旋轉(zhuǎn)井壁取心在珠江口盆地潛山勘探中的應(yīng)用

王顯南 劉鍵 王健 曲長(zhǎng)偉 高蓓

摘? 要：旋轉(zhuǎn)井壁取心作業(yè)有工程施工簡(jiǎn)單、成本低、效率高及效果好的優(yōu)點(diǎn)，并且取出的巖心形態(tài)規(guī)則完整，能夠用于后期巖性、電性、物性及含油氣性等分析判斷，是油田勘探的重要參考資料。文章論述了旋轉(zhuǎn)井壁取心工具的基本原理及儀器規(guī)范，并探討了旋轉(zhuǎn)井壁取心工具在珠江口盆地潛山基巖勘探中巖性判別、裂縫識(shí)別、次生溶蝕分析及儲(chǔ)層含油氣性判定的應(yīng)用，并分析了橢圓形壁心的形成原因，這表明旋轉(zhuǎn)井壁取心工具在潛山基巖勘探應(yīng)用具有實(shí)效性及高效性，對(duì)今后鉆井取心作業(yè)具有重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)井壁取心;潛山基巖;勘探應(yīng)用;珠江口盆地

中圖分類號(hào)：TE21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）35-0168-04

Abstract： Rotary sidewall coring operation is characterized by simple engineering， low cost， high efficiency and good effect， and the collected core shape is regular and complete， which can be for the analysis of lithology， electrical property， physical property and oil and gas property in the later stage. As a result， sidewall core is an important reference material for oilfield exploration. This paper discusses the basic principle and specifications of rotary sidewall coring tool and deals with the application of rotary sidewall coring tool in lithology identification， fracture identification， secondary erosion analysis and reservoir oil and gas potential determination in buried hill rock exploration of Pearl River Mouth Basin， and also analyzes the reason of elliptical wall core. The results showed that rotary sidewall coring tool has practical effect in buried hill rock exploration， which provides important guidance and reference for future drilling and coring operation.

Keywords： rotary sidewall coring; buried hill; exploration application; Pearl River Mouth Basin

1 概述

隨著石油勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷發(fā)展，如何快速準(zhǔn)確地確定地下儲(chǔ)層巖性、物性及含油氣性對(duì)油田工作者來(lái)說(shuō)是亟待解決的難題。巖心數(shù)據(jù)既可直接確定儲(chǔ)層巖性，又能進(jìn)行孔隙度、滲透率、電性、含油氣性及地化分析[1-2]，已經(jīng)成為油田勘探開(kāi)發(fā)不可或缺的重要參考資料。目前獲取巖心資料主要有三種方式：爆炸撞擊式井壁取心、鉆井取心以及鉆進(jìn)式旋轉(zhuǎn)井壁取心，爆炸撞擊式井壁取心施工簡(jiǎn)單、作業(yè)成本低，但其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，所取的樣品體積小并且形狀不規(guī)則，難以用來(lái)巖性、物性、電性及含油氣性分析，對(duì)地質(zhì)勘探及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的幫助有限。鉆井取心只能在鉆井過(guò)程中進(jìn)行作業(yè)，其所取的巖心連續(xù)且規(guī)則，可直接用于觀察巖性和含油氣性，并能用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物性及電性等分析化驗(yàn)，獲得孔隙度、滲透率、巖石密度、巖電參數(shù)及掃描電鏡分析等多種資料，但其也存在多種弊端，鉆井取心要求控制鉆進(jìn)速度，造成周期長(zhǎng)、施工難度大及效率低等難題，對(duì)于海上油田來(lái)說(shuō)作業(yè)成本大幅增大。鉆進(jìn)式旋轉(zhuǎn)井壁取心兼具了爆炸撞擊式井壁取心及鉆井取心的優(yōu)勢(shì)，其施工簡(jiǎn)單、成本低、效率高及周期短，并且鉆進(jìn)式旋轉(zhuǎn)井壁取心所取的巖心樣品形狀規(guī)則且完整，既能在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巖性、裂縫發(fā)育程度及含油氣性的描述觀察，又能在實(shí)驗(yàn)室得到滲透率、孔隙度、鑄體薄片及巖石密度等分析數(shù)據(jù)，可用于后期儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及地質(zhì)分析[3-6]，是目前使用最為普遍的一種取心方式，是各大油公司測(cè)井作業(yè)中常測(cè)項(xiàng)目。

