熱解氣相色譜錄井技術(shù)在儲集層流體性質(zhì)識別中的應(yīng)用

荊文明 方鐵園 田青青 李艷霞

(①中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司；②盤錦中錄油氣技術(shù)服務(wù)有限公司)

0 引 言

在油氣勘探開發(fā)中，流體性質(zhì)的識別是錄井解釋的重要任務(wù)，同時(shí)也是常規(guī)測錄井解釋中的難點(diǎn)之一。熱解氣相色譜錄井技術(shù)在渤海油田油氣資源勘探開發(fā)推廣應(yīng)用以來，由于勘探盆地內(nèi)不同區(qū)域的物性、巖性、巖石成分、原油性質(zhì)不同[1]，解釋人員利用熱解氣相色譜譜圖直觀識別法判斷儲集層流體性質(zhì)時(shí)可能造成解釋的誤判，從而降低解釋符合率。鑒于在儲集層流體性質(zhì)識別方面較為常用的解釋方法分為定性解釋與定量解釋[2]，本文對利用熱解氣相色譜資料建立的適用于渤海油田不同原油性質(zhì)的儲集層定量化解釋評價(jià)圖板進(jìn)行闡述，通過對不同原油性質(zhì)儲集層熱解氣相色譜譜圖進(jìn)行拆分，并準(zhǔn)確計(jì)算拆分后譜圖包絡(luò)線面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定量化。輕中質(zhì)油儲集層原譜圖拆分為正構(gòu)烷烴與未分辨峰化合物2個(gè)譜圖，建立了原油性質(zhì)為輕中質(zhì)油儲集層正構(gòu)烷烴×1 000/總峰面積與未分辨峰化合物總峰面積交會(huì)圖板；重質(zhì)油儲集層原譜圖拆分為輕、中、重組分三部分，建立了原油性質(zhì)為重質(zhì)油儲集層(中+重)/總峰面積與總峰面積交會(huì)圖板。兩圖板的建立實(shí)現(xiàn)了熱解氣相色譜技術(shù)在渤海不同原油性質(zhì)儲集層流體性質(zhì)識別的定量化，提高了解釋評價(jià)精度，也為探井試油層段優(yōu)選提供了科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與勘探難題

渤海是由山東半島和遼東半島環(huán)抱的半封閉內(nèi)海，面積7.3×104km2，由10個(gè)凸起12個(gè)凹陷組成，屬于華北沉積盆地的一部分，石油天然氣資源十分豐富，近年來仍有大、中、小油田不斷被發(fā)現(xiàn)[3]。在勘探過程中第三系地層內(nèi)發(fā)現(xiàn)了沙二段、沙三段、東下段、東上段、館陶組及明下段6套含油層系，由于勘探目標(biāo)地質(zhì)條件多變，儲集層物性、原油性質(zhì)及油氣水關(guān)系更為復(fù)雜[4-5]，重點(diǎn)勘探區(qū)域油氣類型包括降解原油、低熟油、低阻油、正常原油和凝析油氣等，不同類型的油氣藏地球化學(xué)資料特征差異明顯[6]。

2 熱解氣相色譜錄井分析原理

熱解氣相色譜錄井以巖屑、巖心、壁心為分析對象，直接將樣品中的原油在300℃下加熱，熱蒸發(fā)出來nC10-nC40的正構(gòu)烷烴、姥鮫烷及植烷，通過色譜峰求取各組分的相對百分含量[7-8]。熱解氣相色譜錄井的突出特點(diǎn)是可以快速、定量地得到儲集層油氣性參數(shù)，可獲得油氣組成等微觀信息，了解儲集層原油性質(zhì)的細(xì)微變化、原油遭受破壞的程度，與其他專業(yè)技術(shù)相比，手段更直接，可為錄井現(xiàn)場儲集層流體評價(jià)提供一種新方法和思路[9]。

3 儲集層解釋評價(jià)

