红外光谱录井技术的应用范文

《录井工程杂志》2015年第一期

1红外光谱录井资料的判别方法

红外光谱录井和色谱气测录井技术一样，是直接检测钻井液中气体含量的一种录井方法。同地区同性质油气层的气测异常显示具有相似的烃类组分，不同流体性质的储集层其红外光谱气测响应特征不同。

1．1全烃和组分特征根据镇北地区延长组27口井110层的试油和采油数据统计分析，红外光谱参数在含油储集层（油层、油水同层）具有全烃。红外光谱录井和气测录井主要的区别在于检测的数据更全面，除气测可检测的C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5外，还有气测检测不到的C5＋以及非烃组分CO、CO2。C1、C2、C3、iC4、nC4在常温下以气体形态存在，而iC5、nC5以及C5＋常温下以液体形态存在。前者各组分含量高通常为气层、水层，而后者各组分含量高通常为油层，且C5＋的剧增通常指示储集层含油（不含水）的特征。因此，通过上述两类烃组分的含量能够有效判识储集层流体的性质。

1．2全烃曲线特征鉴于镇北地区延长组统计分析得出的油层和油水同层的参数特征基本一致，还需寻找其他不同特征对油层和油水同层进行识别。研究发现，镇北地区的储集层的红外光谱全烃曲线也存在明显特征（表2），油层的曲线形态呈箱型，含水储集层的曲线形态呈三角形。根据参数和曲线特征，可以对储集层进行准确判识。

2应用效果

将本研究得到的储集层识别方法在镇北地区延长组进行了应用，结果表明，37口井79个试油层中，红外光谱录井的含油层发现率达到100％，油水解释符合率78．5％，工业油层试油建议选层准确率100％。充分说明利用红外光谱录井技术所建立的解释评价方法（表1、表2）适合镇北地区延长组油水层的识别与评价，特别是在低电阻率油层、消光油层［2］、致密非均质性储集层等复杂油层识别中发挥了独到优势。

2．1薄油层和储集层非均质性的有效识别色谱气测的分析周期一般为30s、90s、120s或240s，按短周期30s计在1min内最多可得到2组测量数据，原始数据的缺乏必然会造成地质解释和地质描述的困难。红外光谱的分析周期为10～12s，在1min内可得到5～6组测量数据［5］。快速的组分分析在高速钻进时提高了地层的分辨率，因而增加了薄油层的信息量，可以有效检测烃类组分的变化，准确发现较薄油层。由于红外光谱录井技术分析快速，在储集层含油非均质性识别、电性对比、指导岩性描述等方面都可发挥重要作用。如M34井长8段2109～2121m井段，钻时数据基本处于7～8min／m之间（图1），由于变化趋势不明显，难以准确划分地层。红外光谱显示井段2109～2111m全烃从0．25％上升到1．97％，井段2115～2117m全烃从0．71％上升到5．26％，井段2120～2121m全烃从0．27％上升到2．34％，从全烃的异常变化能够判断上述3个井段应为薄油层，而且全烃曲线形态呈指型，说明钻遇较薄储集层。结合岩屑录井进一步验证，尤其是对2120～2121m较薄储集层的判断，发挥了红外光谱分析快速，可准确发现薄油层方面的优势。如L91井长8段2439．4～2456．3m取心段，地质描述15．0m为褐色油斑细砂岩，从岩心描述直观看，不能准确反映大段岩心含油的非均质性，但从红外光谱全烃曲线形态可以反映储集层含油的非均质性，全烃异常高的为良好储集层，全烃无异常的为较差储集层，全烃曲线呈锯齿状，形态与测井储集层的计算孔隙度、渗透率的曲线形态一致（图2），具有一定的可比性。因此，结合红外光谱可以进行储集层含油非均质性识别。

2．2反映储集层流体变化规律红外光谱录井仪受辅助气体纯度、色谱柱效、操作员标定等其他因素影响小，分析结果稳定，可以准确地反映出油水变化规律［3］。如M28井长8段2391～2399m井段，全烃异常明显，从0．416％升至3．675％，平均值达到2．116％（图3），曲线形态呈箱型；重烃异常高，达到1．732％；烃比值（C3／C1）为高异常，从0．279升至0．657，湿度比从0．433升至0．660，平衡比从2．727降为0．946，反映储集层含油性较好，为油层特征。经试油验证，2392～2393m井段产油8．5t／d，不产水，结论为油层。该层红外光谱的异常显示充分反映了储集层的含油性。

