GGY油田特低滲透儲層沉積微相測井多參數(shù)定量評價

景成, 蒲春生, 俞保財, 王博, 周游

(1.中國石油大學(華東)石油工程學院, 山東 青島 266580; 2.中國石油集團測井有限公司長慶事業(yè)部, 陜西 西安 710200; 3.長慶油田第五采氣廠, 陜西 西安 710016; 4.中國地質(zhì)大學(北京)能源學院, 北京 100083)

0 引 言

GGY油田位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶東部,區(qū)域構(gòu)造為一西傾大單斜,主要含油層系為三疊系延長組長6,該期發(fā)育受北東—南西物源方向控制的三角洲前緣亞相沉積,其最為有利的沉積微相為水下分流河道微相,邊緣相發(fā)育水下天然堤和水下決口扇微相(合并為水下分流河道側(cè)翼微相),河口壩不發(fā)育。受沉積、成巖、構(gòu)造等因素的影響,該區(qū)儲層致密(平均孔隙度8.5%,平均滲透率0.76 mD*非法定計量單位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同),為典型的低孔隙度、特低滲透率、非均質(zhì)巖性油藏,具有沉積相控制巖性、巖性控制物性、物性控制含油性的特點。準確有效地圈定有利沉積微相帶的規(guī)模和范圍已成為該區(qū)特低滲透儲層增儲上產(chǎn)的重要保障[1-5]。

與該區(qū)長6特低滲透儲層邊緣相細-粉砂巖相比,以細砂巖為主的有利沉積微相巖性識別不明顯,在沉積構(gòu)造方面,各微相之間具有明顯的特征,有利沉積微相以大中型交錯層理與平行層理組合為主,邊緣相以小型波紋層理、交錯層理、水平層理為主。但這些沉積成因標志需要大量取心井巖心分析觀察數(shù)據(jù),要得到油田各類井層的沉積微相的劃分則需要更多的巖心資料。油田這些資料很有限。該區(qū)來自于水動力作用反映的沉積能量控制下的巖性、物性差異不明顯,有利沉積微相與邊緣相,有效儲層和無效儲層之間的差異小,導致了在利用沉積成因標志識別和劃分不同沉積微相時常常帶來失誤,形成了該區(qū)沉積微相劃分評價分辨率低的特點。

本文鑒于沉積成因標志資料需要大量取心井巖心分析數(shù)據(jù)的局限性,從水動力作用的沉積能量與測井多參數(shù)相互匹配的角度出發(fā),試圖建立巖性到電性、沉積微相到測井相的定量化轉(zhuǎn)換模型,把測井所采集到的大量信息系統(tǒng)、有序轉(zhuǎn)化為特低滲透儲層定量識別評價沉積微相的實用方法,從而有效避免利用砂層厚度或砂地比評價劃分沉積微相平面分布帶來的失誤;基于該區(qū)各井沉積微相的測井評價,利用優(yōu)勢沉積能量厚度控制和劃分出不同沉積微相帶發(fā)育的規(guī)模和范圍,為該區(qū)長6特低滲透儲層預測和篩選相對高滲高產(chǎn)含油有利區(qū)提供有效方法。

1 沉積成因標志與測井響應關(guān)系分析

巖性、物性、泥質(zhì)含量、粒度、垂向序列、分選性、砂體分布和形態(tài)、沉積韻律、沉積構(gòu)造、測井等都是評價劃分沉積微相重要的成因標志,它們在不同微相上都有各自明顯的反映和洽當?shù)钠ヅ潢P(guān)系[6-9]。通過分析GGY油田長6儲層相關(guān)重要的劃相沉積成因標志,總結(jié)了該區(qū)有利微相水下分流河道、邊緣相水下分流河道側(cè)翼及非儲層相分流間灣分別在巖性、沉積構(gòu)造等主要沉積成因標志的特征(見表1)。

表1中,不同沉積環(huán)境中所產(chǎn)生的水動力條件決定著這些成因標志的特征,水動力作用的變化對巖石的物理性質(zhì)的變化起著控制性作用,如地層的放射性、自然電位、導電性、聲波的傳導性等,特別是自然電位(SP)和自然伽馬(GR)測井響應特征與沉積環(huán)境有著密切的關(guān)系,它們在不同沉積相帶中有明顯的差異,自然電位測井曲線減小幅度反映泥質(zhì)含量、分選性及粒度等沉積特征;自然伽馬減小幅度的高低不僅可以反映泥質(zhì)含量的高低,而且反映粒度中值的大小;同時,沉積能量厚度反映在水動力條件下砂體的沉積時間厚度。不同水動力條件下造成不同沉積環(huán)境在泥質(zhì)含量、分選、粒度等方面的特征都具有不同的測井響應特征。上述這些巖石物理性質(zhì)的變化特征正是測井響應沿井眼深度的地球物理響應特征。因此,可以利用測井響應特征對上述成因標志在縱、橫方向上的變化進行反饋,將準確建立的取心井巖電關(guān)系推廣至非取心井,準確反映出非取心井儲層的基本特征,成為一種有效識別沉積微相的途徑[6-9]。

