旋转井壁取心在珠江口盆地潜山勘探中的应用

王显南 刘键 王健 曲长伟 高蓓

摘  要：旋转井壁取心作业有工程施工简单、成本低、效率高及效果好的优点，并且取出的岩心形态规则完整，能够用于后期岩性、电性、物性及含油气性等分析判断，是油田勘探的重要参考资料。文章论述了旋转井壁取心工具的基本原理及仪器规范，并探讨了旋转井壁取心工具在珠江口盆地潜山基岩勘探中岩性判别、裂缝识别、次生溶蚀分析及储层含油气性判定的应用，并分析了椭圆形壁心的形成原因，这表明旋转井壁取心工具在潜山基岩勘探应用具有实效性及高效性，对今后钻井取心作业具有重要的指导和借鉴意义。

关键词：旋转井壁取心;潜山基岩;勘探应用;珠江口盆地

中图分类号：TE21 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0168-04

Abstract： Rotary sidewall coring operation is characterized by simple engineering， low cost， high efficiency and good effect， and the collected core shape is regular and complete， which can be for the analysis of lithology， electrical property， physical property and oil and gas property in the later stage. As a result， sidewall core is an important reference material for oilfield exploration. This paper discusses the basic principle and specifications of rotary sidewall coring tool and deals with the application of rotary sidewall coring tool in lithology identification， fracture identification， secondary erosion analysis and reservoir oil and gas potential determination in buried hill rock exploration of Pearl River Mouth Basin， and also analyzes the reason of elliptical wall core. The results showed that rotary sidewall coring tool has practical effect in buried hill rock exploration， which provides important guidance and reference for future drilling and coring operation.

Keywords： rotary sidewall coring; buried hill; exploration application; Pearl River Mouth Basin

1 概述

隨着石油勘探开发进程的不断发展，如何快速准确地确定地下储层岩性、物性及含油气性对油田工作者来说是亟待解决的难题。岩心数据既可直接确定储层岩性，又能进行孔隙度、渗透率、电性、含油气性及地化分析[1-2]，已经成为油田勘探开发不可或缺的重要参考资料。目前获取岩心资料主要有三种方式：爆炸撞击式井壁取心、钻井取心以及钻进式旋转井壁取心，爆炸撞击式井壁取心施工简单、作业成本低，但其缺点也显而易见，所取的样品体积小并且形状不规则，难以用来岩性、物性、电性及含油气性分析，对地质勘探及储层评价的帮助有限。钻井取心只能在钻井过程中进行作业，其所取的岩心连续且规则，可直接用于观察岩性和含油气性，并能用于实验室进行物性及电性等分析化验，获得孔隙度、渗透率、岩石密度、岩电参数及扫描电镜分析等多种资料，但其也存在多种弊端，钻井取心要求控制钻进速度，造成周期长、施工难度大及效率低等难题，对于海上油田来说作业成本大幅增大。钻进式旋转井壁取心兼具了爆炸撞击式井壁取心及钻井取心的优势，其施工简单、成本低、效率高及周期短，并且钻进式旋转井壁取心所取的岩心样品形状规则且完整，既能在施工现场进行岩性、裂缝发育程度及含油气性的描述观察，又能在实验室得到渗透率、孔隙度、铸体薄片及岩石密度等分析数据，可用于后期储层评价及地质分析[3-6]，是目前使用最为普遍的一种取心方式，是各大油公司测井作业中常测项目。

2 旋转式井壁取心仪器

2.1 仪器介绍

旋转式机械井壁取芯器（MSCT，图1）的标准配置可取芯50颗，另外还可以取芯75颗或者20个岩心捕捉器供选择，每个岩样独立封存。MSCT与伽马测井仪一同下井，这样可以和裸眼井测井曲线进行深度对比，实时进行准确的深度校正，通过标记来记录每颗岩心的深度位置。仪器的最大优势体现在适用不同岩性的地质油藏，从坚硬、脆性指数高的火成岩到疏松砂岩，胶结碳酸盐及韧性页岩，都能够较好地保护岩芯的完整性，防止破损。在高温高压油藏，即使油藏温度高于200℃，仪器配合杜瓦瓶也能保持良好的性能，岩心回收率接近100%。

