柴達(dá)木盆地馬海—大紅溝地區(qū)基巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)*

佘　剛　葉高鵬　卓　紅

（1.中國(guó)石油測(cè)井有限公司青海事業(yè)部2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心）

柴達(dá)木盆地馬?！蠹t溝地區(qū)基巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)*

佘剛1葉高鵬1卓紅2

（1.中國(guó)石油測(cè)井有限公司青海事業(yè)部2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司生產(chǎn)測(cè)井中心）

柴達(dá)木盆地西南昆北地區(qū)和西北東平—牛東地區(qū)在基巖及其風(fēng)化殼中都獲得了高產(chǎn)工業(yè)油氣流，但對(duì)于柴達(dá)木盆地北緣馬?！蠹t溝地區(qū)基巖儲(chǔ)層的地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)程度還較低，也缺乏相應(yīng)的測(cè)井評(píng)價(jià)手段。為此，以該區(qū)內(nèi)D1井為例，結(jié)合巖心觀察及其實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，利用常規(guī)測(cè)井、元素俘獲測(cè)井、電成像測(cè)井及M-N交會(huì)圖技術(shù)對(duì)基巖巖性進(jìn)行了識(shí)別研究。結(jié)果表明：①馬海—大紅溝地區(qū)基巖巖性存在硅質(zhì)板巖、石英巖、閃長(zhǎng)巖與石英片巖4種類型；②基巖儲(chǔ)層段原生孔隙較少，次生孔隙發(fā)育，基巖儲(chǔ)層屬于孔隙型和裂縫-孔隙型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層縱向上的分布不受巖性影響，具有上下“好”中間“差”的特征。圖6表2參17

柴達(dá)木盆地馬?！蠹t溝地區(qū)基巖儲(chǔ)層巖性識(shí)別孔隙度譜測(cè)井評(píng)價(jià)

0　引言

柴達(dá)木盆地因受不同構(gòu)造背景和多期次構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制，具有古生代褶皺基底和元古代結(jié)晶基底的雙重基底結(jié)構(gòu)，基底頂面分布有古生代淺變質(zhì)巖及中—淺變質(zhì)巖、元古代中—深變質(zhì)巖和侵入火成巖體［1］，故盆地北部、西部（以下簡(jiǎn)稱柴北緣和柴西部）分布大面積的變質(zhì)巖及火山巖。印支期后盆地基底長(zhǎng)期遭受風(fēng)化淋濾及構(gòu)造活動(dòng)影響而形成基巖儲(chǔ)層，燕山期形成沉降盆地，沉積物發(fā)育成優(yōu)質(zhì)烴源巖并同時(shí)作為蓋層，有利于下伏基巖形成油氣藏［2］。馬海—大紅溝地區(qū)位于柴達(dá)木盆地北緣塊斷帶東段，早期鉆探了圓丘1井，在中、下侏羅統(tǒng)沉積巖地層及其下伏基巖中未發(fā)現(xiàn)有利的油氣顯示。然而，近幾年在柴西南昆北地區(qū)和柴西北東平—牛東地區(qū)在基巖及其風(fēng)化殼中發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)工業(yè)油氣流［3-4］。因此，采用各種先進(jìn)技術(shù)對(duì)柴北緣基巖進(jìn)行再勘探與再認(rèn)識(shí)顯得十分迫切。本文以馬?！蠹t溝地區(qū)新鉆探井D1井為例，在巖心、薄片、測(cè)井等大量資料基礎(chǔ)之上分析基巖儲(chǔ)層特征，以期為柴達(dá)木盆地北緣的基巖勘探起到技術(shù)支撐的作用。

