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录井技术在AS1井页岩油气解释评价中的应用

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技术 AS1 页岩 油气 解释 评价 中的 应用
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第22卷第3期 录井工程 · 57 · ·解释评价· 录井技术在井页岩油气 解释评价中的应用 方锡贤① 程昌茹② 孟玲志③ 李新房④ 刘 媛⑤ (①河南石油勘探局地质录井公司;②渤海钻探工程公司第一录井公司;③大港油田分公司采油五厂 ④渤海石油职业学院;⑤长城钻探工程公司录井公司) 方锡贤。程昌茹。孟玲志,李新房,刘媛.录井技术在AS 井工程,2011,22(3):57—61 摘 要 井位于南襄盆地泌阳凹陷深凹区,是一口以寻找页岩气为主要目的的风险探井,钻探结果证实该区 页岩发育、页岩层段气测异常明显。通过对该井岩屑、岩石热解等录井资料细致分析后认为,页岩地层有机质含 量、有机质丰度及厚度均满足美国富气页岩条件。但有机质成熟度处于生油阶段,结合气测录井资料,判断该井页 岩地层不具气层特征,而具有油层特征。通过分析常规地质、气测、岩石热解、核磁共振各项资料后认为:2 438.0 ~2 540.0 i"经压裂获工业油流。通过备种录井技术在AS 可以看出:录井技术在一定程度上能够较好地评价页(泥)岩油气显示,但也存在一定的不足,只能依据钻时获得 可钻性来判断砂质含量的相对高低,不能定量判断不同元素的含量,不能为压裂改造提供依据。 关键词 页岩 气层 油层 非常规油气藏 泌阳凹陷 气测 异常显示 解释 O 引 言 井是部署在南襄盆地泌阳凹陷深凹区的 一口风险探井,钻探目的是探查泌阳凹陷深凹区岩 性圈闭的含油气性,了解页岩纵横向分布及发育情 况,初步评价泌阳凹陷深凹区页岩气层气资源潜力, 进一步认识泌阳凹陷深凹区核二段、核三段页岩含 气情况,获取目的层段有关评价页岩气的各项地质 参数及气体分析数据资料。期望通过该井钻探能够 发现较好的页岩气层气显示,通过大型的地层压裂 改造,取得工业性突破,为中国及中国东部探区古近 系页岩气层气的勘探建立示范先导区。井在 录井过程中发现多处异常显示,完井后经过大型压 裂改造,在页岩油层段喜获工业油流,成为国内首口 页岩出油的探井。笔者对该井录井技术及其解释评 价方法进行介绍,希冀对甲乙各方有所助益。 l 地质概况 泌阳凹陷深凹区既是沉降中心,也是沉积中心、 生油中心,沉积了一套巨厚的烃源岩系。该套巨厚 的烃源岩系最厚达3 000 m,分布面积达640 有机质丰度高,有机碳平均含量为1.77 ,氯仿沥 青“A”平均含量为0.2167 ;母质类型好,干酪根类 型以工型和Ⅱ1型为主,Ⅱ2型次之,而Ⅲ型者极少; 地热梯度高,平均为4.1℃/m,生油门限浅。因 此,具有十分优越的生油条件,油源十分丰富。 多口井在核二段、核三上亚段、核三下亚段泥 岩、页岩层段见气测异常显示,全烃为0.094 ~ 10.833 ,全烃异常显示集中于凹陷中心,主要分布 在深凹区,与较深一深湖相相吻合,页岩岩层分布范 围广,面积近400 从纵向剖面上看,泥岩、页 岩地层位于凹陷主体;单层厚度大,单层平均厚度 22.5 m,最大厚度52 133.;分布范围广,单层厚度大于 和等于10 泌阳凹陷深凹区多口井录井发现厚层页岩,部 分页岩岩屑在清洗过程中盆面见到原油,气测见到 明显的异常,复查的47口井中,共在14口井41套 泥、页岩层中(总厚度2 275 m)见较厚层气测异常显 示,展示该区具有页岩油气勘探前景。 2页岩油层段解释评价 井综合录井井段为二开至井底;岩屑录 方锡贤 工程师,1964年生,1985年毕业于广东石油学校石油地质勘探专业,现从事录井技术管理与研究工作。