滄東凹陷孔二段細(xì)粒沉積相區(qū)測(cè)井巖性識(shí)別方法

朱偉峰,李俊國,丁娛嬌,吳佳朋,國春香,趙同澤

(中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院,天津300280)

0 引 言

近年來,滄東凹陷孔二段細(xì)粒沉積相區(qū)致密油層鉆探獲得重大突破,多口井獲得工業(yè)油氣流。滄東凹陷孔二段是以辮狀河三角洲沉積為主,在三角洲前緣主砂帶形成常規(guī)儲(chǔ)層,遠(yuǎn)端主要是以細(xì)粒沉積巖為主的致密儲(chǔ)層,細(xì)粒沉積巖發(fā)育面積比較大,成環(huán)帶狀分布特征,巖性主要是以混合沉積巖為主,巖石礦物成分復(fù)雜,常規(guī)巖性識(shí)別方法無法進(jìn)行有效識(shí)別。

通過對(duì)孔二段關(guān)鍵井官××井500 m系統(tǒng)取心巖性描述與測(cè)井曲線對(duì)比分析,提取了巖性敏感變化曲線(密度、聲波、無鈾伽馬、電阻率),同時(shí)對(duì)密度、聲波測(cè)井曲線進(jìn)行物性影響校正,建立一種基于核磁共振孔隙度、聲波、密度、無鈾伽馬、電阻率等多敏感曲線融合的巖性分類及連續(xù)自動(dòng)判別技術(shù),有效實(shí)現(xiàn)巖性分類。為進(jìn)一步開展細(xì)粒沉積相區(qū)區(qū)域內(nèi)老井及多井的巖性識(shí)別,以測(cè)井相分析為基礎(chǔ),建立了測(cè)井相巖性數(shù)據(jù)庫,形成了老井及多井的測(cè)井相巖性識(shí)別的方法。通過以上2種方法對(duì)滄東凹陷孔二段細(xì)粒沉積巖進(jìn)行分析,有效解決了孔二段細(xì)粒沉積相區(qū)巖性從定性到定量到區(qū)域的巖石識(shí)別與評(píng)價(jià)。

1 細(xì)粒沉積巖巖性特征及分類

由X衍射全巖分析得到滄東凹陷孔二段細(xì)粒沉積巖巖性特征,主要表現(xiàn)為:①礦物成分復(fù)雜,優(yōu)勢(shì)礦物不明顯?？锥渭?xì)粒沉積巖礦物成分包括石英、長(zhǎng)石(鉀長(zhǎng)石+斜長(zhǎng)石)、方解石、鐵白云石+白云石(以鐵白云石為主)、方沸石、黏土、菱鐵礦、黃鐵礦,其中菱鐵礦+黃鐵礦含量非常低,平均值都在3%以內(nèi);方沸石含量比較高,平均在15%左右(見圖1)。砂巖、碳酸鹽巖、方沸石+黏土各占三分之一;②巖石礦物含量縱向變化大。圖2為官××井孔二段不同油組X衍射全巖礦物含量分析圖,從圖2可見,不同層組的石英+長(zhǎng)石、碳酸鹽巖等所含礦物含量變化比較大,縱向上細(xì)粒沉積巖巖性差異較大。

由于研究區(qū)細(xì)粒沉積巖具有復(fù)雜的礦物成分和優(yōu)勢(shì)組分不明顯的特點(diǎn),傳統(tǒng)的以優(yōu)勢(shì)礦物含量大于50%的巖石類型命名原則已經(jīng)不適合用于該地區(qū)的巖石命名,地質(zhì)上在官××井系統(tǒng)取心的基礎(chǔ)上,采用三端元礦物歸一化的方法,建立適合目標(biāo)區(qū)的巖石類型命名標(biāo)準(zhǔn),將細(xì)粒沉積巖巖性劃分為細(xì)粒長(zhǎng)英沉積類、碳酸鹽巖類、細(xì)粒混合沉積巖類、黏土巖類4大類又細(xì)分成細(xì)粒長(zhǎng)英沉積巖、云(灰)質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)英沉積巖、黏土質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)英沉積巖、白云(灰)巖、長(zhǎng)英質(zhì)白云(灰)巖、黏土質(zhì)白云(灰)巖、黏土巖、長(zhǎng)英質(zhì)黏土巖、云(灰)質(zhì)黏土巖、長(zhǎng)英質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖、云(灰)質(zhì)細(xì)粒混合沉積巖、黏土質(zhì)細(xì)?；旌铣练e巖12種巖石類型[1],因此,研究區(qū)急需一種對(duì)新命名的巖石類型進(jìn)行有效識(shí)別的方法。

