花崗巖–變質(zhì)巖裂縫性油氣錄井判斷與識別

佘明軍，李油建

中石化中原石油工程有限公司錄井公司，河南 濮陽

花崗巖–變質(zhì)巖裂縫性油氣錄井判斷與識別

佘明軍，李油建

中石化中原石油工程有限公司錄井公司，河南 濮陽

某風(fēng)險區(qū)塊主要勘探目的層為基底花崗巖–變質(zhì)巖裂縫性油氣藏，介紹了現(xiàn)場錄井施工隊伍在缺少足夠參考資料的情況下，針對該類油氣資源的發(fā)現(xiàn)、判斷及流體特點識別等問題采取了一系列的方法與措施，提出了現(xiàn)場使用巖石薄片、地層壓力預(yù)測等技術(shù)與傳統(tǒng)錄井方法相結(jié)合，實現(xiàn)了油氣異常顯示的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)與判斷；利用3H法、C2/C3法、烴比值法綜合應(yīng)用識別地層流體性質(zhì)，并通過實例驗證了該措施的有效性。

裂縫，地層壓力，氣測錄井，錄井解釋

AbstractThe exploration target layer of a risk exploration block was a fractured oil and gas reservoir in basal granite-metamorphic rock. A series of methods and measures were adopted to discover and identify the oil and gas reservoir and characteristics of fluids in the absence of sufficient references. The combination of traditional logging methods with rock thin slices and formation pressure prediction is proposed to identify anomaly oil and gas show accurately; and 3H method,C2/C3 method, hydrocarbon ratio method are used to tell the formation fluid property, and these methods are proved effective by examples.

KeywordsFracture, Formation Pressure, Gas Logging, Logging Interpretation

1. 引言

石油天然氣資源作為當(dāng)今世界人類活動中不可或缺的主要能源，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油天然氣資源的需求量急速上升。按照石油技術(shù)理論，以及石油工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，目前，常規(guī)地質(zhì)條件下的油氣資源基本探明，為了更好地尋找接替儲量，石油勘探工作者把尋找資源的目光轉(zhuǎn)向了以前容易被忽視的基底地層[1][2][3][4]。

某區(qū)塊是一石油公司風(fēng)險勘探區(qū)塊，根據(jù)周圍區(qū)塊資料，鉆入基底的巖性統(tǒng)計表明，前寒武系基底以花崗巖–變質(zhì)巖為主，周圍區(qū)塊在進(jìn)入基底200 m后，多口井發(fā)現(xiàn)較好的油氣測井顯示，經(jīng)過測試，確定為裂縫型天然氣和凝析油資源。然而該區(qū)塊在20世紀(jì)末，曾經(jīng)部署完成一口探井A-1井，進(jìn)入基底地層50 m后，巖性顯示為花崗巖–變質(zhì)巖，氣測錄井沒有任何顯示，最終該區(qū)塊被當(dāng)時的甲方放棄。

新的甲方接手該區(qū)塊后，結(jié)合周圍區(qū)塊基底油氣產(chǎn)量情況，為了更好地驗證該區(qū)塊基底是否含有油氣資源，經(jīng)過對相關(guān)資料充分論證后，在該區(qū)塊部署了T-1井，該井完鉆井深3560 m，預(yù)計2969 m進(jìn)入基底地層；基底與上部地層壓力為兩套壓力系數(shù)，鉆井液密度進(jìn)入基底前為1.2～1.4 g/cm3，進(jìn)入基底為1.01～1.05 g/cm3。

2. 錄井過程油氣異常判斷方法

由于該區(qū)塊是風(fēng)險勘探區(qū)塊，鄰近區(qū)塊地質(zhì)資料保密程度高，唯一的一口井A-1井完鉆較早，錄井資料不很齊全，因此，T-1井鉆井施工鉆進(jìn)到基底地層后，如何及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)油氣異常顯示，綜合錄井面遇到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2.1. 巖屑錄井

