氣相烴類衍生參數解構法及其在渤海油田的應用＊

胡 云 譚忠健 張建斌

（1．中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459； 2．中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300459）

氣相烴類衍生參數解構法及其在渤海油田的應用＊

胡 云1譚忠健1張建斌2

（1．中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459； 2．中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300459）

胡云，譚忠健，張建斌．氣相烴類衍生參數解構法及其在渤海油田的應用［J］．中國海上油氣，2017，29（5）：62－68．

HU Yun，TAN Zhongjian，ZHANG Jianbin．Decomposition of derived parameters from gaseous hydrocarbon and its application in Bohai oilfield［J］．China Offshore Oil and Gas，2017，29（5）：62－68．

受鉆井工程及地質等因素影響，常規油氣檢測技術錄取的數據精度不確定性較大。通過對渤海油田大量的氣測錄井數據分析，建立了氣相烴類衍生參數解構法，該方法包含基礎數據的篩選與校正以及衍生參數的選取與解釋等流程，通過把地層油氣信息解構成烴組分單元，并找出烴組分及其衍生參數與儲層特性的內在聯系，從而建立儲層流體解釋、儲層界面識別以及生物降解程度分析等方法，創立了烴類數據評價儲層的新模式。渤海油田應用效果表明，本文方法解釋結論與測井及測試結果吻合度較高，分析方便快捷，極大地提高了氣測錄井烴類數據評價儲層的效果。

氣測錄井；氣相色譜；烴類衍生參數；儲層流體解釋；儲層界面；生物降解程度；渤海油田

截至2016年，渤海油田共鉆探井近千口，在新近系、古近系以及潛山發現油田及含油氣構造170余個［1］。但是，渤海油田不同構造區塊、不同層系油氣顯示特征不同，因此如何快速準確地評價這些油氣顯示是一項難題。

在鉆井過程中，地層油氣信息被鉆井液與巖屑帶入井筒內并返回井口。為準確捕捉井筒內油氣信息，并進而評價儲層性質，通常會采用不同的油氣檢測技術，如基于鉆井液中氣相烴類評價的常規氣測錄井、Flair實時流體分析、基于巖心巖屑的熱蒸發烴氣相色譜以及輕烴分析等地化評價方法，其中常規氣測錄井應用最為廣泛［2－3］。

受地質因素及鉆井工程因素影響，傳統油氣檢測技術錄取的數據精度不確定性較大，對數據的校正方法也不統一，致使烴類資料使用率低，解釋準確度不高。筆者通過對渤海油田大量氣相烴類數據的分析，總結出了氣相烴類衍生參數解構法。該方法的分析對象是以鉆井液為載體的常規氣相烴類數據，包括基礎數據的選取與校正以及衍生參數的選取與解釋等流程。該方法通過把地層油氣信息解構成烴組分單元，并找出烴組分及其衍生參數與儲層特性的內在聯系，從而建立油氣水解釋、儲層界面識別以及生物降解程度分析等方法，創立了烴類數據評價儲層的新模式。在渤海油田的應用效果表明，該方法解釋結論與測井及測試結果吻合度較高，分析方便快捷，極大地改善了烴類數據評價儲層的效果。

1 氣相烴類衍生參數解構法的建立

1．1 基礎數據選取

氣相烴類基礎數據主要來源于Reserval氣測錄井與Flair實時地層流體分析［4］。Flair錄井具有恒溫恒流、負壓傳輸以及質譜分析等特點，數據質量遠高于Reserval錄井；但Flair錄井成本較高，應用受到限制。目前氣相烴類衍生參數解構法主要分析對象為Reserval氣測數據，包括氣全量（TG）、甲烷（C1）、乙烷（C2）、丙烷（C3）、異丁烷（iC4）、正丁烷（nC4）、異戊烷（iC5）及正戊烷（nC5）等數據。

