吐哈盆地深层致密砂岩流体性质识别方法.pdf
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1、天 然 气 勘 探 与 开 发 NATURAL GAS EXPLORATION AND DEVELOPMENT 110 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期吐哈盆地深层致密砂岩流体性质识别方法刘海洋1刘 源1曾贵蓉2秦 娜3白雪琴4吴 都5郑佳奎1 1.中国石油吐哈油田公司勘探事业部2.中国石油吐哈油田公司工程技术研究院3.中国石油西部钻探吐哈钻井公司 4.中国石油西部钻探录井工程分公司5.中国石油测井有限公司吐哈分公司摘要针对吐哈盆地洼陷区下侏罗统致密砂岩流体识别难题,在储层“六性”关系研究基础上,尝试采用 3 种不同的测井技术手段开展流体性质识别方法研究。研究结果表明:针对高矿化
2、度盐水钻井液体系,引入阵列侧向测井技术,在同一井眼条件下,阵列侧向采集到的深探测电阻率值相对双侧向采集到的深侧向电阻率值,更接近原状地层电阻率值;电阻率时间推移测井对比分析得出,钻井液侵入对阵列侧向的影响相对更小,阵列侧向测井在丘东洼陷 5 口探井中应用,有效提高了深层致密砂岩流体电法测井识别符合率;在新探区对地层水性不清楚,尚未建立区域测井解释标准的情况下,引入岩石介电扫描成像测井技术,通过测量岩石介电常数,采用非电法手段定量评价储层含水饱和度,解决了新区致密砂岩油气层测井识别难题;采用偶极子阵列声波测井技术,通过纵横波速比与泊松比交会,能有效指示致密砂岩储层含气特征,寻找到另一种致密砂岩气
3、层测井识别方法。这些方法在丘东和胜北洼陷探井测井解释评价中推广,取得了良好的应用效果。主题词吐哈盆地致密砂岩气流体识别测井解释DOI:10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2023.02.014Methods for identifying fluid properties of deep tight sandstones in Turpan-Hami BasinLIU Haiyang1,LIU Yuan1,ZENG Guirong2,QIN Na3,BAI Xueqin4,WU Du5,and ZHENG Jiakui1(1.ExplorationDivision,Pe
4、troChinaTuhaOilfieldCompany,Hami,Xinjiang839009,China;2.ResearchInstituteofEngineeringTechnology,PetroChinaTuhaOilfieldCompany,Hami,Xinjiang839009,China;3.TuhaDrillingCompany,CNPCXibuDrillingEngineeringCompany,Shanshan,Xinjiang838202,China;4.MudLoggingBranchCompany,CNPCXibuDrillingEngineeringCompany
5、,Shanshan,Xinjiang838202,China;5.TuhaCompany,ChinaNationalLoggingCorporation,Hami,Xinjiang839009,China)Abstract:To solve the problem of fluid identification for the Lower Jurassic tight sandstones in the sag area of Turpan-Hami Basin,three logging technologies were adopted to research identifying me
6、thod for fluid properties based on the analysis of“six properties”of reservoir.The following results are obtained:(i)Array laterolog technology is introduced for the salt cement slurry system with high salinity.Under the same wellbore condition,the deep investigation resistivity collected by array l
7、aterolog are closer to the virgin zone resistivity than the deep lateral resistivity collected by dual laterolog.(ii)Through the contrast analysis of resistivity time lapse log,it is found that the intrusion of drilling fluid has a relatively small impact on the array laterolog.The application of ar
8、ray latero-log to 5 exploratory wells in the Qiudong sag improved effectively the rate of fluid identification for deep tight sandstones by electric log.(iii)Under the conditions that the property of formation water is unclear,and the regional log interpretation standards have not been established i