1　基巖儲(chǔ)層特征

馬?！蠹t溝地區(qū)緊鄰柴達(dá)木盆地中侏羅統(tǒng)生油凹陷，發(fā)育中、下侏羅統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖，可以為下伏基巖提供充足的油源［5］。因此，基巖巖性與儲(chǔ)集空間是其成藏的主要影響因素。根據(jù)D1井基巖段巖心觀察，21塊巖樣的薄片鑒定和32件樣品的X礦物衍射分析可知，該區(qū)基巖主要包括變質(zhì)巖和火成巖兩大類巖性，其中變質(zhì)巖以硅質(zhì)板巖、石英巖為主，火成巖是以閃長(zhǎng)巖為主的中性侵入巖。硅質(zhì)板巖主要呈現(xiàn)灰色或灰黑色，具變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)及板狀構(gòu)造（圖1a），少量具有變余斑點(diǎn)或瘤狀構(gòu)造，礦物成分主要為微晶石英，含量為52%～63%，其次為絹云母與綠泥石等，局部礦物綠泥石化，部分樣品中分布有方解石脈（圖1b，圖1c），主要由泥質(zhì)或中酸性凝灰?guī)r淺變質(zhì)而成；石英巖主要呈灰色或灰白色（圖1d），石英具粒狀變晶結(jié)構(gòu)或塊狀構(gòu)造，石英含量大于85%，其次為方解石、云母等（圖1e，圖1f），由石英砂巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)或熱接觸變質(zhì)形成；閃長(zhǎng)巖呈灰色或黑綠色，塊狀構(gòu)造（圖1g），斑狀或半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要礦物有角閃石，斜長(zhǎng)石，含量介于32%～56%，次要礦物主要為黑云母、方解石、輝石與石英等（圖1h，圖1i），屬全晶質(zhì)中性侵入巖。

通過(guò)13塊巖樣的物性及5件巖樣的壓汞實(shí)驗(yàn)分析，認(rèn)為基巖十分致密，其巖石顆粒平均密度為2.97 g/cm3，孔隙度介于0.8%～4.1%，平均值為2.24%，滲透率最大值為2.23 mD，普遍小于0.3 mD，孔隙度與滲透率無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，具較細(xì)歪度、較高排驅(qū)壓力的孔隙結(jié)構(gòu)特征，屬于典型的特低孔滲儲(chǔ)層。巖心觀察及薄片鑒定表明，巖石中發(fā)育數(shù)條裂縫，部分伴有溶蝕孔，部分充填方解石或石英等礦物（圖1g，圖1h，圖1i），裂縫寬度為0.01～0.03 mm，與柴西部東坪等地區(qū)的基巖研究成果相似，D1井基巖巖性復(fù)雜，孔隙類型多樣，為次生裂縫、溶蝕孔隙和原生孔隙的多重介質(zhì)，主要發(fā)育由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與風(fēng)化剝蝕影響而形成的裂縫與溶孔，原生孔隙主要為基質(zhì)微孔隙，但不發(fā)育。

圖1　D1井基巖巖性及巖石礦物特征圖版

2　儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)

2.1巖性識(shí)別

D1井基巖中變質(zhì)巖與火成巖均有發(fā)育，巖石成分的多樣性造成了測(cè)井響應(yīng)特征的差異。以巖心觀察及薄片鑒定結(jié)果為依據(jù)來(lái)標(biāo)定對(duì)應(yīng)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，研究不同巖性在縱向上的分布規(guī)律。通過(guò)對(duì)應(yīng)井段的常規(guī)測(cè)井曲線研究，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償密度、補(bǔ)償中子、自然伽馬、電阻率及自然伽馬能譜的鈾、釷、鉀曲線兩兩交會(huì)后對(duì)巖性具有較好的識(shí)別效果（圖2）。此外，通過(guò)對(duì)測(cè)井曲線的深入挖掘發(fā)現(xiàn)，在基巖段上部存有一種巖性，其電性特征明顯不同于其它已經(jīng)證實(shí)的巖性，由于缺乏巖石礦物分析資料無(wú)法確定其巖石類型，暫定名為“巖性X”。