圖1 孔二段細(xì)粒沉積巖礦物含量不同層組礦物含量對(duì)比圖

圖2 官××井巖心分析巖石礦物含量縱向分布圖

2 細(xì)粒沉積巖巖性識(shí)別方法與定量計(jì)算

2.1 基于多參數(shù)融合巖性識(shí)別方法

2.1.1巖性的定性識(shí)別

由地質(zhì)巖性分類可知,目標(biāo)區(qū)塊的巖石類型分為4大類12小類。研究發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)塊巖性復(fù)雜,薄互層發(fā)育,巖性縱向變化快,非均值性強(qiáng),測(cè)井曲線難以反映各種巖性細(xì)微變化,利用測(cè)井資料很難將12種巖性區(qū)分開來。通過對(duì)系統(tǒng)取心井巖性描述、巖性厚度與常規(guī)測(cè)井曲線分辨率、響應(yīng)特征的綜合對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),雖然測(cè)井信息難以區(qū)分12種巖性,但區(qū)分4大類巖性還是可以實(shí)現(xiàn)。

測(cè)井巖性識(shí)別主要是通過不同巖性在測(cè)井曲線響應(yīng)特征差異來表征。由于測(cè)井響應(yīng)特征受到了不同因素的制約及目標(biāo)區(qū)巖性復(fù)雜性的影響,因此利用單一測(cè)井曲線響應(yīng)特征已經(jīng)不能滿足巖性識(shí)別的需求。對(duì)研究區(qū)測(cè)井特征綜合分析,提出了多參數(shù)融合識(shí)別巖性的方法。該方法第1步提取巖性相關(guān)的敏感曲線,根據(jù)系統(tǒng)取心的巖性描述與測(cè)井曲線對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),對(duì)巖性變化較為敏感的曲線有無鈾伽馬、電阻率、密度、聲波等,因此優(yōu)選以上4條測(cè)井曲線進(jìn)行巖性識(shí)別。其中無鈾伽馬、電阻率曲線主要受巖性影響,但是聲波、密度曲線除受巖性影響外,物性控制作用明顯。第2步利用核磁共振測(cè)井總孔隙反推得到巖石視骨架密度值和視骨架聲波值[見式(1)與式(2)][2],消除常規(guī)測(cè)井曲線密度與聲波的孔隙度對(duì)巖性識(shí)別的影響。第3步將計(jì)算得到的骨架密度、骨架聲波、無鈾伽馬曲線加權(quán)組合得到巖性歸一化曲線[見式(3)],將深探測(cè)電阻率曲線對(duì)數(shù)刻度得到電性歸一化曲線,依據(jù)電性歸一化曲線與巖性歸一化曲線可以最終識(shí)別出細(xì)粒長(zhǎng)英沉積類、碳酸鹽巖類、細(xì)?；旌铣练e巖類、黏土巖類等4大類(見圖3)。將該方法編寫軟件,實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒沉積巖的分類連續(xù)自動(dòng)判別。

(1)

(2)

式中,Tma為骨架聲波;ρma為骨架密度;AC為聲波值;DEN為體積密度;φNMR為核磁測(cè)井總孔隙度。

圖3 多參數(shù)融合巖性分類圖版

巖性歸一化曲線利用歸一化后的視骨架密度與視骨架聲波反向重疊后與歸一化后無鈾伽馬曲線加權(quán)平均得到,計(jì)算公式為

(3)

式中,YX為巖性歸一化曲線;DENg為視骨架密度歸一化曲線;ACg為視骨架聲波歸一化曲線;KTHg為無鈾伽馬歸一化曲線。

2.1.2礦物含量定量計(jì)算

滄東凹陷孔二段巖石礦物類型包括石英、長(zhǎng)石、白云石、方解石、方沸石、黏土、菱鐵礦、黃鐵礦,其中菱鐵礦+黃鐵礦含量在3%以內(nèi),礦物成分計(jì)算忽略不計(jì)。研究區(qū)的測(cè)井資料多為常規(guī)測(cè)井與核磁共振測(cè)井資料,常規(guī)方法很難將石英、長(zhǎng)石、白云石、方解石含量精確計(jì)算。文章主要是在上述巖性識(shí)別分類的基礎(chǔ)上,依據(jù)官××井系統(tǒng)取心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了孔二段細(xì)粒沉積相區(qū)致密儲(chǔ)層礦物含量體積解釋模型,模型的砂質(zhì)為石英+長(zhǎng)石、碳酸鹽巖為方解石+白云石、另外還有方沸石、泥質(zhì)(黏土)和孔隙度組成,其中孔隙是由核磁共振測(cè)井提供[3],其他礦物含量主要采用系統(tǒng)取心官××井全巖分析礦物的含量與敏感測(cè)井曲線進(jìn)行結(jié)合,通過巖心數(shù)據(jù)刻度巖性敏感曲線,建立該地區(qū)巖性定量計(jì)算模型,建立了該區(qū)經(jīng)驗(yàn)回歸公式(見圖4),碳酸鹽巖含量通過物質(zhì)平衡方程得到,該模型的建立實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒沉積相區(qū)各種礦物含量的定量計(jì)算。

