JZS油田潛山巖性識別及油層判別

黃凱, 宋洪亮, 陳建波, 葛麗珍, 李久, 祝曉林

(中海石油(中國)有限公司天津分公司, 天津 300452)

0 引 言

JZS油田太古宇潛山巖性為變質(zhì)巖。影響該油田儲層發(fā)育的因素主要集中于巖性、構(gòu)造應(yīng)力和古地貌[1-3]。變質(zhì)巖巖性是影響裂縫發(fā)育和溶蝕作用的原生因素,變質(zhì)巖儲層測井評價的首要任務(wù)是巖性識別[4]。古潛山地層測井響應(yīng)特征是巖石的礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)、裂縫與孔隙發(fā)育程度以及孔隙中流體性質(zhì)的綜合反映,而巖性的不同是測井響應(yīng)存在差異的主要因素[5]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,通過取心、試油及分析化驗資料,首先基于常規(guī)測井曲線識別巖性,進而判別油層,為編制射孔方案和油田研究奠定基礎(chǔ),也為識別非儲集巖性、分析注采對應(yīng)關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)特征

JZS油田位于渤海遼東灣海域遼西低凸起中段,與遼西凹陷和遼中凹陷毗鄰,太古宇潛山為油田的主要含油層系,主要巖性為變質(zhì)巖,具體為片麻巖、混合巖、花崗斑巖、角閃巖等,并含有少量巖漿巖,如煌斑巖、輝綠巖等。巖心常規(guī)物性分析孔隙度為1.0%～11.7%,平均為6.8%;裂縫孔隙度為0.4%～1.5%,平均為1.08%。全直徑巖心分析滲透率多小于10 mD*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,平均為8.2 mD,屬于低孔隙度、特低滲透率儲層。潛山儲集空間為裂縫以及在裂縫基礎(chǔ)上溶蝕形成的孔隙。裂縫的形成與巖性密切相關(guān),通過巖石三軸應(yīng)力試驗數(shù)據(jù)分析,無論是受擠壓力還是剪切力,角閃巖、輝綠巖、煌斑巖由于暗色礦物含量高,塑性較強,均難以形成有效裂縫。因此,巖性識別尤為重要。

2 巖性識別方法

2.1 巖石礦物組成及測井響應(yīng)

JZS油田潛山巖性由變質(zhì)巖和巖漿巖組成。變質(zhì)巖為潛山的主要巖性,具體為區(qū)域變質(zhì)的黑云母片麻巖、角閃巖以及區(qū)域變質(zhì)巖混合巖化形成的混合花崗巖。巖漿巖為晚期侵入體,以花崗斑巖為主,煌斑巖和輝綠巖分布局限。宋柏榮等[6-9]研究表明,組成基巖的主要礦物可分為硅鋁礦物和鐵鎂礦物2個系列,硅鋁礦物中SiO2、Al2O3含量高,不含F(xiàn)eO和MgO,包括石英、鉀長石和斜長石等,顏色較淺,又稱淺色礦物;鐵鎂礦物中FeO、MgO含量較高,包括輝石、角閃石、黑云母等,這些礦物的顏色一般較深,又稱暗色礦物。由于該區(qū)未取到角閃巖類和基性巖脈類巖心,這2類巖石礦物組成參考興馬潛山礦物組成分類成果[10],各種巖石礦物組成見表1。通過巖石所含淺色礦物和暗色礦物含量的多少及2種礦物測井響應(yīng)特征上的差別,建立巖性與測井曲線的對應(yīng)關(guān)系,從而有效劃分儲集層和非儲集層。

選取對暗色礦物反應(yīng)敏感的密度(DEN)、補償中子(CNL)曲線,結(jié)合自然伽馬(GR)測井曲線進行巖性識別。巖石骨架其密度測井曲線主要受組成巖石的礦物成分及含量影響,不同礦物其密度值不同,暗色礦物如輝石、黑云母、角閃石等暗色礦物密度大,而淺色礦物如石英、長石等淺色礦物密度小;基于測井原理及礦物形成因素,暗色礦物輝石、角閃石、黑云母補償中子值較高,黑云母含量高的巖石自然伽馬值高,斜長石、輝石、角閃石等自然伽馬值低[6](見表2)。

表1 JZS油田潛山巖性與礦物組成

表2 潛山造巖礦物的化學成分及測井特征值[10-11]

2.2 巖性測井響應(yīng)與判別方法

根據(jù)上述礦物密度、補償中子和自然伽馬的測井響應(yīng)特征,結(jié)合相應(yīng)巖心分析JZS油田潛山主要巖性的測井響應(yīng)值(見表3、圖1)。從補償中子測井、密度測井曲線上看,混合巖、花崗斑巖、片麻巖、煌斑巖、輝綠巖到角閃巖由小的正差異(即按圖1潛山曲線刻度方法,補償中子測井曲線在密度測井曲線右側(cè)時為正差異,反之為負差異)逐漸變?yōu)榇蟮呢摬町?而角閃巖、輝綠巖、煌斑巖自然伽馬值較低,儲集巖混合巖、花崗斑巖、片麻巖自然伽馬測井曲線形態(tài)或成鋸齒狀或者數(shù)值本身較高。因此,儲集巖補償中子和密度測井曲線為小的負差異-正差異,而非儲集巖2條曲線表現(xiàn)為大的正差異,儲集巖與非儲集巖曲線形態(tài)及特征值區(qū)分明顯,并可初步判斷巖性,再根據(jù)堿性長石含量和黑云母含量的多少,通過自然伽馬測井曲線進一步具體判斷巖性。