從交會(huì)結(jié)果來(lái)看，4種巖性的電性差異較大，釷-鉀交會(huì)圖（圖2d）區(qū)分效果最佳，石英巖處于圖版左下角，表現(xiàn)為低釷、鉀的特征，可能含有少量長(zhǎng)石，與薄片鑒定結(jié)果相對(duì)一致；而硅質(zhì)板巖處于圖版右上角，表現(xiàn)為高鉀多釷富含鈾的特征（表1），說(shuō)明其從泥巖等變質(zhì)而來(lái)，仍保持較高的放射性物質(zhì)。在自然伽馬-深側(cè)向與光電指數(shù)-聲波時(shí)差交會(huì)圖上（圖2b），閃長(zhǎng)巖與硅質(zhì)板巖分界明顯，但石英巖與巖性X有部分重疊，可能由裂縫或礦物蝕變引起或二者具有相類似的礦物成分而交叉重疊［6］；同樣，在中子-密度交會(huì)圖上（圖2a）也有類似情況，各類巖石電性特征如表1。

元素俘獲測(cè)井可以得到地層中主要元素的含量，可用于常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征相似但巖石礦物成分不同的巖性識(shí)別［7-8］，如表2為4類巖性的元素俘獲測(cè)井統(tǒng)計(jì)結(jié)果。石英巖主要成分為石英，云母等，暗色礦物含量少，所以具有較高的硅含量和較低的鋁、鐵含量；硅質(zhì)板巖以石英及絹云母為主，石英含量低于石英巖，由于其由泥巖等變質(zhì)而來(lái)，且部分礦物綠泥石化致使其有較高的鋁含量；閃長(zhǎng)巖含有較多角閃石等暗色礦物，硅含量相對(duì)最低，卻具有較高的鐵與鋁含量，此外，現(xiàn)場(chǎng)滴鹽酸有微弱氣泡產(chǎn)生，薄片中也發(fā)現(xiàn)有少量方解石，均表明其鈣元素相對(duì)較高；巖性X的硅元素略高于硅質(zhì)板巖，鐵元素略低于硅質(zhì)板巖，鈣元素相對(duì)較高，鋁元素介于石英巖與硅質(zhì)板巖之間，判斷該巖性以石英為主，暗色礦物較少，含有少量方解石。

圖2　D1井基巖巖性識(shí)別交會(huì)圖版

表1　D1井基巖測(cè)井響應(yīng)特征分類統(tǒng)計(jì)表

表2　D1井基巖元素俘獲測(cè)井礦物元素含量統(tǒng)計(jì)表

利用常規(guī)測(cè)井可以快速識(shí)別基巖巖性；而元素俘獲測(cè)井可以準(zhǔn)確給定巖石所含的主要元素及其含量，有助于進(jìn)一步確定巖石類型；成像測(cè)井則具有較高的分辨率，有著類似于巖心觀察的效果［9］，可以用于了解基巖結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征。硅質(zhì)板巖在成像測(cè)井上表現(xiàn)為稍亮背景下的明暗相間條帶，巖石中具有多組形態(tài)相似或平行的暗色條帶（劈理面），與巖石層理面平行或相交，形成板狀巖石條帶，條帶較寬顏色較暗則可能填充絹云母、綠泥石等相對(duì)低阻礦物，部分層段可見(jiàn)較亮的斑狀或瘤狀構(gòu)造（圖3a）；石英巖表現(xiàn)為顏色較亮，不具明顯的條帶，除部分層段具有略暗的條帶或暗塊可能為方解石脈或云母，整體顯塊狀構(gòu)造（圖3b）；閃長(zhǎng)巖顏色相對(duì)雜亂，不規(guī)則的高阻亮塊與低阻條帶等相混雜，塊狀與條帶狀構(gòu)造均有，有近似片麻狀構(gòu)造，裂縫與溶洞很發(fā)育，部分充填石英形成亮帶（圖3c）；巖性X整體為高阻亮塊，夾雜部分略暗的排列規(guī)則且密集的細(xì)條帶，條帶內(nèi)可能充填有綠泥石等相對(duì)低阻礦物，條帶間為亮塊組成（圖3d）。

