引用本文
丰帆, 杨毅, 熊亭, 袁胜斌, 曹英权, 崔玉良. FLAIR录井技术在白云凹陷随钻判识天然气成因类型中的应用[J]. 录井工程, 2024,35(3): 33-38.
FENG Fan, YANG Yi, XIONG Ting, YUAN Shengbin, CAO Yingquan, CUI Yuliang. Application of FLAIR mud logging technique to identifying the genetic type of natural gas while drilling in Baiyun Sag[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(3): 33-38.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.03.005  
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FLAIR录井技术在白云凹陷随钻判识天然气成因类型中的应用
丰帆①, 杨毅①, 熊亭②, 袁胜斌①, 曹英权①, 崔玉良①
①中法渤海地质服务有限公司
②中海石油（中国）有限公司深圳分公司

作者简介：丰帆 工程师,1982年生,2006年毕业于成都理工大学资源勘查工程专业,现在中法渤海地质服务有限公司从事录井综合解释评价工作。通信地址：300457 天津市开发区信环西路19号天河科技园1号楼3层。电话：13602181593。E-mail：fengfan@cfbgc.com

收稿日期: 2024-07-15
摘要

在油气勘探中,随钻判识天然气成因类型具有重要意义,它可以实时反映重要的油气地质信息。目前随钻判识天然气成因类型方法少,针对判识方法多元性的问题,选择白云凹陷作为研究区域,利用FLAIR录井技术,以乙烷碳同位素判识储层的天然气成因类型和储层对应的FLAIR录井3个敏感参数C7H14、nC7、C7H8为研究对象,借鉴C7轻烃系统三角图判识方法,建立了适用于白云凹陷的天然气成因类型判识新方法。研究结果表明：利用与天然气成因类型密切相关的FLAIR敏感参数建立的新C7轻烃系统三角图判识方法,可以准确鉴别油型气和煤型气,在随钻判识中取得了较好的应用效果,可为油气成藏特征及运聚分布体系研究提供重要的数据依据,具有推广价值。

关键词: FLAIR录井技术; 天然气成因; 白云凹陷; 轻烃; 油型气; 煤型气
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Application of FLAIR mud logging technique to identifying the genetic type of natural gas while drilling in Baiyun Sag
FENG Fan①, YANG Yi①, XIONG Ting②, YUAN Shengbin①, CAO Yingquan①, CUI Yuliang①
①China France Bohai Geoservices Co.,Ltd.,Tianjin 300457, China
②CNOOC China Limited Shenzhen Company,Shenzhen,Guangdong 518000, China
Abstract

In oil and gas exploration, it is of great significance to identify the genetic type of natural gas while drilling, it can reflect important oil & gas geological information in real time. At present, there are few methods to identify the genetic types of natural gas while drilling. In view of the diversity of identification methods, Baiyun Sag is chosen as the study area, using FLAIR mud logging technology. The genetic types of natural gas identified by ethane carbon isotope and corresponding three FLAIR mud logging sensitive parameters C7H14, nC7 and C7H8 are studied. The identification method of C7 light hydrocarbon system triangular plot is used for reference to establish a new method for identifying natural gas genetic types in Baiyun Sag. The results show that FLAIR sensitive parameters closely related to the genetic type of natural gas are used, a new triangular plot identification method for C7 light hydrocarbon system is set up, oil type gas and coal-related gas can be accurately identified, it obtains good application effects in identification while drilling, provides important data basis for the study on oil and gas reservoir forming characteristics and migration and accumulation distribution system, and is of popularization value.

Keyword: FLAIR mud logging technology; natural gas origin; Baiyun Sag; light hydrocarbon; oil type gas; coal-related gas
0 引言

“ 十一五” 以来, 白云凹陷油气发现量快速增长, 揭示了其资源规模巨大, 深水-超深水海域已经成为未来油气勘探的主攻方向, 要进行油气勘探, 必须先解决凹陷的天然气成因问题[1, 2, 3]。目前判识天然气成因类型的方法主要是单点取样实验室分析, 通过天然气组分、同位素、轻烃、生物标志物等技术方法进行判识[4, 5, 6], 但因存在取样点少、离散及分析周期长的情况, 不能捕捉到油气运移成藏等的准确信息。

录井资料具有实时、连续的特点, 随钻判识储层的天然气成因类型, 对油气生成、运聚及成藏特征研究都具有重要指导意义。目前碳同位素录井技术[7, 8]可以在随钻中判识储层的天然气成因类型, 针对判识方法多元性问题, 本文选择FLAIR录井技术进行相关研究, 该技术具有定量、恒温脱气、专用气管线、双气路、负压传送、色谱、质谱C6+检测等特点, 检测精度更高, 数据质量更可靠[9, 10, 11]。利用FLAIR录井技术可以检测出与天然气成因类型密切相关的3个敏感参数C7H14、nC7、C7H8, 以白云凹陷为研究区域, 创建新C7轻烃系统三角图判识方法, 实现了利用FLAIR录井技术正确判识储层天然气成因类型, 消除了判识多元性问题, 在生产与科研中具有重要的应用价值。

