韓興剛, 肖 峰, 張 偉, 張 珂, 劉莉莉, 岳 君, 李志超
(1.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心,陜西 西安 710018;2.低滲透氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710018;3.中國海洋大學海洋地球科學學院,山東 青島 266100)
辮狀河沉積儲層小層精細劃分對比?
——以蘇里格氣田蘇X加密井區(qū)為例
韓興剛1,2, 肖 峰1,2, 張 偉1,2, 張 珂3, 劉莉莉1,2, 岳 君1,2, 李志超1,2
(1.中國石油長慶油田公司蘇里格氣田研究中心,陜西 西安 710018;2.低滲透氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710018;3.中國海洋大學海洋地球科學學院,山東 青島 266100)
辮狀河沉積形成的砂體具有單層厚度大,橫向變化快的特點,垂直物源方向上井間砂體對比連續(xù)性較差,常規(guī)分層方法難以對小層進行細分對比。本次研究結合蘇里格氣田蘇X加密區(qū)氣藏開發(fā)實際,確定了小層細分層的基本原則,并以Miall的河流相構型理論為依據(jù),明確了單一心灘沉積微相為合理的細分層級次。最后,結合精細地質研究成果,分別從巖心、測井、及旋回性方面論證了小層細分標志,將盒8下1、盒8下2小層分別劃分為3個細層,單個細層厚度大約為5 m,有利于氣藏的合理開發(fā)。
辮狀河;蘇里格氣田;小層細分;河流相
對于低滲透氣藏來說,精細劃分開發(fā)小層是進行沉積微相、砂體儲層評價、氣藏精細地質建模及數(shù)值模擬的基礎,同時,也可以合理控制氣藏生產,有利于氣井的長期穩(wěn)產。辮狀河沉積砂體垂向上以厚層砂巖發(fā)育為主,縱向上砂巖比例相對較高,但由于河道頻繁擺動、交叉匯合和遷移,砂體的橫向(垂直物源)變化速率快,垂直物源方向井間砂體對比連續(xù)性較差,給小層細分帶來了很大難度,常規(guī)的小層細分方法在該地區(qū)的應用效果較差[1]。
目前,國內學者主要是以層序地層學理論為依據(jù)進行層位劃分,并按照需求將地層劃分為不同級次的單元[2]。這種分層方法首先需要選定標準井,然后將測井資料與巖心資料結合,確定相對明顯的界面特征,再對其他井進行統(tǒng)一細分。但有時這些特征在測井曲線上表現(xiàn)不明顯,使得分割點難以取舍,給分層帶來了困難[3]。鑒于此,有學者提出了層序地層學與沉積學相結合的層位細分方法,該方法要求必須搞清砂體的成因,并考慮砂體的沉積過程及地層等時性,這在一定程度上提高了細分層的精度,但對于橫向變化快的辮狀河儲層來說,細分層仍然面臨較大的困難[4]。本次研究綜合運用多種技術手段,尋找小層細分的標志,對小層進行多角度精細劃分,方便下一步的油藏精細描述研究及開發(fā)過程中生產井措施調整。
蘇里格氣田位于內蒙古自治區(qū)和陜西省境內,構造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡北部中帶,是中國陸上最大的氣田[5]。蘇X加密區(qū)位于蘇里格氣田北部,面積約20 km2,是目前蘇里格氣田先導試驗區(qū)井網(wǎng)密度最大的井區(qū)。氣藏上古氣層主要分布在下二疊統(tǒng)下石盒子組的盒8上段和盒8下段,以及山西組的山1段,其中盒8下為主力氣層,為一套辮狀河沉積砂體,儲層巖性以中-粗粒巖屑石英砂巖和細-中粒巖屑砂巖為主,以巖屑溶孔、晶間孔等次生孔隙為主,儲層非均質性極強,屬于低孔—低滲致密砂巖氣藏[6]。
河流相砂體橫向連續(xù)性差,垂直河流流向的地層對比標志不明顯,細分小層時容易產生串層。另外,對于單層厚度較大的河流相儲層來說,其在垂直流向方向上應該呈現(xiàn)頂平底凸的特點,與臨井其他類型薄砂體對比時容易切穿砂體[7]。因此,河流相儲層細分小層時要明確砂體的類型及沉積過程,分析砂體是單期河道沉積而成,還是多期河道疊加沉積而成,才能劃分出相對合理的細層,指導氣藏開發(fā)[8]。
圖1 砂體間的不連續(xù)夾層
