渤海垦利10-2区块录井综合解释评价方法研究

李艳霞 郭明宇 李鸿儒 田青青 方铁园 黄子舰

(①盘锦中录油气技术服务有限公司；②中海石油(中国)有限公司天津分公司；③中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司)

0 引 言

近年来海洋石油勘探开发难度日益增大，勘探开发的成本也逐步升高。在地质方面，由于渤海地区地质构造、储层物性较为复杂，造成区内油气藏类型多、差异大；在工程方面，“优快钻井”等新技术理念的应用加快了钻井速度，使岩屑破碎严重，导致常规录井资料代表性差，评价难度也进一步加大。新近系是渤海海域油气勘探的主力层系,为了在现场快速评价油气层给钻井作业决策提供及时、重要的依据，在渤海垦利10-2区块优选了红外光谱、地化、轻烃3项录井技术来解决油气层识别难题。通过对该区块13口井的录井资料进行统计分析，在含油性识别方面，优选出红外光谱录井的能量系数[1]与地化录井的地化亮点[2]参数，并通过技术组合建立了含油性解释图板；在含水性识别方面，优选出轻烃录井的戊烷异构化系数与C1峰面积参数建立了含水性解释图板，并根据图板的规律变化建立了解释标准。应用该方法在后期油气层解释评价中提高了解释评价精度，解决了垦利10-2区块油气层准确识别难题。

1 区域地质概况

垦利10-2区块位于莱州湾凹陷南部斜坡带，紧邻凹陷主洼，构造主体受一系列近东西向继承性发育的反向断层所控制，发育了一系列断块圈闭，其明下段构造-岩性圈闭具有“湖底扇汇聚脊中转站式垂向运聚”与“浅层连片砂体横向运聚”两大有利条件，断-砂耦合条件良好，是油气运聚成藏的有利指向区。新近系馆陶组发育辫状河沉积，明下段发育曲流河和极浅水三角洲沉积，河道砂岩与泥岩形成良好的储盖组合；古近系沙河街组和东营组均发育来自垦东凸起的辫状河三角洲沉积，三角洲前缘砂体和湖相泥岩形成良好储盖组合，沙三中段湖底扇岩性圈闭位于沙三段有效烃源岩内，属于源内成藏，并且位于压力封存箱内，有利于油气高效汇聚。研究区油气运移顺畅、成藏条件良好，且具有复式成藏的特点，勘探评价潜力较大。

2 技术简介

2.1 红外光谱录井技术

红外光谱法(简称IR)是基于不同物质的分子对不同波长(或波数)红外辐射选频吸收的原理，样品通过红外光辐射后吸收一部分光能，引起分子之间相互跃迁，使透射光强度减弱，通过计算记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就可以得到对应气体的红外光谱[3]。红外光谱技术具有扫描速度快、分辨率高、灵敏度高、信噪比以及精确度高等优点[4]，应用在录井行业中目前是一项前沿的分析技术。海城石油化工仪器厂生产的YQJK-Ⅰ型井口气远程测定仪用于随钻气体录井，是基于红外光谱分析的气测录井技术，用于同系物定量分析，国内外尚无先例。

2.2 地化录井技术

地化录井技术是一种采用地化录井仪对岩屑、岩心、井壁取心样品进行热解气相色谱分析,在钻井现场定量评价储层中烃类含量的录井方法。地化录井技术的岩石热解和热解气相色谱采用直接对样品进行热分析的技术得到挥发和裂解的烃类参数来评价储层[5]。地化录井技术突出特点是可以快速、定量地得到含油气性参数，获得油气组成等微观信息，其评价手段直接、针对性强。与测井方法相比，不受地层水矿化度、岩性和黏土矿物、岩石骨架导电性等因素影响；与密闭取心分析方法相比，同样可以实现对层内不同水洗状况的精细评价，且经济高效、快速方便。

2.3 轻烃录井技术

轻烃是一种复杂的多组分混合物，储层岩石或原油中可分析检测正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳香烃组成的100多个化合物，轻烃录井具有分辨率和准确率高、抗干扰性强、抗污染性强、及时性好等优势[6]。轻烃录井主要用于储层含油气性评价和油气层含水性评价，通过轻烃化合物的浓度和分布、稳定性及在水中的溶解度等物理化学性质差异，找出不同环境、不同储层性质条件下这些轻烃参数的变化规律，并利用轻烃参数变化规律进行层内、层间可动流体分析，选择代表性组分的变化特征，实现储层含水性的综合评价。

3 解释方法研究

对垦利10-2区块13口探井红外光谱、地化、轻烃数据进行分析，并结合测试数据、取样数据总结各项录井技术参数特征，优选出敏感参数建立了本区域解释图板与解释标准。

3.1 储层含油性识别

红外光谱录井技术为2020年引入渤海油田的气测录井技术，其分析周期为12～15 s，1 min一般可得到4～5个数据点，快速的组分分析在高速钻进时大幅提高了地层的分辨率，尤其在浅层油气层快速发现上优势明显。本研究区明化镇组、馆陶组油气检测以C1为主，检测到的重组分值相对含量小于5%，常规的气测解释方法(如3H法等)无法准确判识油气显示，为了准确判识油层引入能量系数(气测全烃异常厚度与储层厚度比值×气测全烃异常值与全烃基值比值)这一参数。油层段红外光谱表现为气测全烃异常厚度比储层厚度大，气测异常幅度大，能量系数较大；非油层段表现为气测全烃异常厚度小于或等于储层厚度，气测异常幅度小，能量系数较小。

