惠州凹陷X构造潜山岩性以火成岩为主^{[4, 5]}, 主要包括凝灰岩、玄武岩、闪长岩、花岗岩、辉绿岩等。不同类型火成岩的岩屑及其镜下成分、结构与构造均有差异, 根据这些特点可以有效识别复杂火成岩岩性。以惠州凹陷X构造A井为例, 5种复杂岩性的岩屑及薄片镜下特征如下。

（1）凝灰岩：研究区凝灰岩岩屑主要为灰白色、灰绿色（图1a）, 一半以上的火山碎屑物粒径小于2 mm, 颗粒一般为棱角-次棱角状, 常被火山灰及化学物质胶结, 分选较差。薄片镜下可见凝灰岩主要由碎屑颗粒和火山灰胶结物组成（图1b、图1c）, 具有凝灰结构。碎屑为玻屑、晶屑, 碎屑物粒径小于1 mm, 胶结物为火山灰和少量泥质, 另见不透明矿物呈他形零散分布。

图1

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	图1 A井凝灰岩岩屑及薄片镜下照片

（2）玄武岩：研究区玄武岩岩屑颜色普遍较深, 呈黑色、暗黑绿色、暗灰绿色、暗黑褐色（图2a）。主要矿物为长石、辉石, 常见橄榄石; 次要矿物为角闪石, 少见黑云母, 微含灰质, 与稀盐酸反应弱。薄片镜下观察常见斑状结构（图2b、图2c）, 斑晶主要为斜长石及辉石, 斜长石呈交织结构, 黏土化严重。基质主要由微晶斜长石和火山玻璃组成, 充填于辉石和斜长石斑晶格架中间, 发生强烈的绿泥石化, 可见磁铁矿充填于晶间孔隙中。

图2

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	图2 A井玄武岩岩屑及薄片镜下照片

（3）闪长岩：研究区闪长岩岩屑主要呈绿灰色, 部分灰色, 少量灰黑色（图3a）, 主要矿物为斜长石, 次为角闪石, 仅含少量的钾长石及石英, 暗色矿物的总量一般在20%~35%之间, 块状, 性硬。薄片镜下呈全晶质结构（图3b、图3c）, 片麻状构造, 以浅色粒状斜长石为主, 半定向排列。片柱状矿物为角闪石和黑云母, 定向排列趋势明显。常见细晶粒状自形半自形磁黄铁矿, 偶见磷灰石等副矿物。

图3

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	图3 A井闪长岩岩屑及薄片镜下照片

（4）花岗岩：研究区花岗岩岩屑颜色较浅, 多为灰白色、粉红色（图4a）, 块状构造。薄片镜下可见花岗结构、半自形粒状结构, 特点是暗色矿物和斜长石较自形, 碱性长石为半自形-他形, 石英为他形, 充填于长石粒间（图4b、图4c）。主要由浅色矿物石英、碱性长石和酸性斜长石组成, 三者含量一般大于85%, 次要矿物为黑云母、角闪石, 可见暗色矿物绿泥石化。

图4

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	图4 A井花岗岩岩屑及薄片镜下照片

（5）辉绿岩：研究区辉绿岩岩屑颜色呈灰绿色、黑绿色、黑色（图5a）, 细粒-中粒粒状结构。薄片镜下常见辉绿结构（图5b、图5c）, 自形斜长石之间形成三角形空隙, 充填单个的他形辉石颗粒。主要成分为基性斜长石、辉石、角闪石。基性斜长石黏土化较重, 呈细柱状半自形-自形晶, 杂乱分布; 辉石呈他形, 多绿泥石化、弱绢云母化、碳酸盐化; 角闪石含量少, 多泥化; 辉石、角闪石结晶粒度较小, 充填在斜长石粒间。

图5

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	图5 A井辉绿岩岩屑及薄片镜下照片

元素录井通过提供定量化的岩石元素数据, 也可以用来解决岩性识别难题。研究区潜山岩性以火成岩为主, 而不同类型火成岩中SiO₂含量往往具有较大差别^[6], 因此本次研究基于不同类型火成岩的元素差异进行岩石类型区分。

分别优选出Si元素与Fe元素、Si元素与Mg元素建立图板（图6）, 在火成岩复杂岩性识别中具有较好的效果。花岗岩的Si元素含量普遍偏高, Fe、Mg元素含量普遍较低; 辉绿岩的Si元素含量最低; 闪长岩的Si元素含量介于花岗岩和辉绿岩之间, Fe、Mg元素含量较高; 玄武岩和凝灰岩的元素范围较集中, 玄武岩的Si元素含量在25%~27%之间, 凝灰岩的Si元素含量在27%~29%之间。在钻井过程中, 可以通过对不同岩性的Si、Fe、Mg等特征元素含量进行图板投点, 结合现场岩屑及薄片镜下的成分、结构及构造特点进行岩性准确判别。