2 旋轉(zhuǎn)式井壁取心儀器

2.1 儀器介紹

旋轉(zhuǎn)式機(jī)械井壁取芯器（MSCT，圖1）的標(biāo)準(zhǔn)配置可取芯50顆，另外還可以取芯75顆或者20個(gè)巖心捕捉器供選擇，每個(gè)巖樣獨(dú)立封存。MSCT與伽馬測(cè)井儀一同下井，這樣可以和裸眼井測(cè)井曲線進(jìn)行深度對(duì)比，實(shí)時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的深度校正，通過(guò)標(biāo)記來(lái)記錄每顆巖心的深度位置。儀器的最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在適用不同巖性的地質(zhì)油藏，從堅(jiān)硬、脆性指數(shù)高的火成巖到疏松砂巖，膠結(jié)碳酸鹽及韌性頁(yè)巖，都能夠較好地保護(hù)巖芯的完整性，防止破損。在高溫高壓油藏，即使油藏溫度高于200℃，儀器配合杜瓦瓶也能保持良好的性能，巖心回收率接近100%。

2.2 儀器規(guī)范（如表1）

3 旋轉(zhuǎn)式井壁取心儀器的應(yīng)用

3.1 巖性判別

A3井為珠江口盆地鉆遇潛山基巖的一口勘探井，該井巖性較為復(fù)雜，基于旋轉(zhuǎn)式井壁取心資料可以很好地對(duì)巖性進(jìn)行判別。X978m處井壁取心表現(xiàn)為安山巖礫、凝灰?guī)r礫及花崗巖礫，礫徑大小2～20mm不等，次棱角-棱角狀，分選差，火山灰膠結(jié)，膠結(jié)致密，塊狀構(gòu)造，電成像資料顯示該深度表現(xiàn)為角礫構(gòu)造，綜合定名該深度井壁取心巖性為火山角礫巖（圖2a）。X072m和X115m層段井壁取心表現(xiàn)淺灰色，成分主要為石英及長(zhǎng)石，少量輝石及角閃石，偶見(jiàn)黃鐵礦，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，壁心表面呈碎裂狀，電成像資料顯示X072m和X115m表現(xiàn)為塊狀結(jié)構(gòu)，裂縫較為發(fā)育，綜合定名井壁取心巖性為花崗巖（圖2b和2c）。X219m層段井壁取心表現(xiàn)為灰色，成分主要為角閃石及斜長(zhǎng)石，少量石英，暗色礦物部分綠泥石化，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，易碎，少量黃鐵礦，電成像資料顯示該層段主要表現(xiàn)為塊狀構(gòu)造，綜合定名井壁取心巖性為閃長(zhǎng)巖（圖2d）。

3.2 裂縫識(shí)別

對(duì)于潛山基巖而言，裂縫是否發(fā)育直接影響火山巖儲(chǔ)層是否存在流體的疏導(dǎo)通道和流動(dòng)空間，更是直接決定火山巖能否成藏的重要指征;井壁取心資料則能直觀可視地確定儲(chǔ)層中的裂縫發(fā)育情況，這對(duì)火山巖的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)至關(guān)重要。A3井井壁取心在肉眼和鏡下能清晰地觀察儲(chǔ)層中的裂縫發(fā)育情況，X073m和X085m層段井壁取心可見(jiàn)網(wǎng)狀裂縫發(fā)育，裂縫寬度最大可達(dá)0.5mm，電阻率成像見(jiàn)網(wǎng)狀中高角度裂縫發(fā)育（圖3）。X087m和X102m層段井壁取心可見(jiàn)多條斜交裂縫發(fā)育，裂縫寬度變化大，變化范圍為0.1～0.6mm，電阻率成像上可見(jiàn)裂縫寬度不一致，裂縫呈斜交交叉狀發(fā)育（圖3）。井壁取心及電成像資料相互驗(yàn)證刻度，證實(shí)了本井所控的潛山部位裂縫發(fā)育，有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育。