1 区域地质背景

白云凹陷是一个巨大的富生气凹陷, 位于南海北部陆坡深水区, 珠江口盆地南部珠二坳陷内, 凹陷面积约为20 000 km2, 水深介于200~3 000 m之间, 是珠江口盆地面积最大、埋深最深的沉积凹陷, 包括白云西洼、白云主洼、白云东洼、白云南洼4个次级洼陷, 凹陷北接番禺低隆起, 西接云开低凸起, 南接云荔低隆起, 东接东沙隆起。

白云凹陷地质构造及油气成藏条件非常复杂, 气洗改造和蒸发分馏作用频繁, 主体经历了多期油气充注, 油气生源构成呈现明显的南北分带。白云主洼北部和东部、白云东洼的原油母源沉积环境为弱氧化环境, 生源构成以陆源高等植物为主, 天然气成因类型以煤型气为主, 油气主要来源于文昌组和恩平组浅湖-三角洲相泥岩; 白云西洼、白云主洼南部的原油母源沉积环境为弱还原环境, 生源构成以湖相藻类为主, 天然气成因类型以油型气为主, 主要来源于文昌组和恩平组浅湖-半深湖相泥岩[1, 2]。

2 创建判识天然气成因类型新方法

根据生成天然气的原始物质来源[4], 可以将天然气按成因分类为无机成因气、有机成因气及混合成因气。在我国含油气盆地中, 迄今为止发现的油气都是有机成因气, 按照原始有机质母质类型的不同, 可以将天然气成因类型细分为油型气和煤型气。油型气亦称腐泥型天然气, 由Ⅰ 型和Ⅱ 1型有机质形成的天然气, 主生烃期短; 煤型气亦称腐殖型天然气, 是指煤层或Ⅱ 2、Ⅲ 型有机质形成的天然气, 主生烃期长。

2.1 碳同位素判识天然气成因类型

目前天然气成因类型的判识主要参考乙烷碳同位素, 原因是乙烷碳同位素受烃源岩成熟度影响小, 对有机质母质有较好的继承性, 而甲烷碳同位素和气测组分为辅助参考标准。根据戴金星研究的油型气和煤型气判识标准[5], 油型气的乙烷碳同位素基本上低于-28.5‰ , 煤型气的乙烷碳同位素高于-28.0‰ , 介于-28.5‰ ~-28.0‰ 之间的是上述两类气的共存混合区, 且以煤型气为主。A井-H井8口井使用了多组分碳同位素录井技术, 基于乙烷碳同位素数据分析, 8口井储层的乙烷碳同位素数值范围为-34.3‰ ~-29.21‰ , 据此判识这8口井储层的天然气成因类型为油型气（图1）。I井和J井使用的是甲烷碳同位素录井技术, 根据戴金星研究的甲烷碳同位素和气测组分[4]初步判识这2口井珠海组-恩平组11套储层的天然气成因类型为煤型气（图2）, 并基于文献证实, I井和J井的珠海组-恩平组储层属于独立的含气系统, 天然气组分偏干, 乙烷碳同位素偏重, 数值范围为-23‰ ~-19‰ , 成因类型为煤型气[12, 13], 充分证实这2口井珠海组-恩平组11套储层的天然气成因类型为煤型气。

图1 A井-H井乙烷碳同位素判识天然气成因类型

图2 甲烷碳同位素和气测组分判识天然气成因类型

2.2 创建新C7轻烃系统三角图判识方法

2.2.1 参数优选

目前利用轻烃地球化学参数研究天然气成因取得了很多研究成果, 其中C7轻烃系统三角图判识方法可以鉴别油型气和煤型气[6, 14], 三角图化合物包括3类, 分别为MCC6（C7H14）、nC7、∑ DMCC5。鉴于FLAIR录井技术可以检测出C7H14、nC7、C7H8, 而且C7H14、nC7、C7H8均与天然气成因密切相关, 故优选这3个参数进行相关性研究, 其特征如下：C7H14（甲基环己烷）主要来自高等植物的木质素、纤维素和酪类等, 它的大量存在是煤型气中轻烃的一个特点; nC7（正庚烷）主要来自藻类和细菌, 对成熟作用敏感, 主要反映有机质的成熟度; C7H8（甲苯）具有溶于水、易被吸附和易转变为液相等特点, 通常情况下, 煤型气中的C7H8含量要高于油型气。

2.2.2 判识新方法的建立

三角图判识法是一种数学统计的方法[15, 16], 借鉴C7轻烃系统三角图判识方法, 建立了新C7轻烃系统三角图判识方法。三角图（三元相图）使用最方便的是等边三角形, 3个顶点分别表示3个组元A、B、C, 每个顶角代表一种100%纯组元, 每条边长均为100%, 3条边分别表示3个二元系的成分坐标, 因此三角形内的任一点代表三元系中的某一成分S, 即S成分坐标分别为ω A、ω B、ω C, 满足ω A+ω B+ω C=100%, ω A、ω B、ω C分别为3个组元A、B、C的成分相对含量, 即ω A=MA/M总× 100%, ω B=MB/M总× 100%, ω C=MC/M总× 100%, M总=MA+MB+MC, 其中MA、MB、MC分别为3个组元A、B、C的成分含量。

