瀝青砂巖儲層特征分析、巖性識別及其應(yīng)用

齊婷婷,趙慧,付甲

(1.中國石油集團測井有限公司生產(chǎn)測井中心,陜西西安710018;2.西安石油大學(xué)材料學(xué)院,陜西西安710018)

0 引 言

塔里木盆地志留系分布面積約24.9×104km2,其中瀝青砂巖的分布面積占1/10[1],隨著對塔中、塔北油氣勘探領(lǐng)域的不斷擴展和延伸,志留系砂巖中見大量活躍油氣顯示并發(fā)現(xiàn)可動工業(yè)性油流[2],具有開采價值。前人研究表明,志留系瀝青砂巖的分布主要受油源區(qū)、古隆起、沉積體系及與蓋層與儲層物性等因素的控制[3],塔中志留系沉積的地層由下至上劃分為下瀝青砂巖亞段、灰色泥巖亞段、上瀝青砂巖亞段、紅色泥巖段、上砂巖段和上泥巖段。

本文以塔中12井區(qū)志留系瀝青砂巖段為例(上、下瀝青砂巖段),研究區(qū)瀝青砂巖主要分布于上3亞段,而上1亞段為正常黏度的原油[4-6]。瀝青砂巖原油黏度高、密度大、膠質(zhì)+瀝青質(zhì)高,流動性差,影響原油的采收率,且瀝青砂巖中的巖性識別困難[7]。如采用鉆井取心和露頭識別巖性,成本比較高,且只有在勘探初期的探井中才能應(yīng)用[8],為解決研究區(qū)巖性復(fù)雜、識別難度大的問題,將縱向分辨率高、連續(xù)的常規(guī)測井、ECS測井及成像測井與巖心資料相結(jié)合,建立不同巖性測井特征庫,并引入Fisher判別分析法進行瀝青砂巖段復(fù)雜巖性的識別。

1 儲層特征

1.1 儲層巖性特征

塔中12井區(qū)柯坪塔格組的巖性以巖屑砂巖及次長石巖屑砂巖為主,少量為石英砂巖,含粉砂質(zhì)、灰質(zhì)團塊。其中上1亞段的石英含量44%～64%,平均49.73%,以單石英為主,次生加大常見;長石含量6%～21%,平均17.27%;巖屑含量26%～36%,平均33%。上3亞段的石英含量40%～75%,平均59.37%;長石含量相較于上1亞段低,大多為1%～27%,平均6.74%;巖屑含量21%～49%,平均34.21%,其結(jié)構(gòu)特征與上1亞段相似。塔中12井區(qū)上3亞段的顆粒分選性以好為主,磨圓度主要為次棱-次圓狀為主,次棱、次圓次之。碎屑普遍具顆粒支撐,顆粒間多為點-線接觸,膠結(jié)類型以孔隙式為主。

1.2 儲層物性特征

塔中12井區(qū)志留系上1亞段孔隙度分布在1.68%～16.08%,平均為9.79%;滲透率分布于0.06～92.33×10-3μm2,平均值12.65×10-3μm2。塔中11井區(qū)志留系上3亞段孔隙度分布在0.45%～18.26%,平均為8.94%;滲透率分布于0.06～307×10-3μm2,平均值10.16×10-3μm2,總體屬于低孔隙度低滲透率儲層。塔中12井區(qū)瀝青砂巖段的儲集空間主要是粒間孔。

1.3 瀝青類型

熒光薄片資料分析發(fā)現(xiàn),瀝青主要分布在碎屑、雜基、膠結(jié)物及粒間孔隙中,并以油質(zhì)、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)3種形式分布在其中[9-10]。流動性較強的油質(zhì)瀝青主要分布在粒間孔中,流動性較差的膠質(zhì)瀝青及瀝青質(zhì)瀝青只分布在碎屑、雜基及膠結(jié)物中,其中油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青為稠油(油膠質(zhì)瀝青),瀝青質(zhì)瀝青為不可動干瀝青[4]。

1.4 孔隙度模型

在塔中12井區(qū),有些老井井壁容易出現(xiàn)垮塌造成擴徑[11],貼井壁的密度儀器信號失真,測量的是鉆井液信號,為了解決該問題,以受擴徑影響較小的自然伽馬、電阻率測井資料作為輸入,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法重構(gòu)密度曲線