辮狀河沉積形成的砂體具有明顯的厚度變化,心灘砂體中心的厚度較大,往兩邊逐漸減薄,最終尖滅于泥巖層中,所以河道的規(guī)模與砂體的延展性有直接關系,河道規(guī)模大,砂體橫向延伸范圍廣;河道規(guī)模小,橫向的延伸范圍就小。所以,利用等高程法分層時一定要明確河道沉積的規(guī)模,確定河道沉積的邊界;同一河道沉積的巖石頂面應是等時的,底部會出現(xiàn)略微向下凸起的趨勢[10],此時分層應充分考慮河道砂體形態(tài),不要將細層界線穿插于單個心灘內部。如臨井對比時,雖砂體雖厚度差別不大,但可能是兩條河道沉積砂體,彼此并不連通(見圖2)。
辮狀河沉積形成的砂體厚度一般較大,縱向上呈多期心灘疊狀態(tài),對于這類砂體而言,由于其厚層較大,缺少泥巖夾層標志,可借助等高程切片法進行小層細分,將處在兩個等時面之間的砂體劃分為同一單砂體[11]。如圖3所示的蘇SX-J2井的單井相描述圖上可以看出,該井盒8下2小層的砂體連續(xù),縱向上呈現(xiàn)多期心灘疊加而成,因此,劃分細層時要選擇心灘疊加面,縱向上將厚層砂體進行劈分。
辮狀河沉積儲層劃分的級次取決于砂體的成因及疊置關系,對于低滲透氣田來說,一般將儲層劃分到單期砂體級別相對比較合理。分析Miall的河流構型分級方案(見圖4a),并結合研究區(qū)的鉆井取心、地質錄井及測井資料,在蘇里格蘇X加密區(qū)辮狀河儲層內可以識別出5級構型界面(復合辮流帶、單砂體、單一心灘、層系組及紋層),分別對應Miall構型界面的5~1級。其中構型界面的3~5級界面較易識別(見圖4b),追蹤對比意義較大,其他級次的界面識別難度大或無識別意義[12,13]。
結合蘇里格氣田開發(fā)實際,本文細層大致位于構型界面的4級,層序界面級別為VII級,地層單位級別為細分層,即微相級單砂體,沉積單元屬于單一心灘(包含心灘落淤層)或單期河道充填砂體(見表1)。
圖2 等高程法分層原則Fig.2 The hierarchical principle of strata by using the method of isobaths
圖3 蘇SX-J2井盒8下2小層多期心灘疊加厚層的分層界線
蘇里格氣田蘇X加密區(qū)主要產氣層為辮狀河沉積形成的粗砂巖,砂體主要以心灘疊置發(fā)育為主要特征,巖心觀察和高分辨率層序地層研究成果表明:研究區(qū)砂巖儲層單期河道砂體厚度一般在2~4 m之間,垂向上具多期疊置發(fā)育特征,但橫向連續(xù)性較差[14]。研究區(qū)平均地層厚度約為16.69 m,主力層盒8的厚度相對較大,基本都在平均厚度以上(見圖5),可以劃分為3個細層,單個細層的厚度約為5 m,對于氣藏開發(fā)相對比較合理。
圖4 蘇X加密區(qū)辮狀河構型級次及單井識別
構型級別Architecturalrank沉積單元級別Sedimentaryunits’rank層序級別Sequencerank地層單位Stratigraphicunit8級復合沉積體系III亞段7級多期沉積疊加體IV油組(砂組)6級復合辮狀河道(沖刷面底界)V小層5級單期河道VI單砂體4級單一心灘VII細分層(微相砂體)3級心灘增生體VIII/2級層系組IX/1級層系及紋層X/
圖5 蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個小層厚度統(tǒng)計圖Fig.5 The thickness of the two layers of H8x in SuX area
表1為蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個小層的分層參數(shù)統(tǒng)計表,從表中可以看出:兩個層的平均單砂體厚度大約為3.91 m,小層平均砂體厚度約為8.29 m,平均單井單層砂體個數(shù)為2.29個,理論上可以進行三分,但部分小層界線需要切穿砂體(見表2)。
表2 蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個小層的分層參數(shù)統(tǒng)計表Table 2 The dividing sequence parameters of the two layers of H8x in the encryption area of SuX