9、n the new exploration area,the rock dielectric scanning imaging log was introduced,to solve the problem of logging identification for oil and gas layers of tight sandstones by measuring the rock dielectric constant and then quantitatively evaluating the water saturation of reservoirs using a non-ele
10、ctric logging method.(iv)The dipole array acoustic logging technology can be used to effectively indicate the gas-bearing characteristics of tight sandstone reservoirs by intersecting the P-and S-wave velocity ratio with the Poissons ratio.This provides another way for the logging identification.The
11、se methods have been successfully applied to the log-interpretation and evaluation of exploratory wells in the Qiudong and Shengbei sags.Key words:Turpan-Hami Basin;Tight sandstone gas;Fluid identification;Log interpretation基金项目:中国石油天然气股份有限公司“十四五”前瞻性基础性技术攻关项目“吐哈盆地深层-超深层致密砂岩油气勘探开发关键技术研究”(编号:2022DJ210
12、7)。作者简介:刘海洋,男,1980 年生,工程师,主要从事油气田勘探地质工程管理工作。地址:(839009)新疆维吾尔自治区哈密石油基地机关附楼。E-mail:刘海洋等:吐哈盆地深层致密砂岩流体性质识别方法 111 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期0引言 致密砂岩气是全球非常规天然气勘探的重点领域之一。我国致密砂岩气资源量主要分布在陆上含煤系地层的沉积盆地中1。吐哈盆地下侏罗统煤系地层中广泛发育致密砂岩气,已投入开发的 4 个致密砂岩气藏,包括北部山前的柯柯亚构造带、温吉桑构造带、鄯勒构造带及火焰山构造带火 8 区块,主要分布在台北凹陷、胜北洼陷和丘东洼陷周缘正向构造带。油气藏
13、规模小,初期产量高,但稳产期短,后期含水率高2。2021 年按照“进源、进洼、水平井”思路钻探的吉 7H 水平井压裂获得高产工业油气流,深层源内致密砂岩凝析气藏勘探取得重大突破3。我国致密砂岩气埋藏深度普遍偏大。东部和海上诸盆地致密砂岩气目的层以白垩系、古近系和新近系为主,埋深一般为 2 000 4 500 m;中部地区的鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地三叠系须家河组埋深一般为 2 000 5 200 m;西部地区的准噶尔、塔里木等盆地埋深一般为 3 800 7 000 m,塔里木盆地库车地区致密砂岩气埋深甚至可达 8 000 m4。吐哈盆地丘东洼陷吉 7 区块下侏罗统致密砂岩气埋深在 5 00
14、0 5 500 m,因压实作用储层孔隙度通常在 2.0%5.0%之间,渗透率小于 0.100 mD,储层物性差、洼陷区油水分异弱,导致气层与水层测井响应特征不明显,流体性质识别难度大,给水平井设计选层选段带来较大困难,水平井压裂投产后产水率高,深层致密砂岩流体性质识别成为亟待解决的难题。通过引入阵列侧向、介电扫描和阵列声波等测井新技术,形成了一套深层致密砂岩流体性质识别的技术方法。1区域油气藏及储层特征1.1区域油气藏特征吐哈盆地丘东洼陷位于台北凹陷东部。洼陷周缘发育丘陵、温吉桑、萨克桑、鄯勒等多个大型低鼻隆构造背景5。1990 年代勘探初期,先后在中侏罗统西山窑组(J2x)、三间房组(J2s
15、)、七克台组(J2q)发现规模构造油气藏6。21 世纪初先后在北部山前的柯柯亚构造带、温吉桑构造带下侏罗统八道湾组(J1b)、三工河组(J1s)勘探发现了构造岩性油气藏,前期发现的这类油气藏均位于丘东洼陷周边构造高部位,埋深小于 4 000 m7。2021 年部署在丘东洼陷区的吉 7H 井,针对三工河组(J1s)水平段压裂试油,获得高产油气流。如图 1 所示,吉 7H 井在深层洼陷区发现了致密砂岩气藏,埋藏深度大于 5 000 m,开启了洼陷区大面积成藏的深层致密砂岩气勘探新区域8。图 1丘东洼陷侏罗系近南北向油藏剖面示意图1.2岩性特征吉 7 区块三工河组储层岩石类型为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩
16、,岩石成分中岩屑含量 47.4%,长石含量 28.4%,石英含量 24.2%。岩石碎屑颗粒粒径刘海洋等:吐哈盆地深层致密砂岩流体性质识别方法 112 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期以砂砾、中粗粒、细粒为主,其次为粉砂粒级,泥质含量偏低,平均 2.5%,黏土矿物成分中伊蒙混层占 55.5%,伊利石占 31.0%,其次为绿泥石和高岭石。胶结物以高岭石、铁方解石为主,分选性好中等,磨圆程度以次棱角状为主,颗粒间以线性、点线接触为主,胶结类型主要为压嵌型,薄膜孔隙型及薄膜型占很大比例。储层处于中晚成岩阶段,基质孔隙发育程度低,成岩裂缝对储层物性具有一定的改善作用9。1.3物性特征吉 7
