储层萃取液定量荧光分析技术识别含油性的分析<br/>——以渤海油田低孔低渗储层为例

储层萃取液定量荧光分析技术识别含油性的分析
——以渤海油田低孔低渗储层为例

2020-04-16杨纪磊贺银军庾永钊

石油地质与工程 2020年2期

杨纪磊，郝鹏，贺银军，庾永钊

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司中海油实验中心，天津 300452）

渤海油田中深部储层孔隙类型多样，孔隙结构及岩性复杂，非均质性明显，测井录井资料解释低孔低渗储层的含油气性存在多解性[1-5]。低孔低渗储层的强非均质性往往导致油层段岩石物理响应关系复杂，曲线差异不明显[6-7]。气测井录井的优势在于直接测试返回泥浆的烃类，但受泥浆密度影响较大[8]。地化录井求取的单位体积含烃量易受样品性质影响，恢复系数的选取因地区而存在差异[9]。运用常规的录井和测井资料对低孔低渗甚至致密储层的水层、油层及现今油水界面的解释结果与现场试油结论不一致[10-11]。

刘可禹等发明了储层萃取液定量荧光分析技术（QGF-E），利用少量新鲜岩石样品进行一系列标准处理后，实验测试得出的荧光信号代表储层颗粒表面吸附烃的荧光光谱特征[12-15]。近些年，该技术配合储层颗粒定量荧光分析技术、包裹体分析等手段进行古油层识别、追踪油气运移路径等，已成为油气充注史重建的重要手段之一[16-19]。储层萃取液定量荧光分析技术具有简单、快捷、灵敏度高的特点，可以定量化反映储层含油丰度，且受储层地质单元影响小。

本文统计分析储层萃取液定量荧光分析技术在渤海油田20余口探井的应用数据，结合现场试油结论，剖析中深层低孔低渗储层油层识别的应用实例，总结应用成果，探讨技术推广的适用条件，为渤海油田中深层油气田的勘探开发提供技术支撑。

1 QGF-E技术原理

QGF-E技术是利用重蒸后的二氯甲烷溶剂对标准流程前处理后的岩石颗粒样品进行烃类萃取，萃取液经过统一参数设置的高灵敏荧光分光光度仪连续激发扫描，得出的荧光光谱曲线代表了储层颗粒表面芳烃、脂肪烃、极性化合物等吸附烃的荧光特征[12]。主要分析参数是 QGF-E强度和最高峰波长（λmax），QGF-E强度是曲线最大光谱强度平均到20 mL二氯甲烷溶液和1 g储层颗粒样品的荧光强度值，λmax是谱峰最大荧光强度对应的波长值，反映了原油的成分和密度。

前人对澳大利亚Eromanga盆地常规砂岩储层萃取液定量荧光实验表明，油层样品的QGF-E荧光光谱强度较高，荧光特征峰在370 nm附近，与原油光谱相似，而水层样品的荧光强度很低，谱峰平坦接近基线[13-14]，与现今海岸砂层光谱峰相近（图1）。QGF-E强度与萃取液烃类、储层含油丰度成正相关关系，代表了储层表面有机烃类浓度的高低，能够指示和判定现今油层，为判别低孔低渗储层的含油性提供了理论依据。

图1 典型油层、水层的QGF-E光谱

2 储层QGF-E强度差异分析

2.1 低孔低渗储层油层段与非油层段

垦利A油田构造位于渤海油田莱州湾凹陷东北洼莱东-庙南构造带，目的层沙河街组储层属于三角洲前缘沉积。该区块沙二段-沙三中段平均孔隙度 13.6 %，渗透率为 15×10-3～60 ×10-3μm2，整体属于低孔低渗储层，局部致密。KL-A-3井测井录井解释油层29.9 m，油水同层12.6 m，含油水层65.9 m，水层6.8 m。为了研究QGF-E识别储层含油气性的可行性，连续采集 13块壁心样品进行QGF-E实验分析。实验结果如图2所示，所有样品的QGF-E强度为85.5～500.6 pc，测井曲线解释为油水同层及油层段的砂岩样品共 6块，QGF-E强度为236.6～500.6 pc，显示相对较强的荧光信号。测井曲线解释为水层及含油水层段的砂岩样品共 7块，QGF-E强度为85.5～215.3 pc，显示相对平缓的荧光信号。取样点的QGF-E强度与依据测井解释对应深度得出的含油饱和度，在纵向上整体呈正相关关系，综合解释为油层段QGF-E强度大于220.0 pc，储层含油饱和度大于35%。该井3 354.0～3 359.0 m层段QGF-E强度高达410.5～500.6 pc，显示为油层，λmax为373 nm，QGF-E光谱峰具有典型轻质油特征[13]，试油结论为油层。2 984.5～2 988.6 m层段测井解释结果为水层，试油结论为水层，在层段 2 985.4 m储层样品的QGF-E强度仅为132.7 pc，小于220.0 pc。QGF-E技术应用于莱州湾凹陷东北洼垦利A油田低孔低渗储层，解释油层段与试油结论吻合，证明了该方法的可行性。

2.2 致密储层“甜点区”油水界面

渤中B油田位于渤南低凸起西段边界断层下降盘，位于黄河口凹陷北部陡坡带。该区块沙河街组砂岩广泛发育碳酸盐胶结，孔隙度为3.8%～13.4 %，平均渗透率小于 1×10-3μm2，整体属于致密砂岩储层。沙二段上部和沙一段下部储层非均质性强，局部孔隙度相对较高，发育相对优质储层，测井解释有油气发现。但在探井评价作业过程中，录井测井解释结果与试油结论差距大，为了研究目的层含油气性，取BZ-B-2井沙河街组储层28块岩石样品进行QGF-E分析。

