火成岩储层水平井随钻录井综合评价技术

付基友 罗宏斌 陈乃志 张智慧 张立明 魏世亮

（中国石油西部钻探录井工程分公司（地质研究院））

0 引言

随着勘探开发进程的深入，水平井钻井数量越来越多，而制约水平井产油率的重要因素之一是优质储层钻遇率。优质储层既包含“地质甜点”，也包含“工程甜点”。“地质甜点”为钻时快、物性好、含油丰度高的层段，“工程甜点”为钻时快、时效高、易改造的层段，可以看出二者是统一的。虽然地质导向技术可以指导水平井轨迹在储层中穿行，能有效提高目标储层钻遇率，但要提高优质储层钻遇率，需做好随钻储层评价，指导优质储层追踪。目前，利用常规录井资料进行火成岩储层水平井随钻评价技术存在方法单一、定量化评价程度低等不足[1-2]。该评价技术仅参考钻时、气测两项参数，但这两项参数受控因素较多，加之钻井提速工具的使用，仅凭钻时、气测两项参数更无法准确反映地层物性和含油性情况，因此需要采用更多录井技术方法相结合的储层随钻录井评价技术研究。

1 区域地质概况

本文研究区域位于准噶尔盆地西北缘克拉玛依油田五区南部的KE 80 井区，该区块二叠系风城组风三段构造为东偏南倾的单斜断层-岩性圈闭，地层倾角7°～10°。从 井 区 内3 口 井（KE 204、KE 202、KE 81井）风城组风三段的岩心薄片分析来看，火成岩岩性主要为玄武岩、凝灰岩、辉绿岩，少量为安山岩；火成岩储集类型分为孔隙型和裂缝型两类，其中孔隙型分为气孔、收缩孔和溶孔，裂缝型分为微裂缝、节理缝和构造缝。KE 81井风城组风三段岩心分析结果表明，本区火成岩储集类型以孔隙型为主。通过对4 种火成岩岩性与物性、含油丰度对应性分析可知，物性方面安山岩和凝灰岩较好，玄武岩次之，辉绿岩最差；含油丰度方面玄武岩和安山岩较高，凝灰岩次之，辉绿岩最低。对KE 80井区风城组风三段油藏3口井14个原油样品的分析结果表明，研究区地面原油密度平均值为0.849 g/cm3。

2 火成岩储层随钻录井综合评价技术

在开展区域内水平井钻探之前，首先应建立水平井地质导向模型，在随钻储层评价前判断轨迹所处储层位置，为随钻储层评价提供参考[3]。在地质导向过程中，基于地质导向模型，通过随钻储层岩性识别、物性评价、含油丰度及含油性质评价，综合判别水平井轨迹位置，指导水平井轨迹调整，最终实现优质储层钻遇率最高的钻探目的。

2.1 岩性识别技术

区域地质资料表明，火成岩岩性具有物性和含油丰度指向性，因此通过岩性识别可以辅助火成岩随钻储层评价。

本文综合应用岩心薄片分析和矿物分析技术[4]，对KE 80 井区风城组风三段火成岩岩心进行对应性分析，运用区域薄片鉴定结果及对应的矿物分析数据，形成区域火成岩岩性矿物判别标准（表1），并依据火成岩酸性矿物、基性矿物建立二维岩性识别图板（图1）。为精细表征火成岩的岩石风化程度、酸性程度和基性程度，基于岩矿分析中的非晶SiO2与易风化矿物（斜长石）的相对关系、酸性矿物和基性矿物相对含量，建立区域风化指数（斜长石含量与非晶SiO2含量之比）、酸性指数（非晶SiO2含量与矿物总量之比）和基性指数（石英、斜长石含量之和与矿物总量之比），综合建立火成岩岩性识别三角形图板[5-6]（图2）。

表1 KE 80井区风城组风三段岩性矿物判别标准

图1 KE 80井区风三段火成岩岩性识别二维图板

图2 KE 80井区风三段火成岩岩性识别三角形图板

2.2 物性评价技术

2.2.1 机械比能物性评价技术

目前国内主要采用樊洪海模型机械比能物性评价技术进行火成岩储层随钻录井物性评价[7]。该技术是通过火成岩储层钻进时的机械比能大小来反映储层物性的好与差，岩石越疏松、缝洞越发育，机械比能越小；岩石越致密，机械比能越大，但不能定量评价储层物性。为降低岩石强度、钻头类型、钻井工程参数、井筒环境等因素对机械比能进行物性评价精度的影响，通过研究发现，可以利用机械比能比值即机械比能与机械比能基值之比（Kb，无量纲）来进行火成岩储层物性表征，该比值不但可以更直观地判别储层物性好与差，还可以对火成岩储层物性进行量化评价[8]。

通过火成岩储层机械比能比值与测井孔隙度（φ，%）相关性分析，形成利用机械比能比值计算测井孔隙度的公式，再结合区域测井物性评价标准，建立区域机械比能比值储层分类标准。据此，通过区域内MH 5井风城组风三段火成岩机械比能比值与测井孔隙度相关性分析（图3），构建了KE 80 井区风城组风三段火成岩利用机械比能比值计算测井孔隙度的线性拟合公式φ＝-14.28Kb+20.49，并建立了KE 80井区风三段火成岩机械比能比值储层分类标准（表2）。

