西非某油田深水海底扇巖石相類型及其識別方法研究

趙曉明,吳勝和,岳大力,孫立春,完顏祺琪,劉 麗

(1.中國石油大學(xué)資源與信息學(xué)院,北京102249;2.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室,北京102249; 3.中海石油研究中心,北京100027;4.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007)

西非某油田深水海底扇巖石相類型及其識別方法研究

趙曉明1,2,吳勝和1,2,岳大力1,2,孫立春3,完顏祺琪4,劉 麗1,2

(1.中國石油大學(xué)資源與信息學(xué)院,北京102249;2.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室,北京102249; 3.中海石油研究中心,北京100027;4.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007)

以西非某油田深水沉積為例,依據(jù)重力流類型和巖性將深水海底扇巖石相類型劃分為13種類型。提出一種基于交會圖技術(shù)和多參數(shù)判別技術(shù)的多方法綜合識別技術(shù),依據(jù)礦物成分及電性差異歸為儲層和非儲層2類。非儲層類巖石相又可歸為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積、半遠洋頁巖沉積、滑塌物等4類。利用交會圖識別技術(shù)對深水海底扇巖石相進行歸類;利用逐步判別技術(shù),對同一大類內(nèi)部具有相似礦物成分、但成因機制不同的巖石相進行判別,從而完成深水海底扇巖石相類型的識別。利用多方法綜合識別技術(shù)解釋的巖石相與取心描述結(jié)果吻合率在80%以上,該方法可作為深水海底扇巖石相類型的識別方法。

測井解釋;巖石相類型;識別方法;深水海底扇;多方法綜合識別;精度驗證

0 引 言

隨著深水低位扇巨型油氣田的接連發(fā)現(xiàn),深水海底扇儲層已經(jīng)成為重要的油氣勘探開發(fā)區(qū)[1-3]。由于深水沉積作用過程、油氣成藏規(guī)律和開發(fā)的特殊性,與陸地和淺水區(qū)的開發(fā)相比作業(yè)成本高、施工難度大、技術(shù)要求高,如何精細解析深水海底扇儲層內(nèi)部沉積模式是高效開發(fā)深水海底扇油氣田的關(guān)鍵。而單井巖石相的準確識別是研究深水海底扇儲層沉積模式的基礎(chǔ)。本文以西非某油田深水海底扇儲層為例,利用巖心資料,在對巖石相類型劃分的基礎(chǔ)上對其進行了常規(guī)測井識別研究。

1 深水海底扇巖石相類型

深水海底扇沉積主要包括3種亞相類型,即水道、天然堤和朵葉體。每種沉積類型又包括了多個微相,如水道主要包括網(wǎng)狀、高彎度水道和低彎度水道等3種;天然堤包括近岸天然堤和遠岸天然堤;朵葉體包括決口朵葉體、河口朵葉體和沖決朵葉體等[4]。每種微相是由多個巖石相在空間上疊合而成,且不同巖石相具有不同的重力流類型,因此,準確識別巖石相類型有助于深水海底扇沉積模式及成因機制的研究。

實例區(qū)為典型水道形深水海底扇,其沉積物以細粒為主,巖石類型多樣,成因機制復(fù)雜。從目前公開發(fā)表的文獻看,不同學(xué)者具有不同的巖石相分類方案[5-9],以此為依托,根據(jù)重力流類型和巖性,可將研究區(qū)巖石相劃分為13類(見圖1)。物性分析結(jié)果表明,塊狀中-細粒高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀粘滯性砂巖、交錯層狀砂巖以及貫入砂體等屬儲層類巖石相,而其他巖石相均為非儲層類。

圖1 深水海底扇沉積巖石相類型

由此可見,深水海底扇巖石相類型復(fù)雜多樣,部分巖石相間礦物特征相似,這勢必造成其測井響應(yīng)特征出現(xiàn)疊置以及同種測井系列界限不明顯的現(xiàn)象,為此本文提出了多方法綜合識別。

