復(fù)雜井況條件下錄井綜合解釋在現(xiàn)場(chǎng)試油實(shí)時(shí)決策中的應(yīng)用

汪 芯 胡 云 李鴻儒 楊 毅 袁勝斌

(①中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司；②中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司；③中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

0 引 言

井下復(fù)雜情況是指鉆井作業(yè)中，鉆井液類型與性能選擇不當(dāng)、井身質(zhì)量較差等，造成井下遇阻、遇卡，以及鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)重憋跳、井漏、井噴等現(xiàn)象，不能維持鉆井和其他作業(yè)的正常進(jìn)行。渤海油田旅大區(qū)塊探井的錄井作業(yè)常受復(fù)雜鉆井情況影響，對(duì)于復(fù)雜井況條件下針對(duì)評(píng)價(jià)油氣顯示的錄井綜合解釋而言，本區(qū)塊主要面臨3方面的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

首先，地下油藏特征非常復(fù)雜，流體類型識(shí)別難度大；多為極輕質(zhì)的油氣同層產(chǎn)出，油溶氣造成的混相特征難以識(shí)別；不同井的錄井資料特征均不同，鄰井可參考性較差且同一口井的不同錄井單項(xiàng)資料特征差異也非常明顯，因與以往錄井解釋所形成的規(guī)律性認(rèn)識(shí)相悖，難以形成區(qū)塊統(tǒng)一規(guī)律性認(rèn)識(shí)。如該區(qū)塊某井氣測(cè)錄井資料表現(xiàn)為氣層特征，而巖屑類資料熒光掃描、地化、三維熒光資料油層特征明顯，試油為油層，各單項(xiàng)錄井資料本身出現(xiàn)一定的矛盾性，各單項(xiàng)錄井解釋權(quán)重如何分配，是錄井綜合解釋過程中面臨的巨大挑戰(zhàn)[1-2]。其次，作業(yè)過程中復(fù)雜的工程因素、人為因素對(duì)錄井資料的質(zhì)量及資料可用性造成極大的困擾。例如，鉆進(jìn)過程中起下鉆更換鉆頭形成的單根氣恰好出現(xiàn)在油層處，常對(duì)解釋造成影響；存在異常高壓時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)迅速添加鉆井液材料，對(duì)輕質(zhì)油氣信息造成污染，讓本就難以區(qū)分流體類型的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)更加困難；取樣人員取樣不及時(shí)或選取樣品代表性差，常造成輕質(zhì)油氣的逸散或無熒光顯示等情況，不利于油氣信息識(shí)別。因此，該區(qū)塊解釋過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量把控是重中之重，對(duì)解釋的符合率、現(xiàn)場(chǎng)及后續(xù)作業(yè)的決策有著重要影響[3-5]。另外，原油密度的預(yù)測(cè)對(duì)后續(xù)試油工藝的選擇具有重要意義。本區(qū)塊揮發(fā)性原油密度預(yù)測(cè)難度非常高，受井況影響，現(xiàn)場(chǎng)常無法進(jìn)行井壁取心作業(yè)，利用含輕質(zhì)油氣的巖屑地化熱解資料進(jìn)行原油密度預(yù)測(cè)面臨巨大困難：一是要求現(xiàn)場(chǎng)取樣人員熱解分析及時(shí)，盡量減少油氣逸散；二是要精確地對(duì)油質(zhì)判別回歸公式的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行較正，以提高解釋的準(zhǔn)確度。

當(dāng)以上難題難以解決時(shí)，對(duì)試油層位以及試油工藝的選取來說都是巨大的挑戰(zhàn)[6-7]。本文以旅大區(qū)塊X井為例，利用錄井資料精準(zhǔn)判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)及預(yù)測(cè)原油密度，為試油作業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

1 鉆前鄰井資料分析

X井設(shè)計(jì)主要目的層為東三段、沙一二段、中生界，相鄰區(qū)塊B井經(jīng)過沙河街組鉆進(jìn)中生界時(shí)發(fā)生溢流，處理后進(jìn)行側(cè)鉆BSa井，沙河街組、中生界解釋主要參考BSa井。BSa井沙河街組測(cè)試為油層，原油密度0.851 9 g/cm3；中生界測(cè)試為油層，原油密度0.859 8 g/cm3，均為輕質(zhì)油。

對(duì)鄰井B井及BSa井沙河街組與中生界油層特征進(jìn)行了梳理，沙河街組與中生界油層各項(xiàng)錄井資料特征差異明顯，中生界各錄井資料受鉆井液污染影響嚴(yán)重，尤其是氣測(cè)錄井資料，對(duì)比分析時(shí)注意各錄井資料數(shù)據(jù)質(zhì)量，各資料對(duì)比特征如下：