2．3为低电阻率油层评价提供可靠依据红外光谱录井技术直接检测钻井液和储集层岩样中的烃类物质组成与含量，其结果不受地层水矿化度、岩性和黏土矿物、岩石骨架导电性等因素影响，只与储集层中的流体性质有关。因此，红外光谱录井可以有效弥补测井资料的不足，不受测井电阻率值大小的影响，在镇北地区低电阻率油藏的勘探中发挥了明显的优势。如M116井长3段1344～1347m井段（图4），电阻率5．85Ω•m，声波时差251．22μs／m，为低电阻率储集层，测井解释为水层。红外光谱异常明显，全烃从0．191％升至1．189％；重烃异常高，其值为0．347％；湿度比从0．390升至0．548，平衡比从3．102降至1．375，烃比值从0．165升至0．311，呈典型的含油特征，而全烃曲线呈正三角形，表明储集层含水，据此解释为油水同层。讨论时提出试油建议，甲方根据红外光谱录井解释结论采纳了试油意见，1345～1346m井段经试油验证，产油4．85t／d，产水4．20m3／d，结论为油水同层。该层的红外光谱为低电阻率油层的评价提供了可靠依据。

2．4准确判别荧光直照下消光油层含油样品（岩心、岩屑、井壁取心）在荧光灯下发出荧光是录井发现油气显示的重要特征，但镇北地区长8段油层普遍存在着消光（在荧光灯下无荧光或者荧光显示弱）的特点，致使现场油层的发现率受到了严重的影响。红外光谱录井技术有效地解决了这一难题，在现场录井过程中取得了较为理想的效果。如M75井长8段2536～2539m井段（图5），岩屑描述为黑褐色油迹细砂岩，荧光直照具消光现象，为该层的显示判断带来了困难。从红外光谱分析资料看，全烃异常明显，从0．416％升至5．196％，全烃曲线呈箱型；湿度比从0．076升至0．213，平衡比从20．054降至6．424，烃比值为高异常，从0．019升至0．120。各项参数反映储集层油气丰度高，含油性较好，具油层特征。经试油验证，2537～2539m井段产油5．79t／d，不产水，结论为油层，解决了荧光直照下油层消光带来的解释评价难题。

2．5有效判识储集层流体性质如L89井长6段2262～2267m井段（图6），红外光谱全烃从0．220％升至5．821％，组分齐全，C1－C4组分含量均有所增加，且曲线形态与全烃曲线基本一致，曲线形态大体呈箱型；湿度比从0．253升至0．589，平衡比从4．824降至1．892，烃比值为高异常，从0．097升至0．469；表现为“四高一低”特征，初步判断为含油层，分析C5＋明显增大，从0．002％升到0．125％，曲线峰型饱满，含油性明显，红外光谱解释为油层。经试油验证，产油56．45t／d，不产水。

3结论

在镇北地区开展的红外光谱录井技术研究中，根据资料反演分析，找出了油、水层烃类组分的规律特征，根据红外光谱全烃曲线的组合形态及组分比值相互关系建立和完善了配套的解释评价方法。红外光谱技术在镇北地区的应用实践证实，该项技术可快速分析储集层的含油性，细致分析天然气组分构成关系，获得天然气构成的微观信息，且不受黏土矿物含量、分布以及层间水、束缚水含量的影响，反映了油气充注的程度，可有效认识储集层的含油性。依据红外光谱全烃和组分比率变化规律对储集层含油气水判别，理论依据更充分和科学，弥补测井解释对低电阻率油层认识的不足，可为试油方案优选提供参考依据。

作者：王春辉张宁周艳红陈泽欣杨清宇陈光权赵宏明单位：中国石油长城钻探工程有限公司录井公司中国石油长城钻探工程有限公司工程技术部长庆分部中国石油长庆油田公司勘探部