新溝油田新溝嘴組下段Ⅱ油組巖性測(cè)井綜合識(shí)別

宋換新，陳波，沈均均

魯鋒，趙俊龍 （長(zhǎng)江大學(xué)非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢430100）

陳曉娜 （中石化中原油田分公司采油二廠地質(zhì)研究所，河南 濮陽(yáng)457532）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

新溝油田位于湖北省監(jiān)利縣新溝鎮(zhèn)西南，構(gòu)造位于潛江凹陷西南部丫角－新溝低凸起上［1］。新溝油田主體為斷層復(fù)雜化的斷塊、斷鼻構(gòu)造油藏，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3個(gè)含油氣區(qū)塊 （新一區(qū)、新二區(qū)和橋4區(qū)），探明含油面積7．74km2，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量300．58×104t。古近系新溝嘴組是新溝油田的主要勘探開(kāi)發(fā)層系，新溝嘴組地層分為上、下兩段，新溝嘴組下段又可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3個(gè)油組，其中Ⅰ油組和Ⅲ油組主要為砂巖儲(chǔ)層油藏，現(xiàn)階段勘探開(kāi)發(fā)程度較高。近期的老井復(fù)查中，在Ⅱ油組白云巖儲(chǔ)層中獲得新突破，已經(jīng)有十多口井在致密白云巖儲(chǔ)層中壓裂獲工業(yè)油流，該層系被認(rèn)為是江漢油田近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重要資源接替新領(lǐng)域，對(duì)于研究區(qū)的增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)意義重大。但是長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)于新溝嘴組下段Ⅱ油組的研究一直比較薄弱，其中利用測(cè)井資料識(shí)別巖性，并建立相關(guān)識(shí)別模型［2，3］，是沉積相研究及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，也是研究區(qū)現(xiàn)階段亟需解決的難題之一。

2 巖性識(shí)別難點(diǎn)及測(cè)井識(shí)別方法

新溝嘴組下段Ⅱ油組沉積時(shí)期，新溝油田所在的潛江凹陷南部地區(qū)屬于陸源碎屑供應(yīng)不足、水體相對(duì)閉塞的淺水鹽湖相沉積環(huán)境，Ⅱ油組沉積了一套鹽湖相復(fù)雜巖性地層，特殊的巖性和地層結(jié)構(gòu)導(dǎo)致利用測(cè)井資料識(shí)別巖性難度大。巖心觀察表明，縱向上巖性主體為灰色泥晶白云巖與深灰色－灰黑色泥巖互層，其間夾有少量的泥膏巖、泥質(zhì)粉砂巖等薄層。根據(jù)4口全井段鉆井取心井 （X391井、X521井、X1171井和X461井）巖性統(tǒng)計(jì)表明：泥巖、白云巖占地層總厚度平均值分別為50．9%和34．2%，兩者占到地層總厚度的85%以上；其次為泥膏巖，占地層厚度的8．5%，其他巖性所占比例較少。4口井單層厚度平均值為0．34～0．36m，差別不大，單層厚度薄、互層頻繁。同時(shí)，研究區(qū)測(cè)井資料除近幾年的新鉆井外，老井測(cè)井曲線系列大多不全，一般只有自然伽馬、井徑等幾條基本曲線，對(duì)于巖性識(shí)別比較重要的的中子、密度等測(cè)井曲線系列缺失，導(dǎo)致利用測(cè)井資料進(jìn)行巖性識(shí)別困難重重。

為滿足沉積相研究及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)對(duì)于巖相認(rèn)識(shí)的需要，考慮到研究區(qū)測(cè)井資料的具體情況，對(duì)于研究區(qū)新溝嘴組下段Ⅱ油組的測(cè)井資料巖性識(shí)別分2種方案進(jìn)行：①對(duì)于測(cè)井資料較全的井，綜合利用多條測(cè)井曲線，結(jié)合巖心觀察和錄井資料，利用Fisher判別法建立巖性判別模型［4，5］；②對(duì)于測(cè)井曲線系列不全的井，首先利用自然伽馬測(cè)井曲線計(jì)算得到泥質(zhì)含量曲線［2］，并對(duì)泥質(zhì)含量曲線進(jìn)行合理劈分，建立巖性預(yù)測(cè)模型。

