特低滲儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)可視化研究與應(yīng)用

付連明 朱喜萍 甘仁忠，周杰，鄭以華 金庭科

(中石油新疆油田分公司勘探公司，新疆 克拉瑪依 834000) (中石油新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠，新疆 昌吉 831511) (中石油新疆油田分公司勘探公司，新疆 克拉瑪依 834000) (中石油西部鉆探工程有限公司錄井工程公司，新疆 克拉瑪依 834000)

特低滲儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)可視化研究與應(yīng)用

付連明 朱喜萍 甘仁忠，周杰，鄭以華 金庭科

(中石油新疆油田分公司勘探公司，新疆 克拉瑪依 834000) (中石油新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠，新疆 昌吉 831511) (中石油新疆油田分公司勘探公司，新疆 克拉瑪依 834000) (中石油西部鉆探工程有限公司錄井工程公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系碎屑巖儲(chǔ)層流體含量精細(xì)化評(píng)價(jià)難度大的問題，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對(duì)錄井參數(shù)進(jìn)行刻畫，利用核磁定量化參數(shù)及巖心流動(dòng)試驗(yàn)精細(xì)刻畫儲(chǔ)層流體含量，顯微熒光薄片觀察油水在儲(chǔ)層滲流通道中的微觀分布特征，形成碎屑巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)的定量化與可視化評(píng)價(jià)方法，從而提高碎屑巖儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性。D13井、F003井及M23井的現(xiàn)場應(yīng)用表明，碎屑巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)的定量化與可視化評(píng)價(jià)方法能夠從微觀角度直觀展示儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)，為試油選層、優(yōu)選改造工藝提供決策依據(jù)。

碎屑巖；流體識(shí)別；核磁定量化；顯微熒光薄片；可視化

低滲透油藏在我國已探明儲(chǔ)量中所占比例越來越大，具有很大的勘探開發(fā)潛力，是當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)石油勘探開發(fā)的主要領(lǐng)域。從開發(fā)特征上看，所儲(chǔ)油氣開采率主要受儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)影響，包括儲(chǔ)層微觀特征、流體性質(zhì)判別、可動(dòng)流體飽和度等[1]。目前，大多通過錄井技術(shù)、測井技術(shù)來定性識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。但由于儲(chǔ)層巖性多樣化、孔隙結(jié)構(gòu)差異化，尤其在油藏關(guān)系復(fù)雜、油(氣)水層測井響應(yīng)分異小時(shí)，儲(chǔ)層流體性質(zhì)的判別存在很多局限性和挑戰(zhàn)性，對(duì)于油(氣)層中是否含水、含水量等參數(shù)難以精確定量計(jì)算，導(dǎo)致儲(chǔ)層流體認(rèn)識(shí)不夠，嚴(yán)重影響試油選層、儲(chǔ)層改造工藝的實(shí)施[2]。針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系碎屑巖儲(chǔ)層流體含量精細(xì)化評(píng)價(jià)難度大的問題，筆者通過精細(xì)刻畫儲(chǔ)層流體含量，定量分析儲(chǔ)層含油性，觀察油、水在儲(chǔ)層滲流通道中的微觀分布特征，形成了碎屑巖儲(chǔ)層微觀孔隙特征及流體性質(zhì)的定量化與可視化評(píng)價(jià)方法，提高了碎屑巖儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

1 工區(qū)概況

目前，準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系錄井流體識(shí)別主要從巖性、物性、含油氣性、含水性和地層能量幾個(gè)方面進(jìn)行描述，錄井絕對(duì)解釋符合率偏低，主要表現(xiàn)在流體性質(zhì)判別把握比較大，但對(duì)油水比例及流體在微觀孔隙結(jié)構(gòu)中的賦存狀態(tài)不清楚。2013～2014年，準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系試油17層，絕對(duì)解釋符合率僅為41.2%，主要表現(xiàn)為油水比例判斷不精確，流體含量精細(xì)化評(píng)價(jià)難度大，解釋含油(氣)水層、試油油(氣)水同層4層，解釋油水同層、試油含油水層3層。

2 巖心顯微熒光薄片數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)的建立

2.1利用原油刻度顯微熒光制定油質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)

