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气测综合解释方法在塔里木盆地应用探讨

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综合 解释 方法 塔里木盆地 应用 探讨
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·气测录井·气测综合解释方法在塔里木盆地应用探讨李进兴 3  雷军 候向辉(塔里木油田分公司勘探事业部 )摘  要   气测录井经过多年的应用研究与实践取得了长足的进展 ,发现与解释评价水平在不断提高 ,但一些解释方法尚需深入研究。该文从钻井液循环过程中气体组分关系的变化入手 ,探讨了组分关系的变化在不同气测参数比值上的变化特征 ;结合塔里木油田气测录井应用情况 ,对油气水层各气测比值参数变化特征的一些规律性的认识进行了探索性的总结 ;倡导对不同地区、不同地质特征的气测录井解释应在注重其特殊性的基础上进行综合解释 ,来提高解释评价水平。该文对气测比值在油气水层变化特征的一些规律性的认识与归纳对引导气测录井解释向深层次发展具有指导作用。关键词   气测录井  解释  理论  探讨  比值法  特征一、概    述塔里木盆地钻探井深 ,钻井液体系较复杂。多年的气测录井工作使我们认识到气测工作在油气勘探中的作用是重要的。根据国内外气测解释特点 ,通过几年现场资料的研究 ,我们发现研究气体从储集层至地面的井筒运移特点 ,能够有助于指导地面取样的气体分析 ,分析结果能够反映该气样所属储集层的气体性质。由储集层进入钻井液的流体 ,在钻井液从井底上返至地面过程中 ,随着温度、压力不断变化 ,其油气分离过程是一个不断变化的过程 ,这种变化过程导致气体组分关系不断变化。根据塔里木盆地分析特点列出了一些气测解释方法的组合 :全烃、甲烷绝对含量分析法 ,此方法判别储集层物性特征及流体压力较好 ;重烃 (对含量分析法 ,此方法用来判断地层流体油、气、水特征较好 ;烃比值分析法 ( W h , B h , ,此方法判别油层、气层及油气层含水性较好 ;轻重烃分析法 ( L w , L h) ,判别流体压力及产层与非产层较好 ;比值法 ,用来判别油、气、水、干层及钻井液油基污染较好 ;异构比值法 ,用来判断是否有外源气干扰及干层较好。此六种方法综合解释 ,通过多口井实践 ,取得了较好的效果。在此基础之上 ,通过不断探索与总结 ,塔里木盆地的气测录井解释评价水平有了很大程度的提高。二、气测解释方法判断依据1. 油层的气测特征钻遇油层时 ,气测检测到的气体是侵入钻井液中地层中油的溶解气。气体组分在石油中的溶解与分离存在很大的差异 ,而这种差异正是导致不同的组分在油层中的一个特征。甲烷在石油中溶解度最低 ,其它组分溶解度比甲烷高 ,一般分子量越大 ,溶解度越大。但当压力降3 李进兴  1970 年生 ,工程师 ,1992 年毕业于同济大学海洋地质专业 ,中油塔里木油田公司勘探事业部井筒技术部副主任。长期从事综合录井科研组织、管理工作。 通讯地址 :新疆库尔勒市。 邮编 :841000。 电话 : (0996) 2171435。·81·                 录 井 技 术                  2003 年 6 月低时 ,甲烷却易从石油中分离 ,其它组分难分离 ,组分越重越难分离。钻遇储集层石油沿井筒随钻井液上返时 ,压力不断下降 ,此时不断有气体自石油中分离出来扩散到钻井液中 ,气体从石油中分离出来的过程 ,称为油气分离过程。当油气随钻井液返出时 ,由于井下压力不断变化而进行油气分离时 ,气液未达到相平衡 ,每次都首先逸出较轻的烃组分 ,留下重烃 ,其结果 ,重烃在气相中的摩尔数越来越大 ,而且越重的组分在气相中变化的越明显。2. 气层的气测特征钻遇气层时 ,侵入钻井液的主要是存在地层中的游离气 ,它不存在油气溶解与分离的关系。