鉆進(jìn)到基地底層后，巖屑巖性十分穩(wěn)定，均為花崗巖，由于該井使用了PDC鉆頭加螺桿復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，巖屑顆粒十分細(xì)小，現(xiàn)場地質(zhì)技術(shù)人員通過多種手段對巖屑進(jìn)行分析，沒有發(fā)現(xiàn)裂縫；經(jīng)過干濕照，均無顯示，巖屑錄井只能用于判斷巖性，確定鉆遇地層是否進(jìn)入到基底地層，一旦進(jìn)入基底后，巖屑錄井效果不明顯。通過巖屑對比，鉆進(jìn)至井深2830 m的巖性發(fā)生顯著變化，由上部地層的砂泥巖過渡為花崗巖，判斷進(jìn)入到基底，比地質(zhì)設(shè)計提前 139 m，準(zhǔn)確地判斷了地層，為鉆井施工調(diào)整鉆井液參數(shù)提供了依據(jù)。

為了有效地解決該問題，及時發(fā)現(xiàn)裂縫，錄井施工隊伍對巖屑采用巖石薄片鑒定技術(shù)，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和判斷鉆遇地層是否發(fā)育有裂縫(如圖1)。

Figure 1. The diagram of basal rock slices in Well T-1圖1. T-1井基底巖屑薄片圖片

2.2. 鉆時數(shù)據(jù)無明顯變化

通常而言，一旦地層發(fā)育有裂縫，相同鉆井技術(shù)條件下的鉆時數(shù)據(jù)應(yīng)該有所變化，但由于該井采用鉆井新技術(shù)，鉆時數(shù)據(jù)與周圍區(qū)塊對比低了很多，本身就難以利用鉆時數(shù)據(jù)劃分地層。對于花崗巖–變質(zhì)巖地層，由于巖性比較穩(wěn)定，在鉆井施工過程中，相同鉆井技術(shù)條件下，鉆時比較平均，即使是鉆遇裂縫，如果裂縫發(fā)育不豐富，鉆時變化也極不明顯，因此，依靠鉆時變化來發(fā)現(xiàn)和判斷裂縫效果極差。針對這一問題，采取了綜合應(yīng)用錄井?dāng)?shù)據(jù)的方法，尤其是對地層壓力參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計算分析，結(jié)合鉆時數(shù)據(jù)變化情況，實現(xiàn)現(xiàn)場快速判斷地層是否發(fā)育有裂縫的可能性。

在T-1井基底3021～3030 m井段，巖屑錄井地層巖性主要為花崗巖。最大鉆時22.4 min/m，最小鉆時為19.2 min/m，平均鉆時為20.4 min/m，鉆時變化不大；地層壓力Dc指數(shù)基本保持在1.32～1.33，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

Dc指數(shù)基本具有隨著井深的變大而增加的趨勢，然而在井深3024 m，突然由1.33降至1.28，在3025 m井段又回升到1.33。鉆時與地層壓力Dc指數(shù)變化趨勢如圖2所示，為此現(xiàn)場人員認(rèn)為該井段可能具有裂縫，通過上返地面的巖屑進(jìn)行巖石薄片技術(shù)驗證了判斷結(jié)論的準(zhǔn)確性。

Table 1. The drilling time data of basal sections in Well T-1表1. T-1井基底部分井段鉆時數(shù)據(jù)表

Figure 2. The tendency chart of drilling time and formation pressure changes at 3021 - 3030 m of Well T-1圖2. T-1井3021～3030 m井段鉆時與地層壓力變化趨勢圖

2.3. 真假油氣顯示難于辨認(rèn)

