全烃峰形面积计算方法在霸县凹陷岔河集油田解释评价中的应用

引用本文

张建山, 李娟, 李冬蕾, 张君子, 孙江虹. 全烃峰形面积计算方法在霸县凹陷岔河集油田解释评价中的应用[J]. 录井工程, 2024,35(3): 69-74.
ZHANG Jianshan, LI Juan, LI Donglei, ZHANG Junzi, SUN Jianghong. Application of total hydrocarbon peak shape area calculation method to interpretation and evaluation of Chaheji oilfield in Baxian sag[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(3): 69-74.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.03.010 复制到剪切板

Permissions

《录井工程》杂志社所有

全烃峰形面积计算方法在霸县凹陷岔河集油田解释评价中的应用

张建山, 李娟, 李冬蕾, 张君子, 孙江虹

中国石油渤海钻探第二录井公司

作者简介：张建山工程师,1987年生,2014年毕业于中国石油大学（华东）油气田开发工程专业,现在中国石油渤海钻探第二录井公司从事地质综合研究工作。通信地址：062552 河北省任丘市中国石油渤海钻探第二录井公司。电话：（0317）2787478。E-mail：upczhjsh@126.com

收稿日期: 2024-05-09

基金: 中国石油渤海钻探工程公司科技项目“岔河集油田剩余油潜力录井评价技术研究”（编号：2023D49Y）

摘要

全烃数据是解释评价中的重要参数,由于全烃峰形形态的评价主要依靠肉眼识别,主观因素占比较大,其应用效果受到一定限制。为了实现全烃峰形形态的定量化评价,从全烃曲线基本原理出发,先通过梯形分割计算出全烃峰形的绝对面积,再通过其绝对面积与矩形面积的比值建立全烃峰形相对面积计算方法。基于全烃峰形绝对面积、相对面积与全烃最高值、甲烷相对百分含量建立解释评价图板,区分流体性质的效果良好。该方法在霸县凹陷岔河集油田进行应用验证,符合率达77.3%,可以满足生产需求,为全烃峰形形态的定量化评价提供了一种新方法。

关键词: 全烃; 解释评价; 气测录井; 峰形形态; 峰形面积; 岔河集油田

中图分类号:TE132.1 文献标志码:A

Application of total hydrocarbon peak shape area calculation method to interpretation and evaluation of Chaheji oilfield in Baxian sag

ZHANG Jianshan, LI Juan, LI Donglei, ZHANG Junzi, SUN Jianghong

No.2 Mud Logging Company, BHDC, CNPC, Renqiu, Hebei 062552, China

Abstract

Total hydrocarbon data is an important parameter in the interpretation and evaluation. Because the form evaluation of total hydrocarbon shape mainly depends on visual identification, and the subjective factors account for a large proportion, which cause certain limitations to its application effect. In order to realize the quantitative evaluation of the forms of total hydrocarbon peak shapes, the absolute area of total hydrocarbon peak shape is calculated by trapezoidal segmentation based on the basic principle of total hydrocarbon curve. Then the calculation method of total hydrocarbon peak shape relative area is proposed by the ratio of the absolute area and the rectangular area. The interpretation and evaluation charts are established based on absolute area and relative area of total hydrocarbon peak shapes, the maximum value of total hydrocarbons and the relative percentage content of methane, and the charts have a good effect on distinguishing fluid properties. The method has been applied and verified in Chaheji oilfield of Baxian sag, with a coincidence rate of 77.3%, which can meet the production demand and provide a new method for quantitative evaluation of the forms of total hydrocarbon peak shapes.

Keyword: total hydrocarbon; interpretation and evaluation; gas logging; form of peak shape; the area of peak shape; Chaheji oilfield

文章图片

0 引言

岔河集油田位于霸县凹陷西部, 整体上是一个大型背斜构造, 该背斜被众多断层切割, 造成构造复杂化。同时, 区内发育三角洲、辫状河、冲积扇等多种沉积环境, 使之成为一个受构造、岩性双重控制的复杂断块油田。复杂的地质条件造成该区油水系统复杂, 也给解释评价工作带来较大的难度。由于气测录井具有连续性好、灵敏性高的技术优势^[1], 在岔河集油田解释评价工作中发挥了良好作用。气测录井参数中, 全烃曲线可有效反映储层的含油气情况^{[2, 3]}, 而全烃曲线通常包含两个重要参数：全烃值和全烃峰形形态。其中, 全烃值（T_g）是储层含油气性的直接体现, 而全烃峰形形态能反映流体性质纵向上的变化^[4]。然而, 目前的解释评价方法中, 全烃峰形形态的评价主要依靠肉眼识别, 主观因素占比较大, 而且不管是薄层还是厚层, 普遍仅用全烃最高值来评价整个显示层, 而单点数据难以反映储层整体信息, 使解释评价效果受到一定限制。

