珠江口盆地少井条件下井间CO2 气顶预测方法研究

冯沙沙，杨 勇，李 伟，柴愈坤

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳 518000）

EP 区域发生两期油、两期CO2充注，第一期CO2对第一期油藏驱替作用明显。EPA 油田的幔源无机CO2沿着深大断裂运移至A 油田聚集成藏[1，2]。从油气包裹体特征来看，A 油田原油以第二期为主，CO2以第一期为主，经过多期油气充注，A 油田油气藏类型复杂多样，有纯油层、CO2气顶油层和CO2气层，主区含油范围内仅1 口井-A1 井，钻遇多个CO2气层和气顶油层，CO2含量均在90%以上，但由于多数层未钻遇构造高部位，其井间高部位是否带CO2气顶不确定。若存在CO2气顶，下部油层开发过程中遇到气窜或气锁，会降低油藏采收率，另外CO2溶于水有较强的腐蚀作用，对套管，油管和泵材质要求非常高，开发成本也将大大提高，因此必须将CO2气顶分布研究清楚。目前国内外尚无对井间气顶预测的技术方法，本文创新性的综合应用岩石颗粒溶蚀法、黏土矿物演化法、地饱压差法、圈闭充满度和盖层封堵法，首次探索了一套海上少井情况下CO2气顶预测技术，评价井A2 井钻探后，更有力的证实了该技术方法的可靠性。

1 CO2 气顶预测技术研究

本次CO2气顶分布预测是从储层微观特征，储层流体特征和圈闭盖层特征三个方面开展研究，充分运用CO2流体与储层的相互作用及区域油气充满度特征，通过岩石颗粒溶蚀法，黏土矿物演化法，地饱压差法，圈闭充满度和盖层封堵法进行预测，并通过地震AVO 属性进行辅助验证，最终确定了CO2气顶分布（见图1）。

图1 CO2 气顶预测技术分析图

1.1 岩石颗粒溶蚀法

根据23 个井壁心薄片资料，在韩江组各个层位7个样品岩石薄片中，均未发现颗粒的溶蚀现象；而在珠江组层位的16 个样品岩石薄片中，均有长石和岩屑的颗粒溶蚀现象（见表1，图2）。国内外学者进行了系列富CO2流体-砂岩作用的实验，发现CO2充注不仅会引起砂岩中一些碎屑矿物（例如长石）和早期自生矿物的溶蚀、溶解，形成次生孔隙，CO32-还会与H2O、砂岩发生反应，溶蚀过程达到平衡后，地层流体由酸性变为碱性，从而析出碳酸盐矿物（如片钠铝石、方解石、白云石、菱铁矿等）[3-11]。本油田主要是长石和岩屑的溶解，形成了较多的铁白云石，泥晶碳酸盐岩胶结物和菱铁矿，且本油田地层水pH 值为8～9，比周边油田pH值要高。以上颗粒溶蚀现象及菱铁矿出现的层位主要在珠江组，说明韩江组储层中不存在CO2或者CO2含量极少，而珠江组CO2含量较高，存在CO2气顶的可能性大。

图2 铸体薄片（A 长石溶蚀，B 岩屑溶蚀）

表1 颗粒溶蚀现象统计表

1.2 黏土矿物演化法

储层中含有CO2的流体会对黏土矿物产生明显的影响，CO2流体的充注加快了伊蒙混层黏土矿物的演化，伊蒙混层含量大大减小，其中伊蒙混层中的蒙皂石含量也会大大减少[12]。根据这一原理，对A 油田和该区域已开发油田的黏土矿物-X 衍射资料进行分析，从表2 中可见，各油田选择与A 油田珠江组相近的深度段，A 油田伊蒙混层含量比EP 其他油田的要低12%～36%，蒙皂石含量低15%～40%；而A 油田本身，珠江组伊蒙混层含量比韩江组低。

表2 EP油田群黏土矿物-伊蒙混层和蒙皂石含量对比

EP 油区其他油田均不含CO2气层和气顶，因此A油田伊蒙混层和蒙皂石的含量大大降低，主要是因为CO2促进了黏土矿物中伊蒙混层的演化，进而说明CO2主要分布在珠江组，珠江组的未钻遇构造高部位的油藏可能带CO2气顶。

1.3 地饱压差法

气顶油藏油环的饱和压力Po≈地层压力P[13]。因此A 油田带CO2气顶的油藏，其地层压力必定和油藏饱和压力接近，即油藏的地饱压差接近于0。油田钻井已经证实的带气顶的油藏有A1 井Z5 层和A2 井Z3 层。从油田PVT 分析结果可见（见表3），Z5 和Z3气顶油藏的地层压力和饱和压力非常接近，地饱压差在1 MPa 左右。