為了更深入了解熱解氣相色譜錄井技術(shù)對儲集層流體性質(zhì)判識的應(yīng)用情況，筆者進(jìn)行了精細(xì)研究與總結(jié)，重新統(tǒng)計(jì)了40多口測試井的熱解氣相色譜分析資料，并結(jié)合試油結(jié)果對譜圖形態(tài)進(jìn)行歸類，將其分為輕中質(zhì)油儲集層、重質(zhì)油儲集層，并對測試結(jié)果為不同流體性質(zhì)的儲集層輕中質(zhì)油譜圖形態(tài)、重質(zhì)油譜圖形態(tài)充分挖掘，嘗試以新的方法對熱解氣相色譜譜圖進(jìn)行拆分，準(zhǔn)確計(jì)算拆分后包絡(luò)線面積，從而建立不同原油性質(zhì)定量化解釋評價(jià)圖板。

3.1 輕中質(zhì)油儲集層定量解釋圖板

分析輕中質(zhì)油儲集層譜圖，并經(jīng)油層與油水同層譜圖對比分析可知，熱解氣相色譜獲得的信息較為齊全，可獲得儲集層飽和烴組分的豐度大小及碳數(shù)范圍、主峰碳數(shù)、未分辨峰化合物的含量等微觀信息，儲集層含油性判識主要依據(jù)飽和烴組分豐度的大小、碳數(shù)范圍，含水性識別主要依據(jù)未分辨峰化合物含量的多少。為此，準(zhǔn)確求取未分辨峰化合物總峰面積成為區(qū)分儲集層流體性質(zhì)的關(guān)鍵因素。首先對油層、油水同層譜圖進(jìn)行拆分(圖1a中油層拆分為圖1b、圖1c兩個(gè)譜圖，圖1d油水同層拆分為圖1e、圖1f兩個(gè)譜圖)，拆分后直觀分析組分譜圖，對比分析發(fā)現(xiàn)油水同層的未分辨峰化合物(圖1f)總峰面積明顯大于油層(圖1c)，總體上分析油水同層隨著未分辨峰化合物面積的增多，正構(gòu)烷烴總峰面積占總峰面積值會(huì)逐漸降低。正構(gòu)烷烴總峰面積通過資料處理軟件可采用“校正歸一法”直接求取，未分辨峰化合物總峰面積則通過資料處理軟件采用“歸一法”在求取整個(gè)譜圖包絡(luò)線總峰面積后間接求取。據(jù)此，重新統(tǒng)計(jì)渤海區(qū)域近40口測試井200多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并建立了正構(gòu)烷烴×1 000/總峰面積與未分辨峰化合物總峰面積定量解釋圖板(圖2)，從油層到油水同層、含油水層、水層，可見隨著含水量的增多，未分辨峰化合物總峰面積呈變大的趨勢，圖板規(guī)律性明顯。

3.2 重質(zhì)油儲集層定量解釋圖板

分析重質(zhì)油儲集層譜圖、并經(jīng)油層與含油水層譜圖對比可知，隨著降解程度的增加，原油中正構(gòu)烷烴基本缺失，主要成分為不可分辨的復(fù)雜混合物，以同樣方法進(jìn)行譜圖拆分顯然已經(jīng)不再適用。為此，將重質(zhì)油譜圖按照熱解氣相色譜標(biāo)準(zhǔn)樣品的出峰時(shí)間劃分為輕、中、重三個(gè)部分，由含油水層與油層譜圖直觀對比分析可見，中、重部分組分包絡(luò)線面積差距較大，輕部分組分包絡(luò)線面積差距相對較小，準(zhǔn)確求取中、重部分組分包絡(luò)線面積能夠?qū)崿F(xiàn)對流體性質(zhì)的判識。為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，輕部分碳數(shù)范圍規(guī)定為nC12-nC16，譜圖保留時(shí)間為0～7 min，中部分碳數(shù)范圍規(guī)定為nC17-nC25，譜圖保留時(shí)間為7～13 min，重部分碳數(shù)范圍規(guī)定為nC26-nC38，譜圖保留時(shí)間為13～26 min(圖3)，通過資料處理軟件采用“歸一法”分別求取這三段與熱解氣相色譜基線的下包面積實(shí)現(xiàn)定量化，重新統(tǒng)計(jì)渤海區(qū)域近20口測試取樣井100多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并建立了(中+重)/總峰面積與總峰面積定量解釋圖板(圖4)，發(fā)現(xiàn)儲集層含水特征越明顯，(中+重)/總峰面積比值越小，圖板規(guī)律性明顯。該圖板測試層目前只有油層、含油水層兩個(gè)解釋級別，隨著數(shù)據(jù)點(diǎn)的增多，可在后期對解釋圖板進(jìn)行完善補(bǔ)充。