3 Fisher判別法巖性識(shí)別

測(cè)井資料中包含著豐富的地質(zhì)信息，利用測(cè)井資料進(jìn)行巖性識(shí)別是常用的研究方法。對(duì)于復(fù)雜巖性地區(qū)，簡(jiǎn)單的測(cè)井曲線數(shù)值統(tǒng)計(jì)或相關(guān)交會(huì)圖區(qū)分巖性效果往往不理想，這就需要利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法對(duì)于原始資料中相關(guān)巖性信息進(jìn)行提取和優(yōu)化，才能有效區(qū)分不同巖性的地層，常用的方法有Fisher判別法［4，5］、模糊聚類法［6］、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法［7，8］等。對(duì)于研究區(qū)測(cè)井曲線資料較全的井，該次研究利用Fisher判別法進(jìn)行巖性的綜合判識(shí)。

3．1 地層巖性測(cè)井響應(yīng)特征

考慮到研究區(qū)地層巖性及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，該次Fisher判別法巖性識(shí)別的巖性劃分為4大類：泥巖、泥晶白云巖、泥膏巖和粉砂巖，這4種巖性地層占到研究區(qū)地層厚度的95%以上，而且該劃分可以滿足下步沉積微相及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的需要。選取自然伽馬 （qAPI）、聲波時(shí)差 （Δt）、補(bǔ)償中子孔隙度 （Фnc）、補(bǔ)償密度 （ρc）、光電吸收截面指數(shù) （Ipe）等5條測(cè)井曲線資料，利用研究區(qū)新溝嘴組下段Ⅱ油組4口全井段取心井的巖心觀察資料，在巖心柱子上選取厚度較大的 （＞0．5m）不同巖性段的117個(gè)樣本點(diǎn)，對(duì)各樣本點(diǎn)5條測(cè)井曲線值進(jìn)行讀取，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)各樣本點(diǎn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)作交會(huì)圖 （圖1）和統(tǒng)計(jì)表（表1），結(jié)果表明：泥巖qAPI、Δt明顯較高，而ρc明顯較低；泥晶白云巖的qAPI明顯較低，Δt、Фnc相對(duì)較高；泥膏巖Δt、Фnc相對(duì)較低，而ρc、Ipe相對(duì)較高；粉砂巖的Ipe相對(duì)較低。以上結(jié)果表明，優(yōu)選的5條測(cè)井曲線均包含有一定的巖性信息，同時(shí)選取的樣本點(diǎn)具有較好的代表性，適合于進(jìn)行巖性的Fisher判別分析。

圖1 研究區(qū)不同巖性測(cè)井曲線交會(huì)圖

表1 研究區(qū)不同巖性的測(cè)井曲線響應(yīng)特征表

3．2 判別分析結(jié)果

在進(jìn)行Fishier判別分析之前，首先要對(duì)測(cè)井曲線的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)［9］。利用數(shù)學(xué)分析軟件SPSS 16．0，對(duì)歸一化后的樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Fisher判別分析，計(jì)算出各種巖性的判別函數(shù)。研究建立的各種巖性判別函數(shù)如下：式中：qAPI′、Δt′、Фnc′、ρc′、Ipae′分別是qAPI、Δt、Фnc、ρc、Ipae測(cè)井曲線原始數(shù)據(jù)的歸一化值，1；Y1、Y2、Y3、Y4分別泥巖、泥晶白云巖、泥膏巖和粉砂巖的判別函數(shù)。

判別方法是Y1、Y2、Y3、Y4函數(shù)計(jì)算得到最大值，樣本點(diǎn)就判定為該函數(shù)對(duì)應(yīng)的巖性。對(duì)各樣本點(diǎn)進(jìn)行Fishier判別的結(jié)果見(jiàn)表2。所有117個(gè)樣本點(diǎn)中，判對(duì)的樣本點(diǎn)有105個(gè)，整體符合率為89．7%，符合率較高。其中，泥巖的符合率為100%，泥晶白云巖的符合率為86．5%，粉砂巖的符合率為77．8%，判別符合率較高；泥膏巖為58．3%，相對(duì)較低。

表2 Fishier判別結(jié)果分析

3．3 應(yīng)用效果

利用建立的判別函數(shù)和測(cè)井資料數(shù)據(jù) （8點(diǎn)／m）對(duì)研究區(qū)新溝嘴組下段Ⅱ油組進(jìn)行巖性識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果與巖性觀察成果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，測(cè)井曲線巖性識(shí)別建立的巖性柱子，能比較準(zhǔn)確地反映沉積旋回的變化規(guī)律，除極薄夾層外，各種巖性整體對(duì)應(yīng)較好，對(duì)于厚度較大的泥晶白云巖、泥巖以及粉砂巖層段，判別函數(shù)都能比較準(zhǔn)確地反映地層巖性，整體識(shí)別效果較好，達(dá)到了沉積微相研究及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)對(duì)于巖性識(shí)別的要求。