3.3 次生溶蝕分析

潛山基巖儲(chǔ)層于大氣淡水的淋濾作用，或熱液沿裂縫進(jìn)入基巖儲(chǔ)層之后對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行溶蝕，因而在潛山基巖儲(chǔ)層中可見(jiàn)多種類型的溶蝕孔隙及溶蝕裂縫，包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和非選擇性溶孔等。A3井井壁取心在肉眼下可清晰地觀察儲(chǔ)層中的次生溶蝕發(fā)育情況，X109m、X306m及X321m深度的井壁取心資料可見(jiàn)明顯的沿裂縫溶蝕現(xiàn)象，電成像資料顯示在這些深度上發(fā)育裂縫及溶蝕對(duì)裂縫的改造作用（圖4），說(shuō)明裂縫作為大氣淡水或熱液的主要疏導(dǎo)通道，對(duì)火山巖儲(chǔ)層進(jìn)行了改造。此外在X269m、X306m及X321m深度的井壁取心還發(fā)育孤立的次生溶蝕孔洞（圖4），電成像資料顯示斑雜狀及蜂窩狀溶孔發(fā)育，其成因主要為大氣淡水對(duì)儲(chǔ)層的不均勻溶蝕改造，結(jié)合井壁取心及電成像資料對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征進(jìn)行了精細(xì)表征。

3.4 儲(chǔ)層含油氣性判定

潛山基巖儲(chǔ)層巖性主要為花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、安山巖及火山角礫巖等，火山巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)集空間多樣，基于常規(guī)測(cè)井曲線難以確定有效儲(chǔ)層段及儲(chǔ)層流體性質(zhì)，井壁取心資料則可以有效的解決這一地質(zhì)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)井壁取心的顯微鏡、熒光直照及擴(kuò)散觀察，A3井熒光直照淺黃色，照乳白色，慢速擴(kuò)散（圖5），熒光面積最大可達(dá)80%，最小也可達(dá)25%（圖5），含油級(jí)別也存在多級(jí)，有熒光、油斑和油浸，后期地層測(cè)試資料也顯示井壁取心段流體性質(zhì)為油，因此井壁取心資料為判定儲(chǔ)層含油氣性的第一手資料，對(duì)于后期工程施工及地層測(cè)試提供了基礎(chǔ)性的分析判斷。

3.5 橢圓形壁心原因分析

A3井X250m和X351m深度在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式井壁取心過(guò)程中發(fā)現(xiàn)井壁取心為橢圓狀（圖6a和6c），在潛山基巖儲(chǔ)層中尚屬首次，有必要對(duì)其成因進(jìn)行分析。X250m深度點(diǎn)設(shè)計(jì)地層裂縫取芯，取完芯后發(fā)現(xiàn)鉆芯馬達(dá)無(wú)法正常復(fù)位，現(xiàn)場(chǎng)懷疑碎芯堵在鉆頭處，導(dǎo)致馬達(dá)無(wú)法正常復(fù)位，多次嘗試收回馬達(dá)后正常復(fù)位（圖6b），X250m深度點(diǎn)壁心是地層裂紋原因?qū)е職w芯時(shí)發(fā)現(xiàn)不完整，壁心呈橢圓狀。X351m深度點(diǎn)鉆芯時(shí)巖屑影響正常鉆進(jìn)，需要收回鉆頭排出巖屑。在收回鉆頭排巖屑過(guò)程中，由于地層裂縫影響，取心儀推靠壁位置改變，導(dǎo)致整個(gè)儀器發(fā)生位移，引起鉆芯時(shí)鉆頭的位置也發(fā)生了位移（圖6d），導(dǎo)致鉆頭重新鉆進(jìn)，壁心呈橢圓狀，這對(duì)今后鉆井取心作業(yè)具有指導(dǎo)和借鑒意義。

4 結(jié)論與展望

旋轉(zhuǎn)井壁取心工具在珠江口盆地潛山基巖中的應(yīng)用，解決了爆炸撞擊式井壁取心收獲率低及鉆井取心成本高的難題，所取的巖心保留了原始地層的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，可用于對(duì)潛山基巖復(fù)雜巖性判別、裂縫、次生溶蝕及含油氣性分析，此外還能滿足巖電實(shí)驗(yàn)對(duì)取心樣品的品質(zhì)要求，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，顯著節(jié)約勘探成本，已逐步轉(zhuǎn)化為常規(guī)的勘探技術(shù)。

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