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应用岩心离子新技术精确识别油水层——以大庆油田SH39

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应用 岩心 离子 新技术 精确 识别 油水 大庆油田 SH39
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2009年12月 第28卷第6期 大庆石油地质与开发 Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing Dec.,2009 V01.28 N0.6 DoI:10.3969/J.ISS N.1000—3754.2009.06.010 应用岩心离子新技术精确识别油水层 ——以大庆油田SH39井为例 刘运黎 ' 沈忠民 鲍云杰 (1.成都理工大学“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室,四川成都610041 2.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214151) 摘要:油气水层识别是钻探过程的一项重要任务,而对油气水层的准确识别主要依赖于可靠的地层含油气水和 岩层物性参数的测量分析。应用岩心离子探测技术可以进一步明确地层含液性质,为油气水层准确识别提供重 要依据,由此提出的岩心离子新技术是基于离子探测的地层含水分析方法,针对目标层含油气的标志性离子进 行测定,所测对象是岩心或岩屑,再利用岩心离子探测数据计算目标层含水饱和度。在实际应用中,采集了葡 萄花油层3个层段的岩心样品进行对比测量,测井解释结果是以产水为主的含油水层;岩心离子新技术的测量 结果则是低含水或不含水的产油层,通过试采证实3个层段为工业油层,不产水。由此可见,该方法对油水层 识别与实际钻采结果吻合度较高,具备有效的地层含水状况识别能力,能够提高油水层解释判断的精确度。 关键词:SH39井;岩心离子新技术;油水层;精确识别 中图分类号:TEl2l ‘文献标识码:A 文章编号:1000.3754(2009)06-0052-05 APPLICATIoN oF CORE IoN DETECTIoN TECHNOLoGY IN ACCURATE IDENTIFICATIoN oF oIL.WATER BEDS ——CASE STUDY oN WELL SH39 oF DADING oILFIELD LIU Yun.1i 一,SHEN Zhong.rain ,BAO Yun-jie (1.National Key Lab 0厂Petroleum Reservoir Geology and Development Engineering,Chengdu University of Technology,Chengdu 610041,China;2.Wuxi Institute of Petroleum Geology,Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Sinopec,Wuxi 21415 1,China) Abstract:Oil—gas—water beds identification is a key issue during drilling and the accuracy of which mainly depends on reliable measurements of oil—gas—water contents and property parameters of the layer.Core ion detection technol— ogy will enable the identification of the characteristics of fluid contained in the formation,hence can provide impor— tant information to distinguish oil—gas—water beds.Core ion detection is a new technology based on ion detection for analyzing water contained in the formation.Firstly measure the oil or gas-bearing marker ion in the target beds,the candidates of which are core or debris and then calculate water saturation of the target beds with the measured data. In ease study,core samples from 3 intervals of Putaohua reservoir have been selected for measurement and compari— son.Logging interpretation shows that the 3 intervals belong to oil—bearing water zone that mainly produces water, 收稿日期:2008-07—18 基金项目:国家自然科学基金项目(40472073)资助。 