南堡5号构造天然气气测录井规律研究

2021-10-25崔健

录井工程 2021年3期

崔健

(中国石油冀东油田公司监督中心)

0 引言

冀东油田南堡5号构造位于渤海湾盆地黄骅坳陷北部南堡凹陷西南庄断层下降盘，是一个发育在中、古生界基岩鼻状构造背景上、受西南庄断层及其派生断层控制形成的潜山披覆断背斜构造带。南堡5号构造沙河街组含气储层主要有火山岩、火山碎屑岩和砂岩。火山岩发育东西两个火山机构，东部火山机构录井显示活跃，是主要的勘探区域，纵向自下而上分为Ⅰ-Ⅵ六个喷发期次，主要岩性为玄武岩与火山碎屑岩，储层以裂缝孔隙型为主，气藏分布受控于有利火山岩储层分布，油气藏相态以凝析油气藏为主。砂岩储层主要发育扇三角洲前缘相砂体，孔隙度高，油气显示活跃。

南堡5号构造深层钻探时，多口井在深层录井中发现气测显示极其活跃，多项录井信息都指示该区是天然气勘探的有利区域，但从录井资料及试油成果对比来看，两者不匹配的情况较多，解释符合率只有63.6%，其主要原因在于油气水层录井识别与解释研究不够深入，难以满足当前勘探开发需要；同时，该区目标层埋藏较深，钻探时井壁不稳定、定向施工难度大，录井资料受影响相对较大[1-3]。如何提高本区域的录井解释评价符合率，进而探索对天然气层识别的有利参数，解决天然气层识别也是录井面临的重要课题。

针对以上问题，开展深入、系统性的研究，建立天然气录井综合解释方法与标准，及时、准确识别该区储层流体性质，从而作为天然气勘探的重要技术支撑。

1 南堡5号构造沙河街组气测录井特征

气测录井作为发现与识别油气层的有效手段，能够实时连续检测环空流体携带出的地层烃类气体，尤其在天然气勘探开发过程中一直起着其他手段无法替代的作用。在研究过程中，共收集了南堡5号构造深层沙河街组39口井765层钻井、录井资料以及101层试油资料，通过总结不同的气测组分特征，建立了3种天然气层气测解释图板，优化了3H解释方法，同时总结了纵向油、气相对质量曲线特征，在实际气层解释过程中，综合运用以上手段，各方法相互印证，取得了较好的实用效果。

1.1 气测组分特征

用南堡5号构造沙河街组随钻气测组分相对含量与已采出的天然气检测组分含量进行对比，分析其各组分的相对含量值，总结沙河街组不同流体的气测组分特征。气测随钻测量数据烃组分相对含量与天然气检测一致，证明气测随钻测量数据准确无误，因而这些数据可以准确反映地层天然气组分特征。

南堡5号构造沙河街组气测组分特征：

(1)气层：C1相对含量基本在85%以上，C2>C3，iC4与nC4含量相近，C1-nC4依次削减(图1)。

图1 南堡5号构造沙河街组气层组分特征

(2)油层：C1相对含量在60%～75%之间，C3>C2，nC4>iC4，近似呈“W”形状(图2)。

图2 南堡5号构造沙河街组油层组分特征

1.2 气测解释图板

通过统计南堡5号构造深层沙河街组气测数据，结合本区试油等资料综合建立多种气测解释图板，从中优选具有代表性的解释图板，根据油、气、水层气测显示在图板中的特点，分析研究各价值点的分布规律，划分价值区界限[4]。

1.2.1 三角形图板

在三角形图板中，油气水层有明显的界限，气层和气水同层点集中在左上方，油层点集中在下方，水层落点集中在右上部。不足之处在于气层和气水同层没有明显界限(图3)。

图3 南堡5号构造沙河街组三角形图板

1.2.2 气测比值图板

在南堡5号构造沙河街组地层中，油层和气层的气测烃组分区分比较明显，尤其C2和C3，气层C2>C3。因此，以C1相对含量为横坐标，以C2/C3为纵坐标，建立气测比值图板(图4)，可以区分油层和气水层，不足之处在于气层和水层价值点重合，无法区分。

图4 南堡5号构造沙河街组C1与C2/C3图板

1.2.3 地层含气量图板

在地层含气量解释图板中使用的参数和计算方法如下：

E=Qt/(πD2/4)

