基于FLAIR資料的渤海太古界潛山儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)方法研究

張振波，郭明宇，袁勝斌，姬建飛，楊 毅，黃小剛

（1.中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300457；2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

近年來(lái)，隨著渤海油田勘探思路的轉(zhuǎn)變和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷創(chuàng)新，中深層探井越來(lái)越多，并在渤中凹陷的深層太古界潛山儲(chǔ)層取得了重大勘探成果［1］。隨著深層勘探力度不斷加強(qiáng)，所揭示的儲(chǔ)層流體分布也日趨復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錄井技術(shù)手段也提出了更高的要求。FLAIR（Fluids Logging＆Analysis In Realtime）流體錄井是在常規(guī)氣測(cè)錄井技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，不僅可測(cè)量常規(guī)氣測(cè)設(shè)備檢測(cè)的C1-nC5等組分，還可以測(cè)量nC6、nC7、nC8、C6H6、C7H8、C7H14等其他非烴組分，新增加的氣體組分和原來(lái)檢測(cè)到的氣體組分組合在一起，可以更加準(zhǔn)確地反映出儲(chǔ)層內(nèi)流體特征［2-7］。隨著渤海油田深層潛山勘探開發(fā)的深入，相應(yīng)的FLAIR資料逐漸增多，利用FLAIR資料可獲取更為豐富的儲(chǔ)層烴類組分信息，進(jìn)而對(duì)烴組分信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定儲(chǔ)層流體性質(zhì)解釋的關(guān)鍵參數(shù)，從而建立一系列儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方法，并在實(shí)際應(yīng)用過程中取得了較好的應(yīng)用效果。

1 FLAIR資料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

FLAIR是由法國(guó)地質(zhì)服務(wù)公司推出的最新一代的氣測(cè)資料錄取系統(tǒng)。有出口和入口兩套流體萃取系統(tǒng)對(duì)泥漿進(jìn)行加熱并脫氣，脫出的氣體通過真空氣管線負(fù)壓輸送到色譜分析儀，分離出不同的氣體組分，最后輸送到質(zhì)譜分析儀進(jìn)行分析，可在90 s的周期內(nèi)同時(shí)檢測(cè)C1-C8等多種烴類氣體，并且自帶一套質(zhì)量控制體系，分別包括鉆前的設(shè)備調(diào)校實(shí)驗(yàn)、泥漿背景氣分析、脫氣效率試驗(yàn)、氣體完整試驗(yàn)、設(shè)備密閉性試驗(yàn)，以及鉆進(jìn)過程中的脫氣效率試驗(yàn)等［8-9］，整套的質(zhì)量控制試驗(yàn)保證了FLAIR流體錄井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在不同區(qū)域、不同井段之間具備較強(qiáng)的可比性，為現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)作業(yè)及后期資料研究提供了更具說(shuō)服力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。FLAIR資料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要是脫氣過程中定量、恒溫、恒壓，從而保證脫氣條件一致性；FLAIR技術(shù)測(cè)量精度高，所獲得的烴類組分多，特有的質(zhì)譜技術(shù)分析檢測(cè)精度大大提高，并且測(cè)得組分不限于傳統(tǒng)檢測(cè)儀檢測(cè)的C1-C5，還包括正己烷（nC6）、正庚烷（nC7）、正辛烷（nC8）、苯（C6H6）、甲苯（C7H8）、甲基環(huán)己烷（C7H14）；同時(shí)還可以根據(jù)客戶需求選測(cè)一些非烴類氣體，如二氧化碳（CO2）和硫化氫（H2S）等［7-12］；FLAIR數(shù)據(jù)質(zhì)量受到嚴(yán)格控制，F(xiàn)LAIR流體錄井在作業(yè)前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行多種試驗(yàn)來(lái)確保數(shù)據(jù)的錄取質(zhì)量，如氣體設(shè)備調(diào)校、氣路漏失性試驗(yàn)、設(shè)備分析穩(wěn)定性試驗(yàn)、出入口脫氣平衡性對(duì)比試驗(yàn)、泥漿背景氣分析試驗(yàn)等，并且在資料錄取過程中由系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制軟件對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。