1．2 數據校正

影響氣相烴類數值的因素大致分為地質因素和工程因素。正常情況下，現場錄井得到的數據能滿足儲層對比及評價的要求；但是對于復雜儲層的對比評價，通過對工程因素進行修正能夠進一步提高解釋的準確度。研究表明，鉆頭尺寸、鉆井液排量及鉆進速度等鉆井工程因素對氣相烴類數據質量影響較大［5］，利用這3個參數進行數據校正可以達到更好的對比效果。氣全量的校正公式為

式（1）中：NTG 為校正氣全量；K 為經驗常數；TG為氣全量；FLOW 為鉆井液排量；ROP 為鉆速；D為鉆頭尺寸。

1．3 衍生參數選取與解釋

除了受工程因素影響之外，氣相烴類受地層巖性、儲集空間類型以及含油氣豐度等地質因素影響，通過單一烴組分的含量難以評價儲層流體的類型及性質［6］。氣相烴類衍生參數解構法以氣相烴類參數為基礎，優選能反映儲層及流體性質變化的衍生參數作為評價指標，如 C1／C2＋、（C1＋C2）／（C4＋C5）、TG－∑Ccor、TG／∑Ccor、iC4／nC4、iC5／nC5等參數（其中：∑Ccor＝C1＋2C2＋3C3＋4iC4＋4nC4＋5iC5＋5nC5；C2＋＝C2＋C3＋iC4＋nC4＋iC5＋nC5），研究氣相烴類衍生參數與儲層特性的內在聯系，從而建立油氣水層解釋、儲層界面識別及生物降解程度分析方法（圖1）。

圖1 氣相烴類衍生參數解構法分析流程Fig．1 Flow chart of gaseous hydrocarbon derived parameter decomposition method

2 在渤海油田的應用

2．1 儲層流體分析

氣態烴、液態烴及地層水的物理與化學性質不同，在儲層中垂向分布具有一定的規律性［7］。氣相烴類衍生參數解構法通過分析氣相烴類參數及其衍生參數的特征來發現這些規律，有助于現場快速判斷儲層流體性質及儲層流體界面。

渤海油田古近系埋藏較深，生物降解作用小，加之漸新統東營組三段以下泥巖具備較強生烴能力，所以氣測組分類型齊全且數值高；而新近系由于埋藏較淺，生物降解作用明顯，加上新近系泥巖不具備生烴能力，造成氣測組分不全，通常缺乏C1以外的組分。因此，須利用不同的參數來分析新近系與古近系儲層流體。

2．1．1 旅大1－X構造古近系儲層流體分析

旅大1－X構造古近系發育大量構造層狀油氣藏，埋深2 000～3 000 m，油氣層厚度大，部分油藏頂部存在氣頂。LD1－X－S1井及LD1－X－2井均在東營組三段鉆遇含氣頂油氣藏，不同之處是LD1－X－S1井處在氣頂邊界附近，而LD1－X－2井處于油氣藏的高部位。由于重力分異作用，輕質烴組分含量從上到下逐漸降低［8］，可以通過輕重烴組分比值反映出這種分異特征（圖2）。從圖2可以看出，氣頂氣全量高且輕組分占比較高，而水層氣全量以及輕組分比值均為低值（圖2a）；通過鉆井參數校正TG值可以明顯提高氣頂與油、水層的區分度（圖2b）。但是，鉆井過程中檢測到的氣測值會受鉆井液密度、地層壓力系數等其他復雜因素影響，所以簡單利用TG、NTG值很難建立一個有效標準來準確區分油氣水層。

圖2 渤海旅大1－X構造氣相烴類衍生參數圖版Fig．2 Derived parameters chart of gas hydrocarbon in LD1－X structure，Bohai sea