圖1 輕中質(zhì)油儲集層譜圖拆分

圖2 正構(gòu)烷烴×1 000/總峰面積與未分辨峰化合物總峰面積定量解釋圖板

圖3 重質(zhì)油儲集層譜圖拆分

圖4 總峰面積與(中+重)/總峰面積定量解釋圖板

4 應(yīng)用分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用新建立的熱解氣相色譜資料解釋評價(jià)方法對渤海油田2020年生產(chǎn)井進(jìn)行驗(yàn)證，綜合解釋符合率由77.8%提高到87.9%。這充分說明所建立的解釋評價(jià)圖板適合渤海油田不同原油性質(zhì)儲集層流體性質(zhì)的識別。

4.1 輕中質(zhì)油儲集層流體性質(zhì)識別

4.1.1 油層

渤海區(qū)域LD 19-X井沙河街組，井段3 168.0～3 178.0 m，巖性描述為淺灰色熒光含礫細(xì)砂巖，成分以石英為主，長石次之。熒光直照暗黃色，熒光面積20%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率3.3 Ω·m，電阻值較低，平均孔隙度20.8%，平均滲透率178.7 mD，儲集層物性好，測井解釋為油水同層。

熱解氣相色譜錄井采集巖屑樣品10個(gè)，典型譜圖定性識別儲集層原油性質(zhì)為中質(zhì)油，峰型飽滿，含油性較好，對典型譜圖進(jìn)行拆分(圖5)，然后求取圖板數(shù)據(jù)。分析本段儲集層正構(gòu)烷烴×1 000/總峰面積為827.64～869.38；未分辨峰化合物總峰面積為12 230.54～18 687.37 mV·s，定量解釋圖板投在油層區(qū)域(圖2)，熱解氣相色譜解釋為油層。

最終測試產(chǎn)油30.59 m3/d，產(chǎn)氣4 677 m3/d，測試結(jié)論為油氣層，原油密度0.81 g/cm3，熱解氣相色譜解釋結(jié)論與測試結(jié)論相符。

圖5 LD 19-X井3 170.00 m儲集層典型譜圖拆分

4.1.2 油水同層

渤海區(qū)域KL 16-X井沙河街組，井段1 685.0～1 704.0 m，巖性描述為淺灰色熒光含礫細(xì)砂巖，成分以石英為主，長石次之。熒光濕照暗黃色，熒光面積5%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率6.93 Ω·m，電阻值較低，平均孔隙度10.2%，平均滲透率42.3 mD，儲集層物性一般，測井解釋為干層。

熱解氣相色譜錄井采集巖屑樣品19個(gè)，典型譜圖定性識別儲集層原油性質(zhì)為中質(zhì)油，峰型飽滿，含油性較好，對典型譜圖進(jìn)行拆分(圖6)，并求取圖板數(shù)據(jù)，分析本段儲集層正構(gòu)烷烴×1 000/總峰面積為710.23～797.33；未分辨峰化合物總峰面積為99 658.24～125 340.83 mV·s，定量解釋圖板投在油水同層區(qū)域(圖2)，熱解氣相色譜解釋為油水同層。