式中：E为冲淡系数；Q为钻井液排量，m3/min；t为钻时，min/m；D为钻头直径，m。

G=(a/b)X

式中：G为钻井液含气量，m3/m3；a为蒸馏出的气体体积，mL；b为蒸馏所用的钻井液体积，mL；X为钻井液蒸馏出的气体总浓度之和，m3/m3。

C=EG/100

式中：C为地面含气量，m3/m3。

利用地面含气量与钻井液含气量建立图板，油气水三区有明显的界限(图5)，但与传统地层含气量图板相比，油层和气层的位置发生了变化。传统地层含气量图板中，从左至右依次为水层-油层-气层，而南堡5号构造沙河街组地层含气量图板油层和气层位置发生交换，气层在中间，油层落在右侧，主要原因：一是南堡5号构造多数井采用欠平衡钻井，气测值普遍偏高；二是南堡凹陷大多是油气伴生，纯气层的全脱分析可能会小于油气层。

图5 南堡5号构造沙河街组地面含气量与钻井液含气量图板

1.3 3H解释方法

3H法侧重于井筒内的对比分析，由三个参数——湿度比WH、平衡比BH和特征比CH组成。南堡5号构造沙河街组地层多为凝析油气藏，油气水关系复杂，因此适合应用3H法区分纵向上油气水层之间的差异[5-7](表1)。

表1 3H法判别流体性质一般标准

WH=100(C2+C3+iC4+nC4)/(C1+C2+C3+iC4+nC4)

BH=(C1+C2)/(C3+iC4+nC4)

CH=(iC4+nC4)/C3

在实际应用中，不同的区块3H比值价值区间不同，针对南堡5号构造已试油(气)的层进行统计分析，确定不同试油结果所对应的参数范围(表2)，建立了适合南堡5号构造沙河街组火成岩储层的3H参数解释标准[8](表3)。

表2 南堡5号构造沙河街组试油井3H关系统计

表3 南堡5号构造沙河街组3H法解释标准

1.4 油、气相对质量曲线解释方法

在常温的条件下C1-C4为气态，C5为液态。从广义上讲C1-C4指示气，C5以后的重烃指示油。德士古的流体分类将油、气相对质量分别定义为：

油相对质量=C5+=1 932(iC4+nC4)2/(C2C3)1/2

气相对质量=16C1+30C2+44C3+58C4

式中：C5+为C5以上各组分相对质量之和。

在研究过程中，通过统计并计算南堡5号构造深层沙河街组已试油井的油、气相对质量数据，绘制油、气相对质量曲线图，分析曲线形态，总结南堡5号构造沙河街组不同流体油、气相对质量曲线特征。

(1)气层：气相对质量曲线呈现高值，油相对质量曲线呈现低值，且小于气相对质量曲线值，气相对质量曲线与油相对质量曲线交叉面积较大，曲线形态饱满(图6)。

图6 气层油、气相对质量曲线

(2)气水同层：气相对质量曲线和油相对质量曲线均为高值，且气相对质量曲线幅度值大于油相对质量曲线幅度值，气层特征较明显，但两条曲线形态不饱满(图7)。

图7 气水同层油、气相对质量曲线

(3)含气水层：曲线形态呈不饱满状，两条曲线基本无交叉面积，油相对质量曲线与气相对质量曲线之间相距较近，气相对质量曲线形态特征较明显(图8)。

图8 含气水层油、气相对质量曲线

(4)水层：油、气相对质量曲线均呈现低值，两者无交叉面积，两条曲线无明显幅度变化(图9)。

图9 水层油、气相对质量曲线

气测录井资料油、气相对质量曲线纵向连续解释评价方法，有效消除了录井过程中部分因素的影响，可以较真实地反映地层油、气、水在纵向上的分布规律，油、气相对质量曲线方法在大庆油田和华北油田取得了较好的应用效果[9-10]。

2 应用效果

通过南堡5号构造深层天然气的气测特征分析，2017-2019年，开展重点井的录井解释评价与再认识，以气测资料为主，结合已建立的气测解释图板和纵向连续解释模型，通过对气测录井、全脱、后效、分析化验及其他录井资料的综合分析，参考测井、试油资料，提出5口井8层的试油建议，其中NP 5-X1井和NP 5-X2井试油后获工业油气流。现以南堡XX井为例分析南堡5号构造沙河街组气层气测特征[11-13]。

南堡XX井位于河北省唐山市南堡开发区北堡村西南部，构造位置为黄骅坳陷南堡凹陷南堡5 号构造NP 5-10井区断块构造高部位，是一口预探井。钻探目的为预探NP 5-10断鼻构造东三段、沙三段含油气情况。本井在沙三段火成岩气测显示活跃，在第一期火成岩4 768.4～4 781.6 m井段试油获日产30 000 m3纯气层，通过综合复查，认为南堡XX井沙三段三期火成岩4 417～4 422 m井段也具有气层特征。南堡XX井三期火成岩4 417～4 422 m井段气测录井特征见图10。