通信地址:4731 32河南省 南阳市宛城区南阳油田大庆路地质录井公司。电话:(3859977。:{63. 58 · 井、岩石热解录井井段为850 磁共振 录井则对砂岩油气显示层及页岩气测异常显示层段 取样分析。从分析结果看,这几项录井技术的结合 能够满足页岩油气解释评价的需要,但不能完全满 足选择压裂层段的需要。 2.J 岩性法优选评价层段 参照美国富气页岩主要特征,确定页岩气层的 评价标准为:有机碳(C()丁)一般大于2 ,最好在 2.5 以上;厚度一般在15 0度一般在30 I"。依据这一标准对 井进行评价,符合页岩油气层选层条件的层段如下: 2184.0~2216.0 岩、页岩连续,页岩 厚度16.0 m,深灰色泥岩厚度14.5 m。 2228.O~2276.0 岩、页岩连续,中间 夹浅灰色细砂岩薄层。页岩厚度42.2 m,深灰色泥 岩厚度2.6 m;其中2层厚度为4.8 岩也可以作为页岩气储集层。 2294.0~2335.0 岩、页岩连续,夹浅 灰色荧光粉砂岩和浅灰色粉砂岩薄层。页岩厚度 34.2 m,另外,2层厚度为5.2 、浅灰色粉砂岩也可以作为页岩气储集层。 2438.0~2 540.0 岩、页岩连续,共计 厚度100.3 m。其中页岩厚度86.8 m,深灰色泥岩 厚度 m,为全井页岩最发育、厚度最大的层段。 2 608.0~2 630.0 色页岩夹薄层灰色 白云质泥岩。页岩厚度17.0 m,灰色白云质泥岩厚 度3.0 m。 2.2气测录井解释评价 气测录井是目前唯一用于井口连续检测地层含 油气量的技术,测量的是钻井液携带的油气,而钻井 液中油气来源于被钻头破碎岩石孔隙赋存的油气、 井壁地层渗入钻井液的油气。不论是常规油气储集 层还是非常规油气储集层(煤、页岩、致密砂岩),其 蕴藏的油气进入钻井液后气测录井表现特征只与储 集层类型(缝、隙、洞)、地层含烃量、流体性质、压力 有关,而与储集层岩性无关。因此,同样可以利用气 测录井资料评价页岩储集层的含油气性。 .2.1 页岩中的油气一般要经过地层压裂改造才有可 能获得工业产量的油气流,因此借鉴相邻安棚油田 深层系录井、试油数据,在进行相关处理后制做交汇 图,寻找规律,建立相应的解释评价图板(图1)。 运用这~图板对2.1节中所述的5段地层进行 图1 井页岩气测异常井段( / C 与(、 /C 解释图板解释成果 解释评价,结果为2 184.0~2216.0228.0 ~2 276.0 294.0~2 335.0 部在非产层区,没有生产能力。2 438.0~ 2 540.0 数点在接 近油层区的非产层区,考虑该段地层岩性特点,将该 层段评价为差油层。2 608.0~2 630.0 部分在接近非产层区的油层区,部分在接近油层 区的非产层区,考虑该段地层岩性特点,也将该层段 评价为差油层。 2.2.2幅片肜念 将钻时、气测全烃、气测C 这3条曲线进行叠 加,利用其幅差及形态可以判断储集层物性及流体 性质|2 。本文以2 228.0~2 335.0 438.0~ 2 540.0 从图2可以看出,井2 228.0~2 335.0 m 井段全烃与C 曲线幅差大,不具有气层特征。全烃 与钻时曲线幅差大部分为“负差异”(全烃低于钻 时),定为干层;少部分为“正差异”(全烃高于钻时), 但呈指状,反映含油不饱满,具有差油层特征。由于 具有“正差异”井段厚度薄,结合地层特点,将 2 228.0~2 335.0 从图3可以看出,2438.0~2 540.0 C 曲线幅差相对较大,不具有干气层特征,但是 全烃与C 曲线幅差较2 228.0~2 235.0 小,因此气油比较该井段高。全烃与钻时曲线幅 差上部为“负差异”,为干层;中下部为“正差异”,反 映地层具有一定的产能,但全烃曲线不饱满,反映地 层可动烃类物质分布不均匀,具有差油气层特征。 综合考虑各种因素,2438.0~2 540.0 油层。 