图3 火成岩Kb与φ 相关性分析

表2 机械比能比值和气测指数储层分类标准

2.2.2 气测物性评价技术

研究表明，气测值的高低不但能指示储层中含油丰度的高低，而且还能指示储层物性的好与差，具体表现为气测值越高、含油丰度越高、物性越好；反之气测值越低、含油丰度越低、物性就越差[9]。参照机械比能比值创建方法和评价储层物性的研究思路，利用MH 5井风城组风三段火成岩随钻录井气测数据与气测基值的比值创建气测指数（Ig，无量纲），将气测指数与该井测井孔隙度作相关性分析（图4），构建了利用气测指数计算测井孔隙度的公式φ=1.8.1Ig-3.66，并建立了KE 80 井区风三段气测指数储层分类标准（表2）。

2.2.3 填充系数物性评价技术

通过KE 80 井区风城组风三段火成岩岩心实物的分析发现，虽然其气孔发育，但气孔被次生矿物填充程度较高，物性受次生矿物充填影响较大，首次引入填充系数（填充矿物与骨架矿物之比）的概念辅助火成岩储层评价。经矿物分析表明，该井区风城组风三段填充矿物以方解石、方沸石为主，骨架矿物以石英、斜长石为主，据此建立相应的填充系数为：（方解石+方沸石）/（石英+斜长石）。到目前为止，还未进行全填充、半填充、未填充标定，故暂时用填充系数平均值进行定性评价：高于填充系数平均值为填充程度较高，低于填充系数平均值则为填充程度较低。

2.3 含油丰度评价技术

目前含油丰度评价技术较多，但能在随钻过程中快速评价含油丰度的技术屈指可数[10]。前文提到，气测指数可以指示储层中含油丰度高低，但是不能进行定量评价，故选取较为成熟的岩石热解评价技术进行含油丰度评价。通过对KE 80 井区风城组风三段火成岩岩石热解分析数据与试油结果对比分析，建立区域轻重比（S1/S2）、轻总比（S1／（S0+S1+S2））、派生参数（100S2／（S0+S1+S2））和热解烃总量（ST）解释评价标准（表3），并建立岩石热解轻重比与轻总比、派生参数与热解烃总量解释图板（图5）。

图5 KE 80井区风城组风三段火成岩岩石热解参数评价图板

表3 KE 80井区风城组风三段火成岩岩石热解评价标准

2.4 含油性质评价技术

含油性质指的是原油各项性质，涉及参数较多，其中常用参数是原油密度，录井过程中主要采用三维定量荧光分析技术评价原油密度。通过对KE 80 井区风城组风三段原油进行三维定量荧光分析，结合原油数据形成KE 80 井区风城组风三段三维定量荧光评价标准（表4）。

表4 三维定量荧光原油密度评价标准

3 应用实例

区域内KEHW 804 井通过水平井火成岩储层随钻录井评价技术的应用，取得了较好的效果（图6）。实钻过程中，入层后随钻机械比能比值、气测指数和岩石热解资料显示目的层上部物性较好、含油丰度较高，据此通过水平段地质导向将该井水平段井轨迹精准控制在油层上部穿行。

图6 KEHW 804井水平井地质导向模型

钻进过程中，综合利用岩石矿物分析、岩石热解、三维定量荧光分析以及机械比能比值和气测指数资料对水平段储层进行了综合评价分析。水平段岩矿分析数据统计基性矿物(石英、斜长石、方沸石)和酸性矿物(非晶SiO2)含量较高，分别为4%～13%、32%～45%、5%～8%、6%～23%，证明该井水平段钻遇岩性以玄武岩为主；水平段机械比能比值整体小于1.16（主要集中在1.02 以下），气测指数整体大于3.65（主要集中在4.75以上），填充系数主要在平均值以下，证实钻遇水平段储层物性整体较好；岩石热解分析ST介于0.57～39.32 mg/g 之间，平均7.45 mg/g，表明含油丰度整体较高（个别井段除外）；三维定量荧光分析Ex为318 nm、Em为362 nm，推测原油密度0.86 g/cm3，评价含油性质为中质油。综合分析认为，KEHW 804 井水平段火成岩储层整体以Ⅰ类、Ⅱ类储层为主（图7），为后期压裂提供了重要的依据。

图7 KEHW 804井水平段火成岩储层评价综合图

4 结论

通过对火成岩水平井随钻录井储层评价技术的研究，形成了以水平井地质导向模型为基础、综合应用矿物分析、机械比能、气测指数、岩石热解、三维定量荧光等技术进行火成岩储层水平井的随钻录井评价方法，可以基于随钻录井资料完成火成岩岩性识别以及物性、含油丰度、含油性等火成岩常规储层评价。

该方法仍存在一些不足，比如不能消除填充物对火成岩储层物性的影响，评价准确度仍需进一步提高。接下来，将在火成岩填充系数研究方面加大力度，建立全填充、半填充、未填充标准，以期进一步丰富火成岩储层水平井随钻录井综合评价技术，提高火成岩储层随钻评价精度，指导优质储层导向，为压裂提供参考。