利用顯微鏡對(duì)巖心樣品進(jìn)行熒光顯微成像，得到一定波長范圍內(nèi)巖心表面熒光各波長的單色圖像，利用相應(yīng)的軟件做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，得到發(fā)光顏色、發(fā)光強(qiáng)度及發(fā)光部位等多維信息[3]。通過選取不同密度的凝析油、中質(zhì)油及(超)重質(zhì)油巖心樣品進(jìn)行熒光顯微成像分析，結(jié)果如圖1所示。根據(jù)不同密度原油在熒光顯微成像中發(fā)光顏色和發(fā)光強(qiáng)度的不同，分別制定發(fā)光強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和熒光顏色分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，能夠自動(dòng)對(duì)比確定量化值和自動(dòng)識(shí)別確定色階值。

圖1 不同密度原油的在顯微熒光下的發(fā)光顏色及發(fā)光強(qiáng)度

圖2 J208井顯微照片

2.2地層流體在儲(chǔ)層中的賦存特征

熒光顯微圖像技術(shù)是應(yīng)用錄井技術(shù)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的新方法之一，其目的是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層微觀特征及流體性質(zhì)，利用巖心顯微熒光薄片建立儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)的可視化評(píng)價(jià)方法，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定量化采集。地層流體在巖石中的分布特征多種多樣，主要分布于粒間孔、構(gòu)造裂縫、膠結(jié)物內(nèi)微孔和粒內(nèi)縫，對(duì)碎屑巖來講主要分布于粒間孔、粒內(nèi)溶孔、膠結(jié)物內(nèi)微孔，可根據(jù)熒光的產(chǎn)狀及組合準(zhǔn)確判斷產(chǎn)層的流體性質(zhì)[4，5]。圖2為J208井4074.35m的顯微照片，可以看出，主孔喉主要被烴類占據(jù)，可動(dòng)水較明顯，基質(zhì)未受浸染，孔隙發(fā)育，儲(chǔ)集空間相對(duì)較小，滲流能力差。

2.3儲(chǔ)集層油水量化識(shí)別

石油的發(fā)光性質(zhì)取決于它的化學(xué)成分。一般情況下，水是不發(fā)熒光的，如果水中混入一定濃度的烴類物質(zhì)，就會(huì)發(fā)出熒光。由于水中烴類物質(zhì)含量很低，它發(fā)出的熒光無論從色調(diào)、亮度、飽和度上都與石油熒光有差別，這也是利用熒光顯微圖像技術(shù)對(duì)油水進(jìn)行識(shí)別、判定的基礎(chǔ)。通過物性、熒光薄片的系統(tǒng)取樣、對(duì)比分析，對(duì)圖像的熒光與非熒光顯示進(jìn)行分割，結(jié)合人工識(shí)別進(jìn)行修正，并進(jìn)行熒光特征的提取和矩陣劃分，再利用熒光特征矩陣進(jìn)行求和計(jì)算，所得之和即為含油面積。

以顯微熒光薄片圖像為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)為工具，對(duì)熒光圖像的發(fā)光顏色、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光面積進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合巖心樣品喉道、微細(xì)裂縫理化參數(shù)，開發(fā)了《巖心顯微熒光薄片數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)》，實(shí)現(xiàn)了顯微熒光圖像智能對(duì)比分析處理、展示及輸出成果報(bào)告。

3 巖心流動(dòng)試驗(yàn)結(jié)合核磁數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)可動(dòng)流體飽和度

根據(jù)核磁共振弛豫時(shí)間界限，可將賦集于巖石孔隙中的流體分為可動(dòng)流體與束縛流體。該次研究采用離心法確定可動(dòng)流體飽和度、束縛流體飽和度及錄井核磁橫向弛豫時(shí)間截止值(τ2,cutoff)[6]，并根據(jù)測量結(jié)果對(duì)錄井核磁τ2,cutoff進(jìn)行標(biāo)定，通過稱重法驗(yàn)證所測孔隙度和滲透率結(jié)果。試驗(yàn)測出巖樣可動(dòng)流體飽和度和束縛流體飽和度后，再通過巖心流動(dòng)試驗(yàn)測量巖樣的可動(dòng)流體，在不同流速下進(jìn)行巖心驅(qū)替試驗(yàn)，得出儲(chǔ)層產(chǎn)出程度[7]。試驗(yàn)結(jié)果表明，核磁共振分析結(jié)果與巖心流動(dòng)試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本符合，核磁共振測試的巖樣產(chǎn)出率、殘余油飽和度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高(見表1)。