2.2 基于測(cè)井相的多井巖性識(shí)別方法

圖5 測(cè)井相巖性識(shí)別成果圖

滄東凹陷孔二段老井較多,配套的測(cè)井系列只有常規(guī)測(cè)井曲線,上述基于核磁共振測(cè)井的多參數(shù)融合巖性識(shí)別方法無法對(duì)老井的巖性進(jìn)行識(shí)別,為此在上述方法研究的基礎(chǔ)上提出了測(cè)井相巖性識(shí)別方法。該方法主要是通過系統(tǒng)取心官××井全巖分析礦物的含量刻度常規(guī)測(cè)井資料建立測(cè)井相,建立測(cè)井相與巖心數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫。首先從測(cè)井資料本身出發(fā),進(jìn)行測(cè)井曲線相似度分析,選取相似度最好的一組曲線作為測(cè)井相分類曲線,該地區(qū)通過相似度分析優(yōu)選GR、RT、AC、DEN曲線作為建模曲線。然后采用不同聚類分析方法劃分測(cè)井相,選取合適的聚類方法,作為測(cè)井相的分類方法。其次通過巖心數(shù)據(jù)標(biāo)定測(cè)井相,建立不同層段測(cè)井相巖性識(shí)別成果標(biāo)準(zhǔn)(見圖5第6道)。最后,利用上述所建立的測(cè)井相巖性識(shí)別成果標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)周圍鄰井及多井的巖性識(shí)別。圖5第5道為X衍射所獲得的4大類巖性,結(jié)果表明第5道與第6道巖性的符合程度非常高,統(tǒng)計(jì)后巖性符合率在92%以上,證實(shí)所選取的聚類分析方法適合于該地區(qū)測(cè)井相的建立

3 細(xì)粒沉積巖巖性識(shí)別方法應(yīng)用效果

基于核磁測(cè)井的多參數(shù)巖性識(shí)別方法與測(cè)井相巖性識(shí)別方法廣泛應(yīng)用于孔二段細(xì)粒沉積相區(qū)的巖性識(shí)別中,完成了近50多口井的巖性識(shí)別,巖性解釋符合率達(dá)到82%。圖6為Y井應(yīng)用多參數(shù)融合的巖性識(shí)別方法評(píng)價(jià)成果與巖心分析對(duì)比圖。圖6中第5道為依據(jù)巖心全巖數(shù)據(jù)采用三端元礦物歸一化得到的巖性分類成果,第6道為采用多參數(shù)融合巖性識(shí)別方法識(shí)別的巖性成果,可見厚度大于0.3 m的儲(chǔ)層二者分析基本一致,厚度小于0.3 m的儲(chǔ)層,二者差異較大,主要是測(cè)井曲線縱向分辨率不足引起。圖6中第7、8、9、10道分別為測(cè)井計(jì)算礦物含量與巖心分析礦物含量對(duì)比,可見二者計(jì)算結(jié)果趨勢(shì)線基本一致,說明本文巖性定量方法適用于該地區(qū)礦物成分的計(jì)算。圖7為GX井區(qū)多井應(yīng)用測(cè)井相巖性識(shí)別方法評(píng)價(jià)成果圖,從圖7中可以看出多井在縱向上巖性組合基本一致,利用官××井測(cè)井相與建立的巖性成果標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了該地區(qū)多井的新

圖6 Y井多參數(shù)融合巖性識(shí)別成果圖

圖7 GX井區(qū)多參數(shù)融合巖性識(shí)別成果圖

命名巖石類型的快速準(zhǔn)確識(shí)別。

4 結(jié) 論

(1)針對(duì)滄東凹陷細(xì)粒沉積巖致密油儲(chǔ)巖性識(shí)別建立的2種方法,對(duì)于細(xì)粒沉積巖巖性識(shí)別能力較強(qiáng),滿足了地質(zhì)方面對(duì)新井、老井及多井巖性識(shí)別的要求。

(2)應(yīng)用建立的巖性識(shí)別方法對(duì)滄東凹陷細(xì)粒沉積巖巖性進(jìn)行綜合解釋評(píng)價(jià),解釋結(jié)果與X衍射分析結(jié)果一致性比較高,對(duì)了解該地區(qū)細(xì)粒沉積巖的縱、橫向變化及儲(chǔ)層分布提供給了重要的技術(shù)支撐,為細(xì)粒沉積巖致密油七性研究奠定了基礎(chǔ),為細(xì)粒沉積巖致密油儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)做出了貢獻(xiàn)。