表1 研究區(qū)特低滲透儲層分類沉積微相主要沉積成因標志特征對比表

2 沉積微相測井多參數(shù)定量評價

2.1 不同類別沉積微相測井響應特征及其敏感性

在特低滲透儲層致密化的大背景下,有利微相與過渡相在測井曲線的幅度和形態(tài)上雖具有各自的特點,但測井曲線的幅度在劃分不同類型沉積微相中具有特別明顯的反映和分辨率(見表2、圖1至圖4),因此,選用反映巖性、物性、泥質(zhì)含量、粒度中值、分選等沉積成因標志的測井響應參數(shù)的幅度值能很好地滿足劃分不同類型沉積微相的需要。

通過對該區(qū)200余口探井長6取心段沉積成因標志鑒定的有利沉積微相水下分流河道和邊緣相水下分流河道側(cè)翼的測井響應統(tǒng)計分析,表明不同類型沉積微相的測井響應特征及其評價劃分沉積微相的參數(shù)敏感程度明顯不同。表2、圖1至圖4中,有利沉積微相水下分流河道與邊緣相水下天然堤和決口扇微相的測井響應特征差異大,水下天然堤和決口扇微相的測井響應特征差異小。鑒于水下天然堤和決口扇微相同屬沉積能量厚度較小的致密相儲層,在其巖性、物性、粒度、沉積構(gòu)造等方面基本相似,往往是致密層或干層,少有差油層,大多為無效儲層,因此,將兩者合并為水下分流河道側(cè)翼微相。其中自然電位及自然伽馬測井在評價劃分有利微相水下分流河道和邊緣相河道側(cè)翼的參數(shù)分布范圍以及相對于泥巖的減小幅度(減小系數(shù))的差異最大,識別沉積微相最為敏感(見表2、圖1);聲波時差和微電極測井在評價劃分不同類型沉積微相的參數(shù)分布范圍及變化幅度的差異較明顯,評價劃分沉積微相較敏感(見表2、圖2、圖3);電阻率測井在評價劃分沉積微相的分布范圍及變化幅度的差異不明顯,識別沉積微相的敏感性較差(見表2、圖4)。這些測井響應參數(shù)在有利微相和過渡相上的差異特征為特低滲透儲層沉積微相的評價劃分提供了十分有效和相互匹配的信息。

表2 研究區(qū)特低滲透儲層分類沉積微相測井響應參數(shù)分析對比表

注:表2中減小系數(shù)為測井響應相對于泥巖值的減小程度,微電極差為微電位與微梯度測井值之差。

圖1 分類沉積微相自然電位與自然伽馬關(guān)系圖

圖2 分類沉積微相自然電位與聲波時差關(guān)系圖

圖3 分類沉積微相自然電位與微電極差關(guān)系圖

圖4 分類沉積微相自然電位與深電阻率關(guān)系圖

2.2 分類沉積微相定量綜合評價指標體系的建立

任何一種測井曲線或測井方法都可以評價儲層巖性、物性及其含氣性質(zhì),但其評價劃分的能力及程度不同。在利用測井響應參數(shù)劃分沉積微相時會出現(xiàn)不同微相之間的界限不明顯,這反映出不同測井響應參數(shù)劃分沉積微相的敏感程度的不同。采用灰色理論集成,利用上述敏感性較好的測井響應參數(shù),結(jié)合不同類別沉積能量厚度的大小,計算統(tǒng)計平均數(shù)據(jù)列(標準數(shù)據(jù)列)X0i={X0i(1),X0i(2),…,X0i(n)},以此作為該區(qū)長6儲層沉積微相綜合評價劃分指標體系,各測井響應參數(shù)都能從不同角度對有利沉積微相及邊緣相進行定量表征,對于處于交叉處的數(shù)據(jù)采用不同測井響應參數(shù)相對于不同類別沉積微相指標的離散程度的大小判斷,兼顧各測井響應參數(shù)的敏感程度,采用專家鑒別以確保劃相的準確性。通過對各參數(shù)指標分辨率與準確率組合分析,賦予各項評價參數(shù)不同的權(quán)值,根據(jù)該區(qū)不同類別沉積微相測井響應特征敏感程度對評價指標權(quán)值進行調(diào)整[10-12]。自然電位和自然伽馬測井反映沉積微相的巖性、泥質(zhì)含量、分選及粒度等重要的沉積成因標志,它們評價劃分沉積微相類型最為敏感,分別賦予最大權(quán)重,聲波時差和微電極測井分別反映沉積微相的孔隙性和滲透性,分別賦予相應權(quán)重。建立起GGY油田長6特低滲透儲層有利沉積微相及邊緣相測井多參數(shù)綜合評價的5個指標及其權(quán)值(見表3)。

