高尚堡深層低電阻率油層的識別方法

王友凈，宋新民，劉明新，俞宏偉

（中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

0 引 言

高尚堡深層低電阻率油層是扇三角洲巖性油藏且具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)、低孔隙度、低滲透率、測井響應(yīng)為油層的電阻率與鄰近水層電阻率對比度低的油層，電阻率增大系數(shù)小于2，有時(shí)甚至出現(xiàn)相互交叉的現(xiàn)象，含油飽和度低于50%，造成從電性曲線上很難區(qū)分油水層。低電阻率油氣層主要的成因有高不動(dòng)水飽和度、黏土附加導(dǎo)電、油水分異、油水層礦化度差異和鉆井液侵入等［1－2］。本文提出在地質(zhì)成因綜合分析定性識別和預(yù)測低電阻率油層的基礎(chǔ)上，采用多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法確定常規(guī)測井信息中油水層識別的敏感性參數(shù)，建立測井參數(shù)交會圖版進(jìn)行低電阻率油層的定量識別，提高深層復(fù)雜巖性油藏油水層識別的準(zhǔn)確率。

1 深層復(fù)雜巖性油藏油水層識別

高尚堡深層具有易于形成低電阻率油層的地質(zhì)條件，主要表現(xiàn)為油藏埋深大（3 100～4 000m）、斷層多、斷塊小、構(gòu)造破碎；扇三角洲前緣沉積形成的砂泥巖互層韻律頻繁變化，含油層段長600～700 m，儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，成巖作用類型豐富，油水關(guān)系復(fù)雜；地層水礦化度低，為3 573mg／L。沉積特征和成巖作用的綜合影響，直接導(dǎo)致了含油儲層電性特征的較大差異，低電阻率油層和典型中、高電阻率油層間互發(fā)育。錄井、氣測顯示、試油和投產(chǎn)均反映出含油的復(fù)雜性；而且高尚堡深層大量的多層合試，降低了測井解釋的有效性，其在淡地層水背景下發(fā)育的低電阻率油層大多是電阻率絕對值并不低、但電阻率增大率較低的油層，這種油層很容易與水層混淆，識別難度較大。

2 基于地質(zhì)成因的低電阻率油層的預(yù)測

2.1 沉積特征對低電阻率油層分布的控制

高尚堡深層Es2＋33亞段含油層段長，頻繁的砂泥巖互層，沉積模式為陡坡帶淺水型扇三角洲［3］，具有近物源、多物源、兼有重力流與牽引流沉積的特點(diǎn)。儲層主要是扇三角洲前緣砂體；受構(gòu)造、氣候、物源供給的影響，縱向上形成不同可容空間與沉積物供給比值（A／S）下多期砂體的疊置。隨盆緣斜坡坡度和有效可容空間的高低變化，不同期次的砂體相互演替疊置。低A／S下形成的砂體薄，但展布范圍相對連片，頻繁的砂泥巖互層沉積導(dǎo)致發(fā)育薄互層型的低電阻率油層，這樣的油層厚度普遍小于2.5m，主要分布在Es2＋33亞段Ⅱ油組的中上部。高A／S比值下扇三角洲水下分流河道砂體形成小規(guī)模的透鏡體狀巖性油藏，而且深層成巖作用的強(qiáng)非均質(zhì)性形成物性遮擋，發(fā)育成巖圈閉。巖性和成巖圈閉使油砂體小且分散，構(gòu)造幅度低，油氣成藏高度小，且當(dāng)油層孔隙結(jié)構(gòu)變差或泥質(zhì)含量偏高時(shí)，含油飽和度也可能低至50%～55%［4］，形成低電阻率油層。此類低電阻率油層主要分布在Es2＋33亞段Ⅲ油組的下部。圖1中G32-27井42號層為由于沉積巖性特點(diǎn)形成的低電阻率油層。

