shaanxi 716009, China
④No.12 Oil Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi'an, Shaanxi 710299, China
Abstract

The reservoir of Hanjiang Formation in the northern slope belt of Enping depression has the characteristics of shallow burial, thin thickness, fine lithology and low resistivity, which will cause difficulties in logging interpretation and evaluation while drilling. At the same time, due to the influence of secondary transformation in the process of oil and gas migration and engineering drilling speed increase and other factors, the response characteristics of gas logging is of large difference vertically, so the response characteristics of reservoir are not obvious, and the coincidence rate of mud logging interpretation and evaluation is low, which fail to meet the needs of rapid decision -making while drilling. For this reason, the geochemical logging technology which is the combination of pyrolysis gas chromatography and rock pyrolysis analysis is carried out to evaluate the properties of reservoir crude oil and the fluid types of reservoir. The rapid identification standards of crude oil properties are established by combining pyrolysis gas chromatography analysis with parameter method for the ratio of light hydrocarbon components to heavy hydrocarbon components. The identification chart of reservoir fluid type is also established, which combines pyrolysis gas chromatography analysis with oil yield index and the ratio of light hydrocarbon components to heavy hydrocarbon components. The evaluation method has achieved good results on field application and the coincidence rate of mud logging interpretation and evaluation has been improved, which meets the needs of rapid decision -making while drilling.

Keyword: geochemical logging; rock pyrolysis; pyrolysis gas chromatography; interpretation and evaluation; mud logging; Enping depression
0 引言

恩平凹陷位于珠江口盆地一级构造单元珠一坳陷的西侧, 其北部斜坡带的勘探工作始于2016年, 首口井A-1井在新近系韩江组-珠江组测试获得了高产油气流, 后续钻探B-1、C-1、D-1井均在新近系获得了较好的油气显示, 揭示了恩平凹陷北部斜坡带的巨大勘探潜力。但在该地区随钻综合解释过程中发现, 新近系韩江组、珠江组油层受沉积环境、成岩作用、油气运移过程中次生改造作用以及工程钻井提速等多重因素的叠加影响, 导致储层解释评价过程中存在以下3个难点：一是储层埋藏浅（1 000~1 400 m）、厚度薄（1~4 m）、岩性细（泥质粉砂岩、粉砂岩薄互层）、钻速快（普遍大于70 m/h）, 导致气测录井分析值偏低, 油层响应特征不明显; 二是纵向上气测录井响应特征差异大, 单一解释评价方法符合率低; 三是岩性细造成储层精细刻画难度大, 随钻电阻率特别低（50%以上油层电阻率小于2 Ω · m）, 与水层响应特征基本无异。由于随钻电测解释对于该类储层无法准确判识, 只能通过大量的MDT（电缆地层测试）取样作业来证实储层的流体性质, 导致勘探作业成本大幅上升, 同时也增加了井下作业风险。

基于上述难点分析, 本文依据恩平凹陷北部斜坡带6口探井的地化录井数据, 结合试油、取样资料, 系统地从热解气相色谱分析和岩石热解分析的角度开展了储层原油性质识别和流体类型判断两个方面的研究, 建立了热解气相色谱分析和岩石热解分析相结合的定性与定量评价标准, 较好地解决了该类复杂储层流体性质判识困难的问题。

1 地化录井技术

地球化学录井技术（简称地化录井）是运用地化录井仪对地下岩层进行分析的技术, 主要包括岩石热解分析技术、热解气相色谱分析技术、轻烃气相色谱分析技术[1, 2], 直接以储层、烃源岩为研究对象, 对地层中与油气密切相关的烃类信息进行研究。该技术受工程作业快慢影响小, 与储层的疏松、薄厚、电性等特征无关, 仅与储层的含油气性密切相关。目前, 南海东部地化录井作业开展了热解气相色谱分析、岩石热解分析两项技术的应用, 通过热解气相色谱分析和岩石热解分析得到碳数范围、主峰碳数、S0、S1、S2及对应峰顶温度Tmax等参数, 可以对储层原油性质、储层含水情况以及生油岩成熟度、储层含烃饱和度等进行评价[3, 4, 5]。