2 潛山流體評(píng)價(jià)方法

渤海潛山儲(chǔ)層受復(fù)雜的地質(zhì)因素與鉆井工程因素影響，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)常規(guī)氣測(cè)組分不能真實(shí)地反映地層流體特征，給錄井綜合解釋評(píng)價(jià)帶來(lái)挑戰(zhàn)。而FLAIR錄井技術(shù)正是在常規(guī)氣測(cè)錄井Reserval技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，靠自身嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，消除再循環(huán)氣等因素影響，校正后的數(shù)據(jù)基本上接近地層的真實(shí)含氣量，可直接反映儲(chǔ)層流體真實(shí)性質(zhì)。通過對(duì)渤中凹陷11口探井潛山地層以FLAIR系統(tǒng)為載體測(cè)量的烴類組分信息特征進(jìn)行分析，確定了反映儲(chǔ)層流體性質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)，建立起的烴類組分比值圖版法、FLAIR流體指數(shù)法、星型圖-條狀圖組分快速分析法等潛山流體評(píng)價(jià)方法，在實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)中，具有較強(qiáng)的適用性。

2.1 烴類組分比值圖版法

烴類組分比值圖版法是根據(jù)FLAIR技術(shù)錄取的數(shù)據(jù)資料特征，以渤中凹陷潛山已鉆井的FLAIR資料為基礎(chǔ)，所建立起的渤海潛山儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)圖版。為提高該評(píng)價(jià)圖板的準(zhǔn)確率和適用性，數(shù)據(jù)樣點(diǎn)選取研究區(qū)內(nèi)通過測(cè)試或者取樣，已證實(shí)流體類型的儲(chǔ)層，按照不同儲(chǔ)層及流體性質(zhì)對(duì)FLAIR氣測(cè)數(shù)據(jù)的反映特征進(jìn)行分類，確保評(píng)價(jià)圖版樣本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性［13-14］。以重?zé)N組分比值10（nC6+nC7+nC8+C7H14）／（C1+C2）為橫坐標(biāo)，輕烴組分比值（C1+C2）／C3為縱坐標(biāo)，縱橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)格式，構(gòu)成烴類組分比值圖版。在隨鉆的解釋評(píng)價(jià)過程中，可根據(jù)烴類組分比值數(shù)據(jù)的投點(diǎn)區(qū)域，快速識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)（圖1）。

圖1 烴類組分比值圖版

2.2 流體指數(shù)法

FLAIR流體指數(shù)的定義，是根據(jù)FLAIR流體錄井對(duì)不同儲(chǔ)層內(nèi)流體反映的特征，選擇對(duì)不同流體反映敏感的參數(shù)進(jìn)行分類組合，重新定義這些參數(shù)，使這些參數(shù)對(duì)油氣水特征有一個(gè)更為直觀的反映。當(dāng)組分重新組合后，以油指數(shù)、氣指數(shù)、水指數(shù)三個(gè)衍生參數(shù)的形式用圖形來(lái)分析，通過對(duì)比解釋層與上部地層的變化趨勢(shì)及其他錄井顯示特征來(lái)判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)［15-16］。

油指數(shù)（Io）：常溫狀態(tài)下，C5以后的組分為液態(tài)，所以這些組分反映儲(chǔ)層內(nèi)的含油信息，C5+占?xì)怏w組分的比重越大，儲(chǔ)層內(nèi)含油越豐富。選擇測(cè)量組分中對(duì)指示含油信息比較敏感的參數(shù)（nC5，nC6，nC7，nC8，C7H14）與輕組分（C1，C2，C3）的比值作為反映儲(chǔ)層含油情況的指數(shù)，見式（1）。

氣指數(shù)（Ig）：一般情況下，天然氣中氣體組分以甲烷為主，乙烷和丙烷常見，丁烷之后的組分較少。因此選取C1占所有測(cè)量氣體組分的百分比作為反映含氣情況的指數(shù)，見式（2）。

水指數(shù)（Iw）：苯、甲苯、正己烷、正庚烷等這些特殊的氣體組分在水中的溶解度不同，其比值可以作為反映儲(chǔ)層內(nèi)部含水情況的指數(shù)，見式（3）。

