白秋地区油层录井响应特征及评价技术研究

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  摘要:南阳凹陷白秋地区构造运动强烈,形成一系列的断块油藏。地质录井资料表明,不同断块油层录井资料特征不尽相同。为了更好地完成对该区油气显示综合评价,在综合分析、研究该区油水层录井、测井、试油资料基础上,总结出该区油水层录井响应特征,并运用常规地质录井、综合(气测)录井、地化录井等资料相结合,提出了该区油气显示综合评价标准。
  关键词:白秋地区;油水层;录井响应特征;评价标准
  白秋地区位于南阳凹陷北部斜坡带中部,面积近200Km2,是南阳凹陷较早的一个勘探区带。该区构造复杂、断层发育,断层相互交切形成一系列断鼻、断块,油藏类型主要以断鼻(块)、断层-岩性油藏为主[1]。该区油质复杂多样,气测组分缺乏规律性,应用传统解释方法难以满足精细解释评价需要。白秋地区常规地质录井、综合(气测)录井、地化录井是白秋地区基本录井方法,为满足精准解释评价需要,对储层不同流体的响应特征进行探索。
  1油层在录井资料响应特征
  1.1常规地质录井响应特征
  常规地质录井主要包括岩屑录井、岩心录井、荧光录井、钻时录井及钻井液录井等录井项目,其特点是直观、真实,是了解地层岩性及组合关系、油气水显示和建立地层剖面的重要手段。
  1.1.1油层(同层)岩性
  根据白秋地区试油及投产(油层和同层共46层)资料,其岩性统计结果为:粉砂岩7层33.5m,占15%;细砂岩33层216.3m,占72%;含砾细砂岩5层28.2m,占11%;砾状砂岩1层5m,占2%。在4种岩性中,粒径最细的粉砂岩所占比例为15%。因此,该区油层(同层)岩性主要为细砂岩,其次为粉砂岩、含砾细砂岩,砾状砂岩则偶见。
  1.1.2油层(同层)岩屑含油级别
  (1)含油性分布情况
  根据对白秋地区试油及投产层含油级别进行分析,试油为油层或同层的层段,除2层为荧光条带,其余岩屑录井均有显示。其中,油层显示以荧光级别为主,油迹及油斑显示次之;油水同层显示主要为荧光和油迹;水层和干层岩屑无显示明显增多(表1)。平面上,南108-张36井以北的油(同)层显示以油迹为主,油斑、油浸次之;以南以荧光显示为主,油迹显示次之。该区由南向北随着地层抬升,含油级别逐渐升高、原油密度逐渐升高(油质变稠)(图1-1)。
  (2)含油级别下限
  根据对白秋地区试油及投产为油(同)层含油级别分析,共46层283.0m,其中荧光条带2层11.2m,占4%;荧光25层157.1m,占54%;油迹12层81.1m,占26%;油斑6层28.5m,占13%;油浸1层5.1m,占3%。通过对2层荧光条带(张36井)岩性进行复查发现该段岩屑较细,呈散状。分析原因是由于定向井钻进过程中,钻具研磨严重,加之泥浆冲洗,造成含油岩屑含量极少而呈偶见。而荧光显示占试油为油层和同层总数的54%。因此,将白秋地区油层(同层)岩屑含油级别下限定为荧光级别。
  总体来看,白秋地区油层岩性为粉砂岩-含砾细砂岩,以细砂岩为主;不同区块,油质不同,加上井型和钻井方式的不同,导致油层含油级别荧光-油浸级均存在,以荧光级为主,油迹级次之。
  1.2 气测录井参数响应特征
  气测录井是应用专业气体检测系统,测定钻井液中烃类及组份含量,以及氢气、硫化氢等非烃含量的一种录井方法,它具有灵敏度高的优势,是录井现场发现油气显示的主要方法之一。白秋地区完井76口井,其中69口井完成气测录井。通过对已试油、投产38口井103层气测异常资料进行综合研究,发现白秋地区气测全烃异常值、气测组份、全烃异常倍数、全烃灌满系数等参数,在评价油水层方面,特征明显。
  1.2.1全烃异常绝对值和组份