因此 ,当地层流体沿井筒向上运动时 ,随着压力不断变化 ,气体组分之间的比例是不变的 ,也就是说 ,气体组分在钻井液中是不变的。气测录井检测的气体组分特征基本上可以代表地下气体的组分特征。3. 水层的气测特征(1) 纯水层烃类气体在地层水中的溶解度都很低 ,一般说甲烷在油层中的溶解度比在水中高 10 倍。因此 ,井筒中的气体主要是岩屑破碎产生的残余油、自由水及侵入的地层水所释放的气体 ,含烃气量较低 ,轻重组分含量相差较大。地层水中溶解的气体组分随着地层水侵入扩散至钻井液中 ,压力降低时 ,越难溶的组分可先分离出来。这样 ,地层水在井筒中的组分分离与地层油的组分分离是相反的 ,进而造成分离的气相中重组分随着钻井液循环相对含量越来越低。因此 ,在油水两相流体分离气体组分的气相中 ,随着钻探深度的增加 ,油气分离使重烃相对含量增加 ,使轻烃相对含量减少。地层水分离使轻烃相对含量增加 ,重烃相对含量减少 ,这是水层气测的一个重要特点。(2) 油水同层地层中油水共存 ,使得油层溶解气的能力改变 ,造成重组分在油层中的难溶性 ,使得溶解在残余油中的重烃更易从流体中脱离出来 ,这样常常会造成某些重组分的量会超过相邻的轻组分的量。当钻入油水同层的地层时 ,地层中的油、水同时向井筒中侵入 ,因此 ,在气测中检测到的气体主要是地层油、水侵入井筒中的溶解气。因为油层中溶解的气体远大于水层 ,所以组分的变化主要反映在油层分离 ,水层的影响较小。因此在气测上与油层的特征相同。当油水同层的含水饱和度不断增大时 ,地层水溶气的影响也越来越明显。中间组分 (的相对含量与油层相比明显增大 ,重烃相对含量随钻井液循环也相对升高 ,随着这种特征的明显变化 ,逐渐变为水层。(3) 气层含水气水同层中的气组分是以游离气的形式存在于地层中不存在溶解分离的问题。气层含水会造成轻烃在水中的溶解 ,当含水量很高时 ,气测显示特点是相对组分主要有甲烷在起主要作用 ,轻烃组分相对增多 ,重烃的相对含量不断减少。因此 ,气层含水与水层的气测特点相同。由于地层含水使天然气层的组分关系破坏 ,组分相对关系也容易混乱 ,常常会出现相邻重组分含量高于轻组分的现象。4. 干层的气测特征干层主要是因地层中由于岩性致密而使地层中流体无法渗透出来 ,因此 ,干层中的气测组·91· 第 14 卷  第 2 期       李进兴等 :气测综合解释方法在塔里木盆地应用探讨            分主要是岩屑破碎出现的破碎气。烃类含量很低 ,由于岩屑具有吸咐作用 ,烃类分子量越大吸附作用越强。一部分重烃被它吸附而难以释放出来 ,造成各组分含量相差非常大 ,气测特征应显示出油或气的组分变化特点 ,它的含气量低 ,受背景气的影响较大。三、气测参数的变化特征通过对气测解释方法判断依据的分析 ,结合对多口井气测分析数据的研究 ,我们初步可以得到下述几个参数不同条件下的变化特征。1. 全烃、甲烷绝对含量油层绝对含量高 ,曲线形态呈矩形 ,显示结束后曲线缓慢下降 ;气层绝对含量高 ,曲线形态呈峰状 ,显示结束后曲线下降速度快 ;水层绝对含量低 ,呈块状 ,显示结束后曲线下降快 ;干层绝对含量低 ,曲线形态呈峰状 ,显示结束后曲线下降快。2. 重烃相对含量油层丙烷、丁烷的相对组分含量随着钻井液返出而逐渐增大 ,烃类越重变化的越明显。所以 ,随着油层钻探深度加深 ,丙烷、丁烷的相对百分含量逐渐增大 ,在油层底部增大到最大值。若油层较薄 ,可根据快速色谱分析 ,也同样能得出这样的结论。气层甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的相对组分含量随着钻井液返出而不变或近似不变。所以 ,随着天然气层钻探深度加深 ,丙烷、丁烷的相对百分含量近似不变 ,在图上可反映呈一不变的直线。水层丙烷、丁烷的相对组分含量随着钻井液返出而变小。含水越高越明显。若含水量低 ,气测则无法反映出水层的特点。所以 ,随着含水层钻探深度加深 ,丙烷、丁烷的相对百分含量变小。若显示层较薄 ,可根据快速色谱分析 ,也同样能得出这样的结论。