表3 JZS油田潛山巖石類型測井曲線響應(yīng)值及曲線形態(tài)特征

圖1 JZS油田潛山主要巖性測井曲線形態(tài)特征

圖2 JZS油田潛山巖性識別補償中子與密度交會圖

基于以上定性認識,對巖性識別進一步做了定量研究。通過測井響應(yīng)判別出的巖性,將其投到補償中子—密度交會圖上(見圖2),混合巖的補償中子值φCNL<10%、密度值ρb<2.60 g/cm3;片麻巖補償中子值10%<φCNL<15%、密度值2.60 g/cm3<ρb<2.72 g/cm3;煌斑巖補償中子值15%<φCNL<18%、密度值2.72 g/cm3<ρb<2.81 g/cm3;角閃巖補償中子值φCNL>18%、密度值ρb>2.81 g/cm3。通過定性判斷和定量分析,該油田潛山最主要的巖性為片麻巖和混合巖,從巖性上看,相對較好,其分布范圍在補償中子值φCNL<15%、密度值ρb<2.72 g/cm3。

3 油層判別

圖3 JZS油田潛山深側(cè)向電阻與聲波時差交會圖

區(qū)分出潛山巖性,即識別出了潛山儲集巖。通過深淺側(cè)向電阻率及成像測井等資料可進一步判別儲集巖是否形成有效裂縫。但是,在油田開發(fā)過程中,由于部分裂縫段與油源斷層溝通性差以及表層風化充填的影響,試油試采發(fā)現(xiàn)部分層段為干層或者差油層,嚴重影響油田開發(fā)。本文通過選用能反映基質(zhì)孔隙或網(wǎng)狀裂縫較好的聲波時差及對油層響應(yīng)特征明顯的深側(cè)向電阻率曲線作為油層劃分的主要參數(shù)[11],運用生產(chǎn)測井資料制作了RLLd-Δt交會圖版。測試為油層段的電阻率—聲波時差交會層點基本落在2條直線和1條斜線段成的儲層界限內(nèi)(見圖3區(qū)域①),符合率較高。2條直線分別為Δt=57 μs/ft*和RLLd=30 Ω·m,斜線段為當68≥Δt≥57時,Δt=81.9-4.4 lnRLLd。干層及差油層落在區(qū)域③,區(qū)域②為水層。潛山裂縫儲層裂縫越發(fā)育聲波時差值Δt越大;巖石骨架電阻率高,在一定范圍內(nèi)電阻率值越低儲層越發(fā)育,形成了2條界線值,即Δt=57 μs/ft和RLLd=30 Ω·m。JZS油田潛山形成斜線段區(qū)域(區(qū)域③)主要有2個方面原因,首先對于表層風化嚴重的區(qū)域,風化一方面降低了骨架的電阻率,使RLLd值降低;另一方面由于有一定的儲集空間,聲波時差Δt也較大;對于潛山內(nèi)部,部分區(qū)域形成了裂縫空間,但由于與油源斷層不溝通,形成干層,這些區(qū)域同樣電阻率較小、聲波時差較大,這2個方面原因形成了斜線區(qū)(圖3區(qū)域③)。

4 應(yīng)用實例

JZS-A16井為邊部的1口注水井,近潛山位置高于出油底界(常規(guī)解釋油層垂厚35.6 m),先期排液僅返出少量油、少量水,經(jīng)酸化后產(chǎn)油量仍然很低。通過應(yīng)用上述方法對該井進行判別,首先進行巖性分析,該井下部(2 107～2 133 m)為煌斑巖,為非儲集巖,其他井段屬片麻巖,為儲集巖,需進一步判斷是油層、差油層還是干層。按照電阻率和聲波特征可將片麻巖段分為7個段(見圖4),通過交會圖版判斷,僅第2段(斜厚9 m)為有效油層(見圖5),與生產(chǎn)動態(tài)反映一致。而其他生產(chǎn)形勢好的井其各段基本位于3條線范圍內(nèi)。

圖4 JZS-A16井電阻率和聲波曲線分段特征圖

圖5 JZS-16井油層判別

* 非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

5 結(jié) 論

(1) JZS油田潛山巖性主要有片麻巖、混合巖、花崗斑巖、角閃巖、煌斑巖、輝綠巖等,組成潛山各種巖性的礦物由于其在密度、補償中子及自然伽馬測井曲線值有差異,因此巖性可根據(jù)其在礦物成分及含量的不同通過常規(guī)測井曲線進行定性識別和定量判斷。

(2) JZS油田潛山中存在干層和差油層,可通過建立深側(cè)向電阻率與聲波時差圖版,判別油層、差油層和干層,該方法可在類似油田中應(yīng)用。

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