  根据对白秋地区气测录井资料分析,认为气测录井全烃绝对值大小、气测组份是否齐全,可以间接反映地层(储层)流体性质。在白秋地区,经试油证实为油层或油水同层共46层,其中32层气测全烃含量在0.5-5%之间,约占70%;14层气测全烃含量小于0.5%,约占30%;而50层证实为非价值层(含油水层、水层、干层)中,仅有10层的气测全烃含量大于0.5%,占20%;其余40层的气测全烃含量小于0.5%,占80%。
  通过研究发现,平面上,白秋地区南部(南79、南99)至北部(张36、南107)等区块,油层气测异常全烃绝对值,存在明显的由高到低的变化规律。表明白秋地区由南向北,由于油质变稠,气测异常明显变差。
  全烃异常值受到影响因素较多。虽然白秋地区总体油层(油水同层)气测全烃绝对值较高,但仍有少量井油层全烃异常绝对值较低;同样,该区水层气测全烃绝对值总体较低,也存在个别全烃异常绝对值较高的现象。另外,该区部分油层(油水同层)气测组分不全,而部分水层(干层)气测组分齐全。因此,单一使用全烃绝对值参数进行油气显示解释评价,往往导致较大偏差。
  1.2.2 全烃异常倍数(全烃比值)
  全烃异常倍数即全烃异常值与全烃基值的比值,是反映气测异常幅度的指标。根据白秋地区气测录井全烃异常倍数规律,将该区全烃异常倍数值分为三类:全烃異常倍数>4为气测异常明显;全烃异常倍数2-4,则气测异常微弱;全烃异常倍数值<2为气测无异常。
  总体来看,白秋地区,油层气测异常明显,约占油(同)层的80%。而非价值层(含油水层、水层、干层)气测异常明显仅占13%。表明白秋地区油(同)层气测全烃,均有异常显示,而水层(含油)、干层气测异常不明显。因此,可以将此项参数作为油水层评价标准之一。
  1.2.3全烃灌满系数
  全烃灌满系数即单层全烃异常厚度与该储层厚度的比值,是反映油气富集程度的标志之一。在试油或投产为油(同)层中,46层的灌满系数均≥0.65,占100%;而53层证实为含油水层、水层、干层中仅有12层的灌满系数≥0.65,约占非价值层的23%,其余41层的灌满系数均<0.65,占非价值层的77%。白秋地区油(同)层全烃曲线的特点是形态较饱满,特征较为明显。   总体来看,白秋地区油(同)层全烃异常倍数(全烃比值)、全烃灌满系数高;水层、干层全烃异常倍数(全烃比值)、全烃灌满系数低。因此,能够利用以上参数建立图版进行油水层评价。
  1.3地化录井参数响应特征
  地化錄井是现场利用地化分析仪,对岩石样品进行分析,进而快速评价烃源岩和储层的一种录井方法。其分析参数主要包括S0、S1、S2和Tmax,其派生参数主要包括Pg(含油气总量)、GPI(气产率指数)、OPI(油产率指数)、TPI(油气总产率指数)等,利用地化录井参数及其之间的关系,进行油气水层划分,判别原油性质,从而达到评价储层目的。
  目前,白秋地区共有41口井进行了地化录井,试油或投产55层。根据地化录井资料,结合白秋地区油水层在地化录井参数的响应特征,优选S1、S1/S2及TPI等参数对其进行分析。
  1.3.1 S1值的大小
  通过对白秋地区试获油层、同层、含油水层和水层的S1值大小,进行统计分析。17层试获油层中有13层S1值在8-15mg/g之间,占76%;4层S1值在1.5-4mg/g之间,占24%。16层试获同层中有7层S1值在3-8mg/g之间,占44%;7层S1值在1-3mg/g之间,占44%;2层S1值大于8mg/g,占12%。分析是油(同)层地化分析S1值低的原因,是由于该区油砂含量低,岩屑代表性差,造成挑样困难,分析的地化参数S1不能完全反映储层所含油气的真实情况。20层水层(包括含油水层)中有18层S1值小于3mg/g,占72%;1层大于8mg/g,占4%;6层S1值在3-5mg/g之间,占24%。
  1.3.2 S1与S2值的相对大小
  通过对白秋地区试获油层、同层、水层的地化分析S1与S2大小进行比较,17层试获油层中有14层S1>S2,占油层的82%;3层S1S2,占同层的56%,7层S1S2,占含油水层的55%,4层S1S2,占水层的37%,10层S1  1.3.3油气总产率指数TPI