2 原油性质评价

恩平凹陷北部斜坡带原油性质较为复杂, 其新近系韩江组埋藏浅, 生物降解作用严重, 导致原油性质以重质-中质为主; 新近系珠江组、珠海组埋藏相对较深, 受生物降解、水洗、氧化作用影响较弱, 原油性质纵向上由浅到深表现为由重质变为轻质的特征。本文在统计恩平凹陷内6口探井原油密度基础上, 结合热解气相色谱分析与岩石热解分析, 建立了热解气相色谱分析谱图快速油质定性识别标准和岩石热解分析PS参数与主峰碳数相结合的油质定量判识标准。

2.1 热解气相色谱谱图油质定性识别

恩平凹陷北部斜坡带重质油、中质油、轻质油均有分布, 每类油质分布区域及其热解气相色谱谱图特征分述如下。

重质油：原油密度较大, 集中分布在浅层韩江组, 以生物降解油层特征为主, 其气相色谱谱图表现为正构烷烃组分出峰不明显, 仅少量正构烷烃组分可分辨, 以异构烷烃组分为主, 不可分辨化合物多, 基线隆起明显, 主峰位置靠后（图1a）。

图1 不同油质热解气相色谱谱图特征

中质油：原油密度中等, 主要分布在珠江组和珠海组, 受次生改造程度相对小, 正构烷烃组分齐全、碳数分布范围在nC14-nC35之间, 含量高, 呈梳状展布, 主峰碳位置居中, 一般在nC20-nC26之间, 不可分辨化合物含量低, 基线平直（图1b）。

轻质油：原油密度较低, 主要分布在珠江组和珠海组, 热解组分峰型明显, 轻烃含量较高, 轻烃混合峰明显, 热解气相色谱碳数范围在nC12-nC35之间, 主峰碳一般在nC20之前, 异构烷烃组分含量较低, 基线平直（图1c）。

2.2 PS与主峰碳数相结合的油质定量评价

目前岩石热解分析采用的是三峰法, 即S0、S1、S2, 分别代表气态烃、液态烃、固态烃组分含量。气态烃和液态烃组分含量越多, 往往指示原油油质越轻, 反之则油质越重。通过对恩平凹陷6口探井地化热解数据进行分析, 与测试、取样分析落实的不同油质进行匹配对比, 建立了PS（轻重比）与主峰碳数相结合的油质定量评价方法, PS定义如下：

PS=（S0+S1)/S2

式中：PS为轻重比, 反映的是储层内轻烃组分与重烃组分之比, 无量纲。

为实现现场快速判断原油油质类型, 通过统计恩平凹陷原油油质类型与岩石热解、热解气相色谱分析数据（表1）, 建立了恩平凹陷PS与主峰碳数原油油质类型判别标准（表2）。

表1 恩平凹陷原油油质类型与岩石热解、热解气相色谱分析数据
表2 恩平凹陷PS与主峰碳数原油油质类型判别标准
3 储层流体性质评价

为准确评价储层流体性质, 需获得储层的物性、含油性、含水性等参数, 这些参数通常采用测井手段来获取, 不但成本较高, 且受岩性、储集空间类型等因素影响, 评价结果往往存在不确定性。地化录井技术的热解气相色谱和岩石热解通过直接对样品进行热分析得到挥发和裂解的烃类参数来评价储层[6], 可以快速、定量地测得储层含油气性参数, 获得油气组成等微观信息, 其评价手段直接、针对性强[7]。地化录井解释方法多样, 其中主要有两种, 一种是利用原始数据和谱图进行直观的解释评价, 另一种是利用原始数据处理后获得的OPI（油产率指数）与PS等衍生参数建立评价图板进行解释评价[8]。