測(cè)井曲線交會(huì)圖版可以較好地識(shí)別基巖巖性，但巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、蝕變程度、裂縫發(fā)育程度、次生孔隙及泥質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)巖性識(shí)別產(chǎn)生影響［10］，運(yùn)用密度、中子及聲波時(shí)差3種巖性孔隙度測(cè)井的適當(dāng)組合，可以更加準(zhǔn)確地識(shí)別巖性。本文采用M-N交會(huì)圖對(duì)D1井基巖巖性進(jìn)行精確識(shí)別，重點(diǎn)對(duì)X巖性進(jìn)行鑒定，M-N交會(huì)圖是一種巖性識(shí)別圖，M和N分別是聲波-密度和中子-密度交會(huì)圖上某一巖性線的斜率，基本上與孔隙度無(wú)關(guān)，可以用于巖性的準(zhǔn)確識(shí)別［11］，其中M、N值為：

式中：

AC—巖石的聲波時(shí)差，μs/ft，1 ft=0.304 8 m；

ACf—流體的聲波時(shí)差，μs/ft；

DEN—巖石的密度，g/cm3；

DENf—流體的密度，g/cm3；

CNL—巖石的中子孔隙度測(cè)井值。

CNLf—流體的中子孔隙度測(cè)井值。

對(duì)于淡水鉆井液，ACCCf=189μs/ft，CNLCf=1，DENCf=1.0 g/cm3。

范宜仁等［12］認(rèn)為，對(duì)于非火山沉積巖，泥質(zhì)及輕烴對(duì)M-N交會(huì)圖巖性識(shí)別影響并不大，而當(dāng)巖層存在高角度裂縫或孔洞時(shí)，M值將增大，N值基本保持不變；若為低角度縫或水平裂縫時(shí)，M值基本不受裂縫影響，可用于準(zhǔn)確識(shí)別巖性。圖4表明4種巖性在M軸方向上并無(wú)明顯分區(qū)，在N軸方向區(qū)分相對(duì)明顯，且石英巖、硅質(zhì)板巖及巖性X基本處于同趨勢(shì)線范圍內(nèi)。閃長(zhǎng)巖處于圖版最左下方，在M軸向上具相對(duì)偏高的趨勢(shì)，結(jié)合薄片分析及電成像特征，閃長(zhǎng)巖有裂縫發(fā)育（圖1h，圖3c），分析認(rèn)為其值上偏為裂縫引起。對(duì)于巖性X，由于其處于石英巖與硅質(zhì)板巖之間，更靠近石英巖并有少量數(shù)據(jù)相交，因此，初步判斷其為變質(zhì)巖范疇，結(jié)合元素俘獲測(cè)井分析認(rèn)為該巖性具有較高的硅質(zhì)成分，且低鋁、低鐵，同時(shí)，成像測(cè)井顯示其條帶狀構(gòu)造發(fā)育，綜合判定巖性X為石英片巖。

圖3　D1井基巖電成像特征

圖4　D1井基巖M-N交會(huì)圖

通過(guò)對(duì)基巖不同巖性的測(cè)井響應(yīng)特征分析，依據(jù)常規(guī)測(cè)井曲線、元素俘獲測(cè)井及電成像測(cè)井對(duì)基巖巖性進(jìn)行了縱向劃分（圖5），首先以自然伽馬110 API為界，界線左側(cè)為中高伽馬、高伽馬，分別對(duì)應(yīng)石英巖與硅質(zhì)板巖，界線右側(cè)分為中低伽馬與低伽馬，分別對(duì)應(yīng)石英片巖與閃長(zhǎng)巖（第5道）；其次為了更好地展示交會(huì)圖的效果，將釷與鉀，密度與中子，側(cè)向與自然伽馬分別兩兩包絡(luò)，可據(jù)包絡(luò)面積大小并結(jié)合其它方法進(jìn)行巖性識(shí)別（第6道、7道），第10道、11道為元素俘獲測(cè)井結(jié)果，第12道為元素俘獲測(cè)井氧閉合處理的多礦物剖面，第13道為剖面識(shí)別結(jié)果，第14道用4種顏色對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行了指示。如圖5所示，基巖段硅質(zhì)板巖最為發(fā)育（黑色），分布于基巖上部和中下部；石英巖主要分布于基巖下部（淺褐色）；閃長(zhǎng)巖主要分布于基巖中部（淺黃色），下部也有少量分布；石英片巖較少，主要分布于基巖上部（白色）。

