原油物性錄井響應機理、定量預測及轉換公式研究
——以蓬萊19-3油田為例

陳勇國 聶朝民 王建立 黃小剛 韓明剛 徐昱

1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300452

2.中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300450

3.中法渤海地質服務有限公司 天津 300452

原油物性是油氣田開發的重要參數，特別是地層原油粘度是影響油田開發效果的重要因素。在油藏開發、產能建設階段，鉆井周期短、錄測分析化驗項目少，缺乏巖心、高壓物性分析樣品（PVT）樣等實物資料及試油數據，往往只能依靠隨鉆錄測井資料進行原油物性預測。但由于原理不明、響應機理不清，原油物性預測難度大、精度低，截止目前并沒有形成有效的模型和算法。

從原油物性相關性分析和組分構成入手剖析錄井響應機理，并在其指導下建立多個原油物性錄井定量模型、算法和轉換公式集，進行多元預測研究。

1 原油物性相關性分析

對原油組成與原油物性進行了系統的兩兩相關性分析，編制了多幅二元交會分析圖，其中膠質含量與粘度的相關性最強。利用相關系數編制了相關性拓撲圖，見圖1，從圖1可見，膠質含量與20℃表密、50℃表密和50℃表粘均為最相關因子，相關系數分別為0.66、0.41和0.86。因此膠質含量為蓬萊19-3油田原油物性第一參數。

圖1 原油組成與原油物性相關性分析及拓撲結構

2 原油物性錄井響應機理

熱解、色譜、三維熒光、氣測錄井參數都能定性或量化評價原油物性，已經得到理論和實踐的證實。巖石熱解分析通過梯度加熱得到S0、S1、S2，分別代表原油中的輕質、中質及重質烴類組分的含量，通過輕、中、重組分的不同，量化預測原油物性；色譜分析圖譜中，輕質油、中質油、重質油具有不同的基線形態分布、正構峰型、正構/異構特征。在三維熒光錄井中，不同油質原油中所含的熒光物質（烴類）具有不同的激發和發射波長，由此可定性反映其物性差異。在氣測錄井中，傳統的三角圖版、3H圖版，一定程度上能反映原油物性，也有研究者開展預測原油物性探索[2]。

地化熱解參數，S2峰很大程度上代表了與原油物性最密切的膠質含量。通過大量數據分析和邏輯推導編制了響應關系圖，見圖2，并根據相關性大小分析預測效果，對諸多錄井技術參數按地化熱解＞地化色譜＞三維熒光＞氣測進行了排序。

圖2 原油油氣構成與原油物性邏輯關系及錄井響應原理

明確不同錄井技術的研究對象及錄井響應原理，對于宏觀層面判斷和指導原油物性預測有重要意義。

3 原油物性錄井多元定量預測方法研究

3.1 色譜標定下的熱解預測法

（1）數據收集整理：共收集有地化錄井且有實測地面原油密度的鄰區共計6口井45條壁心熱解數據。

（2）鉆井液添加劑污染數據處理：利用熱蒸發烴氣相色譜分析技術快速、有效的排除樣品污染。當巖屑樣品分析時出現異常峰，便可分析添加劑熱蒸發烴色譜流出曲線，與已分析被污染樣品色譜流出曲線相對照，判斷真假譜圖曲線。

（3）烴損恢復校正處理：以壁心樣品分析值作為目標值，用實驗和數學統計分析方法對巖屑影響因素進行分析，建立區域性壁心-巖屑樣品的烴損失校正模型以還原地層原始含烴量。

（4）建立多元線性擬合及原油物性預測模型：系統開展了壁心樣品單項熱解參數與原油物性的相關性分析。結果表明，S1、S2、Pg、Ps、地化亮點等5個參數相關性較好。在此基礎上反復試驗，建立多熱解參數-原油密度擬合公式：

ρ20為20℃地面原油密度；S1為液態烴組分含量；S2為裂解烴組分含量；Pg為生烴潛力指數；Ps為原油輕重組分指數。

Ps具有最大權重。擬合效果總體上看，效果很好，見圖3。

（5）驗證及應用：從研究區檢驗井效果看，原油密度預測整體誤差±0.01，說明鄰區擬合公式對本油田同樣適用。而后在油田評價井L61井中進行了應用，密度預測效果理想，絕對誤差不到±0.01，黏度預測誤差相對較大，見表1。

表1 L61井預測效果表

3.2 限定條件下的氣測預測法

氣測常規圖版對油質的指示較弱，經數據驗證，常規比值參數基本沒有相關性。為了探索氣測組合參數預測原油物性的可行性，對輕中比LM和輕重比LH和重中比HM、重輕烴比WL、重烴組分Ha和輕烴組分Hb、含油指數Io和含氣指數Ig、星型組分比Sa/Sb等9種組合參數進行擬合試驗，結果表明部分氣測組合比值參數具有一定相關性。

當組分較完整時，可以利用氣測參數HM有限定量預測原油密度（圖4），公式為：

圖4 氣測HM-地層原油密度關系

ρ20為20℃地面原油密度；HM：重中比。

4 適合研究區的原油物性預測-轉換公式集

將適合于本地油田的經驗公式[3-4]，本研究代入并甄別其在蓬萊19-3油田的適用性，保留應用效果好的3個公式；同時新創建基于不同測試對象和不同環境參數的18個公式，以滿足不同應用場景的需要。經過反復試驗，基于強相關性多因素，保障了計算合理性和轉換效果，建立了適合本油田的預測-轉換公式集，見表2。

5 結束語

本研究在原油物性內因相關性分析和錄井響應機理的指導下，基于原油組分模型和原油物性主控因素，構建了相關系數R2達0.97的地面密度-膠質-粘度擬合公式，形成了色譜標定下的熱解預測法、限定條件下的氣測預測法。基于強相關性多因素，建立了適合蓬萊19-3油田多場景的預測-轉換公式集，較好地滿足了研究區的生產需求。