作者简介:刘运黎,男,1962年生,在读博士,高级工程师,从事石油地质研究。 E—mail:liuyunli666@163.com 第28卷第6期 刘运黎等:应用岩心离子新技术精确识别油水层 ·53· however,core ion detection result shows that the 3 intervals are oil producing zones with lOW water cut or even water free.Through well testing,the 3 intervals are testified to be pay zones with commercial oil flow and water free,thus it can be concluded that the oil--gas-·water beds identification results by the new technology matches well with actual drilling results and this new technology is competent in judging water—beating status in the formation as well as in promoting the precision of oil and water—beating layer interpretation. Key words:Well SH39;new technology of core ion detection;oil&water—beating zone;accurate identification 在油田的勘探开发中,油气水层的准确识别是 钻探过程的主要工作任务之一。目前,油气储层流 体性质评价的手段主要包括3个方面: 一是应用单项录井资料识别油水层; 二是应用实验室分析资料; 三是应用评价参数评价油水层。 影响油、气、水层识别的因素较多,归纳起来 可概括两个方面: 一是钻井工艺、分析化验、资料丰度等; 二是地质因素,主要有储层岩性、胶结物成分 及含量、储层物性、孔隙结构、油气性质、储层压 力、储层裂缝等 。 油气水层的准确识别除依赖于解释专家的经验 之外,更多地依赖于可靠的地层含油、含气、含水 信息和物性、孔隙结构等信息 引。单项测井解释 是油气层识别最常用方法,它是依据储层流体物理 性质差异解释油气水层。由于测井解释受储层岩石 成分、地层水矿化度及泥浆侵入等多种因素的影 响 J,计算的含水饱和度大小难以识别储层中的油 气水层,特别是在解释一些低阻油气层及气层、凝 析气层时常常出现偏差,油气水界面也难以确定。 鉴于录井行业地层含水信息采集技术发展滞后和不 确定性以及含水信息在准确识别油气水层工作中的 重要性 5 J,提出一种基于离子探测技术的地层含 水分析方法,这种方法基于离子探测技术,归类于 评价手段的实验室分析方面,利用地球化学方法进 行测井解释 J,它不受储层岩石组成及储层流体 物理性质的影响,可以直接划分出油层、水层。它 通过分析岩心孑L隙中水的离子含量,计算地层的视 含水饱和度(已申请国家发明专利),从而为录井 油气水层的识别提供重要依据。 1原理概述 对于油田水来说,含油气构造的水文地质开启 程度决定了油田水的水型 。裸露和严重破坏的 地质构造中的水多属NaSO 型,良好的封闭构造 中的水多属CaC1 型,NaHCO 型水是半封闭油田 水中常见的水型。在陆相地层中,一般地质构造稳 定的油气藏顶层封闭好,隔层分隔性也好,属水文 地质停滞条件,有利于油气存在,这种密闭环境下 的成因水为Cl一型水,当水的总矿化度较高且水中 Cl一和HCO 又占优势时,则是含油的直接标 志 …。因此,只要测定cl一的含量,与其密切相 关的地层中含油气的情况就可以搞清楚了,通过地 层孔隙度和所测的地层水氯离子浓度,就可以求取 地层的含水饱和度,确定地层含水情况。 2岩心离子探测技术应用流程与探测 值的求取 离子探测是针对目标层含油气的标志性离子进 行测定,在钻井现场进行这一技术应用所所测的对 象是岩心或岩屑。当现场岩心出筒后,立即按间隔 取一定量的岩心样品,放人盛有一定体积的去离子 水的量筒中,由于浓度差的存在产生离子扩散效 应,岩心样品中的水所含离子便向去离子水中扩 散。如果采用岩屑样品,则要进行清洗,去除污染 后进行上述操作。扩散一段时间后趋于平衡时,以 特制的离子探测器(专利产品)置于量筒内检测 氯离子浓度。