综合以上分析结果,结合皮克斯勒图板解释评 价结果,气测录井将2438.0~2540.0 22卷 第3期 方锡贤等:录井技术在井页岩油气解释评价中的应用 ·59· ..~ 25 深度 0全烃∞—— 10 岩性剖面 0 G∞ ………… 10 (Ⅲ) 13 _ ■ :一 l 9 : 渊一 9 ● 《; 专 14 ; 豁 _ : 。 9 ■ :14 g _ 罄25。 ..J:: 一 0钴时缸 一… 25 深度 0全烃∞—— 10 岩性剖面 0 Q∞ …一…… 10 ㈤ j} 支. 13 ; 、\≮ 2伽一 - 2.0 )。 该井2184.0~2 630.0 )岩层地 化分析结果表明页岩成熟度相差不大,丁 在437.9 ~447.1℃之间。依据区域前人研究结果与井场地 化录井结果(表1),井为好与最好烃源岩,有 机质类型为工型(腐泥型)、lI l(腐植腐泥型)。依据 表2一表4烃源岩有机质评价标准 j,该井2 185.0 ~3 185.0 满足烃源岩 · 6O · 演化进入凝析油和湿气阶段的页岩气要求。 表2 烃源岩有机质丰度评价指标 表3 烃源岩有机质类型评价指标 表4 烃源岩有机质类型判别指标 类别 (℃) 未成熟(生物化学) 低成熟(低熟原油) 成熟(成熟原油) 高成熟(凝析油和湿气) 过成熟(干气) 2.:{.2 附气评价 岩石热解录井s 值反映的是分析样品的气态 烃含量。对于岩屑样品,钻头破碎岩石过程中,蕴藏 在岩石孔缝洞中的游离气进入钻井液,而在钻井液 上返过程中,残存在岩屑样品孔缝中的游离气随着 压力的降低,将大量逸出也进入钻井液,进入钻井液 中的气态烃一部分被气测录井检测到,一部分逸散 于空气中。在岩屑上返过程中没有逸散进入钻井液 的游离气绝大部分也在岩屑清洗、取样过程中逸散 到空气中,因此地化录井分析到的S。值主要反映的 是样品的吸附气。 从表1可以看出,该井2 228.0~2 335.0 S。值为全井最高井段,平均为0.128 3 mg/g,其 中粉砂岩样品分析的S。值高于页岩、细砂岩、深灰 色细砂岩。而气测录井最好的2 438.0~2 540.0 m 井段S。平均值仅为0.093 4 mg/g,分析可能是该井 段油中溶解气含量相对较高,钻头破碎岩石后这部 分气体进入钻井液,残留在岩石中气体较少的结果。 单纯从气态烃指标s。分析,2228.0~2 335.0 、2438.0~2540.0 1是最有希望获得突破的层段。 综合分析岩石热解录井参数 、S 将 2 228.0~2 335.0 438.0~2 540.0 释为差油气层段,其他井段解释为非产层段。 2.4核磁共振录井评价 核磁共振对页岩气评价主要是从孔渗性、含油 气性等方面进行定量评价。针对该井不能满足岩 性、气测异常条件(全烃异常幅度<3)的井段,核磁 共振录井分析孔渗性、含油性均极差,因此不对其进 行细致分析评价。 从表5可以看出,物性分析2228.O~2335.0 段为全井物性最好井段,该层段与2 184.0~ 2 216.0 438.0~2 540.0 安棚深层特低孔隙度、低渗透率地层油气同层物 性下限,而2 608.0~2 630.0 层特低孔隙度、低渗透率地层油气同层物性下限。 根据储集层可动流体饱和度数据分析,2438.0 ~2 540.O 608.()(j~2 63O.0 m 井段次之,而2184.O~2 216.0 28.0~ 2 335.0 1"动流体饱和 度偏低,特别是2228.0~2335.0 油饱和 度为表5中4个井段中最低,这是不利因素。 综合分析表5中核磁共振孔隙度、渗透率、饱和 度各项参数,2438.0~2 540.0 井段,该井段解释评价为差油层,其他层段解释评 价为非产层。 