垦利10-2区块明化镇组、馆陶组油藏埋深为900～1 200 m，原油密度在0.95～0.97 g/cm3之间，主要以生物降解的重质油为主，烃类损失相对较小。但是由于油藏埋藏浅，压实程度低，钻时小，单位时间内进尺长，本来就胶结疏松的砂岩，返出至地面的岩屑十分细小，这就造成了岩石热解录井挑选不到胶结物，残余的油气显示极其微弱，而岩石热解数据主要也是依托岩屑进行分析，样品挑选直接影响分析结果，单从岩石热解数据S0、S1、S2等单组分区分含油性的好坏难度较大。从图1中可以看出，解释油层、油水同层、含油水层岩石热解参数S1、S2的差别较小，而地化亮点值(Pg与(S0+S1)/S2的乘积)区别较为明显，解释油层的地化亮点值较高，能更好地区分含油显示情况。

图1 垦利10-2区块岩石热解数据条形图

3.2 储层含水性识别

轻烃录井可以弥补常规录井在储层含水性识别上的不足，因为轻烃化合物的含量和组成，更大程度上取决于成藏后的次生蚀变作用，水洗、生物降解等作用能在很大程度上改变储层中原油轻烃的分布特征。研究区主要为生物降解油，轻烃只能检测到C5，C5之后重组分基本检测不到，可利用解释评价的参数相对较少，根据轻烃数据分析发现，轻烃戊烷异构化系数(iC5/nC5)对储层含水变化较为明显。在有机质的成熟度和运聚生成环境条件一致的前提下，微生物优先消耗正构烷烃，因异构烷烃相对于同碳数的正构烷烃有较强的抵抗力，导致较高的比值，表明储层含水可能性较大。由于原油遭受降解后主要产物为甲烷，如果储层含油性较好，则轻烃检测到甲烷丰度较高，反之检测到的甲烷丰度较低。

3.3 解释标准的建立

综合垦利10-2区块13口探井140条气测数据与岩石热解数据、轻烃数据进行分析，发现地化亮点与红外光谱能量系数组合能更准确识别含油性，首先建立了含油性解释图板(图2a)，但因该图板对油层与油水同层的区分效果不明显，所以优选轻烃戊烷异构化系数与C1峰面积组合建立了含水性解释图板(图2b)。从图中看出，含油性解释图板可以区分油区与非油区，含水性解释图板可以区分含水区与非含水区，两者综合即可较好地识别储层流体性质。解释评价标准见表1。

图2 含油性解释图板与含水性解释图板

表1 垦利10-2区块录井参数解释标准

4 应用实例

4.1 油层

KL 10-2-A井馆陶组1 323～1 325 m井段显示岩性为浅灰色含砾荧光细砂岩，荧光面积5%，荧光直照暗黄色，常规录井岩屑显示含油性不好。其中1 324 m、1 325.52 m进行了井壁取心，分别为油斑、油浸显示，含油面积30%～40%，显示含油性较好；电测数据电阻率为2.17 Ω·m，测井解释为含油水层(图3)。

图3 KL 10-2-A井解释成果图

本段红外光谱气测全烃异常值为24.244 3%，基值为0.379 2%，气测全烃异常厚度5 m，比储层厚度大，能量系数为159.838 5，说明本段储层含油性较好；热解S1为2.262 5 mg/g，S2为1.743 2 mg/g，Pg为3.930 2 mg/g，从单一组分数据来看含油性达不到油层，但是地化亮点5.101 0 mg/g能够达到油层标准，含油性图板落在油层区域(图2a)；轻烃C1峰面积为40 236 mV·s，戊烷异构化系数为0.3，含水性图板落在非含水区域(图2b)，综合解释为油层。后续对该井段进行了取样验证，取样出油100 cm3，取样结论为油层，证实了解释方法实用性。

4.2 含油水层

KL 10-2-B井明化镇组1 379～1 381 m井段显示岩性为浅灰色荧光细砂岩，荧光面积10%，荧光直照暗黄色，常规录井岩屑含油性一般。1 379.8 m井壁取心为油斑显示，含油面积30%，显示含油性较好；电测数据电阻率为2.23 Ω·m，测井解释为含油水层(图4)。本段红外光谱气测全烃异常值5.954 3%，基值2.45%，气测全烃异常厚度2 m，与储层厚度相同，能量系数为2.430 3，说明本段储层含油性较差；热解S1为1.129 9 mg/g，S2为1.138 4 mg/g，Pg为2.268 3 mg/g，从单一组分数据来看含油性不好，地化亮点2.251 3 mg/g，达不到油层标准，含油性图板投点落在含油水层区域(图2a)；轻烃C1峰面积为2 943 mV·s，戊烷异构化系数为2.441 1，含水性图板落在含水区域(图2b)，综合解释为含油水层。后续对该井段进行了取样验证，取样结果为油花，取样结论为含油水层，证实了解释方法实用性。

图4 KL 10-2-B井解释成果图

5 结 论

(1)渤海垦利10-2区块主要目的层位为明化镇组及馆陶组，浅层快速钻井条件下取样细碎，岩屑代表性差，含油级别低，常规录井资料识别油气层困难，采用红外光谱录井、地化录井、轻烃录井配套进行综合解释，能够解决这一难题。

(2)红外光谱录井分析快速，能够快速发现油气显示，派生参数能量系数可以判识储层含油性，地化录井可定量判识储层含油性，轻烃录井可准确识别储层含水性。基于红外光谱能量系数和地化亮点值建立了含油性判识图板，基于轻烃戊烷异构化系数和C1峰面积建立了含水性判识图板，并建立了相应的解释标准。此方法在垦利10-2区块应用符合率达到89.04%，取得了很好的效果，对同类区块的勘探具有重要指导意义。