紅外光譜錄井技術(shù)的應(yīng)用范文

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《錄井工程雜志》2015年第一期

1紅外光譜錄井資料的判別方法

紅外光譜錄井和色譜氣測(cè)錄井技術(shù)一樣，是直接檢測(cè)鉆井液中氣體含量的一種錄井方法。同地區(qū)同性質(zhì)油氣層的氣測(cè)異常顯示具有相似的烴類(lèi)組分，不同流體性質(zhì)的儲(chǔ)集層其紅外光譜氣測(cè)響應(yīng)特征不同。

1．1全烴和組分特征根據(jù)鎮(zhèn)北地區(qū)延長(zhǎng)組27口井110層的試油和采油數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，紅外光譜參數(shù)在含油儲(chǔ)集層（油層、油水同層）具有全烴。紅外光譜錄井和氣測(cè)錄井主要的區(qū)別在于檢測(cè)的數(shù)據(jù)更全面，除氣測(cè)可檢測(cè)的C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5外，還有氣測(cè)檢測(cè)不到的C5＋以及非烴組分CO、CO2。C1、C2、C3、iC4、nC4在常溫下以氣體形態(tài)存在，而iC5、nC5以及C5＋常溫下以液體形態(tài)存在。前者各組分含量高通常為氣層、水層，而后者各組分含量高通常為油層，且C5＋的劇增通常指示儲(chǔ)集層含油（不含水）的特征。因此，通過(guò)上述兩類(lèi)烴組分的含量能夠有效判識(shí)儲(chǔ)集層流體的性質(zhì)。

1．2全烴曲線特征鑒于鎮(zhèn)北地區(qū)延長(zhǎng)組統(tǒng)計(jì)分析得出的油層和油水同層的參數(shù)特征基本一致，還需尋找其他不同特征對(duì)油層和油水同層進(jìn)行識(shí)別。研究發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)北地區(qū)的儲(chǔ)集層的紅外光譜全烴曲線也存在明顯特征（表2），油層的曲線形態(tài)呈箱型，含水儲(chǔ)集層的曲線形態(tài)呈三角形。根據(jù)參數(shù)和曲線特征，可以對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行準(zhǔn)確判識(shí)。

2應(yīng)用效果

將本研究得到的儲(chǔ)集層識(shí)別方法在鎮(zhèn)北地區(qū)延長(zhǎng)組進(jìn)行了應(yīng)用，結(jié)果表明，37口井79個(gè)試油層中，紅外光譜錄井的含油層發(fā)現(xiàn)率達(dá)到100％，油水解釋符合率78．5％，工業(yè)油層試油建議選層準(zhǔn)確率100％。充分說(shuō)明利用紅外光譜錄井技術(shù)所建立的解釋評(píng)價(jià)方法（表1、表2）適合鎮(zhèn)北地區(qū)延長(zhǎng)組油水層的識(shí)別與評(píng)價(jià)，特別是在低電阻率油層、消光油層［2］、致密非均質(zhì)性儲(chǔ)集層等復(fù)雜油層識(shí)別中發(fā)揮了獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。