式中：a為區(qū)域經(jīng)驗(yàn)校正系數(shù)，參考鄰井測(cè)試數(shù)據(jù)資料，渤中凹陷太古界潛山儲(chǔ)層a值為0.35。

根據(jù)氣指數(shù)（Ig）、油指數(shù)（Io）和水指數(shù)（Iw）三個(gè)衍生參數(shù)在渤中凹陷潛山儲(chǔ)層中的使用情況，結(jié)合測(cè)試結(jié)論及取樣數(shù)據(jù)，建立渤中凹陷潛山儲(chǔ)層流體指數(shù)的初步解釋標(biāo)準(zhǔn)（表1）。在使用過程中，通過需要根據(jù)參數(shù)的形態(tài)和層間對(duì)比變化趨勢(shì)，并結(jié)合其他錄井特征進(jìn)行儲(chǔ)層流體性質(zhì)的識(shí)別。

表1 太古界潛山儲(chǔ)層流體指數(shù)解釋標(biāo)準(zhǔn)

2.3 星型圖-條狀圖組分快速分析法

星型圖法，即基于不同流體相的組分特征差異明顯原理，將各組分參數(shù)及派生參數(shù)利用星型圖的形式來(lái)刻畫儲(chǔ)層的流體性質(zhì)，如果儲(chǔ)層內(nèi)流體特征的星型圖形狀相同或相近，即反映流體組分特征相同或相近［17-18］。條狀圖法，即將FLAIR測(cè)量的所有氣測(cè)組分按照相對(duì)百分比含量以條狀圖形式展現(xiàn)出來(lái)，可進(jìn)行不同層位深度對(duì)比，方便不同井之間進(jìn)行層間或者單井縱向上對(duì)比分析。將兩種分析方法組合在一起對(duì)比使用，以不同形態(tài)刻畫出流體組分特征的差異性，可以快速識(shí)別儲(chǔ)層流體特征（圖2）。

圖2 星型圖-條狀圖組分快速分析

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 太古界凝析氣層快速識(shí)別

X3井是渤中凹陷渤中X構(gòu)造上的一口預(yù)探井，其目的層是太古界潛山，鄰井X1井對(duì)太古界潛山地層4 382.37～4 702.00 m進(jìn)行測(cè)試，12.70 mm PC油嘴求產(chǎn)，平均日產(chǎn)油314.88 m3，日產(chǎn)氣148 672.00 m3，氣油比472，地面油密度0.812 0 g／cm3（20℃），測(cè)試結(jié)論為油層；X2井對(duì)太古界潛山地層4 624.50～5 367.00 m進(jìn)行測(cè)試，平均日產(chǎn)氣折合10 986.00 m3，地面油密度0.805 9 g／cm3（20℃），測(cè)試結(jié)論為凝析氣層。X3井太古界上部4 518.00～4 975.00 m井段，儲(chǔ)層巖性為花崗片麻巖，巖屑普遍見熒光，熒光面積5%；FLAIR氣體較為活躍且各組分異常幅度明顯，氣指數(shù)（Ig）計(jì)算值為76.12～83.56，整體較為穩(wěn)定；油指數(shù)（Io）計(jì)算值為2.19～9.58，局部井段油指數(shù)（Io）較高；水指數(shù)（Iw）計(jì)算值為0.02～2.36，整體較為平穩(wěn)（圖3）。根據(jù)該區(qū)域的FLAIR流體指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本井儲(chǔ)層流體類型呈氣層特征。選取X3井太古界兩段具有代表性的氣測(cè)異常明顯井段，運(yùn)用星型圖-條狀圖組分快速分析圖版與X1井、X2井太古界測(cè)試井段進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示X3井FLAIR組分特征與X2井較為接近，主要表現(xiàn)為C1組分占比均為80%～82%（圖4）；運(yùn)用烴類組分比值圖版進(jìn)行FLAIR參數(shù)投點(diǎn)，X3井太古界流體樣點(diǎn)均落入凝析氣區(qū)（圖5）。通過烴類組分比值圖版法、流體指數(shù)法、星型圖-條狀圖組分快速分析法三種方法綜合運(yùn)用，判斷X3井太古界儲(chǔ)層流體類型為凝析氣。