Note:①Single layer;②Total sands thicknoss;③The number of san bodies;④Mean thickness of single sond bidy;⑤Mean thickness of sand bidies;⑥Mean thickness of this layer;⑦Mean thickness of sand bodies of single well in a layer;⑧Mean number of sand bodies of single well in a layer
從研究區(qū)井的實際分層過程來看,盒8下1、盒8下2兩個層的單砂體厚度相對較大,砂體間的泥巖夾層分布頻率不高,單從測井或層序上進行小層細分難度較大,需要充分結合巖心資料、砂體構型研究及旋回性特征,明確砂體間的界面特征,建立統(tǒng)一的分層對比標準。同時,要結合沉積微相研究成果對每個厚層砂體的成因及疊加關系進行詳細分析,總結砂體接觸規(guī)律,開展多方向砂體延展特征對比,對全區(qū)井進行小層細分。
精細的巖心觀察與分析能夠提取各種典型沉積相標志信息,如巖石顏色、巖石類型、碎屑顆粒結構、沉積構造等。同時,結合取心井段的典型測井曲線特征分析,可以從微觀上進行沉積旋回識別,如河道沖刷面、心灘疊置面、落淤層等,為小層細分提供指導[15]。蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段為辮狀河沉積,巖心觀察顯示,該段泥巖比例小,河道疊置現(xiàn)象明顯,4級構型界面較清晰,可以識別出心灘之間的疊置界面和河道底部的沖刷界面(見圖6)。對研究區(qū)內及相鄰區(qū)域16口井的巖心巖心統(tǒng)計得出,這兩個小層三分井占有效取心井數(shù)的90%。
圖6 蘇T井盒8下2巖心特征界面
測井曲線最主要的應用就是識別地層沉積的旋回性,如巖性突變、沉積韻律等現(xiàn)象都會在測井曲線中反映出不同的形態(tài),從而可以比較直觀地判斷地層言行的變化和遞變關系[16]。對于層位細分來說,最主要的標志就是要尋找穩(wěn)定發(fā)育的泥巖段,在測井曲線上泥巖夾層一般表現(xiàn)出高伽瑪、低電位、尖峰狀高阻的特點[17]。
根據(jù)泥質夾層的特征,可以大致劃分為三類:Ⅰ類夾層是指測井解釋砂層間的泥質夾層,厚度gt;0.6 m,在測井曲線上回返幅度大而明顯,把砂體分為上下兩個自然解釋砂層。Ⅱ類夾層是指在一個測井解釋砂層內部兩個有效厚度段之間的夾層,厚度一般gt;0.4 m。Ⅲ類夾層是指有效厚度解釋段內的夾層,厚度一般lt;0.4 m。研究得出:蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段盒8下1、盒8下2小層內Ⅰ類、Ⅱ類夾層分布頻率先對較高,可以作為細層劃分界線(見圖7)。
圖7 蘇SX-J2井測井識別泥巖夾層界面特征Fig.7 The interface characteristics of interlayer by recognizing logging data in SuSX-J2
蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段兩個小層的三分分層標志比較明顯,相鄰井之間都有一定的對比意義,但受河流相儲層橫向變化快的影響,距離較遠的井難以進行橫向對比。統(tǒng)計得出:研究區(qū)對比標志明顯的井數(shù)大約有25口,約占總井數(shù)的85%左右。因此,研究區(qū)目的層段的盒8下1、盒8下2小層可以進行三分(見圖8)。
圖8 蘇里格氣田蘇X加密區(qū)測井識別研究區(qū)三分特征及統(tǒng)計
河流相儲層的沉積旋回性與湖相、海相及三角洲相相比差別較大,旋回特征不明顯,常規(guī)的高分辨率層序地層學分析難以識別有效的旋回界面。本次研究采用最大熵譜分析技術,該方法適用于數(shù)據(jù)規(guī)則性差和噪聲較多的情況,可提高頻譜估計的分辨率。應用此種方法對GR曲線進行積分處理,將旋回信號放大,得到的INPEFA曲線可以比較明顯地指示地層旋回的變化特征。INPEFA曲線正趨勢表示水進或者洪積階段,負趨勢代表水退階段[18](見圖9)。蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下亞段盒8下1、盒8下2兩個層的細分層界線都位于最大熵譜分析曲線的左尖峰處,是水退的標志,一般代表著多期沖刷的疊加界面,與沉積相界面及層序地層界面相對應。因此,這四個層的三分界線位置比較合理。