表3 研究區(qū)特低滲透儲層有利沉積微相和邊緣相測井多參數(shù)綜合評價指標體系

2.3 沉積微相測井多參數(shù)定量化評價方法

根據(jù)上述沉積微相分類參數(shù)、標準及權(quán)系數(shù),利用灰色系統(tǒng)沉積微相綜合評價方法,可以有效評價特低滲透儲層沉積微相類別。實際作灰色多元加權(quán)歸一處理時,由于采用數(shù)據(jù)列量及其單位初值不同,一般利用矩陣作數(shù)據(jù)列伸縮處理后,再對系統(tǒng)包含的各種因素(包括已知的和未知的)按數(shù)據(jù)單位類別進行標準化,使之產(chǎn)生無量綱、歸一化的數(shù)據(jù)列[10-12]。

初始評價數(shù)據(jù)列X、被比較數(shù)據(jù)列X0i表示為

X={X(1),X(2),…,X(n)}

(1)

X0i={X0i(1),X0i(2),…,X0i(n)}

(2)

采用地層評價參數(shù)及層點數(shù)據(jù)標準化方法對地層評價數(shù)據(jù)列X、被比較數(shù)據(jù)列X0i進行均值處理,使之成為無量綱、標準化的數(shù)據(jù)X0(k)、Xi(k)

(3)

(4)

采用層點標準指標絕對差的極值加權(quán)組合放大技術(shù),計算灰色多元加權(quán)系數(shù)[10-12]

(5)

(6)

把數(shù)據(jù)列作矩陣處理后,采用最大隸屬原則,把Pmax=max{Pi}作為沉積微相灰色綜合評價的結(jié)果,根據(jù)數(shù)據(jù)列的值評價結(jié)果的可靠性及精度,實現(xiàn)了對該區(qū)長6有利沉積微相及邊緣相的測井多參數(shù)綜合評價和定量分析。

2.4 實例分析

圖5 研究區(qū)TX2井長期特低滲透儲層沉積微相測井多參數(shù)綜合評價成果圖

3 基于測井評價的特低滲儲層沉積微相平面分布

以GGY油田區(qū)域沉積背景為基礎,通過分析單井相序特征,結(jié)合連井剖面微相分布特征,采用優(yōu)勢相原則,將利用灰色理論沉積微相測井多參數(shù)綜合評價的各單井沉積微相類型投放到平面上,以優(yōu)勢沉積能量厚度平面分布控制骨架砂體發(fā)育范圍,這樣不僅可有效的劃分出該區(qū)特低滲透儲層有利微相水下分流河道和邊緣相水下分流河道側(cè)翼發(fā)育的規(guī)模、形態(tài)和范圍,而且避免了利用砂層累加厚度或砂地比評價劃分沉積微相帶來的失誤。

圖6 研究區(qū)長期特低滲透儲層沉積微相平面分布成果圖

4 結(jié) 論

(1) 通過對GGY油田長6不同類型沉積微相成因標志與測井響應特征關(guān)系的分析,闡明了水動力作用下的沉積環(huán)境變化對巖石的物理性質(zhì)的變化起著控制性作用。把測井所采集的大量信息,系統(tǒng)、有序地轉(zhuǎn)化為特低滲透儲層定量識別評價沉積微相的實用方法建立準確沉積微相到測井相的定量化轉(zhuǎn)換模型,利用測井多參數(shù)指示沉積能量變化反饋有利沉積微相與邊緣相的變化特征。

(2) 通過對該區(qū)200余口探井長6取心段沉積成因標志鑒定的有利沉積微相水下分流河道和邊緣相水下分流河道側(cè)翼的測井響應統(tǒng)計分析表明,不同類型沉積微相的測井響應參數(shù)分布范圍和幅度及其評價劃分沉積微相的參數(shù)敏感程度明顯不同。自然電位及自然伽馬測井識別沉積微相最為敏感,聲波時差和微電極測井較敏感,電阻率測井的敏感性較差,這些測井響應的差異為特低滲透儲層沉積微相的評價劃分提供了十分有效和相互匹配的信息。

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