矛盾分析法在录井油气显示层解释评价中的应用

2021-03-29孙凤华

当代石油石化 2021年3期

孙凤华

（中国石油化工股份有限公司河南油田分公司油气勘探管理部，河南南阳 473132）

随着勘探开发的深入，石油地质条件日趋复杂，勘探开发难度不断提升，具有典型测录井响应特征的油气层比重不断下降，低阻、低含油饱和度、弱显示油层不断发现[1]，高阻水层、好显示干层也累见不鲜。测录井资料与试油（试采）结果出现矛盾，不同测录井资料之间出现矛盾已不是偶然现象。复杂的地质现象挑战传统的测录井油气层解释评价方法，直面挑战，寻找适应性解释方法来满足不同区块的解释需求，是提高测录井服务能力的重要表现。矛盾分析法是指运用矛盾的观点观察、分析事物内部的各个方面及其运动的状况，以达到认识客观事物的方法。

1 普遍规律与特殊地质现象相结合

石油地质条件千差万别，成藏因素多种多样，确定油气显示层识别方法、解释评价标准时，在遵循一般规律的同时，更应注意地质条件的特殊性，具体问题具体分析，考虑合适的解释评价。

1.1 弱显示

通常认为高油气显示级别，高气测录井全烃绝对值、高岩石热解录井Pg、TPI值等“好显示层”是油层在录井资料的响应特征，反之是水层（干）层在录井资料响应特征。但近年来大量出现的弱显示层颠覆了传统的认识，按传统的解释方法、理念进行解释评价，将导致解释错误。弱显示层产生原因很多，只有在收集各种资料的基础上，细致分析解释区产生弱显示的原因，有的放矢地研究针对性技术方法，才能准确评价油气显示层。

B304井是BY凹陷的一口预探井，岩屑录井仅为荧光显示，气测全烃绝对值呈低值且气测组分仅有C1组分，岩屑录井及电性均反映泥岩隔层不明显，一般情况下，具有这种显示特点的储集层不会被解释为油气层。但分析沉积相，发现储集层属近源快速堆积的小型砂砾体，这类砂体岩石骨架颗粒粒径大，不等粒粒间充填泥质和粉砂质多，钻开后大量砾石被钻头破碎，由于砾石致密，原油难以进入，破碎后砾石表面很难有液态原油存在，砾石间充填的部分原油也被钻井冲刷散失，从而导致整体显示级别较低[2–3]。但是部分油气会残留粒间充填的粉砂质中，这部分粉砂质岩石热解分析值会较高。针对于此，依据岩石热解分析结果，再结合气测曲线、钻时形态及两者的相关性，该井在电测初次解释没有油层的情况下，解释多层油层，试油获得较高产量工业油流，实现所在砂体勘探的突破。

1.2 特殊气测组分储集层

正常油层的气测组分符合地球化学规律，即C1＞C2＞C3＞iC4（nC4）＞iC5（nC5），但生物降解或油气运移过程中出现分歧导致部分油层气测组分不符合这一变化规律，只有C1组分或C1＜C2＜C3＜iC4（nC4）＜iC5（nC5），容易被误判为气层（水层）或钻井液加入有机添加剂（混油）产生的假显示。针对于此，应将不同录井资料相互结合，综合分析，一方面结合常规地质录井、岩石热解录井资料排除假油气显示，另一方面创新解释评价方法，寻找不依赖于气测组分的解释评价方法，如气测全烃异常相对幅度、灌满系数、能量系数、曲线幅差形态法等。

2 关注影响油气显示层解释评价重点因素

2.1 选择重点解释层段

准确确定解释层段，能够提高解释效率，避免漏失油气层。不同类型圈闭影响成藏的主要因素不同，有的砂体尖灭，有的是干带，有的是断层，有的是溢出点位置，类型不同，确定重点解释层段方法不同。

南襄盆地作为老油区，在所有成藏因素，是否具有圈闭条件是影响成藏的主要因素，而南襄盆地和东部老区许多老油田所在盆地一样，经过几十年多轮次的勘探后，传统的大型构造油气田已基本发现，余下的是一些断块小砂体油藏。南襄盆地小断块油藏含油带窄，含油面积小，油层沿断面分布，断层是断块油藏的主控因素，因此，油气层解释的重点是地层对比，确定断点位置，进而以断点以下显示层密集段为主要解释评价层段。孙岗地区历经十多年勘探，虽有所发现，但由于砂体十分发育，断层封堵性较差，一直没有形成规模，且测井、录井解释符合率总体较低。近年来，通过分析该区测井、录井、试油、区域地质资料，发现该区虽然具有区域上含油层位多，单井油气显示层多的特点，但单井油气显示均在断点以下，单井钻遇油层数少且集中于断点以下150 m范围内。鉴于此，该区油层解释评价的重点就是依据第一层显示及显示集中段顶部初步判断断点位置，再通过标志层精细对比确定断层断点位置，然后将断点以下150 m范围作为解释的重点层段。B437井是2017年再上孙岗而钻探的一口探井，完钻后进行精细地层对比，发现一条断距19 m的次生断层，该次生断层与主断层相交形成断块圈闭。因此，将该次生断层断点以下150 m范围内油气显示层为重点解释评价井段。该层段内H3Ⅴ41小层距断点53 m，是该层段气测全烃绝对值、全烃异常相对幅度最高的层，岩石热解录井分析值也是这一层段最高的。综合分析各种资料后解释评价为油层，尽管该层地球物理测井资料与水层没有明显差异，在本井的完井试油讨论会上，录井人员仍依据录井资料建议下套管试油，被采纳实施后试油产油24.6 m3/d。试获高产工业油流，打破了孙岗地区“残余油不能有效成藏”的传统认识，实现了该区近30年来勘探又一次新的突破。