圖9 蘇里格氣田蘇X加密區(qū)積分處理GR曲線旋回性特征Fig.9 The cycle characteristics of GR curve in the encryption area of SuX using the method of integral processing
以精細地質研究成果為基礎,結合蘇里格氣田蘇X加密區(qū)的開發(fā)特征,以地層厚度統(tǒng)計為前提,對盒8下亞段兩個小層進行了三分,分別從夾層發(fā)育、沉積韻律性、鉆井取心界面和測井曲線旋回變化特征變化等方面識別出了分層界面,盒8下1、盒8下2分別細分為3個單層,各單層間的分層界線比較明確(見表3)。
表3 蘇里格氣蘇X加密區(qū)細分層成果
Note:①Formation;②Member;③Sub-member;④Bed;⑤Single layer;⑥Mean thickness of single layer
從分層連井剖面圖上可以看出,研究區(qū)盒8下儲層三分成細層后的連井對比效果相對較好,分層界線基本統(tǒng)一,具有較好的臨井對比性(見圖10)。
圖10 蘇里格氣田蘇X加密區(qū)細分層連井對比圖
(1)討論了蘇里格氣田蘇X加密區(qū)辮狀河儲層細分層的原則。一是劃分小層的砂體間泥巖夾層要連續(xù)穩(wěn)定分布,避免把落淤層當作分層標志;二是分層要緊密結合砂體的沉積過程,避免因為砂體間的高程差而切穿砂體。
(2)明確了蘇里格氣田蘇X加密區(qū)盒8下儲層合理的細分層級次。以Miall的河流相構型理論為依據(jù),結合研究其氣藏開發(fā)實際,將小層細分的級次確定在單砂體微相級別,構型界面的4級,層序界面的VII級,地層單位的微相單砂體級別,沉積單元上屬于單一心灘。
(3)明確了研究區(qū)的分層標志,將盒8下1、盒8下2小層分別細分為3個細層。以精細地質研究成果為基礎,分別從巖心、測井、及旋回性方面論證了研究區(qū)目的層段小層細分的標志,并將盒8下1、盒8下2小層分別進行了三分,單個細層厚度約為5 m。
[1] 操應長, 姜在興, 夏斌, 等. 利用測井資料識別層序地層界面的幾種方法[J]. 石油大學學報(自然科學版), 2003, 27(2): 23-26.
Cao Yingchang, Jiang zaixing, Xia bin, et al. Some method for identifying sequence boundaries and condensation sections using well logging[J]. Journal of China University of Petroleum, 2003, 27(2): 23-26.
[2] 黃澤輝, F M Gradstein. 定量地層學原理及方法綜述[J]. 地質論評, 1994, 40(2): 140-147.
Huang Zehui, F M Gradstein. The principle and method of quantitative stratigraphy[J]. Geological Review, 1994, 40(2): 140-147.
[3] 裘亦楠, 張志松, 唐美芳, 等. 河流砂體儲層的小層對比問題[J]. 石油勘探與開發(fā), 1987(2): 46-52.
Qiu Yinang, Zhang Zhisong, Tang Meifang, et al. The detailed correlation of fluvial sandbody reservoirs[J]. Petroleum Exploration and Development, 1987(2): 46-52.
[4] 李軍, 宋新民, 薛培華, 等. 扶余油田楊大城子組曲流河相油藏單砂體層次細分及成因[J]. 石油與天然氣地質, 2010, 31(1): 119-125.