通过数据处理，得出沙二段储层 QGF-E强度随深度的变化趋势，在深度为3 885.0 m附近存在荧光强度的分异点：测试样品在3 885.0 m以下QGF-E强度均低于70.0 pc；在3 885.0 m处荧光强度突然增加，为典型的现今油水界面，油水界面以下QGF-E强度小于70.0 pc，油水界面以上大于70.0 pc。据此得到的油水界面与录井测井资料确定的界面深度相近，结合整体纵向检测结果，荧光强度70.0 pc为该区块判别油层、水层的基准线。

图2 垦利A油田KL-A-3井低孔低渗储层定量荧光综合剖面

2.3 排除测井资料为“假油层”

研究区沙一段上部为优先试油层位，测井解释显示油气最好，层段3 714.9～3 727.3 m测井解释为油层，厚度12.4 m，孔隙度为10%～15%，物性相对较好。但是沙一段上部QGF-E强度低，局部仅8.0 pc，表明储层样品吸附烃极少，为干层或水层段；结合 BZ-B-2井现场试油测试记录，证实为干层段，测井曲线解释结论与试油结论不符。该层段实测孔隙度平均值仅6%，与测井孔隙度差别较大。岩石薄片分析有效面孔缝极少，证实了沙一段上部储集空间不发育，测井曲线失真。

2.4 测井解释干层段

BZ-B-2井沙一段下部层段测井解释干层高达12.8 m，油层仅3.0 m，不是优先试油层段。但是该层位 QGF-E实验分析数据显示较强的荧光信号，部分样品QGF-E强度达到了300.0 pc以上，表明含油饱和度较高，解释为油层。分析偏光显微镜、阴极发光及背散射图像资料显示，沙一段下部白云石自形程度高，白云石化作用及溶蚀作用形成了较多的晶间孔、裂缝和生屑粒内溶孔，具有相对较好的储集空间；该“甜点”层段最终试油结果为油层，平均日产油 36.43 m3，为该井试油结果最好的层段。渤中B构造利用QGF-E技术有效识别出沙一段上部干层段和沙一段下部遗漏油层段，流体性质判断结果与试油结果较吻合，该技术为录井测井资料解释致密储层疑难层位含油性提供依据。

3 储层QGF-E适应性分析

汇总储层萃取液荧光技术用于渤海油田的数据发现，现今油层段QGF-E强度绝大多数大于60.0 pc，而水层绝大多数小于40.0 pc（图3a）。QGF-E技术可以有效区分油层、水层，但是区分过渡带的含油水层与油水同层比较局限（图 3b），含油水层段的 QGF-E强度值分布范围与油水同层范围相近，整体值较高。

图3 渤海油田QGF-E判别储层含油气性

3.1 建立含油性判别基准线

油藏的地质情况不同（如油藏润湿性、原油性质等），则油、水层解释基线不同[12]。渤中B油田油、水层解释基线是70.0 pc；垦利A油田油层的QGF-E强度大部分大于220.0 pc，含油水层均小于该值。应用QGF-E技术协助识别储层含油性需要先建立研究区的含油性判别基准线。根据目的层情况，从储层顶部至油水界面下方连续取样测试，可以得出油层、水层的QGF-E强度范围。

3.2 适用于后期无调整破坏型油藏的含油性识别

QGF-E技术用于渤中B油田和垦利A油田低孔低渗储层效果较好，渤中B油田为黄河口凹陷沙河街组烃源岩近源供烃，主成藏期为明化镇晚期以来，属近源超晚期快速成藏，储层颗粒表面的荧光响应代表了油层的荧光特征。垦利A油田主充注期为3.6 Ma，同样为晚期充注成藏，油藏后期控藏断裂活动性较弱，油藏无明显调整破坏，定量荧光识别的油水层与试油结论较吻合。

QGF-E技术用于渤海油田后期调整破坏型低孔低渗油藏的含油气性识别具有局限性。以石臼坨凸起西南陡坡带的曹妃甸E井东三段低孔低渗储层为例，该区块为晚期成藏，浅层荧光信号和测井曲线较吻合，油层QGF-E强度大于60.0 pc，水层小于60.0 pc（图4）。东三段2 880.0～2 960.0 m层段的QGF-E强度整体较高，为65.0～295.0 pc，显示为油层，但是最终确定为含油水层。曹妃甸E井具有早成藏，晚破坏，浅层聚集的特征。油包裹体丰度和包裹烃荧光（QGF指数）显示东三段存在大套古油藏，明化镇晚期，边界断层活动性强，由封闭作用转为输导作用，古油藏破坏，油水界面变迁，油气向浅层聚集，东三段定量荧光信号高，代表了早期油藏（现今含油水层）调整后的荧光特征，超晚期的构造活动导致了现今储层萃取液定量荧光呈现高值。与曹妃甸E井相邻的曹妃甸F区块，深层可见原油运移后残留的沥青（油砂），现今已不见油气聚集，油砂样品的萃取烃类QGF-E测试为极高值，反映储层中现今不可动油层的特征。因此，渤海油田晚期成藏特性为萃取液定量技术用于判别低孔低渗储层含油气性提供了有利条件，但在明化镇晚期以来构造活动强烈区块的应用需综合考量。