2 巖石相的多方法綜合識別

深水海底扇巖石相的多方法綜合識別是指采用交會圖和逐步判別技術(shù),綜合運用各種測井曲線信息,通過對巖石相類型的大類化和建立判別方程實現(xiàn)巖石相類型的識別(見圖2)。

圖2 深水海底扇沉積巖石相識別方法

2.1 巖石相的大類化及其識別

深水海底扇沉積物巖石相類型較多,它們之間在礦物成分上存在著異同,僅用幾條曲線很難將其全部區(qū)分開。本文以礦物成分類型和電性特征為依據(jù),利用交會圖識別技術(shù)[10-12]對深水海底扇的巖石相類型進行歸類,從而實現(xiàn)大類化,并對其結(jié)果進行識別。這里的大類化有2層含義,一是指將深水海底扇所有巖石相大類化為儲層和非儲層2類;二是指將屬于非儲層的巖石相大類化為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積(Stow序列的上部、Stow序列的下部、粉砂質(zhì)鮑馬序列、泥質(zhì)碎屑流沉積)、半遠洋頁巖沉積、滑塌物等4類。

由圖3可見,對于儲層和非儲層利用自然伽馬與密度交會圖版可較好地將其區(qū)分開。

對于非儲層類巖石相其識別從儲層研究角度似乎并沒有太大意義,但從沉積角度分析,非儲層類巖石相的識別有助于深水海底扇成因機理及沉積模式的研究。圖4中自然伽馬-電阻率交會圖結(jié)合各巖石相的礦物成分類型,可初步將非儲層歸為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積、半遠洋頁巖沉積、滑塌物等4大類,各類非儲層間界限較為清晰,具體劃分見表1。

圖3 西非某油田自然伽馬與密度交會圖版

圖4 西非某油田自然伽馬-電阻率交會圖版

2.2 同一大類內(nèi)部巖石相的識別

由圖3和圖4分析,深水海底扇儲層類、泥質(zhì)沉積類以及底部滯留沉積-砂質(zhì)碎屑流沉積類內(nèi)部,由于各巖石相礦物成分相似,電性特征差異較小,故很難用交會圖技術(shù)將同一大類內(nèi)部的巖石相區(qū)分開。本文采用逐步判別技術(shù)[13]對深水海底扇同一大類內(nèi)部各巖石相進行識別。

逐步判別技術(shù)的理論基礎(chǔ)為逐步判別分析法,其基本思想是根據(jù)每個變量在各組判別式中所起判別作用的重要性不同,選出起判別效果最大的變量,使其進入判別式,剔除不起判別作用的變量,將其退出判別式,從第1個變量開始,每步引進(或剔除)1個變量,如此反復(fù)進行,一直到?jīng)]有可以再引入(或剔除)時為止[14-16]。

表1 西非某油田深水海底扇儲層大類化巖石相識別參數(shù)表

按照上述思想,針對研究區(qū)交會圖識別技術(shù)所不能解決的問題,建立了儲層類、砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積類、泥質(zhì)沉積類內(nèi)部各巖石相的逐步判別模型。

儲層類內(nèi)部各巖石相的逐步判別模型為

砂質(zhì)碎屑流沉積與底部滯留沉積的逐步判別模型

泥質(zhì)沉積類內(nèi)部各巖石相的逐步判別模型為

式中,Yn為無因次綜合變量;B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8為識別系數(shù),無因次;GR為自然伽馬測井值,API;tNPH為中子測井值,%;tCurveN為中子和密度組合測井值,無因次;D EN為密度測井值, g/cm3;Rt為電阻率測井值,Ω·m。

不同巖石相具有不同的B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8識別系數(shù)(見表2),以儲層類巖石相為例,由某一點的測井?dāng)?shù)據(jù)可得到5個 Y值,最大 Y值所對應(yīng)巖石相即為這一點解釋結(jié)果。