Li Jun, Song Xinmin, Xue Peihua, et al. Hierarchical subdivision and origin of single sandbody in the reservoirs of meandering river facies in the Yang dachengzi formation of Fuyu oilfield[J]. Oil amp; Gas Geology, 2010, 31(1): 119-125.
[5] 盧濤, 張吉, 李躍剛, 等. 蘇里格氣田致密砂巖氣藏水平井開發(fā)技術及展望[J]. 天然氣工業(yè), 2013, 33(8): 38-43.
Lu Tao, Zhang Ji, Li Yuegang, et al. Horizontal well development technology for tight sandstone gas reservoirs in the Sulige Gas Field, Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry, 2013, 33(8): 38-43.
[6] 文華國, 鄭榮才, 高紅燦, 等. 蘇里格氣田蘇6井區(qū)下石盒子組盒8段沉積相特征[J]. 沉積學報, 2007, 25(1): 91-97.
Wen Huaguo, Zheng Rongcai, Gao Hongcan, et al. Sedimentary facies of the 8th member of lower Shihezi formation in Su6 area Sulige Gas field[J]. Acta Sedmentologica Sinica, 2007, 25(1): 91-97.
[7] 王燕, 楊少春, 卞偉, 等. 辮狀河三角洲前緣厚油層細分—以新街油田臺7斷塊為例[J]. 西安石油大學學報(自然科學版), 2012, 27(2): 13-16.
Wang Yan, Yang Shaochun, Bian Wei, et al. Subdivision of the thick oil layer of braided river delta front: taking Tai 7 fault block in Xinjie Oilfield as an example[J]. Journal of Xi’an Shiyou University(Natural Science Edition), 2012, 27(2): 13-16.
[8] 袁新濤, 沈平平. 高分辨率層序框架內小層綜合對比方法[J]. 石油學報, 2007, 28(6): 87-91.
Yuan Xintao, Shen Pingping. Continental strata correlation of high resolution sequence in reservoir development phase[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 27(2): 13-16.
[9] 劉鈺銘, 侯加根, 宋保全, 等. 辮狀河厚砂層內部夾層表征—以大慶喇嘛甸油田為例[J]. 石油學報, 2011, 32(5): 836-840.
Liu Yunming, Hou Jiagen, Song Baoquan, et al. Characterization of interlayers within braided river thick sandstones: A case study on the Lamadian Oilfield in Daqing[J]. Acta Petrolei Sinca, 2011, 32(5): 836-840.
[10] 王改云, 楊少春, 廖飛燕, 等. 辮狀河儲層中隔夾層的層次結構分析[J]. 天然氣地球科學, 2009, 20(3): 378-383.
Wang Gaiyun, Yang Shaochun, Liao Feiyan, et al. Hierarchical structure of barrier beds and interbeds in braided river reservoir[J]. Natural Gas Geoscience, 2009, 20(3): 378-383.
[11] 嚴云奎, 安亞峰. 鄂爾多斯盆地延長組地層的精細劃分與對比—以川口油田北區(qū)為例[J]. 西北大學學報(自然科學版), 2009, 39(2): 273-276.
Yan Yunkui, An Yafeng. Fine strata classification and correlation of Yanchang formation in Ordos Basin: A case study on Chang 6 Oil-bearing formation of the north Chuankou Oilfield[J]. Journal of Northwest University( Natural Science Edition), 2009, 39(2): 273-276.
[12] Miall A D. Reservoir heterogeneities in fluvial sandstones: lessons from outcrop studies[J]. AAPG Bulletin, 1988, 72(6): 682-697.
[13] Miall A D. Architectural elements and bounding surfaces in fluvial deposits: anatomy of the Kayent a formation (lower, Jurassic), Southwest Colorado[J]. Sedimentary Geology, 1988, 55(3): 233-262.
[14] 王少飛, 安文宏, 陳鵬, 等. 蘇里格氣田致密氣藏特征與開發(fā)技術[J]. 天然氣地球科學, 2013, 24(1): 138-145.
Wang Shaofei, An Wenhong, Chen Peng, et al. Characteristic and development techniques of Sulige tight gas pool[J]. Natural Gas Geoscience, 2013, 24(1): 138-145.