图6

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	图6 惠州凹陷X构造潜山岩性识别图板

已有的取样测试结果以及钻后分析化验资料表明, 惠州凹陷X构造存在多期油气充注, 潜山储层纵向上流体类型分布较为复杂, 烃类流体类型主要为轻质油和凝析气。由于二者的物理性质相似, 传统的测井手段无法快速准确识别储层流体性质, 导致流体类型划分依赖于钻后的测压取样作业, 大幅增加了勘探成本。

不同石油地质背景油气藏、不同流体性质储层往往具有不同的烃组分特征^{[7, 8]}, 为了更好地利用烃组分数据判断流体类型, 本次研究引入了FLAIR流体录井技术, 相比于常规气测录井, 该技术具有定量、恒温脱气等优点, 检测精度更高, 可以检测C₁-C₈, 数据质量更可靠^{[9, 10]}。在统计研究区轻质油层及凝析气层FLAIR流体录井烃组分比值特征的基础上, 优选出表征轻质油和凝析气烃组分差异的参数：C₁%和Q'值。其中, C₁%为C₁相对含量, 常作为识别油气层的特征参数^[11], 由于油、气层在轻、重烃组分上具有一定的差异, 当C₁%较高时, 说明气体成分主要为甲烷, 即凝析气层的C₁%一般高于轻质油层, 其计算公式如下：

C₁%=C₁/（C₁+C₂+C₃+iC₄+nC₄+iC₅+nC₅+nC₆+ nC₇+nC₈+C₆H₆+C₇H₈+C₇H₁₄）× 100%

Q'值表示内三角形边长与图板三角形边长的比值, 正三角形的Q'值为正, 倒三角形的Q'值为负^[12]。此为三角图板的拓展应用方法, 即以数学解析式的形式来计算三角形的正倒、大小和位置, 将三角图板从图形变为数字化、定量化的计算结果, 从而表现烃组分含量特征。该方法可以解决传统三角图板数据不连续以及部分小三角形无法直观识别的问题, 达到判断更精确、使用更方便的效果。Q'值的计算公式如下：

Q'=1-（C₂+C₃+iC₄+nC₄）/[0.20× （C₁+C₂+C₃+ iC₄+nC₄）]

利用惠州凹陷X构造潜山储层已有的取样点、测试层的FLAIR流体录井数据, 建立起基于气测衍生参数的C₁相对含量与Q'值流体类型识别图板（图7）, 从图中可以看出轻质油层和凝析气层的区分效果较好, 轻质油相比于凝析气, C₁%和Q'值均表现出偏低的特点。结合流体类型识别图板, 轻质油层的Q'值一般小于0.3, C₁%小于84%; 凝析气层的Q'值一般大于0.3, C₁%大于84%。

图7

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	图7 C1相对含量与Q'值流体类型识别图板

在潜山钻井过程中, FLAIR流体录井检测值往往较低, 且由于钻井工程参数不断变化, 单位时间破碎岩屑量不同, 导致检测值变化较大。为了减少潜山钻进过程中对检测值的影响, 本次研究采用单位岩石体积含气量校正法^[13]对FLAIR流体录井数据进行校正, 减少钻时、排量及钻头直径等因素对检测值的影响。由于C₁脱气效率最高, 能够较好地反映出地层的含油气丰度, 本次研究对C₁值进行了校正, 能更为真实地反映储层的含油气性。

VOL_C1=（K₁K₂tQC₁）/d²

式中：VOL_C1为FLAIR流体录井单位岩石甲烷气体体积, L/L; K₁为与脱气器单位时间所脱钻井液量、色谱分析仪单位时间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, 无量纲; t为钻时, min/m; Q为钻井液泵排量, L/min; C₁为实测FLAIR流体录井甲烷值, %; d为钻头直径, mm。

异常倍数即储层和上部相邻盖层气体组分的比值, 计算方法为：取气测各组分最大一组峰值数据与其邻近的单层厚度大于5 m的稳定泥岩各组分平均值的比值。C₁异常倍数可以用于判断储层含油气丰度, 若C₁异常倍数较高, 则说明储层内部烃类丰富^[7], 其计算公式如下：