4 泥質(zhì)含量法巖性識(shí)別

研究區(qū)僅部分井具有較齊全的測(cè)井曲線系列，很多老井僅有自然伽馬、自然電位、井徑等幾條主要用于地層對(duì)比的測(cè)井曲線，識(shí)別巖性常用的中子、密度等測(cè)井曲線系列缺失，并且不同時(shí)期的測(cè)井曲線系列組合不統(tǒng)一，導(dǎo)致部分地區(qū)無(wú)法統(tǒng)一使用Fisher判別法進(jìn)行巖性識(shí)別?？紤]到研究區(qū)地層主要為泥巖和白云巖互層的特征，沉積微相研究及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)對(duì)于巖性的區(qū)分重點(diǎn)在于白云巖與泥巖的區(qū)分。同時(shí)，絕大多數(shù)老井都有qAPI測(cè)井曲線資料，并且qAPI測(cè)井曲線對(duì)白云巖與泥巖頻繁互層的韻律性地層反映敏感，因此對(duì)于這部分井采用泥質(zhì)含量法進(jìn)行巖性識(shí)別。

4．1 識(shí)別方法

根據(jù)阿爾奇公式，首先利用FORWARD測(cè)井解釋軟件，通過(guò)選取合適的參數(shù)［10］，利用qAPI曲線計(jì)算出泥質(zhì)體 積 分 數(shù) （φ（sh））， 再 根 據(jù)φ（sh）＝25%，50%，75%將巖性劃分為白云巖、泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)泥巖和泥巖4種巖性?？紤]到部分巖性在qAPI曲線上特征相似，對(duì)研究區(qū)觀測(cè)到7種巖性根據(jù)qAPI曲線特征的不同加以合并，最終形成如圖3所示的判別模型。該模型基本達(dá)到了區(qū)分泥巖與白云巖的目的。

4．2 應(yīng)用效果

應(yīng)用泥質(zhì)含量法對(duì)X391井進(jìn)行巖性識(shí)別，結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，該方法能夠比較好地區(qū)分白云巖與泥巖互層地層，測(cè)井識(shí)別地層旋回清楚，與巖心觀察的巖性柱子具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)各層段利用判識(shí)的結(jié)果與巖心觀察的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，從巖性上看，泥質(zhì)含量法對(duì)于各層段的白云巖、泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)泥巖和泥巖的判別平均誤差率分別為11．8%、15．15%、48．55% 和 16．6%，除泥質(zhì)白云巖外，其他巖性的準(zhǔn)確率較高；從層段上來(lái)看，大多數(shù)層段誤差率在20%以內(nèi)，整體符合率較高。

雖然泥質(zhì)含量法對(duì)泥膏巖、粉砂巖等巖性無(wú)法進(jìn)行具體識(shí)別，但是這部分巖性地層在研究區(qū)分布厚度有限 （占地層總厚度的比例小于15%）。對(duì)于鉆井取心有限、地震資料巖相識(shí)別困難的地區(qū)，該方法不失為一種有效的巖性識(shí)別方法，基本可以達(dá)到研究區(qū)的沉積微相及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的研究要求。

圖2 X461井Fishier判別法測(cè)井巖性判識(shí)

圖3 泥質(zhì)含量法巖性識(shí)別模型

5 結(jié)論

1）針對(duì)新溝油田新溝嘴組下段Ⅱ油組的鹽湖相復(fù)雜巖性地層，對(duì)于測(cè)井曲線系列較齊全的井，利用Fisher判別法進(jìn)行巖性識(shí)別；對(duì)于測(cè)井系列不全的老資料井，利用泥質(zhì)含量法進(jìn)行巖性識(shí)別。

2）Fisher判別法對(duì)于泥巖、泥晶白云巖及粉砂巖等識(shí)別的符合率較高；泥質(zhì)含量法對(duì)于Ⅱ油組各小層段的白云巖、泥質(zhì)白云巖及泥巖判識(shí)準(zhǔn)確度較高。

3）實(shí)際應(yīng)用表明，2種方法識(shí)別巖性剖面均能較好地反映沉積旋回的規(guī)律性，與巖心觀察結(jié)果符合度較高，能夠滿足沉積微相研究及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)對(duì)于巖性識(shí)別的要求。該方法為鉆井取心資料較少、地震巖相識(shí)別困難的復(fù)雜巖性地區(qū)的巖性識(shí)別提供借鑒。

表3 新溝嘴組下段Ⅱ油組各小層泥質(zhì)含量法巖性判識(shí)統(tǒng)計(jì)表

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