圖5　D1井基巖儲(chǔ)層巖性識(shí)別綜合解釋圖

2.2儲(chǔ)層儲(chǔ)集性

D1井基巖儲(chǔ)層次生孔縫比較發(fā)育，為了全面了解其縱向發(fā)育特征，可利用多種測(cè)井方法來(lái)研究裂縫。譚鋒奇構(gòu)造了電阻率差比值法來(lái)識(shí)別火山巖裂縫，其消除了巖性影響而凸顯了真實(shí)裂縫［13］，但公式中地層真電阻率Rt難以確定，且計(jì)算結(jié)果也會(huì)受到含氣性影響；施振飛［14］利用聲波時(shí)差來(lái)反映原生孔隙，密度與中子反映次生孔隙，構(gòu)建了三孔隙度比值來(lái)評(píng)價(jià)孔隙，卻無(wú)法區(qū)分溶孔與裂縫。而成像測(cè)井既可以直觀地觀察到裂縫及其產(chǎn)狀（圖3），還可以構(gòu)建孔隙度譜來(lái)對(duì)原生孔隙、次生的孔、縫、洞進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)。

一般認(rèn)為，成像圖像的顏色越深，電阻率就越低，其代表的孔徑就越大，而顏色越淺，電阻率就越高，其代表的孔徑就越小。因此，結(jié)合常規(guī)電阻率曲線，對(duì)電成像中的孔隙度圖像進(jìn)行識(shí)別及頻率直方圖統(tǒng)計(jì)，并在剖面上形成孔隙度頻譜，再進(jìn)行多閾值或小波變換進(jìn)行圖像分割處理，最后確定出分界點(diǎn)，將圖像分割為原生孔與次生孔，進(jìn)而可以衍生出多種儲(chǔ)集空間的分布特征曲線［15-17］。如圖6中第4道、第5道為電成像的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)圖像；第6道為圖像處理得到的孔隙度頻譜，單個(gè)、兩個(gè)及多個(gè)孔隙度峰均存在，且各峰寬窄不一；第7道為根據(jù)孔隙度譜計(jì)算得到的孔隙區(qū)間分布曲線，表示不同大小孔徑孔隙的占比百分率；第8～12道為根據(jù)孔隙度譜計(jì)算得到的裂縫、溶蝕孔洞的統(tǒng)計(jì)情況；第13道為孔隙類型統(tǒng)計(jì)。

對(duì)孔隙度譜（圖6）分析發(fā)現(xiàn)，基巖段存有5類譜峰，其特征各不相同。第Ⅰ類頻譜為最靠右的單峰，形態(tài)窄且陡，表明其孔隙度較低，整體不發(fā)育，儲(chǔ)層性質(zhì)較差，在孔隙度譜為0～100的對(duì)數(shù)刻度范圍，其頻譜基本小于0.8，如井段2 125.00～2 165.00 m；第Ⅱ類頻譜分布略向左移，即大于0.8，仍為單峰，但峰身變寬且均勻，該類原生孔隙不發(fā)育，以次生孔隙為主，如井段2 040.00～2 054.00 m；第Ⅲ類頻譜分布左移，為雙峰或多峰，峰身明顯變寬，表明以多個(gè)尺度的溶蝕孔洞為主，同時(shí)發(fā)育少量裂縫，如井段2 054.00～2 102.00 m；第Ⅳ類頻譜分布最靠左，為較寬的單峰、雙峰或多峰，有局部峰明顯左移，有的譜峰可達(dá)1000，表示裂縫與溶蝕孔洞都比較發(fā)育，連通的次生孔中發(fā)育裂縫，如1900.00～1996.00m；第Ⅴ類頻譜寬峰與窄峰或不同位置譜峰分層交替出現(xiàn)，表明層狀連通的次生孔洞發(fā)育段與不很發(fā)育段頻繁交互出現(xiàn)，如井段2 210.00～2 288.00 m。