本文从全烃曲线基本原理出发, 在折线模式下, 通过梯形分割的方式, 提出全烃峰形绝对面积（简称绝对面积）、全烃峰形相对面积（简称相对面积）的计算方法, 最终实现全烃峰形形态的定量化评价。

1 全烃曲线基本原理

全烃数据的表现形式分为点模式、折线模式和曲线模式3种, 现举例说明。某显示层原始全烃值数据见表1, 将该段全烃值数据绘制成图, 见图1。

表1 全烃值数据

	Figure Option View Download New Window
	图1 全烃数据的不同表现形式

点模式：全烃数据通常是以整米为间隔进行输出, 因此原始的全烃数据都是“ 点数据” （图1a）。

折线模式：将相邻两点直接用线段连接, 该模式过程简单、便于手工操作, 通常在原始录井手剖面中使用（图1b）。

曲线模式：采用数学算法, 将相邻两点用曲线连接。由于该模式下全烃曲线更为美观, 在各类绘图软件中被广泛采用, 气测解释人员普遍应用曲线模式（图1c）。

2 全烃峰形面积计算方法

全烃峰形面积包括绝对面积与相对面积。其中, 绝对面积主要反映含油性, 即烃类的多少; 相对面积主要反映流体性质, 即油、气、水。

2.1 绝对面积计算方法

对于厚度较大的显示层, 难以用单点全烃值反映整个显示层, 因此需要计算对绝面积, 以降低单点数据的局限性。

2.1.1 曲线模式下绝对面积计算方法

由于曲线模式应用广泛, 首选曲线模式进行计算。要计算绝对面积, 必须先确定该曲线对应的函数式, 进而通过积分运算计算面积, 即：

$T_{曲线} = \int_{i}^{n} f （ x ） d x$ （1）

式中： $T_{曲线}$ 为曲线模式下的绝对面积, 由于仅需要计算其数值大小, 在此采用量方程式对其无量纲化; $f （ x ）$ 为全烃值随井深变化的被积函数; i为显示层起始井深; n为显示层终止井深; x为显示层段内任意井深。

该计算过程的难点在于函数式f（x）的确定。生成曲线的过程是将一系列的“ 点数据” 作为控制点, 通过数学算法, 将这些点连接成光滑的曲线^[5]。相关算法多种多样, 常见的包括多项式拟合法、抛物线加权法、张力样条法等, 在此以原理最为简单的多项式拟合法进行说明。

按照多项式拟合理论, 对于包括m个点的数列, 用（m-1）次方的多项式便可以实现绝对拟合, 即决定系数为1。以表1中的数据为例, 用5次方的多项式即可实现绝对拟合。用Excel软件可自动给出拟合结果, 公式为：

f（x）=-0.062 5x⁵+1.333 3x⁴-10.354x³+34.417x²-43.833x+19

对该多项式进行积分运算, 结果如下：

$\begin{array}{l} \int f （ x ） d x = - \frac{0.062 5}{6} x^{6} + \frac{1.333 3}{5} x^{5} - \frac{10.354}{4} x^{4} + \\ \frac{34.417}{3} x^{3} - \frac{43.833}{2} x^{2} + 19 x + C \end{array}$

其中C为积分常数。积分后f（x）覆盖面积数值为：

$T_{曲线} = \int_{1}^{6} f （ x ） d x = 35.88 - 6.22 = 29.66$

2.1.2 折线模式下绝对面积计算方法

在折线模式下, 可将折线峰形看做一个多边形, 而该多边形可分割成一系列单个梯形, 计算各个梯形面积后, 将所有梯形面积求和, 便可求得绝对面积（图2）。

	Figure Option View Download New Window
	图2 折线模式下绝对面积计算方法示意

单个梯形面积计算公式为：

$T_{i} = \frac{L_{i} + L_{i + 1}}{2} H_{i}$ （2）

式中： $T_{i}$ 为单个梯形面积, 由于仅需要计算其数值大小, 在此对其无量纲化; $L_{i}$ 为梯形上底, 取上边界全烃值; $L_{i + 1}$ 为梯形下底, 取下边界全烃值; $H_{i}$ 为梯形高, 取上、下边界间隔井深值。

折线模式下绝对面积计算公式：

${{T}_{折线}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathop \sum }}\,{{T}_{i}}$（3）