最終測試產(chǎn)油57.25 m3/d，產(chǎn)水24.83 m3/d，測試結(jié)論為油水同層，原油密度0.88 g/cm3，熱解氣相色譜解釋結(jié)論與測試結(jié)論相符。

圖6 KL 16-X井1 688.00 m儲集層典型譜圖拆分

4.2 重質(zhì)油儲集層流體性質(zhì)識別

4.2.1 油層

渤海區(qū)域BZ 29-X井明下段，井段1 777.0～1 807.0 m，巖性描述為淺灰色熒光細(xì)砂巖，成分以石英為主，長石次之，熒光直照暗黃色，熒光面積10%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率24.2 Ω·m，電阻值較高，孔隙度33.62%，滲透率444.54 mD，儲集層物性較好，測井解釋為油層。

熱解氣相色譜錄井采集巖屑樣品30個(gè)，典型譜圖定性識別儲集層原油性質(zhì)為重質(zhì)油，中、重組分部分峰型飽滿，含油性較好，對典型譜圖進(jìn)行拆分(圖7)，求取圖板數(shù)據(jù)，分析本段儲集層總峰面積為15 484 616～21 664 511 mV·s，(中+重)/總峰面積為0.29～0.34，定量解釋圖板投在油層區(qū)域(圖4)，熱解氣相色譜解釋為油層。

圖7 BZ 29-X井1 800.00 m儲集層典型譜圖拆分

最終測試井段1 779.0～1 805.0 m，產(chǎn)油64.14 m3/d，不產(chǎn)水，測試結(jié)論為油層，原油密度0.98 g/cm3，熱解氣相色譜解釋結(jié)論與測試結(jié)論相符。

4.2.2 含油水層

渤海區(qū)域KL 9-X井明下段，井段947.0～950.0 m，巖性描述為淺灰色熒光細(xì)砂巖，成分以石英為主，少量長石及暗色礦物，熒光直照暗黃色，熒光面積5%。電性特征表現(xiàn)為平均電阻率20.6 Ω·m，電阻值較高，孔隙度36.1%，滲透率1 557.4 mD，儲集層物性較好，測井解釋為油水同層。

熱解氣相色譜錄井采集巖屑樣品3個(gè)，典型譜圖定性識別儲集層原油性質(zhì)為重質(zhì)油，中、重組分部分峰型不飽滿，含油性較差，對典型譜圖進(jìn)行拆分求取圖板數(shù)據(jù)(圖8)，分析本段儲集層總峰面積為2 354 521～2 654 120 mV·s，(中+重)/總峰面積為0.21～0.23，定量解釋圖板投在含油水層區(qū)域(圖4)，熱解氣相色譜解釋為含油水層。

最終測試井段949.0～959.0 m，產(chǎn)油2.72 m3/d，產(chǎn)水35.49 m3/d，測試結(jié)論為含油水層，原油密度0.99 g/cm3，熱解氣相色譜解釋與測試結(jié)論相符。

圖8 KL 9-X井949.00 m儲集層典型譜圖拆分

5 結(jié) 論

在渤海油田勘探開發(fā)過程中開展熱解氣相色譜錄井資料的定量化應(yīng)用研究，為油田勘探開發(fā)提供了精細(xì)的儲集層和流體性質(zhì)評價(jià)服務(wù)，提高了油田勘探開發(fā)效益。輕中質(zhì)油儲集層所建立的正構(gòu)烷烴×1 000/總峰面積與未分辨峰化合物總峰面積交會(huì)圖板，重質(zhì)油儲集層所建立的(中+重)/總峰面積與總峰面積交會(huì)圖板，解決了單用譜圖直觀識別法不能準(zhǔn)確識別儲集層流體性質(zhì)的難題，該解釋方法的成功應(yīng)用將為越來越多新油田的發(fā)現(xiàn)提供基礎(chǔ)研究依據(jù)，在渤海油田勘探、評價(jià)和開發(fā)階段都具有十分重要的意義。