2．1薄油層和儲(chǔ)集層非均質(zhì)性的有效識(shí)別色譜氣測(cè)的分析周期一般為30s、90s、120s或240s，按短周期30s計(jì)在1min內(nèi)最多可得到2組測(cè)量數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)的缺乏必然會(huì)造成地質(zhì)解釋和地質(zhì)描述的困難。紅外光譜的分析周期為10～12s，在1min內(nèi)可得到5～6組測(cè)量數(shù)據(jù)［5］。快速的組分分析在高速鉆進(jìn)時(shí)提高了地層的分辨率，因而增加了薄油層的信息量，可以有效檢測(cè)烴類(lèi)組分的變化，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)較薄油層。由于紅外光譜錄井技術(shù)分析快速，在儲(chǔ)集層含油非均質(zhì)性識(shí)別、電性對(duì)比、指導(dǎo)巖性描述等方面都可發(fā)揮重要作用。如M34井長(zhǎng)8段2109～2121m井段，鉆時(shí)數(shù)據(jù)基本處于7～8min／m之間（圖1），由于變化趨勢(shì)不明顯，難以準(zhǔn)確劃分地層。紅外光譜顯示井段2109～2111m全烴從0．25％上升到1．97％，井段2115～2117m全烴從0．71％上升到5．26％，井段2120～2121m全烴從0．27％上升到2．34％，從全烴的異常變化能夠判斷上述3個(gè)井段應(yīng)為薄油層，而且全烴曲線形態(tài)呈指型，說(shuō)明鉆遇較薄儲(chǔ)集層。結(jié)合巖屑錄井進(jìn)一步驗(yàn)證，尤其是對(duì)2120～2121m較薄儲(chǔ)集層的判斷，發(fā)揮了紅外光譜分析快速，可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)薄油層方面的優(yōu)勢(shì)。如L91井長(zhǎng)8段2439．4～2456．3m取心段，地質(zhì)描述15．0m為褐色油斑細(xì)砂巖，從巖心描述直觀看，不能準(zhǔn)確反映大段巖心含油的非均質(zhì)性，但從紅外光譜全烴曲線形態(tài)可以反映儲(chǔ)集層含油的非均質(zhì)性，全烴異常高的為良好儲(chǔ)集層，全烴無(wú)異常的為較差儲(chǔ)集層，全烴曲線呈鋸齒狀，形態(tài)與測(cè)井儲(chǔ)集層的計(jì)算孔隙度、滲透率的曲線形態(tài)一致（圖2），具有一定的可比性。因此，結(jié)合紅外光譜可以進(jìn)行儲(chǔ)集層含油非均質(zhì)性識(shí)別。

2．2反映儲(chǔ)集層流體變化規(guī)律紅外光譜錄井儀受輔助氣體純度、色譜柱效、操作員標(biāo)定等其他因素影響小，分析結(jié)果穩(wěn)定，可以準(zhǔn)確地反映出油水變化規(guī)律［3］。如M28井長(zhǎng)8段2391～2399m井段，全烴異常明顯，從0．416％升至3．675％，平均值達(dá)到2．116％（圖3），曲線形態(tài)呈箱型；重?zé)N異常高，達(dá)到1．732％；烴比值（C3／C1）為高異常，從0．279升至0．657，濕度比從0．433升至0．660，平衡比從2．727降為0．946，反映儲(chǔ)集層含油性較好，為油層特征。經(jīng)試油驗(yàn)證，2392～2393m井段產(chǎn)油8．5t／d，不產(chǎn)水，結(jié)論為油層。該層紅外光譜的異常顯示充分反映了儲(chǔ)集層的含油性。

2．3為低電阻率油層評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)紅外光譜錄井技術(shù)直接檢測(cè)鉆井液和儲(chǔ)集層巖樣中的烴類(lèi)物質(zhì)組成與含量，其結(jié)果不受地層水礦化度、巖性和黏土礦物、巖石骨架導(dǎo)電性等因素影響，只與儲(chǔ)集層中的流體性質(zhì)有關(guān)。因此，紅外光譜錄井可以有效彌補(bǔ)測(cè)井資料的不足，不受測(cè)井電阻率值大小的影響，在鎮(zhèn)北地區(qū)低電阻率油藏的勘探中發(fā)揮了明顯的優(yōu)勢(shì)。如M116井長(zhǎng)3段1344～1347m井段（圖4），電阻率5．85Ω•m，聲波時(shí)差251．22μs／m，為低電阻率儲(chǔ)集層，測(cè)井解釋為水層。紅外光譜異常明顯，全烴從0．191％升至1．189％；重?zé)N異常高，其值為0．347％；濕度比從0．390升至0．548，平衡比從3．102降至1．375，烴比值從0．165升至0．311，呈典型的含油特征，而全烴曲線呈正三角形，表明儲(chǔ)集層含水，據(jù)此解釋為油水同層。討論時(shí)提出試油建議，甲方根據(jù)紅外光譜錄井解釋結(jié)論采納了試油意見(jiàn)，1345～1346m井段經(jīng)試油驗(yàn)證，產(chǎn)油4．85t／d，產(chǎn)水4．20m3／d，結(jié)論為油水同層。該層的紅外光譜為低電阻率油層的評(píng)價(jià)提供了可靠依據(jù)。