所以该油田PVT 资料显示地饱压差较小时（1 MPa左右），可以确定为带气顶油藏，而地饱压差较大时，说明油藏未饱和，不会形成气顶。珠江组Z10 层地层压力和饱和压力相差较大，说明不带气顶。该方法适用于判断有高压物性分析数据的油藏高部位是否带气顶（见表3）。

表3 A油田高压物性分析数据表

1.4 圈闭充满度和盖层封堵预测法

张厚福等[14]应用充满系数，即含油高度与圈闭的闭合高度的比值来评价油气藏的含油量大小；武守诚[15]将油气充满度定义为含油面积占圈闭面积的百分数。本文将油气充满度定义为含油/气面积与最大圈闭面积的比值，得出了韩江组和珠江组各油、气层的圈闭充满度（见图3）。

图3 油藏圈闭充满度直方图

从统计结果可见，韩江组油藏充满度普遍较大，珠江组圈闭油的充满度相对较小，而珠江组充注了CO2气的层和气顶油藏充满度较大。根据这一规律，珠江组充满度较大的油藏，可能顶部会有CO2气顶。从图3 中可以判断，除Z1 外，其他油藏充满度都小于40%，确定不带气顶。那Z1 的盖层条件是否能够满足封堵气层的需求呢？本文对各个油气藏盖层的物性进行了分析（见图4）。以Z2 的CO2气层的盖层物性为标准进行对比，Z1 盖层孔隙度和渗透率较大，封堵条件较差，因此推断Z1 层不带气顶。

图4 油气藏盖层孔隙度和渗透率直方图

1.5 地震AVO 反演辅助验证含气性

AVO 属性包括AVO 截距（A）：它是入射角为0 度纵波垂直入射时的反射系数，可反映岩性特征等地质现象；AVO 梯度（B）：为直线的斜率，与纵横波速度比有关，反映的是岩层弹性参数的综合特征，通常含气砂岩比水饱和砂岩具有更大的梯度值；碳氢检测因子（AB）：通常情况下，砂岩含气时A 和B 的绝对值是增大的，而AB 增大更明显，在剖面上“亮点”特征会更加突出[16]，因此（AB）属性特征常用作为碳氢检测指示。

根据前面AVO 类型分析，A 油田含气储层为III类AVO，AB 属性为正值，含油储层和含水储层为IV类AVO，AB 属性值应为负值，基于AB 属性值值域可预测含气储层的分布位置（对10 m 以上的油气层识别效果较好）。通过对主力含气储层Z5（厚11 m）分析，AB 属性预测的含气范围主要集中在A1 井的构造高部位，与解释的含气边界比较吻合，而含油范围内AB属性呈现的是负的AB 值（见图5）。对Z1 层（10 m）的AB 属性进行分析，A1 井Z1 层均钻遇油层，并未钻遇气，属性结果与钻井吻合，根据属性平面分布预测Z1层不带气顶。

图5 AB 属性平面图（粉色线表示含气边界，黑色线表示含油边界）

2 结论与应用

在以上气顶预测的基础上，钻探了评价井A2 井，进一步证实了该预测技术的可靠性。A2 井在韩江组各层高点均未钻遇CO2气顶或CO2气藏；珠江组钻遇多个CO2气藏和气顶油藏，圈闭充满度小的油藏构造高点均不带气顶，与预测一致；A2 井钻遇气顶油藏Z5 的边部位，取样PVT 分析地饱压差1.3 MPa，地饱压差较小；Z18 层钻遇高部位，地饱压差10 MPa，不带气顶，与预测一致。A2 井钻遇Z5 和Z1 层均为油层，与AVO 预测结果一致。

综上所述，本文综合运用岩石颗粒溶蚀法，黏土矿物演化法，地饱压差法，圈闭充满度和盖层封堵法，地震AVO 属性预测等多种方法，对井间高部位CO2气顶进行预测，形成了一套海上少井条件下CO2气顶预测技术，最终确定CO2气层和气顶仅分布在珠江组，并且珠江组未钻遇构造高部位的油藏均不带气顶。该预测结果为储量评价和开发方案制定指明方向：韩江组油藏不带气顶，水平井单采韩江组油层时，在防腐措施方面可以大大节约成本；韩江组和珠江组定向井合采的井位，必须采用防腐材料；对于气顶规模较大的油藏，进行气顶气循环回注保压或者将CO2注入下部水层埋存，保护环境的同时提高气顶油藏采收率。