[15] 張金亮, 司學強, 梁杰, 等. 陜甘寧盆地慶陽地區(qū)長8油層砂巖成巖作用及其對儲層性質的影響[J]. 沉積學報, 2004, 22(2): 226-232.
Zhang Jinliang, Si Xueqiang, Liang Jie, et al. Diagenesis of Lacustrine Deltaic Sandstones and its impact on reservoir quality[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2004, 22(2): 226-232.
[16] 常天全, 李維鋒, 李映艷, 等. 風城油田重18井區(qū)齊古組小層劃分與對比研究[J]. 長江大學學 報(自科版), 2013, 10(10): 40-42.
Chang Tianquan, Li Weifeng, Li Yangyan, et al. Division and correlation of Qigu formation of Upper Jurassic in Wellblock Zhong 18 of Fengcheng Oilfield[J]. Journal of Yangtze University (Nat Sci Edit), 2013, 10(10): 40-42.
[17] 閆建平, 蔡進功, 趙銘海, 等. 測井信息用于層序地層單元劃分及對比研究綜述[J]. 地層學雜志, 2009, 33(4): 441-449.
Yan Jianping, Cai Jingong, Zhao Minghai, et al. Advances in the study of sequence stratigraphic division and correlation using well log information[J]. Journal of stratigraphy, 2009, 33(4): 441-449.
[18] 路順行, 紅貞, 孟恩, 等. 運用INPEFA技術開展層序地層研究[J]. 石油地球物理勘探, 2007, 42(6): 703-708.
Lu Shunxing, Hong Zhen, Meng En, et al. Application of INPEFA technique to carry out sequence-stratigraphic study[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2007, 42(6): 703-708.
責任編輯 徐 環(huán)
StratigraphicDivisionandCorrelationofBraidRiverReservoir—AnExamplefromSuXDenseWellarea,SuligeGasFiled
HAN Xing-Gang1,2, XIAO Feng1,2, ZHANG Wei1,2, ZHANG Ke3, LIU Li-Li1,2,YUE Jun1,2, LI Zhi-Chao1,2
(1.Research Center of Sulige Gas Field, Changqing Oilfield Company, Petro China, Xi’an 710018, China; 2.Low Permwability Oil and Gas Field Exploration and Development National Engineering Laboratory, Petro China, Xi’an 710018, China; 3.College of marine Geosciences Ocean University of China, Qingdao 266100, China)
The sand bodies of the braided river possess the feature of large thickness of single layer, changeable lithology horizontally as well as the bad continuity of sand bodies of inter-well on the section, which makes it is difficult to finish the work of subdivision and comparison of small layers by using the conventional subdivision method.Therefore, in this study, based on the actual gas reservoir development of SuX encryption area in the Sulige gas field, we confirmed the basic principles of subdivision in the study area. And then, according to the architectural theory of Miall’s fluvial facies, we understood the fact that it is reasonable to regard single mid-channel bar microfacies as the layer-subdividing order of the study area. Finally, based on the results of refined geological research, we proved the symbol of layer subdivision from the aspects of core, well logging, and cyclicity, and the H8x1, H8x2was subdivided into three thin layers, each single thin layer’s thickness is about 5 meters, which is conducive to the rational development of gas reservoirs.
braided river; Sulige gas field; reservoir subdivision; river facies
P618.13
A
1672-5174(2018)01-076-09
10.16441/j.cnki.hdxb.20160244
韓興剛, 肖峰, 張偉, 等. 辮狀河沉積儲層小層精細劃分對比[J]. 中國海洋大學學報(自然科學版), 2018, 48(1): 76-84.
HAN Xing-Gang, XIAO Feng, ZHANG Wei, et al. Stratigraphic division and correlation of Braid River Reservoir——An example from SuX dense wellarea, Sulige Gas Filed[J]. Periodical of Ocean University of China, 2018, 48(1): 76-84.
國家自然科學基金項目(51504143)資助
Supported by the National Natural Science Foundation of China(51504143)
2016-07-03;
2016-12-03
韓興剛 (1971-),男,高級工程師,主要從事天然氣開發(fā)研究工作。 E-mail: 895339598@qq.com