  TPI=(S0+S1)/(S0+S1+S2),即气态烃、液态烃之和与总烃的比值,TPI值越大反映储层含油气越丰富。对白秋地区试获油层、同层、水层的地化分析TPI值进行比较分析,31层试获油层和同层中有22层的TPI值在0.5-0.8之间,占油(同)层的71%,有9层TPI值小于0.5,占油(同)层的29%;而25层含油水层和水层中有16层的TPI值小于0.5,占水(含油)层的74%;有9层TPI值大于0.5,占水(含油)层的26%。反映该区油水层TPI值的差异性。
  地化分析数据,受油质、储层物性及岩样代表性影响较大,特别是油质轻、储层疏松及岩样代表性差时,影响尤为明显。但对同一区块来说,油水层的地化分析数据,仍然具备各自特征而加以区分。
  2录井油气显示评价技术
  目前现场录井解释方法多样,但不同地区、不同地层,由于地质情况不同,很多解释方法并不适用。针对白秋地区地质特点,结合该区油水层在地质、气测和地化分析录井响应特征以及试油或投产结论,建立了适合于白秋地区的油气层评价图版,主要有气测参数交汇图版、地化分析参数交汇图版、地化分析与气测参数交汇图版等。
  2.1气测参数交汇图版
  通过对白秋地区试油或试采层气测异常数据进行研究,结合油气层在气测参数的响应特征,对气测各个参数作了多个交汇图版。根据各个图版对油水层的解释符合率,气测解释图版优选了全烃异常倍数-全烃灌满系数图版、全烃异常倍数-甲烷异常倍数图版。
  2.1.1全烃比值-全烃灌满系数图版
  利用白秋地区共98层气测全烃异常倍数(全烃比值)和全烃灌满系数建立的交汇图版,可以有效地对油水层进行了区分(图2-1)。从图版可得出白秋地区油层、同层和非价值层全烃异常倍数和全烃灌满系数区间值:
  油层:全烃比值≥7,全烃灌满系数≥0.65;
  同层:3≤全烃比值<7,全烃灌满系数≥0.65;
  非价值层:全烃比值<3,全烃灌满系数<0.65;
  2.1.2全烃比值-甲烷比值图版
  白秋地区由于构造及储层产状的影响,为了单井钻遇更多油层,井型多为定向井。为保证钻井施工安全,在钻井过程中,常常向钻井液中添加润滑剂。该药品对全烃曲线有一定的影响,但对轻烃(甲烷)无影响。而甲烷异常倍数即甲烷异常值与甲烷基值的比值,能有效地反映地下储层中轻烃的变化,从而排除泥浆药品的干扰。因此,引用全烃比值与甲烷比值建立的交汇图版(图2-2),能较好地评价储层的含油性。
  从图版可得出白秋地区油层、同层和非价值层全烃比值和甲烷比值区间值:
  油层:全烃比值≥7,甲烷比值≥3;
  油水同层:3≤全烃比值<7,甲烷比值≥3;
  非价值层:全烃比值<3,甲烷比值<3;
  2.2地化分析参数交汇图版
  通过对白秋地区试油或投产55层地化分析参数进行分析,结合油气层在地化分析参数的响应特征,对地化分析各个参数作了多个交汇图版,根据各个图版对油水层的解释符合率,地化分析图版优选了地化分析S1-S1/S2图版和地化分析TPI-地化分析含油饱和度图版。
  2.2.1地化分析S1-S1/S2解释图版
  地化分析参数S1 代表的单位质量储油岩中的烃含量。一般而言,S1含量越高,表明地层中液态烃含量就越高;S1/S2是原油轻重比参数,可以判别储层中的原油性质。因此利用S1-S1/S2交汇图版能较好地确定储集层流体性质,从而达到评价储层目的(图2-3)。   从以上图版可得出白秋地区油层、同层和非价值层地化分析S1和S1/S2不同储层区间值:
  油层:S1≥8mg/g,S1/S2≥0.7;
  油水同层:3mg/g≤S1<8mg/g,S1/S2≥0.7;
  非价值层:S1<3mg/g,S1/S2<0.7;
  该图版有部份油水同层点落在非价值区。分析原因是由于采用定向井钻探技术,部份岩屑由于研磨较细,造成挑样困难,加之油砂含量低,所挑的样有的为混合样,分析的地化分析参数S1不能完全代表地下储层的真实情况。
  2.2.2地化分析TPI-地化分析含油饱和度(S0)图版
