旋轉井壁取心在珠江口盆地潛山勘探中的應用

王顯南 劉鍵 王健 曲長偉 高蓓

摘? 要：旋轉井壁取心作業有工程施工簡單、成本低、效率高及效果好的優點，并且取出的巖心形態規則完整，能夠用于后期巖性、電性、物性及含油氣性等分析判斷，是油田勘探的重要參考資料。文章論述了旋轉井壁取心工具的基本原理及儀器規范，并探討了旋轉井壁取心工具在珠江口盆地潛山基巖勘探中巖性判別、裂縫識別、次生溶蝕分析及儲層含油氣性判定的應用，并分析了橢圓形壁心的形成原因，這表明旋轉井壁取心工具在潛山基巖勘探應用具有實效性及高效性，對今后鉆井取心作業具有重要的指導和借鑒意義。

關鍵詞：旋轉井壁取心;潛山基巖;勘探應用;珠江口盆地

中圖分類號：TE21 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

隨著石油勘探開發進程的不斷發展，如何快速準確地確定地下儲層巖性、物性及含油氣性對油田工作者來說是亟待解決的難題。巖心數據既可直接確定儲層巖性，又能進行孔隙度、滲透率、電性、含油氣性及地化分析[1-2]，已經成為油田勘探開發不可或缺的重要參考資料。目前獲取巖心資料主要有三種方式：爆炸撞擊式井壁取心、鉆井取心以及鉆進式旋轉井壁取心，爆炸撞擊式井壁取心施工簡單、作業成本低，但其缺點也顯而易見，所取的樣品體積小并且形狀不規則，難以用來巖性、物性、電性及含油氣性分析，對地質勘探及儲層評價的幫助有限。鉆井取心只能在鉆井過程中進行作業，其所取的巖心連續且規則，可直接用于觀察巖性和含油氣性，并能用于實驗室進行物性及電性等分析化驗，獲得孔隙度、滲透率、巖石密度、巖電參數及掃描電鏡分析等多種資料，但其也存在多種弊端，鉆井取心要求控制鉆進速度，造成周期長、施工難度大及效率低等難題，對于海上油田來說作業成本大幅增大。鉆進式旋轉井壁取心兼具了爆炸撞擊式井壁取心及鉆井取心的優勢，其施工簡單、成本低、效率高及周期短，并且鉆進式旋轉井壁取心所取的巖心樣品形狀規則且完整，既能在施工現場進行巖性、裂縫發育程度及含油氣性的描述觀察，又能在實驗室得到滲透率、孔隙度、鑄體薄片及巖石密度等分析數據，可用于后期儲層評價及地質分析[3-6]，是目前使用最為普遍的一種取心方式，是各大油公司測井作業中常測項目。

2 旋轉式井壁取心儀器

2.1 儀器介紹

旋轉式機械井壁取芯器（MSCT，圖1）的標準配置可取芯50顆，另外還可以取芯75顆或者20個巖心捕捉器供選擇，每個巖樣獨立封存。MSCT與伽馬測井儀一同下井，這樣可以和裸眼井測井曲線進行深度對比，實時進行準確的深度校正，通過標記來記錄每顆巖心的深度位置。儀器的最大優勢體現在適用不同巖性的地質油藏，從堅硬、脆性指數高的火成巖到疏松砂巖，膠結碳酸鹽及韌性頁巖，都能夠較好地保護巖芯的完整性，防止破損。在高溫高壓油藏，即使油藏溫度高于200℃，儀器配合杜瓦瓶也能保持良好的性能，巖心回收率接近100%。

2.2 儀器規范（如表1）

3 旋轉式井壁取心儀器的應用

3.1 巖性判別

A3井為珠江口盆地鉆遇潛山基巖的一口勘探井，該井巖性較為復雜，基于旋轉式井壁取心資料可以很好地對巖性進行判別。X978m處井壁取心表現為安山巖礫、凝灰巖礫及花崗巖礫，礫徑大小2～20mm不等，次棱角-棱角狀，分選差，火山灰膠結，膠結致密，塊狀構造，電成像資料顯示該深度表現為角礫構造，綜合定名該深度井壁取心巖性為火山角礫巖（圖2a）。X072m和X115m層段井壁取心表現淺灰色，成分主要為石英及長石，少量輝石及角閃石，偶見黃鐵礦，粗粒結構，塊狀構造，壁心表面呈碎裂狀，電成像資料顯示X072m和X115m表現為塊狀結構，裂縫較為發育，綜合定名井壁取心巖性為花崗巖（圖2b和2c）。X219m層段井壁取心表現為灰色，成分主要為角閃石及斜長石，少量石英，暗色礦物部分綠泥石化，半自形粒狀結構，塊狀構造，易碎，少量黃鐵礦，電成像資料顯示該層段主要表現為塊狀構造，綜合定名井壁取心巖性為閃長巖（圖2d）。