2．4準(zhǔn)確判別熒光直照下消光油層含油樣品（巖心、巖屑、井壁取心）在熒光燈下發(fā)出熒光是錄井發(fā)現(xiàn)油氣顯示的重要特征，但鎮(zhèn)北地區(qū)長(zhǎng)8段油層普遍存在著消光（在熒光燈下無(wú)熒光或者熒光顯示弱）的特點(diǎn)，致使現(xiàn)場(chǎng)油層的發(fā)現(xiàn)率受到了嚴(yán)重的影響。紅外光譜錄井技術(shù)有效地解決了這一難題，在現(xiàn)場(chǎng)錄井過(guò)程中取得了較為理想的效果。如M75井長(zhǎng)8段2536～2539m井段（圖5），巖屑描述為黑褐色油跡細(xì)砂巖，熒光直照具消光現(xiàn)象，為該層的顯示判斷帶來(lái)了困難。從紅外光譜分析資料看，全烴異常明顯，從0．416％升至5．196％，全烴曲線呈箱型；濕度比從0．076升至0．213，平衡比從20．054降至6．424，烴比值為高異常，從0．019升至0．120。各項(xiàng)參數(shù)反映儲(chǔ)集層油氣豐度高，含油性較好，具油層特征。經(jīng)試油驗(yàn)證，2537～2539m井段產(chǎn)油5．79t／d，不產(chǎn)水，結(jié)論為油層，解決了熒光直照下油層消光帶來(lái)的解釋評(píng)價(jià)難題。

2．5有效判識(shí)儲(chǔ)集層流體性質(zhì)如L89井長(zhǎng)6段2262～2267m井段（圖6），紅外光譜全烴從0．220％升至5．821％，組分齊全，C1－C4組分含量均有所增加，且曲線形態(tài)與全烴曲線基本一致，曲線形態(tài)大體呈箱型；濕度比從0．253升至0．589，平衡比從4．824降至1．892，烴比值為高異常，從0．097升至0．469；表現(xiàn)為“四高一低”特征，初步判斷為含油層，分析C5＋明顯增大，從0．002％升到0．125％，曲線峰型飽滿，含油性明顯，紅外光譜解釋為油層。經(jīng)試油驗(yàn)證，產(chǎn)油56．45t／d，不產(chǎn)水。

3結(jié)論

在鎮(zhèn)北地區(qū)開(kāi)展的紅外光譜錄井技術(shù)研究中，根據(jù)資料反演分析，找出了油、水層烴類(lèi)組分的規(guī)律特征，根據(jù)紅外光譜全烴曲線的組合形態(tài)及組分比值相互關(guān)系建立和完善了配套的解釋評(píng)價(jià)方法。紅外光譜技術(shù)在鎮(zhèn)北地區(qū)的應(yīng)用實(shí)踐證實(shí)，該項(xiàng)技術(shù)可快速分析儲(chǔ)集層的含油性，細(xì)致分析天然氣組分構(gòu)成關(guān)系，獲得天然氣構(gòu)成的微觀信息，且不受黏土礦物含量、分布以及層間水、束縛水含量的影響，反映了油氣充注的程度，可有效認(rèn)識(shí)儲(chǔ)集層的含油性。依據(jù)紅外光譜全烴和組分比率變化規(guī)律對(duì)儲(chǔ)集層含油氣水判別，理論依據(jù)更充分和科學(xué)，彌補(bǔ)測(cè)井解釋對(duì)低電阻率油層認(rèn)識(shí)的不足，可為試油方案優(yōu)選提供參考依據(jù)。

作者：王春輝張寧周艷紅陳澤欣楊清宇陳光權(quán)趙宏明單位：中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司錄井公司中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司工程技術(shù)部長(zhǎng)慶分部中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探部