表1 不同流速(壓差)水驅(qū)油流動(dòng)試驗(yàn)與核磁共振測試對(duì)比表

4 顯微熒光圖像的殘余油賦存狀態(tài)對(duì)比分析

取驅(qū)替前的原始巖樣，驅(qū)替后巖樣的進(jìn)口端(前端)、中間以及出口端(后端)磨制巖樣薄片，在偏光顯微鏡下觀察巖石結(jié)構(gòu)、孔隙分布，再通過熒光顯微鏡觀察，對(duì)樣品進(jìn)行粗略描述，判斷孔隙中剩余油和水的分布狀況。根據(jù)偏光顯微鏡和熒光顯微鏡下的巖石顆粒結(jié)構(gòu)及油水分布，可觀察巖石顆粒磨圓度、接觸類型、喉道類型等。對(duì)比分析顯微熒光圖像的殘余油賦存狀態(tài)，指導(dǎo)原始圖像進(jìn)行特征刻畫。如圖3所示，原始巖樣的熒光圖像特征：發(fā)光面積2.69%，發(fā)光強(qiáng)度2，色階值2，主要發(fā)綠黃、黃綠、褐等色，熒光賦存狀態(tài)主要為基質(zhì)侵染、簇狀、喉道狀吸附，主孔喉見可動(dòng)水；驅(qū)替后巖樣的熒光圖像特征：發(fā)光面積1.23%，發(fā)光強(qiáng)度1，色階值1，主要發(fā)灰白、暗褐等色，殘余熒光賦存狀態(tài)主要為角隅狀、孔表薄膜狀吸附。通過肉眼觀察與驅(qū)替前、后熒光量化數(shù)據(jù)分析表明，巖樣驅(qū)替前、后水洗作用較明顯，有極少量油被水所驅(qū)替。

圖3 巖樣驅(qū)替前、后顯微熒光圖像

5 顯微熒光薄片解釋評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立

通過巖心顯微熒光薄片數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)油層、油水同層、含油層、含油水層、水層等進(jìn)行儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)顯微熒光表征參數(shù)識(shí)別，觀察熒光顏色、色差、亮度及產(chǎn)狀，量化發(fā)光面積，分析孔隙特征及主孔喉流體特征，初步建立顯微熒光圖像表征參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。

表2顯微熒光圖像表征參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

6 現(xiàn)場應(yīng)用

將顯微熒光圖像表征參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與巖心核磁數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成了一套適用于現(xiàn)場的儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)微觀可視化解釋標(biāo)準(zhǔn)。利用該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)D13井不同層位進(jìn)行分析(圖4)，可以看出，巖心熒光薄片主孔喉見明顯可動(dòng)水，基質(zhì)受浸染，熒光顏色為綠黃色，不均勻，色差明顯，可溶烴呈角隅狀、簇狀吸附；發(fā)光面積為1.05%～3.96%，孔隙度為2.67%～11.30%，滲透率為0.01～1.08mD，含油飽和度為33.73%～56.99%，束縛水飽和度為42.52%～55.18%，含水飽和度為43.01%～66.27%，可動(dòng)流體飽和度為17.39%～19.12%。D13井試油結(jié)果表明，百口泉組(4175～4280m)獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，平均日產(chǎn)油氣流達(dá)30m3，日產(chǎn)水5.67m3。初步預(yù)測，研究區(qū)百口泉組有利勘探面積達(dá)700km2，勘探前景非常廣闊。

圖4 D13井微觀可視化解釋標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)示意圖

7 結(jié)論

1)以顯微熒光薄片圖像為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)為工具，對(duì)熒光圖像的發(fā)光顏色、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光面積進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合巖心樣品喉道、微細(xì)裂縫理化參數(shù)，開發(fā)了錄井巖心顯微熒光薄片數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)，建立了顯微熒光圖像表征參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2)將顯微熒光圖像表征參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與巖心核磁數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成了一套適用于現(xiàn)場的儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)微觀可視化解釋標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)可視化評(píng)價(jià)。

3)儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)微觀可視化解釋標(biāo)準(zhǔn)從微觀角度直觀展示流體賦存狀態(tài)，為試油選層、優(yōu)選改造工藝提供決策依據(jù)，建議在新疆油田進(jìn)一步推廣使用。

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[編輯] 龔丹

P631.84

A

1673-1409(2017)19-0035-05

2016-06-03

付連明(1986-)，男，工程師，主要從事油氣勘探方面的研究工作，fulming@petrochina.com.cn。

[引著格式]付連明，朱喜萍，甘仁忠，等.特低滲儲(chǔ)層流體賦存狀態(tài)可視化研究與應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(19):35～39.