鉆井施工打開裂縫油氣層后，地層壓力高于井筒壓力，石油天然氣將會擴(kuò)散到井筒，并隨鉆井液上返到地面，如果二者之間的壓力差過大，擴(kuò)散速度加快，擴(kuò)散時間也會延長。經(jīng)過長時間的擴(kuò)散，在鉆井液沒能經(jīng)過良好處理的情況下，氣浸、油浸的現(xiàn)象就容易發(fā)生，造成氣測錄井的背景值偏高，掩蓋下部活躍程度相對較弱的油氣異常顯示，甚至?xí)?dǎo)致漏層現(xiàn)象的發(fā)生。

另一方面，出現(xiàn)氣浸、油浸現(xiàn)象后，鉆井施工過程中由于連接鉆具停泵，氣測錄井單根峰的峰值就會偏高。在單根峰與異常顯示重疊出現(xiàn)的情況下，極易造成漏失異常顯示。

鉆井過程中，鉆達(dá)井深2838 m后，全烴體積分?jǐn)?shù)由2.202%上升到53.472%，此時鉆時沒有明顯變化，該層油氣異常顯示依靠氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)加以判斷。根據(jù)工程設(shè)計，此時鉆井液密度為1.02 g/cm3，錄井技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)氣測值快速升高現(xiàn)象后，及時通知現(xiàn)場地質(zhì)監(jiān)督及鉆井監(jiān)督，鉆井施工方停鉆循環(huán)，并打入重泥漿，但還是發(fā)生溢流現(xiàn)象，并出現(xiàn)氣浸現(xiàn)象，經(jīng)過3天處理，鉆井液密度最終提高到1.31 g/cm3，消除了溢流事故。然而在后來的鉆進(jìn)過程中，氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)基值始終處于高位，并且每次接鉆具立柱，均會出現(xiàn)單根峰，圖3是T-1井2830～2950 m的全烴體積分?jǐn)?shù)曲線圖。通過圖3可以看出，依靠全烴體積分?jǐn)?shù)曲線很難發(fā)現(xiàn)和判斷氣測異常顯示。

Figure 3. The total hydrocarbon curve at 2830 - 2950 m of Well T-1圖3. T-1井2830～2950 m的全烴曲線

根據(jù)全烴體積分?jǐn)?shù)曲線形態(tài)，2887 m的峰值與單根峰極為相似，并且根據(jù)遲到時間計算，該峰值出現(xiàn)時間與單根峰出現(xiàn)時間基本符合，因此該峰值有可能被誤認(rèn)為單根峰。而全烴體積分?jǐn)?shù)實時錄井曲線按照一種速度上升30 s后，上升速度顯著加快，峰值持續(xù)時間超過停泵時間，可認(rèn)為該峰值是單根峰與地層異常顯示的疊加。因此錄井?dāng)?shù)據(jù)保留單根峰值，后來的綜合解釋也證明了2886.5～2887.5 m井段為氣層并含凝析油。

通過上述多種技術(shù)手段的綜合運用，在T-1井2830～3560 m基底井段共發(fā)現(xiàn)氣測異常顯示35層，72 m，有效地解決了該井基底花崗巖—變質(zhì)巖裂縫型油氣資源的難以及時發(fā)現(xiàn)與判斷問題。

3. 油氣資源性質(zhì)的識別

錄井過程中發(fā)現(xiàn)，鉆遇新的油氣層時，色譜錄井?dāng)?shù)據(jù)在全烴體積分?jǐn)?shù)上升階段，甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷七種數(shù)據(jù)不全，但在該層段氣測值下降階段，往往七種組分?jǐn)?shù)據(jù)齊全，每米井段的氣測數(shù)據(jù)歸位過程中，容易出現(xiàn)問題。對于綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)庫而言，均保存色譜數(shù)據(jù)的最大值，這就造成數(shù)據(jù)庫內(nèi)的一列數(shù)據(jù)可能不是同一個分析周期的數(shù)據(jù)。同時，由于該風(fēng)險區(qū)塊錄井資料偏少，沒有現(xiàn)成的解釋圖版可以利用，因此在氣測異常中油氣性質(zhì)識別時，也需要多種技術(shù)手段并用，然后綜合考慮解釋結(jié)果。