M=C_1a/C_1b

式中：M为C₁异常倍数; C_1a为储层C₁组分最高峰值, %; C_1b为盖层C₁平均值, %。

基于FLAIR流体录井数据, 在确定流体类型的基础上, 以测压、取样、测试等可靠的数据点分别建立研究区凝析气和轻质油的含油气丰度解释图板, 对潜山段储层进行含油气丰度评价, 识别油气层和干层, 当流体类型为凝析气时, C₁异常倍数一般大于3, VOL_C1值一般大于0.7 L/L（图8a）, 而当流体类型为轻质油时, C₁异常倍数一般大于2, VOL_C1值一般大于0.4 L/L（图8b）。

图8

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	图8 惠州凹陷X构造潜山含油气丰度评价图板

C井为惠州凹陷X构造的一口评价井, 钻前设计进入潜山深度为3 861 m。该井钻进至3 870 m时, 现场返出的岩屑由浅灰色变为红褐色, 部分绿灰色, 砾径2~4 mm, 次棱角-棱角状, 且分选差, 胶结致密, 微含灰质, 依靠现场岩屑录井资料难以确定是否在此深度进入潜山。薄片镜下鉴定结果为：岩石主要由长石和石英组成, 其中长石呈半自形-自形, 长石黏土化、碳酸盐化严重, 石英表面干净, 自形程度低, 见碳酸盐脉发育（图9a）, 定名为火山角砾岩。镜下鉴定结果表明此深度并未进入前古近系潜山, 现场继续钻进至深度4 068 m, 岩屑颜色变浅, 多为灰白、粉红色, 成分主要为石英及长石, 粗粒结构, 块状构造, 性硬, 偶见黄铁矿, 微含灰质。镜下照片显示, 该深度段岩石为花岗结构, 成分主要由长石、石英及少量暗色矿物构成（图9b）, 其中长石呈半自形-自形, 黏土化重, 可见聚片双晶, 石英自形程度低, 填充于长石之间, 岩石镜下定名为花岗岩。

图9

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	图9 C井潜山岩石镜下照片

对该深度段的元素录井数据进行分析, 4 068 m的Si、Fe、Mg含量分别为27.5%、2.6%、1.1%, 4 070 m为28.9%、1.7%、1.0%, 4 075 m为26.6%、3.1%、1.2%。3个深度点的图板投点均落入花岗岩区（图6）, 表明该深度已经钻至花岗岩潜山。利用岩石薄片鉴定录井、元素录井技术指导了C井潜山岩性识别与界面卡取, 在实际进山深度较设计深200 m的情况下, 为现场作业决策提供可靠依据, 同时也间接地保障了钻井作业安全。

Y井为惠州凹陷X构造的一口预探井, 该井实钻过程中闪长岩潜山段气测组分变化较大（图10）, 说明其流体类型可能发生变化, 因此在钻井过程中利用FLAIR流体录井数据计算C₁%和Q'值判断流体类型。结果表明：

图10

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	图10 Y井潜山储层流体评价综合图

Y井3 927 m以上储层C₁%普遍大于87%, Q'值普遍大于0.4, 其中3 887~3 904 mC₁%及Q'值的平均值分别为87.5%和0.43, 3 912~3 923 mC₁%及Q'值的平均值分别为88.7%和0.44, 图板投点表明流体类型为凝析气（图7）。3 887~3 904 m的C₁异常倍数及VOL_C1值分别为3.7、0.75 L/L, 3 912~3 923 m的C₁异常倍数及VOL_C1值分别为6.0、0.80 L/L, 依据含油气丰度评价图板投点（图8a）为凝析气层。3 904~3 912 m的C₁异常倍数及VOL_C1值分别为1.2、0.13 L/L, 3 923~3 927 m的C₁异常倍数及VOL_C1值分别为1.0、0.24 L/L, 依据含油气丰度评价图板投点（图8a）综合解释为干层。

Y井3 927 m以下储层C₁%普遍小于87%, Q'值普遍小于0.3, 其中3 927~3 937 m、3 944~3952 m以及3 955~3 964 m井段C₁%及Q'值的平均值分别为83.7%、0.30, 83.0%、0.23, 82.3%、0.21, 图板投点表明流体类型为轻质油（图7）。

结合含油气丰度判别方法, 3 927~3 937 m、3 944~3 952 m以及3 955~3 964 m的C₁异常倍数及VOL_C1值分别为8.2、1.54 L/L, 12.9、1.71 L/L, 6.5、3.17 L/L, 图板投点（图8b）为轻质油层。3 937~3 944 m以及3 952~3 955 m的C₁异常倍数及VOL_C1值分别为0.7、0.07 L/L, 0.4、0.49 L/L, 图板投点（图8b）为干层。

基于惠州凹陷X构造流体评价方法的解释结论得到了后续测试作业的证实, 在综合解释为油层段的下部层位进行了地层测试作业, 获得了日产35.9 m³工业油流, 也说明了评价方法可靠。