據(jù)孔隙度譜等參數(shù)處理結(jié)果，可知D1井基巖段原生孔隙分布較少，以次生孔隙為主，基巖儲(chǔ)層類型為孔隙型與裂縫-孔隙型兩類，分別對(duì)應(yīng)Ⅱ、Ⅲ類譜峰與Ⅳ類譜峰。在縱向上，基巖頂部（井段1 900.00～1 995.00 m）與底部（2 285.00 m以后），裂縫與溶蝕孔洞最為發(fā)育，屬于基巖裂縫-孔隙型儲(chǔ)層；而基巖中上部（井段1 995.00～2 129.00 m）與中下部（井段2 258.00～2 285.00 m）裂縫發(fā)育較少，以溶蝕孔洞為主，屬于孔隙型儲(chǔ)層；基巖中部（井段2 129.00～2 258.00 m）儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性較強(qiáng)，裂縫不發(fā)育，溶蝕孔洞發(fā)育段與不發(fā)育段間隔出現(xiàn)，為較差儲(chǔ)層。可見(jiàn)，縱向上巖性與溶蝕孔洞的發(fā)育情況無(wú)明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即基巖儲(chǔ)集空間受巖性影響不大，而與所處位置有關(guān)，其原因可能為基巖在形成以后，底部的中性侵入閃長(zhǎng)巖，侵入到圍巖之中，在接觸面上形成大量裂縫、溶孔，而頂部則因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升而長(zhǎng)期經(jīng)受風(fēng)化淋溶，形成大量次生空間，從而形成了上下“好”中間“差”的儲(chǔ)層特征。

圖6　D1井基巖儲(chǔ)集空間成果圖

3　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）D1井基巖巖性復(fù)雜，變質(zhì)巖與火成巖并存，分布有硅質(zhì)板巖、石英巖、閃長(zhǎng)巖及石英片巖四種類型。其中硅質(zhì)板巖最發(fā)育，在基巖段的上部和中下部均有分布；閃長(zhǎng)巖次之，主要分布于基巖中部；石英巖不多，主要分布于基巖下部；而石英片巖最少，主要分布于基巖上部。

（2）D1井基巖巖性復(fù)雜，孔隙類型多樣，為次生裂縫、溶蝕孔隙和原生孔隙的多重介質(zhì)，主要發(fā)育由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與風(fēng)化剝蝕影響而形成的裂縫與溶孔，原生孔隙主要為基質(zhì)微孔隙，但不發(fā)育。儲(chǔ)層類型屬于孔隙型儲(chǔ)層或裂縫-孔隙型，儲(chǔ)集空間基本不受巖性影響，而與所處位置密切相關(guān)，在縱向上具有上下“好”中間“差”的特征。

（3）測(cè)井巖性識(shí)別方法和M-N交會(huì)圖版、成像和元素俘獲測(cè)井識(shí)別方法及成像孔隙度譜分析技術(shù)滿足了馬?！蠹t溝地區(qū)基巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的需要。

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（修改回稿日期2016-03-01編輯陳玲）

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大科技專項(xiàng)（2011E-0305）“柴達(dá)木盆地高原咸化湖盆油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)攻關(guān)”。

佘剛，男，1982年出生，碩士，工程師；從要從事測(cè)井資料處理與解釋工作。地址：（736202）甘肅省敦煌市七里鎮(zhèn)中油測(cè)井青海事業(yè)部。電話：18997375378。E-mail：443724572@qq.com