式中： $T_{折线}$ 为折线模式下的绝对面积, 无量纲; k为梯形个数。

以表1中的数据为例进行计算说明。对于单个梯形, 第二个梯形面积（T₂）计算如下。

由表1可知, L₂=5.50%, L₃=10.50%, H₂=1.00 m, 则第二个梯形面积（T₂）为：

$T_{2} = \frac{5.50 + 10.50}{2} \times 1.00 = 8.00$

同理, 其余单个梯形面积计算结果见表2。

表2 折线模式下单个梯形面积计算结果

折线模式下绝对面积是各个梯形面积之和, 即：

$T_{折线} = 3.00 + 8.00 + 9.75 + 6.50 + 2.25 = 29.50$

2.1.3 两种模式下绝对面积计算结果对比及优选

由于解释评价人员常见到的是曲线模式, 前期普遍尝试采用该模式进行绝对面积的计算, 但生成曲线的数学算法复杂多样, 因此效果不佳。多项式拟合法虽然相对简单, 但常用的数学处理软件, 如Excel最高只能进行6次方的多项式拟合, 对于厚度较大的储层无法实现。

通过以上论证可知, 折线模式下的计算过程简单易于实现, 且两者计算结果较为接近, 相对误差仅有0.5%, 该精度完全能够满足需求。因此, 选择折线模式下的计算结果是完全可行的, 本文后续的计算过程均采用折线模式。

2.2 相对面积计算方法

不同全烃峰形形态代表不同流体性质, 是解释评价的重要依据。如何定量化评价峰形形态, 是目前解释评价人员面临的一个难题。

常见的全烃峰形形态包括箱形、半箱形、波浪形、正三角形、倒三角形、尖峰形等^[6]（图3）。在这些峰形形态中, 峰形越饱满, 代表含油性越好。其中, 箱形饱满程度最好, 接近于矩形。因此, 以矩形面积作为标准, 通过计算绝对面积与矩形面积的比值, 即相对面积, 可以反映饱满程度, 进而定量化评价峰形形态。

	Figure Option View Download New Window
	图3 常见全烃峰形形态示意

绝对面积的计算在上文中已经介绍, 对于矩形面积, 可以全烃最高值作为矩形长度（L）, 以显示层厚度作为矩形宽度（H）, 二者的乘积便是矩形面积（T_矩形）（图4）。

	Figure Option View Download New Window
	图4 相对面积计算方法示意

由图4可知, 矩形面积计算公式为：

$T_{矩形} = LH$ （4）

式中： $T_{矩形}$ 为矩形面积, 由于仅需要其数值大小, 在此对其无量纲化; L为矩形长度, 取显示层全烃最高值; H为矩形宽度, 取显示层厚度。

相对面积计算公式为：

$T_{相对} = \frac{T_{绝对}}{T_{矩形}}$ （5）

式中： $T_{相对}$ 为相对面积（无量纲）; $T_{绝对}$ 为绝对面积（无量纲）。

以全烃峰箱形形态为例进行计算说明, 其全烃数据见表3。

表3 箱形形态全烃数据

折线模式下求得的绝对面积为：

$T_{绝对} = 503$

矩形宽度为显示层厚度（14 m）, 矩形长度为全烃最高值（48.5%）, 则矩形面积为：

$T_{矩形} = 14 \times 48.5 = 679$

相对面积为：

$T_{相对} = \frac{503}{679} = 0.74$

以此为依据, 可计算出不同峰形形态的相对面积, 见表4。

表4 不同峰形形态的相对面积

3 建立解释评价标准

绝对面积、相对面积的定量化计算为解释评价人员提供了重要参数, 但要实现综合解释评价, 必须结合其他气测参数。不同参数反映的地质信息是不同的, 在岔河集油田, 反映含油性的敏感参数包括绝对面积、全烃最高值; 反映流体性质的敏感参数包括相对面积、甲烷相对百分含量。

基于这些参数在岔河集油田开展试验, 收集已试油、投产井层的气测数据, 这些数据来源于28口井, 共计211层, 对绝对面积、相对面积、全烃最高值、甲烷相对百分含量共4个参数进行分类组合, 建立解释评价图板（图5）。

	Figure Option View Download New Window
	图5 解释评价图板

通过图5发现, 不同流体性质区分效果良好, 据此总结不同流体性质的参数响应特征：

油层：全烃最高值较高, 多数大于6%; 甲烷相对百分含量较低, 多数小于55%; 全烃峰形形态为饱满型, 相对面积普遍大于0.6, 绝对面积普遍大于30。

油水同层：全烃最高值中等, 多数位于4%~10%之间; 甲烷相对百分含量中等, 多数位于50%~75%之间; 全烃峰形形态欠饱满, 相对面积普遍在0.45~0.65之间, 绝对面积普遍在15~60之间。

差油层：全烃最高值中等, 多数位于2%~5%之间; 甲烷相对百分含量较低, 多数小于55%; 全烃峰形形态较饱满, 相对面积普遍大于0.65, 绝对面积普遍在3~20之间。

含油水层、水层：全烃最高值较低, 多数小于4%; 甲烷相对百分含量较高, 多数大于55%; 全烃曲线几乎无异常或峰形形态不饱满, 相对面积普遍低于0.6, 绝对面积普遍小于20。