(1)從氣測(cè)錄井資料的氣測(cè)組分特征來看，沙河街組油層輕組分含量非常高，C1超過90%，與以往油層特征不同；而中生界受鉆井液材料影響，C4、C5組分異常，含量明顯高于C2、C3。

(2)從巖屑熒光來看，沙河街組熒光顯示要好于中生界油層。

(3)地化熱解色譜譜圖顯示沙河街組峰型飽滿，呈梳狀結(jié)構(gòu)，為明顯的油層特征，氣態(tài)聯(lián)合峰明顯，儲(chǔ)層內(nèi)含氣。而中生界可能受鉆井液污染后清洗的影響，峰型欠飽滿，不含氣態(tài)聯(lián)合峰，為油層特征。

(4)從地化輕烴分析譜圖來看，沙河街組輕烴豐度高，而中生界輕烴豐度含量低。

(5)從三維定量熒光譜圖來看，沙河街組與中生界譜圖出峰位置相似，表明油質(zhì)特征相似。

2 隨鉆錄井綜合解釋

X井油氣水層評(píng)價(jià)錄井技術(shù)組合為常規(guī)氣測(cè)錄井、地化錄井以及三維定量熒光錄井。流體類型的識(shí)別主要利用氣測(cè)值及組分特征、熒光面積及地化、三維定量熒光資料特征。原油密度預(yù)測(cè)主要利用地化巖石熱解參數(shù)資料。

2.1 東營(yíng)組儲(chǔ)層流體類型與原油密度預(yù)測(cè)

東營(yíng)組井段3 030～3 041 m、3 059～3 067 m為熒光細(xì)砂巖，淺灰色，成分以石英為主，次為長(zhǎng)石，少量暗色礦物，細(xì)粒為主，部分粉粒，次棱角-次圓狀，分選中等，泥質(zhì)膠結(jié)，疏松；熒光直照暗黃色，面積20%，D級(jí)，A/C反應(yīng)中速，乳白色。氣測(cè)全烴值33.17%，C1異常倍數(shù)5.39，達(dá)到油氣層標(biāo)準(zhǔn)(圖1)。

圖1 X井東營(yíng)組油層段錄井綜合解釋成果圖

本層數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，利用各單項(xiàng)錄井資料特征，進(jìn)行流體類型判斷。從氣測(cè)組分特征來看，X井東營(yíng)組與BSa井沙河街組相比，重組分含量高，C1僅77.09%，油層特征明顯(圖2)。本層三維定量熒光對(duì)比級(jí)高，達(dá)到油層標(biāo)準(zhǔn)，譜圖主峰碳出峰位置與BSa井沙河街組相似，油質(zhì)特征基本一致(圖3)。從地化熱解氣相色譜譜圖來看，峰型飽滿，氣態(tài)聯(lián)合峰不明顯，與BSa井相比更表現(xiàn)為油層特征，油質(zhì)為輕質(zhì)，由輕烴分析譜圖可以看出，較輕組分烴類豐度異常明顯，油質(zhì)偏輕(圖4)。主要參考?xì)鉁y(cè)資料、巖屑類錄井資料，結(jié)合鄰井油層顯示特征，本層錄井綜合解釋為油層。

圖2 BSa井沙河街組與X井東營(yíng)組氣測(cè)組分特征

圖3 BSa井沙河街組3 345 m與X井東營(yíng)組3 030 m三維定量熒光譜圖

圖4 BSa井沙河街組3 343 m與X井東營(yíng)組3 034 m氣相色譜及輕烴分析譜圖

在確定了流體類型為輕質(zhì)油層后，原油密度是另外一個(gè)重要的問題。為了更好地對(duì)原油密度進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)，以巖石熱解分析參數(shù)為重點(diǎn)，使用基于最小二乘法的多元線性回歸方法對(duì)原油密度進(jìn)行預(yù)測(cè)，與現(xiàn)有一元線性回歸方法相比，對(duì)地層原始原油密度的數(shù)據(jù)恢復(fù)更科學(xué)準(zhǔn)確[8]。通過分析大量試油數(shù)據(jù)，優(yōu)選地化巖石熱解參數(shù)中與原油密度相關(guān)性較大的熱解參數(shù)S1、S2、Pg和Ps，建立遼東灣預(yù)測(cè)原油密度的多元線性回歸方程為：

DEN=0.022 0S1+0.019 5S2-0.019 6Pg-

0.077 4Ps+0.971 3r2=0.902 1

利用上式對(duì)東營(yíng)組油層預(yù)測(cè)得到原油密度0.858 0 g/cm3(表1)。

表1 原油密度預(yù)測(cè)

2.2 沙一、沙二段儲(chǔ)層流體類型與原油密度預(yù)測(cè)