本文以白云凹陷为研究区域, 建立新C7轻烃系统三角图判识方法, 3个组元分别为FLAIR录井3个敏感参数C7H14、nC7、C7H8, 通过A井-J井10口井储层井段对应的FLAIR录井3个敏感参数, 计算储层井段每米的 ωC7H14、 ωnC7、 ωC7H8数据, 公式如下：

ωC7H14=MC7H14/（MC7H14+MnC7+MC7H8）×100%（1）

ωnC7=MnC7/（MC7H14+MnC7+MC7H8）×100%（2）

ωC7H8=MC7H8/（MC7H14+MnC7+MC7H8）×100%（3）

式中： ωC7H14、 ωnC7、 ωC7H8分别为C7H14、nC7、C7H8的成分相对含量, %; MC7H14为实测甲基环己烷含量值, 10-6; MnC7为实测正庚烷含量值, 10-6; MC7H8为实测甲苯含量值, 10-6。

将计算得到的数据在三角图上进行投点, 基于碳同位素判识储层的天然气成因类型结果, A井-J井油型气和煤型气的数据点在三角图中存在明显的分界（图3）, 通过对比油型气和煤型气的 ωC7H14、 ωnC7、 ωC7H8数据（表1）, 发现定量化评价 ωC7H8参数阈值（图3中黑实线）可以鉴别油型气和煤型气, 即当 ωC7H8< 44%时, 天然气成因类型为油型气, 反之则天然气成因类型为煤型气。

表1 A井-J井天然气成因类型参数成分相对含量统计

图3 新C7轻烃系统三角图（A井-J井）

因此, 利用C7H14、nC7、C7H8为组元建立的新C7轻烃系统三角图可以判识天然气成因类型。

3 应用效果

K井位于白云凹陷油气运聚的优势通道上, 油气运移十分有利, 但油气成因复杂, 存在偏腐殖型成熟原油和腐泥型成熟原油的伴生气充注, 所以随钻正确判识储层的天然气成因类型, 对油气成藏认识具有重要意义。K井在珠江组钻至3 601~3 630 m井段时, 发现微弱荧光的细砂岩储层, FLAIR气测C1、C2、C3最大值分别为186 658× 10-6、7 740× 10-6、2 402× 10-6, 各组分均见明显气测异常, C1占比在92%以上, 录井解释为气层, 测井电阻率高表明电性特征异常明显, 深、浅电阻率最大值分别为61.03、50.06 Ω · m, 录井、测井解释结果一致（图4）。

图4 K井录井、测井综合解释图

运用新C7轻烃系统三角图判识方法, 通过储层井段3 601~3 630 m对应的FLAIR录井3个敏感参数, 计算储层井段每米的 ωC7H14、 ωnC7、 ωC7H8数据, 结果分别为31.42%~39.31%、7.14%~12.90%、50.62%~57.49%, 得到的数据投点均落在煤型气区域, 其中 ωC7H8均大于44%, 随钻判识该套储层的天然气成因类型为煤型气（图3）。

后期实验室壁心地化数据分析, 珠海组厚层泥岩段的烃指数（HI）均值为191 mg/g, 总有机碳（TOC）均值为1.3%, 属于中等-好烃源岩, 有较好的生烃能力。生物标志化合物指纹特征m/z191、m/z217及m/z412依次表现为高-极高丰度奥利烷OL（图5a）, C27、C28、C29规则甾烷呈“ V” 型（图5b）, 较高丰度的双杜松烷T, 指示为主要陆源高等植物有机质的输入（图5c）, 表明珠海组烃源岩有机质类型主要为腐殖型, 同时储层的天然气成因类型存在煤型气的可能, 最终通过储层PVT取样分析, 测得气样的天然气组分甲烷碳同位素平均值为-32.18‰ , 乙烷碳同位素平均值为-26.42‰ , 进一步证实了储层的天然气成因类型为煤型气, 与新C7轻烃系统三角图判识方法结果一致。这表明, 新的判识方法准确可靠, 可为油气成藏认识提供重要依据。

图5 K井珠海组厚层泥岩段生物标志化合物指纹特征

4 结论

通过FLAIR录井3个敏感参数C7H14、nC7、C7H8, 建立了新C7轻烃系统三角图判识方法, 当 ωC7H8< 44%时, 天然气成因类型为油型气, 反之则为煤型气。实现了随钻正确判识储层的天然气成因类型, 并在白云凹陷取得了较好的应用效果, 可为油气成藏特征及规律提供重要依据, 具有推广价值。该研究方法对于其他凹陷或区块具有一定的借鉴作用, 但使用时需要注意三角图区域阈值划分可能需要根据油气藏特征进行调整。总之, 随着深水勘探程度的不断深入, 需要充分发挥FLAIR录井技术的优势, 在应用研究方面不断地探索和创新, 为未来深水勘探贡献更大的作用。

编辑 卜丽媛

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