表5 井主要页岩层段核磁共振分析数据(平均值) 2~2 216.0 2 228.0~2 335.0 2438.0~2 540.0 2608.O~2 63o.0 11.28 10.93 6.69 5.33 0..049 0..008 2O.47 14.99 2O.29 13.64 13.6.75 86.36 86.92 73.25 12.91 12.43 24.98 ∞ 一 一 ~ 一 一 第22卷 第3期 方锡贤等:录井技术在井页岩油气解释评价中的应用 ·61· 3录井评价结果及验证 结合气测、岩石热解、核磁等各项资料综合分析 评价,得出井2 438.O~2 540.0 有利的井段,解释评价为差油层,其他层段解释评 价为非产层。 为准确识别页岩气层气,该井除进行常规系列 测井外,还应用了磁共振测 井、并进行解释评价,共解释页岩层84层、厚度 103.8 m,其中最好的页岩层是2452.I~2 507.7 m 井段。测井计算的平均孔隙度为4.8 ,计算的总 含气量为4.0 I"i"I。/t,吸附气量为1.6 m。/t,地层游离 气量占70 以上,为测井解释最好的页岩层段。 综合测井与录井分析结果认为2 452.1~ 2 507.7 但两者对储集层流体的性质判断有差异,录井资料 评价分析页岩层不具有气层特征,解释为差油层,通 过改造有可能获得页岩油。 经过对2 488.0~2498.0 造,该井没有获得页岩气,但试油却获得了 4 m。/实录井资料既能准确地评价常规储 集层油气情况,也能较好地解释评价页岩等非常规 储集层的油气情况。 4录井技术应用中存在的问题 4.I 不能完全满足页岩油气层解释评价需求 由于页岩油气藏的页岩既是烃源岩又是储集 岩,地化录井分析数据包括蕴藏在页岩缝隙中的油 气及吸附于有机质和黏土矿物表面的油气,岩石中 有机质不能真实地反映储集的油气量。因此, 井页岩油气解释评价只能更多地依赖于气测资料, 缺乏其他相关分析录井资料的支持与补充,影响资 料评价的准确性。如2 184.0~2216.0 2 228.0~2 335.0 石热解录井各种参数分 析均优于2438.0H 2 540.0 1),但基于建 立在安棚层系资料及皮克斯勒图板一般解释规律, 除2438.0~2540.0 133.井段解释为差油层外,其他层 段解释为非产层,资料之间存在局部矛盾。 4.2不能满足压裂选层需要 与其他非常规油气资源的开发一样,不论是国 内还是国外,页岩油气层必须经过改造才能获得工 业油气流。页岩压裂井段的选择不仅仅需要选择录 井显示好、解释为油气层的井段,还需要选择脆性矿 物质含量高的层段,以便于压裂改造。 井使用的录井技术中,只有依据钻时相对 高低来判断地层可钻性,依据可钻性来判断砂质含 量相对高低,而不能定量判断不同元素的含量,不能 为压裂改造提供依据,导致压裂改造必须依据昂贵 的5结论与建议 ①AS 岩厚度满足美国富气页岩 的指标要求。但是有机质成熟度较低,处于生油阶 段。分析气测资料,不具有气层特征。 ②2438.O~2540.0 气的页岩层段,该层段的2488.0~2498.0 压裂改造已获得工业油流。 ③通过对传统的常规地质、气测、岩石热解、核 磁共振录井资料的精细分析认为,应用这些技术在 一定程度上能够较好地评价页岩油气显示。 ④井使用的录井技术存在一定的不足,因 此建议开展定量荧光录井在页岩油气层的应用研 究,以弥补岩石热解录井的不足;开展 J,为地层压裂提供数据支持。 参 考 文 献 莉,王红岩,等.中国页岩气勘探开发适用技 术探讨[J].油气井测试,2009,18(4):68—71. 锡贤,熊玉芹,王华.能量系数与曲线幅差形态法在 孙岗区块储集层评价中的应用_J].录井工程,222(1):[3]李一超,李春山,刘德伦._I].录井工程,2008,19(i):1 8. [4] 中华人民共和国石油天然气待业标准委员会. 5735—1995陆相烃源岩地球化学评价方法北京: 石油工业出版社,(返修收稿日期20i 5编辑姜萍)
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