圖3 X3井與鄰井X1井、X2井FLAIR流體指數(shù)對(duì)比

圖4 X3井與鄰井X1井、X2井星型圖-條狀圖組分快速分析對(duì)比

圖5 X3井太古界烴類組分比值圖版投點(diǎn)

鉆后對(duì)X3井太古界地層4 624.00～5 367.00m進(jìn)行測(cè)試，用9.53 mm AC油嘴求產(chǎn)，平均日產(chǎn)氣100 725.00 m3，平均日產(chǎn)油111.12 m3，氣油比929，地面油密度0.805 0 g／cm3（20℃），測(cè)試結(jié)論為凝析氣層，測(cè)試結(jié)論與FLAIR資料分析所得結(jié)論一致，進(jìn)一步證實(shí)基于FLAIR資料所建立的潛山儲(chǔ)層流體評(píng)價(jià)方法，能夠快速識(shí)別潛山儲(chǔ)層的流體性質(zhì)。

3.2 太古界潛山儲(chǔ)層含水性識(shí)別

X4井鉆遇太古界地層總厚度達(dá)672.00 m，潛山內(nèi)幕井段4 920.00～4 951.00 m巖性為淺灰色花崗片麻巖，成分主要為石英及長(zhǎng)石，少量暗色礦物，部分暗色礦物綠泥石化，巖石致密且堅(jiān)硬；熒光直照呈亮黃色，面積5%，D 級(jí)，A／C 反應(yīng)慢，乳白色。FLAIR測(cè)量值各組分比較齊全，流體指數(shù)參數(shù)油指數(shù)（Io）計(jì)算值為0.22～1.73，氣指數(shù)（Ig）計(jì)算值為83.20～91.14，水指數(shù)（Iw）計(jì)算值為1.92～15.43。本井段從FLAIR資料特征反映儲(chǔ)層含油氣性較差，水指數(shù)（Iw）平均值為5.80，明顯高于潛山上部氣層井段的水指數(shù)（Iw）平均值1.24（圖6），運(yùn)用水指數(shù)曲線設(shè)置閾值充填顏色，更方便識(shí)別，水指數(shù)（Iw）絕對(duì)值和異常幅度較高，含水特征較為明顯，儲(chǔ)層出水風(fēng)險(xiǎn)高，隨鉆解釋評(píng)價(jià)本段儲(chǔ)層為含氣水層。鉆后對(duì)X4井潛山內(nèi)幕段4 639.35～5 013.00 m進(jìn)行測(cè)試，采用連續(xù)油管氣舉最深至2 200.00 m，折算平均日產(chǎn)氣4 477.00 m3，產(chǎn)液中綜合含水率為100%，Cl-為3 905.59 mg／L，測(cè)試?yán)塾?jì)產(chǎn)水24.35 m3，結(jié)論為含氣水層，與FLAIR錄井解釋結(jié)論一致，證實(shí)了FLAIR資料在潛山儲(chǔ)層含水性識(shí)別的準(zhǔn)確性。

圖6 X4井FLAIR錄井解釋成果圖

4 結(jié)論

（1）FLAIR資料以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于常規(guī)氣測(cè)錄井，更能真實(shí)地反應(yīng)地層流體狀態(tài)，為渤海深層潛山儲(chǔ)層復(fù)雜油氣藏評(píng)價(jià)提供了更為高質(zhì)量的基礎(chǔ)資料，豐富了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)手段，為復(fù)雜儲(chǔ)層流體快速解釋評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。

（2）通過對(duì)渤海潛山地層的應(yīng)用總結(jié)，以FLAIR資料為基礎(chǔ)建立的烴類組分比值圖版法、流體指數(shù)法、星型圖-條狀圖組分快速分析法三種方法，在潛山流體類型解釋評(píng)價(jià)中應(yīng)用，解釋結(jié)論與測(cè)試結(jié)論一致，取得了良好效果。

（3）針對(duì)潛山復(fù)雜儲(chǔ)層含水性識(shí)別在行業(yè)內(nèi)尚無(wú)較好的錄井評(píng)價(jià)方法的問題，運(yùn)用FLAIR流體指數(shù)法在渤中凹陷太古界潛山隨鉆評(píng)價(jià)中應(yīng)用，取得了較好的效果，為有效解決這一行業(yè)難題提供了一種新的思路和方法。