2.2 选择主要解释参数

不同地区石油地质条件不同，在不同地区不同资料上的响应特征不同，准确选择对油气水层响应敏感的录井（测井）参数用于解释评价，能够提高解释评价效率，避免其他参数对解释的误导，实现精准解释评价。

NY凹陷由于岩石颗粒平均粒径普遍较小，束缚水含量明显增大及钻井施工等众多因素，形成部分“低阻油层”，这些油层的电阻率与围岩、水层电阻率接近或明显低于一般油层电阻率，测井解释评价难度高。岩石热解录井分析的地层的含烃量，分析值不受储层水的状态、性质的影响，加上数据定量化，使其在识别评价低阻油层方面具有不可代替的作用，因此将其作为本区油气显示层解释评价的主要依据，在实践应用中取得良好的效果。N155井该井完井后投产两层，与岩石热解录井解释评价结果完全吻合。

2.3 关注特殊矿物

沉积岩中的矿物记录了丰富的物源、气候、沉积环境和构造等方面的信息，是地质过程、沉积环境以及构造隆升剥蚀过程的分析依据，也是油气显示层解释评价的重要依据。关注录井中的特殊矿物，可以简易快速判断储集层产液性质，避免其他资料误导导致解释错误。

黄铁矿反映的是强还原环境、富含有机质或硫酸盐环境下细菌参与生物化学反应过程[4]，这种环境下油气显示反映的储集层流体性质、油气水层的显示特征不同。BY凹陷某区块及其与周缘油田的结合部井在H3Ⅳ下部－H3Ⅴ上部地层为砂岩地层，岩屑录井在该地层经常能够发现一定量的黄铁矿成分，尽管岩屑录井常常发现良好的油气显示，显示级别达到油斑、油浸级，气测异常明显，钻过该地层后气测基值明显抬升到一个新的台阶，有明显“单根峰”，气测具有典型油层特征，但这一层段所有显示层试油或开发投产结果均为水层（甚至部分井还试获高产水层）[5]。因此，在这一区块的油气显示层解释评价中首先关注黄铁矿的出现与结束。有黄铁矿井段不管录井显示，都不应解释为油气层。

白云母是一种常见丛状硅酸盐矿物，具水敏、速敏、碱敏性，富含白云母储集层渗透率较低。在钻井及压裂改造过程中将孔隙、喉道堵塞，引起渗透率下降，导致储集层改造失败[6–7]。NY凹陷部分区块砂岩储集层富含片状白云母，这些储集层尽管气测异常明显，岩石热解录井呈高S1值、测井具有典型油层响应特征，但试油结果均为干层或低产油层，对这些干层、低产油层进行压裂改造，产量并没有提高。因此，在NY凹陷油气显示层解释评价中，首先应关注砂岩岩屑中白云母含量，对于高白云母含量的储集层，以解释干层、低产油层为主。

3 一分为二分析各项录井资料

一分为二是指事物作为矛盾的统一体，都包含着相互矛盾对立的两方面。进行油气显示层解释评价，分析录井资料也应这样，既要看到“好显示层”中有蕴含要有利于解释为油气层的信息，也要看到所包含不利于解释为油气层的信息。同样对于“差显示层”，既要关注有利于解释为非油气层的信息，更要关注包含不利于解释为非油气层的信息。如气测值很高的显示层，甚至槽（池）见到瞬间油花气泡，通常物性较好、地层能量较高、含油气丰富，但是如果没有明显的“单根峰”，后效值也较低、持续时间较短，则反映地层连通性较差，储集层流体、能量得不到补充，常常为微型“透镜体”、连通性差的裂缝储集层，投产结果为干层（差油层）。显示级别低、气测值低的储集层常为水层，但如果岩屑中有少量分析点岩石热解分析值为高值，钻过显示层后气测全烃基值提升，气测“单根峰”较明显，“后效值”持续时间长，岩性为砾状砂岩、砂砾岩等粒径较粗的岩层时，则反映储集层物性较好，试油（投产）结果常为产量较高油层。此外，岩石热解录井高S0、S1值、极低S2值表面上反映油质较好，常会解释为油层，但实际则是储集层物性较差的反映，试油（投产）结果为干层。