沙一、沙二段在井段3 168～3 178 m、3 180～3 184 m處為熒光含礫細(xì)砂巖，淺灰色，成分以石英為主，次為長(zhǎng)石，少量暗色礦物，細(xì)粒為主，部分中粒，次棱角-次圓狀，礫石主要為石英，礫徑2～3 mm，分選差，泥質(zhì)膠結(jié)，局部灰質(zhì)膠結(jié)，中等；熒光直照暗黃色，面積20%，D級(jí)，A/C反應(yīng)中速，乳白色。氣測(cè)全烴值31.24%，C1異常倍數(shù)8.01，達(dá)到油氣層標(biāo)準(zhǔn)，但仍難以判斷是油層還是氣層。

本井鉆進(jìn)至上部東三段油層時(shí)，開始進(jìn)入異常壓力段，當(dāng)鉆進(jìn)至本層段油層時(shí)，壓力還在逐漸上升，為了工程需要，在鉆進(jìn)至3 152.00 m時(shí)，起下鉆開始添加鉆井液材料，使鉆井液密度由1.36 g/cm3升至1.39 g/cm3。從氣測(cè)曲線特征來看，對(duì)油層段有一定影響，重組分含量升高，至下部3 210.00 m影響變大，氣測(cè)曲線開始出現(xiàn)明顯異常，對(duì)油層段造成很大的影響，給綜合解釋帶來了巨大的困擾(圖5)。

圖5 X井沙一、沙二段油層段錄井綜合解釋成果圖

當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工程狀況時(shí)，立即排查各數(shù)據(jù)質(zhì)量影響情況，當(dāng)油層段受鉆井液材料影響嚴(yán)重時(shí)，其各單項(xiàng)資料質(zhì)量出現(xiàn)明顯異常，尤其熱解氣相色譜譜圖受影響較大，常會(huì)出現(xiàn)污染峰，而從3 160.00 m氣相色譜譜圖來看，譜圖基線較為平直，未見明顯的異常鉆井液污染峰，同理下部油層段基線略有隆起，但也未見明顯的污染現(xiàn)象。由此可見，此油層段鉆井液材料污染對(duì)氣測(cè)有一定影響，對(duì)巖屑類資料影響相對(duì)較小(圖6)。

圖6 X井3 160 m熱解氣相色譜譜圖

利用各單項(xiàng)錄井資料特征，進(jìn)行流體類型判斷。從氣測(cè)組分特征來看，沙一、沙二段油層三角圖板的三角形為小正三角形至小倒三角形，表現(xiàn)為油氣層特征(圖7)， 與BSa井沙河街組相比，重組分含量高，C1僅77.01%，為明顯的油層特征，受鉆井液材料影響，氣體組分略有變重。從熱解氣相色譜譜圖來看，峰型飽滿，氣態(tài)聯(lián)合峰不明顯，與BSa井相比更表現(xiàn)為油層特征，油質(zhì)為輕質(zhì)；從輕烴分析譜圖可以看出，較輕組分烴類豐度異常明顯，油質(zhì)偏輕(圖8)。三維定量熒光對(duì)比級(jí)高，達(dá)到油層標(biāo)準(zhǔn)。本層主要參考巖屑類錄井資料，結(jié)合鄰井與X井東三段油層顯示特征，本層錄井綜合解釋為油層(含氣)。

圖7 X井沙一、沙二段油層氣測(cè)三角圖板

圖8 X井3 176 m氣相色譜譜圖及輕烴分析譜圖

利用遼東灣預(yù)測(cè)原油密度的多元線性回歸方程對(duì)沙河街組油層預(yù)測(cè)得到原油密度0.828 0 g/cm3。

3 鉆后跟蹤對(duì)比分析及測(cè)試決策

經(jīng)錄井資料分析認(rèn)為X井沙河街組儲(chǔ)層為輕質(zhì)油(含氣)，預(yù)測(cè)原油密度為0.828 0 g/cm3，后續(xù)測(cè)井資料同樣顯示為油層特征，決策者決定對(duì)沙河街組進(jìn)行測(cè)試，選擇輕質(zhì)油的測(cè)試工藝。

首先測(cè)試沙河街組井段3 167.5～3 178.1 m二開井，井口無液體產(chǎn)出。用7.94 mm PC油嘴控制流程進(jìn)分離器，天然氣走棧橋燃燒。壓力1.978～2.766 MPa，溫度32.0～36.9℃。產(chǎn)氣14 170～19 140 m3/d， 平均16 830 m3/d，CO2含量0，其中不含H2S和CO，氣比重0.712(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù))。