所需实验测试设备为特制离子探测 器、电极、温度传感器和去离子水等。 具体操作步骤为: (1)取一定量的岩心样品,放入盛有去离子 水的量筒中,水和样品体积构成比例约为2:1, 密封浸泡; (2)样品浸泡足够时间后,离子浓度达到平 衡时将电极、温度传感器插入溶液中,直到读数稳 定; (3)读取显示的数据,即得到岩心样品中氯 离子浓度的探测值。岩心样品氯离子的浓度(探 测值)与样心体积、含水饱和度、孔隙度及区域 地层水的氯离子浓度关系为 cl;= · ·S ·C1i/ (1) ·54· 大庆石油地质与开发 2009,正 式中 ——岩心样品的体积; ——岩心中孔隙度; .s ——岩心含水饱和度; C12——地层水氯离子浓度; cl ——岩心样品的氯离子浓度; ——浸泡岩心样品的水体积。 从式(1)可以看出,cl一样品的大小受操作 条件和样品特性控制。在操作条件统一的情况下, Cl一样品的大小取决于样品的孔隙度和含水饱和度 以及区域的地层水氯离子浓度的大小,在区域地层 水氯离子浓度相近的条件下,Cl一样品的值越大, 反映地层含水越多,由公式(1)可导出 S =Cly· /(c1s·Vy· ) (2) 不难理解,当操作条件一定(Vs、Vy一定) 时,只要得到区域地层水氯离子浓度和岩心的孔隙 度,就可以根据岩心样品氯离子浓度探测值及公式 (2)计算岩心的含水饱和度,判别地层含水情况, 从而为油气水层的识别提供依据。 3应用实例分析 3.1 SH39井概况 SH39井是位于松辽盆地中央坳陷区三肇凹陷 丰乐构造群上的一口预探井。构造上属于中央坳陷 区三肇凹陷,东南与朝阳沟阶地相邻。该区主体在 构造上位于徐家围子向斜以及向朝阳沟阶地过渡的 缓坡部位,区内断层十分发育,均为正断层。断裂 带内部由断层下降盘形成地堑带,断裂带之间呈地 垒特征,控制断裂带发育的断层具有平面延伸长度 长、继承性、多期活动的特点,有利于油气运移和 聚集成藏。 SH39井的钻探目标层为葡萄花、扶余、杨大 城子油层,其目的是为了解葡萄花、扶余、杨大城 子油层含油气情况,力争扩大葡萄花、扶余、杨大 城子油层的含油气面积。 3.2资料采集及录井解释结果 在录井过程中,按照地质设计要求主要进行了 岩屑录井、综合录井、循环观察、钻井取心、钻井 液、井壁取心等录井项目。按相关规定选取岩心样 品送研究院进行分析化验,并对岩心进行了岩心成 像扫描。对储集层进行了热解、轻烃、气相色谱、 荧光显微图像分析。对萨尔图、葡萄花、扶余、杨 大城子油层及青一段进行了钻井取心。 主要应用的解释评价技术有:常规录井解释评 价技术、岩石热解分析技术、气相色谱分析技术、 荧光显微图像分析技术、轻烃分析技术、录井环境 影响因素校正技术l】 。结果为:萨尔图油层录井 解释1层(1号层),解释为干层;葡萄花油层录 井解释7层(2~8号层),其中油水同层5层(2、 4~7号层),干层1层(3号层),水层1层(8号 层);扶余油层录井解释l0层(9~18号层),均 为干层;杨大城子油层录井解释12层(19—30号 层),其中油层1层,差油层1层,差油层1层, 其余均解释为干层。 3.2.1单层评价结果 2号层钻井取心上部为不含油砂岩;中部以油 迹、油斑粉砂岩为主,其中棕灰色油迹粉砂岩 0.33 m,棕灰色油斑粉砂岩0.22 m;下部为过渡 岩性,不含油;底部为0.15 m的灰棕色油浸细砂 岩。油浸细砂岩含油较均匀,较饱满,物性较好; 油斑、油迹粉砂岩含油呈斑块状及条带状分布,含 油不饱满,物性中等,含泥重,局部含钙。岩心热 解分析样品4个,5 平均值为13.40 mg/g,s /S 值为1.72。气相色谱分析结果均呈油水同层特 征 12](图1)。荧光显微图像分析结果:孔隙欠发 育,荧光发光明暗不均,发光沥青主要呈粒内或粒 问吸附状,发中等强度的黄色荧光,含油轻烃分析 均呈差油层特征。 时间/min 图l 2号层样品气相色谱 Fi g.1 Gas chrOmatography of core from Interval No.2 综合分析认为:2号层从测井曲线上可以分为 上、中、下3个小层。上、下部均为不含油砂岩, 含泥较重,物性较差;中部以油迹、油斑粉砂岩为 主,具有一定的含油性,含油处物性相对较好;底 部的油浸细砂岩含油性及物性均较好。该层物性较 差,但含油处物性相对较好,含油性中等,应有一 第28卷第6期 刘运黎等:应用岩心离子新技术精确识别油水层 ·55· 定量的油流产出,但该层含油不均,局部含油丰度 较低,且气相色谱分析具含水特征,综合分析认为 该层应油水同产,录井解释为油水同层。 4号层钻井取心为0.05 m棕灰色油迹泥质粉 砂岩、0.50 m棕灰色油斑粉砂岩与0.52 m灰棕色 油浸细砂岩呈不等厚互层状分布。油浸细砂岩含油 较均匀,较饱满,物性较好,见纵向裂隙;油斑粉 砂岩含油呈条带状分布,含油不饱满,物性中等; 油迹泥质粉砂岩含油呈斑块状分布,较干枯,物性 较差。气测录井于1 438~1 440 m见异常显示,校 正后全烃含量由0.22%升至0.66%,甲烷相对含 量89.42%,全烃曲线峰形跨度较小,烃组分较 全,气测解释为差油层。