MD地区测录井参数缺乏规律性，油层、干层测录井参数相互重叠，导致该区成为测井、录井解释的难点地区。岩石热解录井资料是MD地区相邻区块油气层解释评价的主要依据[8]，但MD地区岩石热解录井呈“高S0值、高S1值、低S2值”的储集层试油为干层，按照岩石热解录井原理，这类岩石热解录井参数反映的是好油质、高含烃，应是“好油层”[9–11]。表面上，这些试油结论与岩石热解分析值相互矛盾，但结合区块地质特点一分为二地分析MD地区岩石热解录井资料，则可以确认试油结果与岩石热解录井蕴含的地质信息一致：首先，岩石热解录井S0值反映的是地层吸附气，在其他条件一定的情况下，岩石比表面积越大、孔喉半径越小、物性越差、吸附能力越大，S0值越高；反之物性好，则S0值低。S2值反映储集层排替压力，在其他条件接近的情况下，储集层物性越好，排替压力越小，S2值越高；储集层物性越差、排替压力越大，S2值越小。其次对比岩石热解录井与测井资料，可以发现测井孔隙度与岩石热解录井S2值呈近线性关系，即低孔隙度低S2值，高孔隙度高S2值。也就是说高S0值、低S2值的储集层物性差，S1值呈高值只能说明地层含有较多烃类物质，当物性较差时，试油结果仍难以产出油气，为干层。结合岩屑录井资料，发现高S0值、高S1值、低S2值的储集层均富含白云母，导致储集层物性较差。依据相关对比分析结果，改变MD地区传统的油气层解释评价方法，取得良好的效果。N137井、N144井均获得高产工业油流。

4 考虑内外因进行解释评价

4.1 从内因寻找解释评价依据

在影响录井显示众多原因中，储集层含烃量、能量补给、油质、物性、岩性等是内因，这些因素共同作用的结果，决定岩屑录井油气显示的高低、气测录井全烃值、全烃净增值、全烃异常相对幅度的高低；决定储集层能否产出油气、产出量的高低。因此，分析录井资料，进行油气层解释评价，首先应是分析内因对油气显示的影响。如储集层岩石骨架颗粒粒径大（如砾状砂岩、砂砾岩）且胶结疏松甚至松散而烃类物质胶质含量较低时，岩屑录井显示级别会较低，但是其粒间充填物通常数径较细，烃类物质在填充物中得到较好保存，填充物的显示级别会较高，表现在岩屑显示资料中，在岩屑整体显示级别较低的情况下，有少量较高显示级别岩屑存在；在岩石热解录井资料上，则表现为层内整体分析值较低的情况下，有个别点分析值较高，利用其结合气测进行解释评价，能够较好地反映储集层产液性质。某井是一口深层大斜度井，采用PDC钻头钻进，加之本区靠近物源，砂体发育，粒径粗、储层物性好，因此录井显示级别较低，岩石热解分析值也较低，其重点解释层岩石热解录井（S0＋S1）值主要分布在1.529～2.738 mg/g，按照这一分析数据，只能解释评价为水层，但是该层有2个分析点（S0＋S1）值分别为6.839 mg/g和8.225 mg/g，细致分析这个点为岩石充填基质的分析值，受PDC钻头及钻井液冲刷影响较小，判断这2个分析点更接近真实地层（S0＋S1）值，采用邻区解释图版，岩石热解解释评价为油层，结合构造分析、气测录井资料，本层综合解释油层，试油获高产工业油流。

4.2 寻找外因影响较少的资料

在油气层解释评价中，不仅重视影响油气显示的内因，还必须重视钻井液性能、钻井液类型、钻头类型、井型等影响油气显示的外因。近年来，PDC钻头、钻井液加入有机添加剂（混油）、大斜度井（水平井）等各种先进的钻井技术广泛应用，导致岩屑细碎，油气显示级别降低，严重影响录井油气显示的发现及油气的识别。不同外因，对不同的录井技术的影响不同，PDC钻头导致岩屑破碎，影响岩性识别，降低岩屑录井油气显示级别，降低岩石热解录井分析值，但有利于气测录井发现油气显示；钻井液加入有机添加剂，虽然在一定时间、井段内会影响气测全烃值，但对气测C1组分影响极低；高密度高黏度钻井液不利于气测录井，但却能够降低油气逸散，有利于岩屑油气显示保真及岩石热解分析更加接近于地下地质真实。充分分析影响录井解释评价的外因，并有的放矢地采取对应技术措施，选择外因影响较小的资料用于解释评价，在一定程度上可以降低外因的不利影响。分析影响油气显示的外因，利用钻井条件相似的资料进行横向对比，同井资料纵向对比，也能够在一定条件下消除外因的不利影响。