4 应用效果分析

为了检验全烃峰形面积计算方法以及新建立的解释评价标准是否可靠, 选取霸县凹陷岔河集油田最近几年新钻井数据进行应用效果分析。首先计算解释层的绝对面积、相对面积, 根据计算数值初步判断含油性及流体性质; 然后结合全烃最高值、甲烷相对百分含量, 应用新建立的解释评价标准和图板得出综合解释结论; 最后对照试油、投产结果对综合解释结论进行验证。目前, 已有22层进行了试油、投产验证, 其中解释结论与试油、投产结果相符合的共17层, 符合率达77.3%（表5）, 能够满足解释评价需求。

表5 应用效果分析统计

以C 39-20NX、C 34-9X井两口井为例进一步进行分析说明。

4.1 C 39-20NX井

C 39-20NX井在东营组2 556~2 560 m井段见明显气测异常, 录井解释为29号层（图6、表6）。经计算, 该显示层绝对面积为36.01, 相对面积为0.73, 符合油层特征, 解释图板落在油层区域（图5, 29号解释层）, 综合解释为油层。

	Figure Option View Download New Window
	图6 C 39-20NX井综合录井图

表6 C 39-20NX井29号层气测异常数据

该层直接投产, 产油8.73 m³/d, 不产水, 证实为油层。

4.2 C 34-9X井

C 34-9X井在东营组2 326~2 332 m井段见明显气测异常, 录井解释为1号层（图7、表7）。经计算, 该显示层绝对面积为8.79, 相对面积为0.41, 符合水层、含油水层特征, 解释图板落在水层、含油水层区域（图5, 1号解释层）, 综合解释为含油水层。

	Figure Option View Download New Window
	图7 C 34-9X井综合录井图

表7 C 34-9X井1号层气测异常数据

对该井段进行试油, 采用抽汲方式, 产油0.07 m³/d, 产水4.42 m³/d; 累产油0.46 m³, 累产水21.31 m³, 证实为含油水层。

5 结束语

目前全烃峰形形态的评价主要取决于肉眼识别, 主观因素占比较大, 且单点数据难以反映储层整体信息, 因此解释评价效果受到一定限制。

从全烃曲线基本原理出发, 提出全烃峰形绝对面积、相对面积计算方法, 实现了峰形形态的定量化评价, 降低了单点数据代表性差的影响。

通过绝对面积、相对面积与全烃最高值、甲烷相对百分含量综合应用, 建立解释评价图板, 区分流体性质效果良好。

该方法在岔河集油田进行试油验证, 符合率为77.3%, 可以满足现场需求, 为全烃峰形形态的定量化评价提供了新的方法。

编辑王丙寅

参考文献

文献列表

[1]	宋立春. 油气层录井的精细解释方法: 以吉林探区为例[J]. 世界地质, 2009, 28(1): 92-97. SONG Lichun. Precise logging interpretation methods for oil and gas layer in Jilin prospecting area[J]. Global Geology, 2009, 28(1): 92-97. [本文引用:1]
[2]	吴思仪, 司马立强, 袁龙, 等. 苏北盆地致密砂岩油藏气测录井评价方法[J]. 录井工程, 2014, 25(3): 41-45. WU Siyi, SIMA Liqiang, YUAN Long, et al. Gas logging evaluation method for tight sand stone reservoirs in Subei Basin[J]. Mud Logging Engineering, 2014, 25(3): 41-45. [本文引用:1]
[3]	方锡贤, 程岩, 熊玉芹, 等. P 2井特殊烃组分气测异常显示层探讨[J]. 录井工程, 2006, 17(1): 43-46. FANG Xixian, CHENG Yan, XIONG Yuqin, et al. Discussion on abnormal show layers of gas logging of special hydrocarbon components in well P2[J]. Mud Logging Engineering, 2006, 17(1): 43-46. [本文引用:1]
[4]	夏育新. 利用气测曲线形态识别气层的几个实例[J]. 录井工程, 2001, 12(4): 73-76. XIA Yuxin. Several examples of gas reservoir identification using gas logging curve morphology[J]. Mud Logging Engineering, 2001, 12(4): 73-76. [本文引用:1]
[5]	文敏, 唐新明, 闫浩文, 等. 一种改进型曲线光滑算法[J]. 测绘科学, 2011, 36(5): 181-183, 204. WEN Min, TANG Xinming, YAN Haowen, et al. An innovatory algorithm for curve smoothing[J]. Science of Surveying and Mapping, 2011, 36(5): 181-183, 204. [本文引用:1]
[6]	符理想. 气测录井影响因素和气测曲线异常形态分析[J]. 西部探矿工程, 2021, 33(8): 97-100. FU Lixiang. Analysis on the influence factors of gas logging and abnormal forms of gas logging curves[J]. West-China Exploration Engineering, 2021, 33(8): 97-100. [本文引用:1]