干层若组分出全 ,丙烷、丁烷的相对组分含量随着钻井液返出而变小。3. 烃湿度值、烃平衡值、烃特征值当钻遇油层时 , W h (烃湿度值 ) 随钻井液不断返出而增大。 B h (平衡值 ) 与 W h (湿度值 )变化趋势相反 ,呈下降的变化 , 特征值 ) 与 W h 值变化趋势相同 ,呈增高的趋势。这说明 ,油层湿度的变化是由于重烃的变化而引起的 ,而且组分越重 ,对湿度的影响越大。当钻遇天然气层时 ,若组分出全 , W h 值随钻井液不断返出几乎不变 , B h 值与 W h 值也几乎不变。当钻遇含水层时 ,若组分出全 , W h 值随钻井液不断返出而变大。 B h 值与 W h 值变化趋势相同 ,两条线呈平行状。含油气水层 W h 值与 B h 值随着钻井液的上返是同时升高或同时降低 , W h 变化一致。这说明 ,水层湿度的变化是由于轻烃 ,主要是乙烷的相对含量变化引起的。当钻遇干层时 ,若组分出全 , W h 值随钻井液不断返出变小 , B h 随钻井液不断返出变大 ,W h 与 B h 值变化趋势相反。4. 轻重烃比值、乙烷丙烷比值当钻遇油层时 , L w (轻重烃比值指 之比 ) 与 L h (乙烷丙烷比值指 比 )值变化同时呈下降趋势 ,且曲线变化趋势相同。当钻遇天然气层时 , L w 与 L h 值无变化或减小 ,且曲线变化趋势相同。如果曲线变化趋·02·                   录 井 技 术                    2003 年 6 月势相反 ,则说明地层含水或无产能。当钻遇水层时 , L w 与 L h 值曲线变化趋势不一致或相反。当钻遇含气干层时 , L w 与 L h 值同时呈升高趋势 ,且曲线变化趋势相同。5. 烃比值 反常现象。当钻遇干层时 , 这可以表明 ,组分间的这种关系是由于钻井液中加入了油基材料所致 ,实际情况确是如此。实例三 :井白垩系干层塔里木盆地 井 5700 m 以下干层的气测显示特征实例 (图 3) 。从全烃上可以看出 ,主要有 3 个明显的气测异常峰 ,气测异常峰组分关系是重烃丙烷、丁烷相对含量从出峰开始时随井深增加逐渐减少 ,烃湿度值逐渐减少 ,烃平衡值与湿度值反向逐渐增大 ,轻重烃比值与乙烷丙烷比值也逐渐增大且变化相同 ,3 个烃比值都高 ,且幅度差很大 (相比之下 ,这是含气干层的一个明显特点。从前两个峰看异构比值不稳定呈参差状 ,说明储集层较差 ,第三个峰异构比值较稳定。测试结果证明 ,第一层为干层 ,第二层为低产气层 ,第三层为含气干层。图 3  塔里木盆地 井气测录井综合解释实例四 : 井白垩系水层图 4 是 井 4 175~ 4 225 m 井段三层水层的气测显示图 ,从图中可以看出 ,4 176~4180 烃湿度值与烃平衡值变化趋势近似一致 ,都呈上升的变化趋势 ,轻重烃比值与乙烷丙烷比值变化趋势相反 ,这也是水层的一个明显标志 ,测试证明为含有微量气的水层。图 4  塔里木盆地 井气测录井综合解释五、结    论气测录井是根据钻井液循环上来的地层流体中所含气体来对地层流体进行分析的一项技术 ,而在钻井液循环中 ,流体压力不断变化 ,这就导致气体组分的溶解与分离发生分异变化 ,正是因为这种动态的变化 ,使得油气水层在纵向上有明显的不同性。而这种不同性为我们认识地下流体性质奠定了基础。建立垂向气测动态剖面来进行气测解释 ,通过近一段时间在塔里木油田的应用 ,确实得到了很好的效果。它有以下几个特点 :(1) 它是从油气水层物理学的观点出发 ,用气测组分分析的原理 ,综合判断流体性质 ,摆脱了常规图版解释的固定性、区域性的限制 ,适用于任何地区的油气水层解释 ,只要通过井筒循环 ,就能对其进行解释。(2) 它基本上综合了常用气测解释的所有参数方法。通过综合分析可以完全了解组分之间关系的变化 ,这样可以更全面地了解地层流体的特点。(3) 解释方法简单 ,方便于现场对油气层进行快速评价。塔里木盆地所钻井深 ,井底地层压力大 ,对于动态分析气测特点极为有利。