2.2 仪器规范（如表1）

3 旋转式井壁取心仪器的应用

3.1 岩性判别

A3井为珠江口盆地钻遇潜山基岩的一口勘探井，该井岩性较为复杂，基于旋转式井壁取心资料可以很好地对岩性进行判别。X978m处井壁取心表现为安山岩砾、凝灰岩砾及花岗岩砾，砾径大小2～20mm不等，次棱角-棱角状，分选差，火山灰胶结，胶结致密，块状构造，电成像资料显示该深度表现为角砾构造，综合定名该深度井壁取心岩性为火山角砾岩（图2a）。X072m和X115m层段井壁取心表现浅灰色，成分主要为石英及长石，少量辉石及角闪石，偶见黄铁矿，粗粒结构，块状构造，壁心表面呈碎裂状，电成像资料显示X072m和X115m表现为块状结构，裂缝较为发育，综合定名井壁取心岩性为花岗岩（图2b和2c）。X219m层段井壁取心表现为灰色，成分主要为角闪石及斜长石，少量石英，暗色矿物部分绿泥石化，半自形粒状结构，块状构造，易碎，少量黄铁矿，电成像资料显示该层段主要表现为块状构造，综合定名井壁取心岩性为闪长岩（图2d）。

3.2 裂缝识别

对于潜山基岩而言，裂缝是否发育直接影响火山岩储层是否存在流体的疏导通道和流动空间，更是直接决定火山岩能否成藏的重要指征;井壁取心资料则能直观可视地确定储层中的裂缝发育情况，这对火山岩的储层评价至关重要。A3井井壁取心在肉眼和镜下能清晰地观察储层中的裂缝发育情况，X073m和X085m层段井壁取心可见网状裂缝发育，裂缝宽度最大可达0.5mm，电阻率成像见网状中高角度裂缝发育（图3）。X087m和X102m层段井壁取心可见多条斜交裂缝发育，裂缝宽度变化大，变化范围为0.1～0.6mm，电阻率成像上可见裂缝宽度不一致，裂缝呈斜交交叉状发育（图3）。井壁取心及电成像资料相互验证刻度，证实了本井所控的潜山部位裂缝发育，有利于优质储层的发育。

3.3 次生溶蚀分析

潜山基岩储层于大气淡水的淋滤作用，或热液沿裂缝进入基岩储层之后对储层进行溶蚀，因而在潜山基岩储层中可见多种类型的溶蚀孔隙及溶蚀裂缝，包括粒间溶孔、粒内溶孔和非选择性溶孔等。A3井井壁取心在肉眼下可清晰地观察储层中的次生溶蚀发育情况，X109m、X306m及X321m深度的井壁取心资料可见明显的沿裂缝溶蚀现象，电成像資料显示在这些深度上发育裂缝及溶蚀对裂缝的改造作用（图4），说明裂缝作为大气淡水或热液的主要疏导通道，对火山岩储层进行了改造。此外在X269m、X306m及X321m深度的井壁取心还发育孤立的次生溶蚀孔洞（图4），电成像资料显示斑杂状及蜂窝状溶孔发育，其成因主要为大气淡水对储层的不均匀溶蚀改造，结合井壁取心及电成像资料对储层储集空间特征进行了精细表征。

3.4 储层含油气性判定

潜山基岩储层岩性主要为花岗岩、闪长岩、辉绿岩、安山岩及火山角砾岩等，火山岩储层非均质性强，储集空间多样，基于常规测井曲线难以确定有效储层段及储层流体性质，井壁取心资料则可以有效的解决这一地质问题。通过对井壁取心的显微镜、荧光直照及扩散观察，A3井荧光直照浅黄色，照乳白色，慢速扩散（图5），荧光面积最大可达80%，最小也可达25%（图5），含油级别也存在多级，有荧光、油斑和油浸，后期地层测试资料也显示井壁取心段流体性质为油，因此井壁取心资料为判定储层含油气性的第一手资料，对于后期工程施工及地层测试提供了基础性的分析判断。

3.5 椭圆形壁心原因分析

A3井X250m和X351m深度在进行旋转式井壁取心过程中发现井壁取心为椭圆状（图6a和6c），在潜山基岩储层中尚属首次，有必要对其成因进行分析。X250m深度点设计地层裂缝取芯，取完芯后发现钻芯马达无法正常复位，现场怀疑碎芯堵在钻头处，导致马达无法正常复位，多次尝试收回马达后正常复位（图6b），X250m深度点壁心是地层裂纹原因导致归芯时发现不完整，壁心呈椭圆状。X351m深度点钻芯时岩屑影响正常钻进，需要收回钻头排出岩屑。在收回钻头排岩屑过程中，由于地层裂缝影响，取心仪推靠壁位置改变，导致整个仪器发生位移，引起钻芯时钻头的位置也发生了位移（图6d），导致钻头重新钻进，壁心呈椭圆状，这对今后钻井取心作业具有指导和借鉴意义。

4 结论与展望

旋转井壁取心工具在珠江口盆地潜山基岩中的应用，解决了爆炸撞击式井壁取心收获率低及钻井取心成本高的难题，所取的岩心保留了原始地层的结构和构造，可用于对潜山基岩复杂岩性判别、裂缝、次生溶蚀及含油气性分析，此外还能满足岩电实验对取心样品的品质要求，降低了施工风险，显著节约勘探成本，已逐步转化为常规的勘探技术。

参考文献：

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