  为了更好地对储集层作出综合评价,当评价层落在地化分析S1-S1/S2图版的非价值区时,不要立即作出判断,此时可引入地化分析TPI-地化分析含油饱和度(S0)图版,可减少误判。
  地化分析含油饱和度的计算公式:
  通过以上公式对55层地化分析参数进行计算,得出的地化分析含油饱和度与油气总产率指数所建立的图版,有效地对储集层作出综合评价(图2-4)。
  从解释图版可得出白秋地区油层、同层和非价值层地化分析TPI-地化分析含油饱和度不同储层区间值:
  油层:含油饱和度S0≥20%,TPI≥0.4;
  油水同层:10%≤含油饱和度S0<20%,TPI≥0.4;
  含油水层及水层:含油饱和度S0<10%,TPI<0.4;
  2.3气测-地化资料交汇图版
  为了提高油气显示层解释符合率,对各项资料进行充分利用,将气测与地化分析参数、全烃异常倍数—地化分析含油饱和度交汇图版,以便对油气显示层作出有效评价。
  2.3.1全烃异常倍数(全烃比值)-地化S1交汇图版
  从地化S1-S1/S2交汇图版中发现,当S1小于3mg/g时,有部分油水同层被判为水层。为了有效地评价油气层,建立全烃比值与地化S1解释图版(图2-5)。根据图版,可得出白秋地区不同储层全烃异常倍数-地化S1相互关系区间值:
  油层:全烃比值≥3,地化分析S1≥8 mg/g;
  油水同层:全烃比值≥3,1 mg/g≤S1<8 mg/g;
  含油水层及水层:全烃比值<3,S1<1 mg/g;
  适用范围:S1<3 mg/g,而全烃比值≥3时;
  2.3.2全烃异常倍数(全烃比值)-地化分析含油饱和度交汇图版
  全烃异常倍数≥3时,建立全烃异常倍数与地化分析含油饱和度交汇图版(图2-6)。根据图版可得出白秋地区油层、同层和非价值层全烃异常倍数-地化分析含油饱和度不同储层区间值:
  油层:全烃比值≥3,地化分析含油饱和度≥20%;
  油水同层:全烃比值≥3,地化分析含油饱和度S0<20%;
  含油水层及水层:全烃比值<3,地化分析含油饱和度S0<5%;
  2.4 录井油气显示层解释标准
  根据白秋地区油气显示层地质、气测和地化分析响应特征,综合岩性、物性、含油性下限以及气测、地化分析以及气测-地化分析交汇解释图版,所确定的油水层区间值,建立白秋地区录井油气显示层解释标准(表2)。
  2.5应用效果
  根据油水层录井参数特征,建立白秋地区录井油水层解释标准。利用新标准,对新钻井共评价录井显示层82层。其中试油15层,13层符合,2层不符合,符合率86.7%,应用获得了良好效果。
  3 结论与认识
  (1)白秋地区油(同)层岩性为粉砂岩-砾状砂岩,其中以细砂岩为主;含油级别为荧光-油浸级,其中以荧光为主;
  (2)白秋地区油(同)层气测异常,总体明显,由于该区发育多个断块油藏,平面上组分之间关系复杂,无规律性;
  (3)白秋地区油(同)层地化录井异常明显。油层地化分析值一般S1>S2,该区油质主要为中质。地化分析数据,受油质、储层物性及岩样代表性影响较大,当油质轻、储层疏松及岩样代表性差时,分析数据明显偏低。
  (4)根据白秋地区油(同)层响应特征及其特殊性,摒弃传统现场录井解释方法,在优选多种图版的基础上,建立了全新的气测、地化分析、气测-地化分析解釋图版,提出了适合白秋地区油气显示解释评价标准;
  (5)每种油气显示解释方法,既有优势,也有不足。在进行油气显示综合评价时,需结合不同解释图版解释结果,统筹分析,得出最终评价结果;
  参考文献
  [1]张帆,吴珊,等.南阳凹陷白秋地区有利目标评价,河南油田分公司石油勘探开发研究院,内部资料,2009,12:5~6
  作者简介:杨春华,男,1969年出生,中国石油大学(华东)资源勘查专业毕业,工程师。长期从事录井技术管理及研究工作。
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