17、 块三工河组储层总体属于特低孔特低渗储层,如图2岩心分析孔隙度主要分布在3.5%6.4%,其中 59.4%样品孔隙度在 3.5%4.5%之间,大于 5.5%的样品数占总样品数的 9.1%;渗透率在0.040 0.500 mD 之间(图 3),纵向上随着埋深增加孔隙度相对变小,同一砂层内岩性粗细与物性具有较好相关性,粗砂岩物性明显好于细砂岩,反映压实条件对孔隙有一定影响10。孔隙度与渗透率呈正相关,渗透率的升降趋势与孔隙度大小基本相一致,反映储层渗透能力和砂岩基质孔隙与喉道密切相关。岩心铸体薄片分析储集空间以微孔隙为主,平均面孔率仅为 0.8%,其次为粒内溶孔和少量微裂缝(图 4),喉道呈双峰特
18、征,以纳米级微喉道为主。图 2吉 7 区块 J1s 孔隙度直方图图 3吉 7 块 J1s 渗透率直方图1.4水性及原油物性吉 7H 井 PVT 分析,三工河组(J1s)地层条件下天然气体积系数 0.003 51,气油比 1 506.5 m3/m3,露点压力 43.1 MPa,地露压差 19.8 MPa。如表 1 所刘海洋等:吐哈盆地深层致密砂岩流体性质识别方法 113 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期示,天然气相对密度为 0.920 0.930,凝析油地面密度 0.787 0.819 g/cm3,地面黏度(30)1.5 4.5 mPas,属于凝析气藏。地层水型为 NaHCO3,总
19、矿化度 10 538 36 570 mg/L,水性偏淡。表 1丘东洼陷下侏罗统试油层油气水性质统计表井名地层试油层段/m压力梯度/(MPahm-1)地层水矿化度/(mgL-1)原油密度/(gcm-3)原油黏度/(mPas)试油结论吉 3J1s4 167 4 1691.1718 2200.8063.43油水同层柯 X9J1s3 338 3 3611.0531 021低产气层柯 X8J1b3 691 3 6821.0513 7400.7872.77低产气层照 4J1b4 247 4 2741.0229 6340.8194.50油水同层照 5J1b3 866 3 8861.0536 570水 层勒
20、15J1b3 312 3 3281.04含油水层吉 7HJ1b5 395 6 1401.0510 5380.8051.54气水同层吉 X02HJ1b5 484 6 2280.7912 6600.7992.22气水同层1.5电性及含油性电性是储层岩性、物性和含油性的综合反映特征,三工河组砂岩深电阻率曲线值一般在 10 80 m 之间,岩性偏细,随着泥质含量增加,束缚水含量升高,深电阻率值相对降低,岩性粒度越粗,物性越好,随着含油气饱和度增加,深电阻率相对升高。由于岩性致密,储层物性差,岩石骨架相对流体的电性贡献度高,给流体性质识别带来较大难度11,同时单砂层内油水分异不明显,含油性主要受物性控制
21、12,加大了流体性质识别的难度。2流体性质识别方法2.1阵列侧向测井识别法由于吉7区块钻井采用高矿化度饱和盐钻井液,盐水钻井液侵入导致油气层电阻率降低13,给双侧向电阻率识别气、水层带来较大困难,为了降低盐图 4吉 7 区块下侏罗统三工河组致密砂岩铸体薄片图水钻井液侵入对电阻率曲线的影响14,该地区引入阵列侧向测井。为了进一步分析盐水钻井液侵入对两种电法测井的影响程度,吉 10 井中途测井作业中,同时采集了双侧向和阵列侧向测井项目,40 d后完井测井作业中,对应层段又采集了双侧向和阵列侧向测井项目。从中途电阻率测井曲线和钻井液侵入 40 d 后电阻率测井曲线对比,深侧向和浅侧向均呈现出明显的减
22、阻侵入,阵列侧向测井项目中,RLA5 和 RLA4 两条探测深度较深的测井曲线,前后两次测井曲线基本重合,基本不受钻井液侵入影响,RLA3 和 RLA2 两条探测深度中等的测井曲线,出现小幅度的减阻侵入,RLA1 探测较浅的电阻率曲线出现明显的减阻侵入,反映受钻井液侵入影响较大。综合对比分析表明,阵列侧向测井纵向分辨率明显要优于双侧向,对于钻井液侵入的各向异性地层,径向 5 条不同探测深度的电阻率曲线中,深探测电阻率曲线受钻井液侵入影响较小,通过不同刘海洋等:吐哈盆地深层致密砂岩流体性质识别方法 114 2023 年 6 月 第 46 卷 第 2 期侵入半径的电阻率曲线反演侵入带半径、侵入带电
23、阻率、原状地层电阻率等参数,可消除泥浆侵入影响15,在高矿化度盐水钻井液环境中发挥出明显优势,如图 5 为吉 7 区块深电阻率与孔隙度交会图版,目前两口井已试油获得高产油气流,均落入油气区,两口井正在体积压裂排液阶段。阵列侧向测井依据不同探测深度的 5 条电阻率曲线,相对双侧向测井大幅度消除了盐水钻井液侵入影响16,识别方法成熟,易于推广,但在实际推广应用过程中,由于吉 7 块致密砂层通常由多期不同韵律的单砂体叠合沉积,纵向非均质性强,不同渗透性储层盐水钻井液侵入半径和侵入程度不同,电法测井识别方法仍需不断修正和完善。图 5吉 7 区块流体性质识别图版表 2吉 7 区块致密砂岩气储层分类标准表
24、储层分类GR/API孔隙度渗透率/mD含水饱和度声波时差/(sm-1)电阻率/(m)排驱压力/MPa脆性指数综合评价I 类气层 65 5.0%0.10055%200 32 1.0 60%优等II 类气层65 803.0%5.0%0.010 0.100 55%70%187 20032 18 1.850%60%较好干层 80 3.0%0.010 70%187 18 1.8 50%差2.2介电扫描(ADT)测井识别法地层岩石由岩石骨架和孔隙中的流体组成,骨架中常见的岩石矿物和油气介电常数值差别不大,通常在19之间,而水的介电常数在5680之间,相比油气和岩石矿物高出 1 个数量级,所以水是影响岩石介
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