分析認為，利用烴組分比值能很好地減小這些因素的影響，如利用 C2／C3與 C1／C2＋以及（C1＋C2）／（C4＋C5）與 C1／C2＋兩個圖版分析流體分布特征，單井油氣水層投點呈線性分布，很好地反映了儲層內部油氣的縱向分異特征（圖2c、d）。因此，在旅大1－X構造新井鉆探過程中，利用該圖版準確快速地判斷了儲層的流體類型及流體界面，結果表明LD1－X－S1井東營組三段儲層C1／C2＋與C2／C3自上而下呈現逐漸減小趨勢；而LD1－X－2井東營組三段儲層C1／C2＋與C2／C3呈現明顯的三段式分布，顯示出明顯的氣油界面與油水界面（圖3）。分析認為這是由于LD1－X－S1井東營組三段儲層段夾層少，儲層較為連續，不存在明顯的氣油界面與油水界面；而LD1－X－2井東營組三段儲層段中泥巖夾層的遮擋作用導致明顯的油氣水相變特征的出現。

圖3 渤海旅大1－X構造氣測錄井剖面特征Fig．3 Profile characteristics of gas logging in LD1－X structure，Bohai sea

2．1．2 墾利1－Y構造新近系儲層流體分析

理想狀態下，氣全量TG值等于氣測組分之和∑Ccor。但是，由于地層原油受輕質組分逸散及生物降解等因素影響，儀器無法檢測的烴類組分大量富集，導致了氣全量TG遠大于∑Ccor。

2014—2016年，在渤海萊州灣凹陷南部斜坡帶墾利1－Y構造鉆探了10口探井，在新近系館陶組、古近系沙三段及中生界均有重大油氣發現，其中館陶組平均深度950～1 100 m，原油受生物降解作用影響，油質較重，氣測組分不全，以C1為主。選用TG－∑Ccor與TG／∑Ccor兩個衍生參數來判斷組分不全的新近系儲層流體性質，結果表明油氣層段TG－∑Ccor升高、TG／∑Ccor降低，兩者反向交會，交會幅度一定程度上反映了地層的含油豐度（圖4）。統計顯示，該方法在 KL1－Y－3／5／2／8井等4口井的油層解 釋 符 合 率 分 別 為 88．2%、94．4%、92．3% 及85．7%，取得了較好的應用效果。

2．2 儲層界面識別

巖屑錄井是儲層界面識別常用地質錄井方法，但當井眼狀況不好或者鉆井液攜帶能力差時巖屑的代表性差，此時氣測資料的代表性更強。儲層的頂部通常油氣較富集，導致氣相烴類數值比蓋層高，所以儲層頂界面判斷較為簡單。當儲層有底水存在時，儲層底部烴類數值與下部泥巖的基值相近，常規方法無法判斷儲層底界面［9－10］。

在LD1－X－S1與 LD1－X－2井鉆探過程中，由于東營組三段儲層底部氣測值逐漸減低并保持平穩，通過氣測值無法判斷底界（圖3）。然而，由于部分輕烴組分因地層水作用而流失，使得底部儲層輕組分比值與烴源巖存在明顯差別。從C1／C2、C1／C3及C1／C2＋等衍生參數可以看出，LD1－X－S1井2 918 m、LD1－X－2井2 680 m 烴組分比值變化明顯（圖3），同時可結合巖屑、熒光等手段綜合判斷是否鉆穿儲層。這種方法在地質導向中有較高的應用價值。

2．3 生物降解程度分析

地層原油遭受不同程度生物降解是引起地層原油性質改變的主要原因之一，也是渤海油田稠油油藏形成的主要因素之一。判斷生物降解程度有利于研究地層原油分布規律以及進行油源對比，對油氣田勘探開發具有積極作用［11－12］。由于無法做到每個油層都能取到地層原油樣品，所以通過氣相烴類數據來間接研究地層原油性質非常必要。