岩心热解分析样品7个, sT平均值为20.30 mg/g,s。/S2值为2.01。气相色 谱分析结果均呈油水同层特征(图2)。荧光显微 图像分析结果:孔隙较发育,荧光发光较均匀,发 光沥青主要呈粒内或粒间吸附状,发中等强度的黄 色荧光,含油较饱满。轻烃分析,均呈差油层特 征。综合各项资料来看,4号层含油性及物性均较 好,录井解释为油水同层。 O 5 10 15 20 25 3O 35 时间/min 图2 4号层岩心气相色谱 Fig.2 Gas chrOmatOgraphy of core from Interval No.4 5号层钻井取心顶、底为薄层泥质粉砂岩, 中部为0.44 m的棕色油浸细砂岩。油浸细砂岩含 油较均匀,较饱满,油气味浓,物性较好,含钙质 团块。岩心热解分析样品2个,S 平均值为31.44 mg/g,5 /S 值为2.06。气相色谱分析结果均呈油 水同层特征(图3)。 经荧光显微图像分析结果确认,孔隙较发育, 荧光发光较均匀,发光沥青主要呈粒内或粒间吸附 状,发中等强度的黄色荧光,含油欠饱满。轻烃分 析结果呈差油层特征。综合分析认为,5号层含油 性及物性均较好,但含油厚度较薄,电性低,应为 油水同层,录井解释为油水同层。 0 5 10 15 2O 25 3O 35 时间/min 图3 5N层岩样气相色谱 Fi g.3 Gas chr0matOgraphy of core from Interval No.5 3.2.2邻井对比 从表1可以看出,该区葡萄花油层多含水,井 葡萄花油层含油厚度较薄,储层物性好一差,含油 性中等,应有一定的产能贡献,以产水为主。综合 结果:SH39井葡萄花油层各层均见到一定的含油 显示,储层物性变化较大,结合邻井情况认为葡萄 花油层应以产水为主,可见少量油流。 3.3离子探测技术与综合测井的解释结果对比 2号层地化分析,热解总值为13.4 mg/g,解 释为差油层¨ ,录井综合解释和测井解释结果均 为油水同层(表2)。岩心离子技术测量结果:Cl 平均值为83 mg/L,测井中子孔隙度为19.3%,邻 井地层水氯离子浓度为6 535 mg/L,计算得到样品 视含水饱和度为33%,反映该层含水较少,产水 的可能性很小,因此岩心离子探测结果解释为低含 水产油层。 4号层地化分析热解总值为20.3 mg/g,解释 为差油层,录井综合解释和测井解释结果均为油水 同层。岩心离子技术测量结果:Cl、_平均值为70 mg/L,测井中子孔隙度为18.0%,邻井地层水氯 离子浓度为6 535 mg/L,计算得到样品视含水饱和 度为24%,反映该层含水较少,产水的可能性很 小,岩心离子探测结果解释为低含水产油层。 5号层地化分析热解总值为31.4 mg/g,解释 为差油层,录井综合解释和测井解释结果均为油水 同层。岩心离子技术测量结果:Cly平均值为45 mg/L,测井中子孔隙度为21.10%,邻井地层水氯 离子浓度为6 535 mg/L,计算得到样品视含水饱和 6 5 4 3 2 1 O >Tf\ 鞲 5 4 3 2 1 0 >t1\ 隈 ·56· 大庆石油地质与开发 2009正 度为30%,反映该层含水较少,产水的可能性很 小,岩心离子解释为低含水产油层。 表1 SH39井邻井葡萄花油层试油情况 Table 1 Well test data of offset wells around Well SII39 in Putaohua oil reservoirs 表2 2、4、5号层氯离子探测数据与相关资料对比 Table 2 Contrast between chloride ion detecting data and related data from zone 2,zone 4 and zone 5 注:cl再 为平均值。 综上所述,2、4、5号层试油结果为工业油层,不 产水,与采用离子探测分析方法的判断是一致的。 4结 论 (1)探测岩心孑L隙流体的离子含量计算视含水 饱和度的方法可以较好地反映地层含水情况,对于 识别判断地层是否产水是有效的,为油气水层识别 评价、完井决策、油层改造方案设计、开发井位部 署等提供了重要参考依据,对提高油气水层解释符 合率具有重要作用。 (2)综合录井技术结合地球化学探测技术方法 评价油气层方法避免了单项技术的片面性,具有优 势互补性,有利于提高油气层解释评价的准确度。 (3)实验、分析相结合建立的精细解释评价体系 体现了多学科、多种手段、多种信息的综合应用,实 现了录井解释评价从定性到定量评价的飞跃。 (4)在实际应用时,要掌握研究区地层水的离子 构成和特征离子浓度分布规律,参数的选取和计算 是保证地层含水分析有效性和评价结果准确性的基 础 参考文献: [1]耿龙祥,程峰,曹玉珊.复杂地质条件下油气层识别研究[J] 测井技术,2004,28(4):313-366. 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