3.2 裂縫識別

對于潛山基巖而言，裂縫是否發育直接影響火山巖儲層是否存在流體的疏導通道和流動空間，更是直接決定火山巖能否成藏的重要指征;井壁取心資料則能直觀可視地確定儲層中的裂縫發育情況，這對火山巖的儲層評價至關重要。A3井井壁取心在肉眼和鏡下能清晰地觀察儲層中的裂縫發育情況，X073m和X085m層段井壁取心可見網狀裂縫發育，裂縫寬度最大可達0.5mm，電阻率成像見網狀中高角度裂縫發育（圖3）。X087m和X102m層段井壁取心可見多條斜交裂縫發育，裂縫寬度變化大，變化范圍為0.1～0.6mm，電阻率成像上可見裂縫寬度不一致，裂縫呈斜交交叉狀發育（圖3）。井壁取心及電成像資料相互驗證刻度，證實了本井所控的潛山部位裂縫發育，有利于優質儲層的發育。

3.3 次生溶蝕分析

潛山基巖儲層于大氣淡水的淋濾作用，或熱液沿裂縫進入基巖儲層之后對儲層進行溶蝕，因而在潛山基巖儲層中可見多種類型的溶蝕孔隙及溶蝕裂縫，包括粒間溶孔、粒內溶孔和非選擇性溶孔等。A3井井壁取心在肉眼下可清晰地觀察儲層中的次生溶蝕發育情況，X109m、X306m及X321m深度的井壁取心資料可見明顯的沿裂縫溶蝕現象，電成像資料顯示在這些深度上發育裂縫及溶蝕對裂縫的改造作用（圖4），說明裂縫作為大氣淡水或熱液的主要疏導通道，對火山巖儲層進行了改造。此外在X269m、X306m及X321m深度的井壁取心還發育孤立的次生溶蝕孔洞（圖4），電成像資料顯示斑雜狀及蜂窩狀溶孔發育，其成因主要為大氣淡水對儲層的不均勻溶蝕改造，結合井壁取心及電成像資料對儲層儲集空間特征進行了精細表征。

3.4 儲層含油氣性判定

潛山基巖儲層巖性主要為花崗巖、閃長巖、輝綠巖、安山巖及火山角礫巖等，火山巖儲層非均質性強，儲集空間多樣，基于常規測井曲線難以確定有效儲層段及儲層流體性質，井壁取心資料則可以有效的解決這一地質問題。通過對井壁取心的顯微鏡、熒光直照及擴散觀察，A3井熒光直照淺黃色，照乳白色，慢速擴散（圖5），熒光面積最大可達80%，最小也可達25%（圖5），含油級別也存在多級，有熒光、油斑和油浸，后期地層測試資料也顯示井壁取心段流體性質為油，因此井壁取心資料為判定儲層含油氣性的第一手資料，對于后期工程施工及地層測試提供了基礎性的分析判斷。

3.5 橢圓形壁心原因分析

A3井X250m和X351m深度在進行旋轉式井壁取心過程中發現井壁取心為橢圓狀（圖6a和6c），在潛山基巖儲層中尚屬首次，有必要對其成因進行分析。X250m深度點設計地層裂縫取芯，取完芯后發現鉆芯馬達無法正常復位，現場懷疑碎芯堵在鉆頭處，導致馬達無法正常復位，多次嘗試收回馬達后正常復位（圖6b），X250m深度點壁心是地層裂紋原因導致歸芯時發現不完整，壁心呈橢圓狀。X351m深度點鉆芯時巖屑影響正常鉆進，需要收回鉆頭排出巖屑。在收回鉆頭排巖屑過程中，由于地層裂縫影響，取心儀推靠壁位置改變，導致整個儀器發生位移，引起鉆芯時鉆頭的位置也發生了位移（圖6d），導致鉆頭重新鉆進，壁心呈橢圓狀，這對今后鉆井取心作業具有指導和借鑒意義。

4 結論與展望

旋轉井壁取心工具在珠江口盆地潛山基巖中的應用，解決了爆炸撞擊式井壁取心收獲率低及鉆井取心成本高的難題，所取的巖心保留了原始地層的結構和構造，可用于對潛山基巖復雜巖性判別、裂縫、次生溶蝕及含油氣性分析，此外還能滿足巖電實驗對取心樣品的品質要求，降低了施工風險，顯著節約勘探成本，已逐步轉化為常規的勘探技術。

參考文獻：

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