3 識別模型精度驗證

取心資料能直接、準確地反映地下信息(包括巖性、物性以及含油性等),可用其結(jié)果對深水海底扇巖石相識別模型進行準確性檢驗。檢驗主要從2個方面開展,一是對參與模型擬合的樣品點進行回判,檢驗逐步判別模型的準確性;二是將取心井段解釋結(jié)果與識別結(jié)果進行對比,檢驗多方法綜合識別結(jié)果的準確性。

通過對參與模型擬合的樣品點進行回判結(jié)果見圖5所示。儲層類巖石相的回判率為84.2%,砂質(zhì)碎屑流沉積與底部滯留沉積的回判率達93.4%,而泥質(zhì)沉積類巖石相的回判率相對較低,為78.9%,其誤判主要發(fā)生在泥質(zhì)濁流沉積的上部和下部。由于它們間具有相同的成因機制,故其識別結(jié)果基本不影響對深水海底扇成因機制及沉積模式的理解?？梢?逐步判別技術(shù)識別精度較高,可較好地區(qū)分用交會圖技術(shù)無法識別的深水海底扇巖石相類型。

表2 西非某油田深水海底扇儲層巖石相識別系數(shù)表

圖5 逐步判別模型樣品點回判結(jié)果

利用多方法綜合識別,依據(jù)研究區(qū)某評價井的取心資料(單一巖相厚度大于0.5m),結(jié)合其相應(yīng)的巖石相解釋結(jié)果,對識別結(jié)果的吻合率進行定性和定量檢驗。由圖6可定性看出,巖石相解釋與取心結(jié)果具有較高的吻合度,

其中儲層類巖石相解釋結(jié)果吻合程度最高。從定量統(tǒng)計可知,實例區(qū)某井砂體的累計取心厚度為30.78 m(包括砂質(zhì)碎屑流和底部滯留沉積),依據(jù)所建識別模型解釋的巖石相吻合厚度為27.21 m,其吻合率達88.4%,而非砂體的累計取心厚度為44.44 m,解釋的巖石相吻合厚度為36.20 m,吻合率為81.4%,誤判主要發(fā)生在泥質(zhì)濁流沉積的上部和下部。可見,利用多方法綜合識別深水海底扇巖石相類型具有較高的精度。

圖6 西非某油田某井深水海底扇巖相解釋結(jié)果與取心結(jié)果對比

4 結(jié) 論

(1)深水海底扇沉積可根據(jù)重力流和巖石類型劃分為13種巖石相,其中塊狀中-細粒高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀粘滯性砂巖、交錯層狀砂巖以及貫入砂體等巖石相屬于儲層。

(2)深水海底扇巖石相可依據(jù)礦物成分及電性差異歸為儲層和非儲層2類,其中非儲層類巖石相又可歸為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積、半遠洋頁巖沉積、滑塌物等4類,交會圖技術(shù)是識別上述巖石相大類化結(jié)果的較好手段。

(3)同一大類內(nèi)部,各巖石相礦物成分相似,電性特征差異較小,交會圖識別技術(shù)應(yīng)用受阻。采用多參數(shù)判別技術(shù)可較好地對深水海底扇同一大類內(nèi)部各巖石相進行識別,樣品點回判吻合率達80%左右。

(4)多方法綜合識別技術(shù)是基于交會圖技術(shù)和多參數(shù)判別技術(shù)的方法,通過對有利的測井系列的篩選和判別方程的建立完成深水海底扇巖石相識別,與取心結(jié)果對比表明,解釋結(jié)果吻合率在80%以上。

[1] 李大偉,李德生,陳長民,等.深海扇油氣勘探綜述[J].中國海上油氣,2007,19(1):18-24.

[2] 王春修.國外深水油氣勘探動態(tài)及經(jīng)驗[J].中國海上油氣:地質(zhì),2002,16(2):141-144.

[3] 陳建文.深水盆地油氣勘探新領(lǐng)域[J].海洋地質(zhì)動態(tài), 2003,19(8):38-41.

[4] 呂 明,王 穎,陳 瑩.尼日利亞深水區(qū)海底扇沉積模式成因探討及勘探意義[J].中國海上油氣,2008,20 (4):275-282.

