原油物性录井响应机理、定量预测及转换公式研究——以蓬莱19-3油田为例

陈勇国 聂朝民 王建立 黄小刚 韩明刚 徐昱

1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300452

2.中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300450

3.中法渤海地质服务有限公司 天津 300452

原油物性是油气田开发的重要参数，特别是地层原油粘度是影响油田开发效果的重要因素。在油藏开发、产能建设阶段，钻井周期短、录测分析化验项目少，缺乏岩心、高压物性分析样品（PVT）样等实物资料及试油数据，往往只能依靠随钻录测井资料进行原油物性预测。但由于原理不明、响应机理不清，原油物性预测难度大、精度低，截止目前并没有形成有效的模型和算法。

从原油物性相关性分析和组分构成入手剖析录井响应机理，并在其指导下建立多个原油物性录井定量模型、算法和转换公式集，进行多元预测研究。

1 原油物性相关性分析

对原油组成与原油物性进行了系统的两两相关性分析，编制了多幅二元交会分析图，其中胶质含量与粘度的相关性最强。利用相关系数编制了相关性拓扑图，见图1，从图1可见，胶质含量与20℃表密、50℃表密和50℃表粘均为最相关因子，相关系数分别为0.66、0.41和0.86。因此胶质含量为蓬莱19-3油田原油物性第一参数。

图1 原油组成与原油物性相关性分析及拓扑结构

2 原油物性录井响应机理

热解、色谱、三维荧光、气测录井参数都能定性或量化评价原油物性，已经得到理论和实践的证实。岩石热解分析通过梯度加热得到S0、S1、S2，分别代表原油中的轻质、中质及重质烃类组分的含量，通过轻、中、重组分的不同，量化预测原油物性；色谱分析图谱中，轻质油、中质油、重质油具有不同的基线形态分布、正构峰型、正构/异构特征。在三维荧光录井中，不同油质原油中所含的荧光物质（烃类）具有不同的激发和发射波长，由此可定性反映其物性差异。在气测录井中，传统的三角图版、3H图版，一定程度上能反映原油物性，也有研究者开展预测原油物性探索[2]。

地化热解参数，S2峰很大程度上代表了与原油物性最密切的胶质含量。通过大量数据分析和逻辑推导编制了响应关系图，见图2，并根据相关性大小分析预测效果，对诸多录井技术参数按地化热解＞地化色谱＞三维荧光＞气测进行了排序。

图2 原油油气构成与原油物性逻辑关系及录井响应原理

明确不同录井技术的研究对象及录井响应原理，对于宏观层面判断和指导原油物性预测有重要意义。

3 原油物性录井多元定量预测方法研究

3.1 色谱标定下的热解预测法

（1）数据收集整理：共收集有地化录井且有实测地面原油密度的邻区共计6口井45条壁心热解数据。

（2）钻井液添加剂污染数据处理：利用热蒸发烃气相色谱分析技术快速、有效的排除样品污染。当岩屑样品分析时出现异常峰，便可分析添加剂热蒸发烃色谱流出曲线，与已分析被污染样品色谱流出曲线相对照，判断真假谱图曲线。

（3）烃损恢复校正处理：以壁心样品分析值作为目标值，用实验和数学统计分析方法对岩屑影响因素进行分析，建立区域性壁心-岩屑样品的烃损失校正模型以还原地层原始含烃量。

（4）建立多元线性拟合及原油物性预测模型：系统开展了壁心样品单项热解参数与原油物性的相关性分析。结果表明，S1、S2、Pg、Ps、地化亮点等5个参数相关性较好。在此基础上反复试验，建立多热解参数-原油密度拟合公式：

ρ20为20℃地面原油密度；S1为液态烃组分含量；S2为裂解烃组分含量；Pg为生烃潜力指数；Ps为原油轻重组分指数。

Ps具有最大权重。拟合效果总体上看，效果很好，见图3。

（5）验证及应用：从研究区检验井效果看，原油密度预测整体误差±0.01，说明邻区拟合公式对本油田同样适用。而后在油田评价井L61井中进行了应用，密度预测效果理想，绝对误差不到±0.01，黏度预测误差相对较大，见表1。

表1 L61井预测效果表

3.2 限定条件下的气测预测法

气测常规图版对油质的指示较弱，经数据验证，常规比值参数基本没有相关性。为了探索气测组合参数预测原油物性的可行性，对轻中比LM和轻重比LH和重中比HM、重轻烃比WL、重烃组分Ha和轻烃组分Hb、含油指数Io和含气指数Ig、星型组分比Sa/Sb等9种组合参数进行拟合试验，结果表明部分气测组合比值参数具有一定相关性。

当组分较完整时，可以利用气测参数HM有限定量预测原油密度（图4），公式为：

图4 气测HM-地层原油密度关系

ρ20为20℃地面原油密度；HM：重中比。

4 适合研究区的原油物性预测-转换公式集

将适合于本地油田的经验公式[3-4]，本研究代入并甄别其在蓬莱19-3油田的适用性，保留应用效果好的3个公式；同时新创建基于不同测试对象和不同环境参数的18个公式，以满足不同应用场景的需要。经过反复试验，基于强相关性多因素，保障了计算合理性和转换效果，建立了适合本油田的预测-转换公式集，见表2。

5 结束语

本研究在原油物性内因相关性分析和录井响应机理的指导下，基于原油组分模型和原油物性主控因素，构建了相关系数R2达0.97的地面密度-胶质-粘度拟合公式，形成了色谱标定下的热解预测法、限定条件下的气测预测法。基于强相关性多因素，建立了适合蓬莱19-3油田多场景的预测-转换公式集，较好地满足了研究区的生产需求。