圖1 G32-27井油層電性特征

2.2 成巖作用對低電阻率油層分布的控制

高尚堡深層油藏中深度3 400m，油藏溫度平均為115℃，經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用，其成巖階段處于中成巖階段A期。從黏土礦物的轉(zhuǎn)化來看，蒙脫石大量向伊／蒙混層轉(zhuǎn)化，伊／蒙混層中蒙脫石層占15%～50%，屬有序混層；自生黏土礦物高嶺石相對開始減少，綠泥石和伊／蒙混層相對含量增加，且分布普遍?？紫额愋鸵源紊ｉg溶孔為主，見晶內(nèi)溶孔、鑄?？滓约邦w粒、粒間填隙物溶解形成的超大溶孔，原生粒間孔為次。

從成巖作用的角度，早成巖B期和中成巖期是次生孔隙產(chǎn)生和發(fā)育較集中的區(qū)域，尤其是在中成巖A期，所以處在該成巖階段的儲層易發(fā)育復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的低電阻率儲層［5－8］。高尚堡深層成巖作用對低電阻率油氣層的影響主要表現(xiàn)，一是膠結(jié)和溶蝕等多種成巖作用使得儲層的孔隙結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜；深層成巖非均質(zhì)程度強(qiáng)，使得孔隙結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，大量微孔化，束縛水含量增加（見圖2），此類低電阻率油層多分布在Ⅱ油組。二是隨著埋深的增大，壓實(shí)作用增強(qiáng)，碳酸鹽顆粒和伊利石等黏土礦物堵塞孔隙，孔隙類型多以中、小孔細(xì)喉為主，孔喉連通性差，縮小粒間孔及片狀喉道多見。石英、長石顆粒次生加大，造成儲層物性較差。因此，容易形成儲層孔隙結(jié)構(gòu)變差導(dǎo)致的低電阻率油氣層。高尚堡深層含油層段為600～700m，從上往下依次分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等6個(gè)油組。分油組對儲層物性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，Ⅱ油組平均孔隙度為21.2%，滲透率平均為297×10－3μm2；Ⅳ油組平均孔隙度為15.9%，滲透平均為1.9×10－3μm2，隨著深度的增大，儲層物性明顯變差。此類成因的低電阻率油層多出現(xiàn)在Es2＋33亞段下部的Ⅳ、Ⅴ油組。三是對黏土礦物縱向分布的控制作用；蒙脫石和伊／蒙混層主要賦存在早成巖階段和中成巖階段A期，此階段蒙脫石大量向伊／蒙混層轉(zhuǎn)化，綠泥石含量相對較多，形成黏土礦物附加導(dǎo)電型的低電阻率油層［9－10］。

圖2 束縛水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

3 低電阻率油層識別的主因素分析

高尚堡深層成巖、沉積、成藏綜合作用影響著低電阻率油層的分布［11－12］。在地質(zhì)成因控制因素進(jìn)行定性識別和預(yù)測的基礎(chǔ)上，提出通過多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法確定常規(guī)測井信息中的油水層識別的敏感性參數(shù)，建立交會圖版進(jìn)行定量識別。

3.1 主因素分析法

將多個(gè)變量以盡可能少的信息損失為原則進(jìn)行綜合化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)變量的方法［13］。

設(shè)X＝（X1，…，Xp）是p維隨機(jī)變量，均值E（X）＝μ，協(xié)方差陣D（X）＝∑?？紤]它的線性變換

用Z1代替原來的p個(gè)變量X1，X2，…，Xp，這就要求Z1盡可能多地反映原來p個(gè)變量的信息，最經(jīng)典的方法是用Z1的方差表達(dá)。Var（Z1）越大，表示Z1包含的信息越多。滿足a1′a1＝1的a1，使Var（Z1）達(dá)最大，Z1就稱為第1主成分。如果第1主成分不足以代表原來p個(gè)變量的絕大部分信息，考慮X的第2個(gè)線性組合Z2。為了有效地代表原始變量的信息，Z1已體現(xiàn)的信息不希望在Z2中出現(xiàn)，在約束a′1a1＝1的條件下，求a2使Var（Z2）達(dá)最大，所求之Z2稱為第2主成分，類似地可求得第3主成分、第4主成分。協(xié)方差陣∑的特征值為λ1≥λ2≥…≥λP≥0，a1，a2，…，ap為相應(yīng)的單位正交特征向量，則X的第i主成分為Zi＝ai′X（i＝1，2，…，p）。