[5] Lowe D R.Sediment Gravity Flow s:II.Depositional Models w ith Special Reference to the Depositsof High Density Turbidity Currents[J].Journal of Sedimentary Research,1982,52:279-297.

[6] M utti E.Turbidite Sandstones[M].Italy,Agip-Istituto di Geologia,Universita‘di Parma,1992:275.

[7] Richard M,Bowman M.Submarine Fans and Related Depositional Systems:II.Variability in Reservoir A rchitecture and Wireline Log Character[J].Marine and Petroleum Geology,1998,15:821-839.

[8] Haughton P D W,Barker S P,McCaffrey W D.“Linked”Debrites in Sand-rich Turbidite System s——O rigin and Significance[J].Sedimentology,2003,50 (3):459-482.

[9] Talling P J,Amy L A,W ynn R B,Peakall J,Robinson M.Beds Comp rising Debrite Sandw iched Within Co-genetic Turbidite:Origin and Widesp read Occurrence in Distal Depositional Environments[J].Sedimentology,2004,51(1):163-194.

[10]陳小軍,羅順社,張 凌.火山熔巖特征及巖性識別方法[J].油氣地球物理,2009,7(2):18-21.

[11]周鳳鳴,司兆偉,馬越蛟,等.南堡凹陷低電阻率油氣層綜合識別方法[J].石油勘探與開發(fā),2008,35(6):680-684.

[12]冉啟全,胡永樂,任寶生.火成巖巖性識別方法及其應(yīng)用研究——以大港棗園油田棗35塊火成巖油藏為例[J].中國海上油氣,2005,17(1):25-30.

[13]陳 軍,范曉敏,莫修文.火山碎屑巖巖性的測井識別方法[J].吉林大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版,2007,37(增刊): 99-113.

[14]呂國祥,廖明光.石油數(shù)學(xué)地質(zhì)[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1995.

[15]方開泰.實用多元統(tǒng)計分析[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,1989.

[16]向東進,李宏偉,劉小雅.實用多元統(tǒng)計分析[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2005.

Research on L itho Faces Typesand Identification Method of Deep-water Submarine Fan——Taking One Oilf ield of West African asa Case

ZHAO Xiaoming1,2,WU Shenghe1,2,YUEDali1,2,SUN Lichun3,WANYAN Qiqi4,L IU Li1,2
(1.Faculty of Resource and Information Technology,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.CNOOC Research Center,Beijing 100027, China;4.Langfang Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Langfang,Hebei 065007,China)

Taking one oilfield in west African as a case,this article studies the types of fan litho face in the deep-water submarine and its recognition method,w hich can imp rove the recognition accuracy of litho faces fo r nonco ring wells and heighten the understanding of sedimentary and genetic model.In term of flow types and lithology,litho faces of deep-water submarine fan are divided into thirteen types.Because of the similarity of mineral composition among litho faces,it is difficult to identify them.Therefore,w e have developed a new method——multi-method identification technique,w hich synthesizes the crossp lot and stepw ise discrim inant techniques.The method includes two steps.Firstly,it uses crossp lot to classify all litho faces into five types,and then circum scribes the value of different logging suites among the five types.Secondly,the inner litho facesof the above five types,w hich have similarmineral and different genesis,can be identified by stepw ise discriminant function.The app lication suggested that themethod has a high recognition capability,and its coincidence rate comes to 80%by the comparison w ith coring interp retation.Thus,the multi-method identification technique can be used to identify litho faces of the deep-water submarine fan.

log interp retation,litho faces type,identification method,deep-water submarine fan,multi-method identification technique,accuracy test

1004-1338(2010)05-0505-06

P631.84

A

國家科技重大專項海上開發(fā)地震技術(shù)及應(yīng)用研究(2008ZX05024)

趙曉明,男,1982年生,博士研究生,主要從事儲層地質(zhì)學(xué)、地震儲層學(xué)及油藏描述等方面的研究工作。

2010-01-05 本文編輯 李總南)