測(cè)試只產(chǎn)氣未產(chǎn)油，然而錄井、測(cè)井各項(xiàng)資料均表現(xiàn)為明顯油層特征。隨后搜集測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)樣品分析數(shù)據(jù)，與鉆進(jìn)時(shí)的氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行組分特征對(duì)比，并利用X井沙河街組與鄰井BSa井沙河街組、中生界進(jìn)行對(duì)比分析。X井測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)樣品與鉆進(jìn)時(shí)相比，組分變輕，與BSa井中生界極為相似，而與BSa井沙河街組相反，鄰井BSa井中生界已證實(shí)受到鉆井液污染，導(dǎo)致鉆進(jìn)時(shí)氣測(cè)組分明顯偏重，鄰井BSa井沙河街組為未受鉆井液污染(圖9)。

圖9 X井沙河街組與BSa井沙河街組、中生界鉆進(jìn)、測(cè)試樣品氣體組分特征對(duì)比

由此推斷，X井沙河街組受鉆井液污染，進(jìn)一步推斷其正常鉆進(jìn)時(shí)未受影響的條件下氣體組分更輕，與BSa井沙河街組正常鉆進(jìn)時(shí)組分特征相似或更輕；其次從測(cè)試樣品分析數(shù)據(jù)對(duì)比來看，與BSa井中生界組分特征相似，為輕質(zhì)油。由以上分析，并結(jié)合前期巖屑類錄井資料特征，確定解釋為油層(含氣)。

通過對(duì)測(cè)試資料的分析，鑒于復(fù)雜井況以及鉆井液添加劑的影響，加之儲(chǔ)層物性及測(cè)試工藝的影響，匯報(bào)給決策者，決定酸化后繼續(xù)求產(chǎn)。

隨后對(duì)沙河街組測(cè)試井段3 167.5～3 178.1 m酸化后繼續(xù)三開井，用7.94 mm PC油嘴控制流程進(jìn)分離器，液體進(jìn)計(jì)量罐計(jì)量，天然氣走棧橋燃燒，壓力1.693～2.365 MPa，溫度30.8～36.7℃。產(chǎn)液28.32～46.56 m3/d，平均32.46 m3/d；產(chǎn)油26.77～43.56 m3/d，平均30.59 m3/d；產(chǎn)氣4 105～6 687 m3/d，平均4 677 m3/d，氣油比153。油密度0.810 1 g/cm3(20℃)，粘度2.07 mPa·s(50℃)，凝固點(diǎn)14℃，CO2含量0，不含H2S和CO，氣比重0.712(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù))。

酸化后出油，原油密度0.810 1 g/cm3，利用地化熱解數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的原油密度與測(cè)試原油密度誤差僅0.01，完全在誤差允許范圍之內(nèi)。通過錄井綜合解釋來看，這一儲(chǔ)層井況比較復(fù)雜，受井況、儲(chǔ)層物性以及測(cè)試工藝影響，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)復(fù)雜情況，立即建議決策者對(duì)上部東營(yíng)組未受影響的油層進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)一步證實(shí)錄井綜合解釋結(jié)論的可靠性。

測(cè)試井段東營(yíng)組3 035.1～3 042.3 m、3 065.4～3 068.8 m，二開井，求產(chǎn)，用9.53 mm PC油嘴控制流程進(jìn)分離器，液體進(jìn)計(jì)量罐計(jì)量，天然氣走棧橋燃燒。壓力5.144～5.359 MPa，溫度30.0～32.0℃。產(chǎn)油153.12～160.80 m3/d，平均156.40 m3/d；產(chǎn)氣14 492～15 102 m3/d，平均14 762 m3/d，氣油比94。油密度0.846 4 g/cm3(20℃)，粘度6.25 mPa·s(50℃)，凝固點(diǎn)13℃，CO2含量0，不含H2S，CO含量29～81 μL/L，氣比重0.734(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù))。

求產(chǎn)測(cè)試結(jié)果表明，與錄井解釋判斷高度吻合，此層為油層(含氣)，且油質(zhì)比沙河街組略重，利用地化熱解數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的原油密度為0.858 0 g/cm3，同樣與測(cè)試原油密度誤差0.01。

4 結(jié) 論

通過X井隨鉆跟蹤錄井解釋分析，對(duì)渤海油田旅大區(qū)塊復(fù)雜井況疑難井找到了行之有效的解釋分析方法，包括在復(fù)雜井況的條件下判斷流體性質(zhì)，分配各項(xiàng)錄井資料的權(quán)重，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層原油密度。在復(fù)雜井況下，精準(zhǔn)判別流體類型及預(yù)測(cè)原油密度，錄井評(píng)價(jià)體系以科學(xué)可靠的分析及預(yù)測(cè)，為試油作業(yè)決策提供強(qiáng)有力的依據(jù)。同時(shí)，通過對(duì)復(fù)雜地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)的不斷加深，為錄井綜合解釋中進(jìn)行可靠的實(shí)時(shí)決策奠定了重要基礎(chǔ)。