3.2 高尚堡深層油藏常規(guī)測井信息主因素分析

高深堡深層多數(shù)井測井項(xiàng)目一般為雙側(cè)向／感應(yīng)－微球形聚焦電阻率、聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子、巖性密度、自然伽馬、自然電位、井徑等，缺少特殊的測井項(xiàng)目。由于油藏地質(zhì)情況的復(fù)雜性，利用常規(guī)測井系列識別低電阻率油層難度更大。

首先整理高尚堡深層單層試油或投產(chǎn)的油水層段的常規(guī)測井信息，分別是井徑（CAL）、自然電位（SP）、自然伽馬（GR）、淺側(cè)向電阻率（RLLs）、深側(cè)向電阻率（RLLd）、微球型聚焦電阻率（MSFL）、密度（DEN）、中子（CNL）、聲波（AC），并對自然電位（SP）、自然伽馬（GR）曲線進(jìn)行歸一化處理。從這9條曲線中通過主因素分析找出對高尚堡深層油水層識別的敏感性參數(shù)。表1列出了9個(gè)特征值及其變差貢獻(xiàn)累積百分?jǐn)?shù)，其中起明顯作用的是前2個(gè)，它們占總變差的48.29%。

經(jīng)計(jì)算可得到各深度點(diǎn)9條主成分曲線的值（表2中列出了8個(gè)深度點(diǎn)的主成分值），同時(shí)它又是數(shù)據(jù)點(diǎn)矢量與各主軸矢量的內(nèi)積。

表1 9個(gè)主成分變差貢獻(xiàn)

在以前3個(gè)主因素為坐標(biāo)軸的空間中觀察全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，可以看到數(shù)據(jù)點(diǎn)呈現(xiàn)分團(tuán)組現(xiàn)象。當(dāng)把各測井曲線以顏色表現(xiàn)在數(shù)據(jù)點(diǎn)上時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些曲線呈現(xiàn)十分明顯的規(guī)律性，說明這些曲線的作用較強(qiáng)。圖3為ΔGR、ΔSP在3個(gè)主軸上的投影。ΔGR、ΔSP是常規(guī)測井信息中對油水層識別是相對敏感的測井參數(shù)，這也說明巖性特征是影響低電阻率油層的重要因素。高尚堡深層Es2＋33段水性相對穩(wěn)定，是一種淡地層水環(huán)境，受沉積特征影響，砂泥巖薄層間互和巖性粗細(xì)變化大是導(dǎo)致細(xì)巖性低電阻率油層和粗巖性較高電阻率水層并存的一個(gè)原因。

4 交會圖版識別低電阻率油層

在地質(zhì)成因控制因素定性識別與預(yù)測低電阻率油層的基礎(chǔ)上，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法，確定了油水層結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法，確定了油水層識別比較敏感的測井參數(shù)ΔGR、ΔSP，建立ΔGR與視地層水電阻率（Rwa）的交會圖版。從交會圖版（見圖4）上可以看出，油層區(qū)和水層區(qū)分異比較清楚，低電阻率油氣層主要分布在Rwa＜2Ω·m及ΔGR＞0.3區(qū)域，中－高電阻率、高電阻率油氣層則主要分布在Rwa＞2Ω·m及自然伽馬相對值小于0.3區(qū)域，圖版解釋符合率較高。

表2 8個(gè)深度點(diǎn)上9條主成分曲線的值

圖3 ΔGR、ΔSP在3個(gè)主軸上的投影

圖4 交會圖版

5 結(jié) 論

沉積特征和成巖作用綜合控制著高尚堡深層低電阻率油層的分布。主因素分析表明GR、SP是高尚堡深層油水層識別中是相對敏感的常規(guī)測井參數(shù)。在地質(zhì)成因綜合分析定性識別和預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法選擇敏感性好的測井參數(shù)建立交會圖版進(jìn)行定量識別，是一種有效識別低電阻率油層的方法。

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