原油物性錄井響應(yīng)機理、定量預(yù)測及轉(zhuǎn)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(fā)展股份有限公司工程技術(shù)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(zhì)服務(wù)有限公司 天津 300452

原油物性是油氣田開發(fā)的重要參數(shù)，特別是地層原油粘度是影響油田開發(fā)效果的重要因素。在油藏開發(fā)、產(chǎn)能建設(shè)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(shù)據(jù)，往往只能依靠隨鉆錄測井資料進行原油物性預(yù)測。但由于原理不明、響應(yīng)機理不清，原油物性預(yù)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(guān)性分析和組分構(gòu)成入手剖析錄井響應(yīng)機理，并在其指導(dǎo)下建立多個原油物性錄井定量模型、算法和轉(zhuǎn)換公式集，進行多元預(yù)測研究。

1 原油物性相關(guān)性分析

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

圖1 原油組成與原油物性相關(guān)性分析及拓撲結(jié)構(gòu)

2 原油物性錄井響應(yīng)機理

熱解、色譜、三維熒光、氣測錄井參數(shù)都能定性或量化評價原油物性，已經(jīng)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(zhì)、中質(zhì)及重質(zhì)烴類組分的含量，通過輕、中、重組分的不同，量化預(yù)測原油物性；色譜分析圖譜中，輕質(zhì)油、中質(zhì)油、重質(zhì)油具有不同的基線形態(tài)分布、正構(gòu)峰型、正構(gòu)/異構(gòu)特征。在三維熒光錄井中，不同油質(zhì)原油中所含的熒光物質(zhì)（烴類）具有不同的激發(fā)和發(fā)射波長，由此可定性反映其物性差異。在氣測錄井中，傳統(tǒng)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(yù)測原油物性探索[2]。

地化熱解參數(shù)，S2峰很大程度上代表了與原油物性最密切的膠質(zhì)含量。通過大量數(shù)據(jù)分析和邏輯推導(dǎo)編制了響應(yīng)關(guān)系圖，見圖2，并根據(jù)相關(guān)性大小分析預(yù)測效果，對諸多錄井技術(shù)參數(shù)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(gòu)成與原油物性邏輯關(guān)系及錄井響應(yīng)原理

明確不同錄井技術(shù)的研究對象及錄井響應(yīng)原理，對于宏觀層面判斷和指導(dǎo)原油物性預(yù)測有重要意義。

3 原油物性錄井多元定量預(yù)測方法研究

3.1 色譜標(biāo)定下的熱解預(yù)測法

（1）數(shù)據(jù)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(qū)共計6口井45條壁心熱解數(shù)據(jù)。

（2）鉆井液添加劑污染數(shù)據(jù)處理：利用熱蒸發(fā)烴氣相色譜分析技術(shù)快速、有效的排除樣品污染。當(dāng)巖屑樣品分析時出現(xiàn)異常峰，便可分析添加劑熱蒸發(fā)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(fù)校正處理：以壁心樣品分析值作為目標(biāo)值，用實驗和數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析方法對巖屑影響因素進行分析，建立區(qū)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(yù)測模型：系統(tǒng)開展了壁心樣品單項熱解參數(shù)與原油物性的相關(guān)性分析。結(jié)果表明，S1、S2、Pg、Ps、地化亮點等5個參數(shù)相關(guān)性較好。在此基礎(chǔ)上反復(fù)試驗，建立多熱解參數(shù)-原油密度擬合公式：

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

Ps具有最大權(quán)重。擬合效果總體上看，效果很好，見圖3。

（5）驗證及應(yīng)用：從研究區(qū)檢驗井效果看，原油密度預(yù)測整體誤差±0.01，說明鄰區(qū)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(yīng)用，密度預(yù)測效果理想，絕對誤差不到±0.01，黏度預(yù)測誤差相對較大，見表1。

表1 L61井預(yù)測效果表

3.2 限定條件下的氣測預(yù)測法

氣測常規(guī)圖版對油質(zhì)的指示較弱，經(jīng)數(shù)據(jù)驗證，常規(guī)比值參數(shù)基本沒有相關(guān)性。為了探索氣測組合參數(shù)預(yù)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?zé)N組分Ha和輕烴組分Hb、含油指數(shù)Io和含氣指數(shù)Ig、星型組分比Sa/Sb等9種組合參數(shù)進行擬合試驗，結(jié)果表明部分氣測組合比值參數(shù)具有一定相關(guān)性。

當(dāng)組分較完整時，可以利用氣測參數(shù)HM有限定量預(yù)測原油密度（圖4），公式為：

圖4 氣測HM-地層原油密度關(guān)系

ρ20為20℃地面原油密度；HM：重中比。

4 適合研究區(qū)的原油物性預(yù)測-轉(zhuǎn)換公式集

將適合于本地油田的經(jīng)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(yīng)用效果好的3個公式；同時新創(chuàng)建基于不同測試對象和不同環(huán)境參數(shù)的18個公式，以滿足不同應(yīng)用場景的需要。經(jīng)過反復(fù)試驗，基于強相關(guān)性多因素，保障了計算合理性和轉(zhuǎn)換效果，建立了適合本油田的預(yù)測-轉(zhuǎn)換公式集，見表2。

5 結(jié)束語

本研究在原油物性內(nèi)因相關(guān)性分析和錄井響應(yīng)機理的指導(dǎo)下，基于原油組分模型和原油物性主控因素，構(gòu)建了相關(guān)系數(shù)R2達0.97的地面密度-膠質(zhì)-粘度擬合公式，形成了色譜標(biāo)定下的熱解預(yù)測法、限定條件下的氣測預(yù)測法。基于強相關(guān)性多因素，建立了適合蓬萊19-3油田多場景的預(yù)測-轉(zhuǎn)換公式集，較好地滿足了研究區(qū)的生產(chǎn)需求。