常規(guī)的三角圖版解釋方法由于價值區(qū)不能確定，直接判定該解釋方法在該井解釋過程中不具有價值。常采用3H圖版解釋方法、C2/C3比值法、烴比值法等3種方法綜合應(yīng)用。

為了有效提高油氣性質(zhì)識別的準(zhǔn)確率，在T-1井3040～3060 m井段，利用上述3種方法進(jìn)行綜合應(yīng)用，該井段錄井解釋數(shù)據(jù)如表2所示，根據(jù)全烴體積分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)變化情況可以發(fā)現(xiàn)，在井深3045～3047 m井段發(fā)現(xiàn)氣測異常。

首先，在確定氣測異常井段為3045～3047 m之后，利用3H法做出了3H的變化趨勢圖(圖4)，由圖4可知，在井深3045 m處，Wh < 17.5、Bh > Wh、Ch < 0.5，根據(jù)3H解釋標(biāo)準(zhǔn)，該層應(yīng)為氣層；在3046～3047 m，Wh > 17.5、Bh < Wh、Ch < 0.5，根據(jù)3H解釋標(biāo)準(zhǔn)，該層應(yīng)為油層。再利用C2/C3比值法，該異常井段應(yīng)為裂縫性高產(chǎn)油層。最后利用烴比值法進(jìn)行解釋，根據(jù)比值數(shù)據(jù)，可以考慮該異常層位油氣同層。

對3種方法的解釋結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，認(rèn)為該異常顯示的性質(zhì)應(yīng)為油氣同層，結(jié)合周圍區(qū)塊基底資源特征，認(rèn)為該層為天然氣和凝析油資源。

Table 2. The data interpretation at 3040 - 3060 m of Well T-1表2. T-1井3040～3060 m井段解釋數(shù)據(jù)表

Figure 4. The tendency chart of 3H coefficient change at 3040 - 3060 m of Well T-1圖4. T-1井3040～3060 m井段3H指數(shù)變化趨勢圖

T-1井完鉆后，為了避免后續(xù)鉆進(jìn)對油氣層造成污染，對該層進(jìn)行中途測試。測試為裸眼測試，測試獲油氣流，其中直徑8 mm油嘴平均日產(chǎn)凝析油8 m3，氣1.71 × 104m3，證明了現(xiàn)場地質(zhì)技術(shù)人員對該層油氣性質(zhì)識別的準(zhǔn)確性。

4. 結(jié)論

1) 提出了現(xiàn)場使用巖石薄片、地層壓力預(yù)測等技術(shù)與傳統(tǒng)錄井方法相結(jié)合，實現(xiàn)了油氣異常顯示的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)與判斷。

2) 在錄井現(xiàn)場綜合利用3H法、C2/C3法、烴比值法對T-1井基底裂縫性油氣資源進(jìn)行判斷及性質(zhì)識別。

3) 總結(jié)了T-1井基底地層的油氣資源評價標(biāo)準(zhǔn)，對該風(fēng)險區(qū)塊基底地層油氣資源儲量進(jìn)行了預(yù)測與評估。

References)

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[編輯]帥群

Application of New Rock Sample Analysis Identification of Granite-Metamorphic Fracture Reservoir from Logging Data

Mingjun She, Youjian Li
Logging Company of Sinopec Zhongyuan Petroleum Engineering Co., Ltd., Puyang Henan

佘明軍(1968-)，男，碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事錄井新技術(shù)及設(shè)備研發(fā)工作。

2017年5月30日；錄用日期：2017年6月7日；發(fā)布日期：2017年8月15日

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

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Received: May 30th, 2017; accepted: Jun. 7th, 2017; published: Aug. 15th, 2017

文章引用: 佘明軍, 李油建. 花崗巖–變質(zhì)巖裂縫性油氣錄井判斷與識別[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2017, 39(4): 38-44.

10.12677/jogt.2017.394035