3.1 热解气相色谱谱图法

在油气的运聚与成藏过程中, 对石油的主要破坏作用为氧化作用、生物降解作用和水洗作用, 其中氧化作用、生物降解作用的强弱与地层水有关[9]。在含水饱和度高的储层、具备可动水的油藏及油水界面附近, 其破坏作用较强, 造成正构烷烃、少量支链烷烃、低环烷烃及芳香烃组分部分或全部消失, 使异构烷烃类及杂原子化合物的相对含量增加, 导致基线下未分辨化合物含量增加。依据该原理, 可对地层中储层流体性质进行分析。本文在统计6口探井54组不同流体类型正常储层热解气相色谱谱图特征和96组不同流体类型生物降解储层热解气相色谱谱图特征的基础上, 归纳总结了两种类型储层不同流体类型的热解气相色谱谱图特征。

3.1.1 正常储层

油层：热解气相色谱谱图正构烷烃组分齐全, 碳数分布范围宽, 多为C13-C33。油层谱图形态呈规则的梳状结构, 异构烷烃相对正构烷烃的丰度值较低, 谱图基线下不可分辨物含量较低, 色谱谱图基线较平直; 整个储层自上至下所有样品差异不明显, 谱图响应值高（图2a）。

图2 正常储层的油层、含油水层、水层热解气相色谱谱图特征

含油水层：热解气相色谱谱图正构烷烃组分不全, 碳数分布范围窄, 多为C13-C17, 正构烷烃呈不规则缺齿梳状结构, 大多缺少部分正构烷烃组分, 色谱分析与油层差异明显（图2b）。

水层：热解气相色谱谱图正构烷烃组分缺失严重或基本无正构烷烃组分, 基线平直, 碳数分布范围窄且主峰后移, 多在C22-C35之间, 正构烷烃多呈三角形状, 整体表现为含烃丰度低（图2c）。

3.1.2 生物降解储层

油层：热解气相色谱谱图正构烷烃组分缺失, 基线从中前部开始抬升, 隆起明显; 随着生物降解程度的增加, 正构烷烃组分逐渐消失, 异构烷烃组分及一些未分辨化合物含量逐渐增加, 基线由前至后逐渐隆起, 重质及胶质沥青质含量逐渐增加（图3a）。

图3 生物降解储层的油层、含油水层、水层热解气相色谱谱图特征

含油水层：热解气相色谱谱图特征与油层相似, 但基线隆起幅度低或低平, 碳数分布范围窄, 只有少量的饱和烃组分, 整体表现为含烃丰度偏低（图3b）。

水层：热解气相色谱谱图正构烷烃组分不全或基本无正构烷烃组分, 基线微隆或平直, 色谱分析几乎看不到饱和烃组分, 碳数分布范围窄, 整个储层上下所有样品分析均无明显差异（图3c）。

3.2 OPI与PS图板法

岩石热解烃含量与岩屑含烃量具有直接的对应关系, 反映了储层油气充注的程度, 借此可以识别储层的含油性, 能够有效识别低阻油层、低气油比等复杂条件下的储层含油气情况[10]。通过对研究区域6口井150组岩石热解分析数据及其衍生计算参数与测试、取样、测井解释结论进行匹配分析, 优选OPI和PS建立了油气水定量解释图板（图4）。从图板中油层、水干层趋势线可知, 其拟合系数r2分别为0.979 8、0.915 8, 二者具有较高的拟合度, 表明分析结果具有较高的可靠性。

图4 OPI与PS油气水定量解释图板

4 应用实例分析

在恩平凹陷北部斜坡带浅层复杂储层流体快速评价过程中, 通过综合应用岩屑混合样品的热解气相色谱分析及岩石热解分析资料, 准确识别出了异常油气显示层, 并实现了对原油性质及储层流体性质的准确描述, 为取得了较好的应用效果, 下步作业决策提供了很好的技术支撑。下面分别以X-1、Y-1井为例, 进行情况应用说明。

4.1 X-1井

X-1井为恩平凹陷北部斜坡带的一口预探井, 该井新近系韩江组1 236.00~1 255.00 m井段, 岩性为泥质中砂岩、中砂岩、粗砂岩, 显示段荧光面积为5%, D级, A/C（滴丙酮）反应速度慢。从X-1井综合录井图（图5）可知, 显示层平均钻时1.16 min/m, 各显示层随钻测井电阻率均在1~2 Ω · m之间, 且受快钻时及储层成岩性差等因素影响, 从上至下存在井眼垮塌情况, 特别是1 254.00~1 260.00 m井段井眼垮塌严重。受此影响随钻测井资料可信度大打折扣, 气测特征表现为以C1为主, 仅含少量的C2、C3组分, 气测全烃（Tg）由基值0.85%上升至2.1%, 峰基比为2.47, 表明储层含烃饱和度较低。