渤海油田淺層原油多為重質油或稠油，原油密度隨深度增加而減小。利用iC4／nC4、iC5／nC5值及地化錄井熱蒸發烴氣相色譜圖可以將LD1－X－2井與LD1－X－3井分成3個生物降解級別（圖5）。其中，I級幾乎不存在生物降解作用，氣測烴類組分齊全，iC4／nC4、iC5／nC5值低且穩定；巖屑熱蒸發烴氣相色譜圖基線平直，正構烷烴組分齊全，主峰碳數小，為輕質油特征。LD1－X－2井2 528．64～2 598．64 m井段測試原油密度0．74～0．85 g／cm3，與解釋結果符合。II級處于生物降解過渡段，氣測重組分間斷出現，儲層段iC4／nC4、iC5／nC5值相對平穩；從LD1－X－2井2 013．64 m 巖屑熱蒸發烴氣相色譜圖可以看出，儲層中既有被降解后的重質烴組分，也有二次充注的輕質烴組分。II級降解主要發育中質油—重質油油藏，鄰井LD1－X－1井在1 935．5～1 946．5 m井段（相當于II級生物降解）測試原油相對密度為0．95 g／cm3，為重質油。Ⅲ級為生物降解強烈階段，氣測值低且組分不全，iC4／nC4、iC5／nC5比值高且波動幅度大；巖屑熱蒸發烴氣相色譜圖重質組分高且基線隆起，為稠油特征。

圖5 利用衍生參數判斷旅大1－X構造生物降解作用Fig．5 Using derived parameters to interpret biodegradation in LD1－X structure

需要注意的是，當生物降解達到一定程度后，地層原始烴類物質被大量破壞，利用氣相烴類數據與熱蒸發烴氣相色譜評價地層流體難度較大，此時利用熒光錄井或高精度生物標志物分析可以得到更好的分析效果［13］。

3 結論

通過對渤海油田大量氣測錄井數據分析，建立了氣相烴類衍生參數解構法。該方法包含基礎數據的篩選與校正以及衍生參數的選取與解釋等流程，通過把地層油氣信息解構成烴組分單元，并找出烴組分及其衍生參數與儲層特性的內在聯系，從而快速進行地層流體油氣水層解釋、儲層界面識別以及生物降解程度分析。在渤海油田的應用效果表明，本文方法解釋結論與測井及測試結果吻合度較高，分析方便快捷，從而為渤海油田勘探開發降本增效提供了新的思路。

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Decomposition of derived parameters from gaseous hydrocarbon and its application in Bohai oilfield

HU Yun1TAN Zhongjian1ZHANG Jianbin2
（1．Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin 300459，China；2．CNOOC EnerTech－Drilling ＆ Production Co．，Tianjin 300459，China）

Data accuracy from conventional gas logging is unstable for some drilling engineering and geology factors．Through analyzing large amount of gas logging data in Bohai oilfield，the decomposition method of gaseous hydrocarbon derived parameters is established，which includes basic data screening and correction，derived parameter selection and interpretation．The formation hydrocarbon data is decomposed into hydrocarbon component，and the intrinsic relationship between hydrocarbon component，derived parameters and reservoir characteristics is examined．Therefore，such methods as formation fluid interpretation，reservoir interface identification and biodegradation degree analysis are established，thus building a new model of reservoir evaluation with hydrocarbon data．The application in Bohai oilfield shows that interpretation with new method agrees with logging and testing results．The method is convenient and can improve reservoir evaluation effect with gas logging hydrocarbon data．

gas logging；gas chromatography；hydrocarbon derived parameter；reservoir fluid interpretation；reservoir interface；biodegradation degree；Bohai oilfield

TE142

A

1673－1506（2017）05－0062－07

10．11935／j．issn．1673－1506．2017．05．008

＊中海石油（中國）有限公司綜合科研項目“細分構造帶的錄井油氣水解釋模型及評價方法研究（編號：ZZKY－2016－TJ－01）”部分研究成果。第一作者簡介：胡云，男，高級工程師，現任中國海洋石油公司渤海石油管理局工程技術作業中心地質總監，從事海上油氣勘探作業與管理工作。地址：天津市濱海新區海川路2121號渤海石油管理局（郵編：300459）。E－mail：huyun＠cnooc．com．cn。

2016－08－12 改回日期：2017－04－21

（編輯：張喜林）