总之 ,文中所述的方法在塔里木盆地现场油气层评价中取得了较好效果。但其中一些方法规律性的认识还有待于实践中不断完善与总结 ,希望从事气测录井的科研工作者深入开展这方面的实践与研究来共同提高气测录井解释评价水平。 (下转 37 页 )·42·                   录 井 技 术                    2003 年 6 月5   李斌 ,郑明德 . 定量荧光录井技术在准噶尔盆地的应用 .《录井技术》编辑部编 . 录井技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,20026   王富华 ,丘正松 ,李新师 . 双谱特征荧光强度比值法在定量荧光录井中的应用 .《录井技术》编辑部编 . 录井技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,20027   李斌 ,彭超 ,郑明德等 . 定量荧光录井技术在准噶尔盆地的研究与地质应用 .《录井技术》编辑部编 . 录井技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,20028   安文武 ,苏金龙 ,刘树坤等 . 定量荧光录井技术在石油勘探中的应用探讨 .《录井技术》编辑部编 . 录井技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,20029   吴义平 ,张根法 ,薛宗安等 . 定量荧光录井在安棚油田的应用 .《录井技术》编辑部编 . 录井技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,200210  陈国珍等 . 荧光分析法 . 北京 :科学出版社 ,199011  蒋炳南等 . 塔里木盆地北部油气田勘探与开发论文集 . 北京 :石油工业出版社 ,2000(返修收稿日期   2003 - 02 - 10  编辑   姜  萍 )(上接 24 页 )参  考  文  献1  吴迪祥等 . 油层物理 . 北京 :石油工业出版社 ,19942  李健 ,布志虹 . 国外录井新技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,19943   姚汉光 . 国外使用的一些气测录井解释方法 .《录井技术》编辑部编 . 录井技术文集 . 北京 :石油工业出版社 ,1999 ,9(审稿人  高级工程师   吴龙斌 )(返修收稿日期 2003 - 03 - 28  编辑   耿子友 )更    正(1) 由《录井技术》编辑部编、石油工业出版社出版的《录井技术文集》第二辑中的“气测录井定量解释方法探讨”一文中公式 (7)“ 1T· 1为“ 1T· (242 页第 1 行 ) 。(2)《录井技术》第 14 卷第 1 期 (2003 年 )仪器介绍插页 3 中“英文版 8”应改为“英文版 8”。《录井技术》编辑部·73· 第 14 卷  第 2 期        吴义平等 :定量荧光录井的影响因素及对策探讨             on in i( M et On of of of in of of by of M et In of by in to . in ① of ② t a to s it is of of Ex m d of 7· 第 14 卷  第 2 期              录 井 技 术                   s in of of of to to to of in in s a in to om d) in to as of to as of D QF S o. L t d) K - 2 on of of of 7·                   录 井 技 术                    2003 年 6 月
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