图5 X-1井综合录井图

该井1 236.00~1 255.00 m井段热解气相色谱谱图分析表现为正构烷烃组分缺失严重, 仅含少量正构烷烃组分, 基线隆起, 主峰碳后移, 表明储层原油性质偏重, 为生物降解油层特征（图6）。岩石热解分析相较于上覆泥岩段和无显示层异常明显, 指示储层具有一定含烃饱和度, 各显示层的岩石热解与热解气相色谱参数如表3所示。

图6 X-1井各层热解气相色谱谱图

表3 X-1、Y-1井岩石热解与热解气相色谱参数

按照恩平凹陷PS与主峰碳数原油油质类型判别标准（表2）, 判断该层段油质为重质油; 将OPI、PS在OPI与PS油气水定量解释图板进行投点分析, 各层参数点均落在油层曲线上, 判断为油层。最终地化录井综合解释该井段为重质油油层。该井在1 246.5 m进行MDT测压取样, 取得油样, 测得原油密度0.94 g/cm3, 为重质油。地化录井解释结论与MDT取样测试结论一致。

4.2 Y-1井

Y-1井为恩平凹陷北部斜坡带潜山披覆构造带上的一口预探井, 该井新近系韩江组1 314.00~1 325.00 m井段, 岩性为泥质粉砂岩, 荧光面积5%, D级, A/C（滴丙酮）反应速度慢。从Y-1井综合录井图（图7）可以看出, 测井自然伽马值为100~120 API, 表明泥质含量很重; 电阻率为1~1.5 Ω ∙ m, 与上下层泥岩差异不大, 电阻率无明显异常, 表明储层油特征不明显。气测特征表现为气测组分齐全, 气测C1由基值0.679%上升至2.02%, 峰基比为2.97, 表明储层含烃饱和度较低。

图7 Y-1井综合录井图

该井段热解气相色谱谱图分析表现为正构烷烃组分较齐全, 基线平直, 主峰碳数在C23, 谱图分析指示储层原油性质为中质油, 谱图正构烷烃组分齐全, 碳数分布在C15-C35之间, 谱图形态呈规则梳状结构, 异构烷烃相对正构烷烃的丰度值较低, 表现为正常储层油层特征（图8）。岩石热解分析相较于上覆、下伏泥岩段异常明显, 表明储层具有一定含烃饱和度, 各显示层的岩石热解与热解气相色谱参数如表3所示。按照恩平凹陷PS与主峰碳数原油油质类型判别标准（表2）, 判断该层段油质为中质油; 将OPI、PS参数在OPI与PS油气水定量解释图板进行投点分析, 各参数点均落在油层曲线上（图4）, 判断为油层。最终地化录井综合解释该井段为中质油油层。该井在井段1 322~1 326.00 m进行了钻杆地层测试（DST）, 测试结果为油层, 测得原油密度0.90 g/cm3, 为中质油。地化录井解释结论与DST取样测试结论一致。

图8 Y-1井各层热解气相色谱谱图

5 结论

（1）利用热解气相色谱分析与岩石热解分析资料能够快速、准确评价储层原油性质和储层流体性质, 为现场快速决策和下步作业提供指导依据。通过在恩平凹陷钻井现场的实际应用来看, 取得了较好的效果。

（2）利用热解气相色谱分析标准与岩石热解评价标准和图板相结合, 二者相互佐证、相互验证, 能够较大幅度提高现场快速解释符合率。

（3）地化录井技术受井场工程影响因素小, 与储层的疏松、薄厚、岩性、电性等特征均无关, 针对低阻、低气油比、低油气显示等特殊油气层具有较好的应用效果, 针对此类油气显示的现场快速识别具有较好的推广价值。

（编辑 唐艳军）

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