(1)

1.5 巖電參數(shù)

在瀝青砂巖巖電實驗分析的基礎(chǔ)上,巖電參數(shù)需分不同物性、孔隙結(jié)構(gòu)建立,當(dāng)a=1時,m=2.3945φ0.1347?？紫督Y(jié)構(gòu)差異影響導(dǎo)電能力,同時不同物性儲層導(dǎo)電能力受干瀝青影響程度不同,需要分儲層類型確定b、n值。通過流動單元指數(shù)(IFZ)法優(yōu)選阿爾奇公式,依據(jù)靳彥欣等[12]提出的IFZ流動單元劃分方法將研究區(qū)劃分為3類流動單元。當(dāng)儲層含瀝青時且IFZ>10時,b=1.01,n=1.61;當(dāng)0.6310時,b=1.00,n=1.59;0.63

2 巖性識別

2.1 不同巖性的測井曲線響應(yīng)特征

(1)細砂巖。細砂巖在常規(guī)測井曲線上的特征:自然伽馬低值,自然電位呈明顯負異常,電阻率增大,密度減小,受流體影響中子減小,聲波中低值。電成像動靜態(tài)圖呈明顯亮色條紋。

(2)瀝青質(zhì)細砂巖。瀝青質(zhì)細砂巖在常規(guī)測井曲線上的特征:自然伽馬在65～80 API,ECS測井低黏土含量,自然電位明顯負異常,Pe減小,電阻率高值,電阻率增高且受流體性質(zhì)影響,密度、中子、聲波中低值。電成像靜態(tài)圖呈亮黃色,動態(tài)圖多呈亮色。

(3)灰質(zhì)細砂巖?；屹|(zhì)細砂巖在常規(guī)測井曲線上的特征:自然伽馬值較一般細砂巖低,自然電位負異常,中子、聲波降低,密度增大,電阻率異常高值。巖心照片巖石顆粒較粗,含灰白色的灰質(zhì)。

(4)粉砂巖。粉砂巖在常規(guī)測井曲線上的特征:自然伽馬值較高,自然電位負異常減小,密度中高值,介于細砂巖和泥巖之間,中子、密度增大,電阻率升高,陣列感應(yīng)曲線基本重合。巖心照片巖石顆粒粒度較細,含油級別很低或沒有。

(5)泥巖。泥巖在常規(guī)測井曲線上的特征:自然伽馬中高值,自然電位在基線附近,電阻率低值,密度中高值,局部受擴徑影響異常低值,聲波、中子高值。電成像圖像特征為:動靜態(tài)圖呈連續(xù)的暗色條帶。巖心照片巖石顆粒極細,物性很差,無油氣顯示。

(6)砂礫巖。砂礫巖在常規(guī)測井曲線上的特征:自然伽馬低值,自然電位呈負異常,Pe增大,電阻率高值,密度中高值,中子減小,聲波中低值。電成像動靜態(tài)圖呈亮黃色。

2.2 利用交會圖法識別巖性

利用巖心描述與測井資料建立研究區(qū)自然伽馬、密度、中子、電阻率等交會圖版。其中,自然伽馬與密度交會圖版識別砂泥巖效果較好,自然伽馬與中子交會圖版識別灰質(zhì)細砂巖效果明顯(見圖1)。該方法缺點是不同巖性之間界限比較模糊,只能定性地識別巖性,需采用人機交互的方式才能精細識別巖性。

圖1 交會圖法識別巖性*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

2.3 利用Fisher判別分析法識別巖性

Fisher判別分析法由英國統(tǒng)計學(xué)家費希爾于1936年提出[13-14]。以×1井作為判別分析樣本,選取M2RX、Rxo、GR、DEN、AC、Pe作為觀測指標。1、2、3表示不同巖性,原始數(shù)據(jù)見表1。使用Fisher判別分析法建立判別函數(shù)

F1=-19.359M2RX+23.355Rxo-

8.537GR+4263.250DEN+28.777AC-

87.993Pe-6023.170

(2)

F2=-18.137M2RX+21.541Rxo-

8.382GR+4278.927DEN+29.153AC-

85.510Pe-6105.186

(3)

F3=-20.101M2RX+24.033Rxo-9.285GR+4292.812DEN+29.326AC-90.757Pe-6075.900

(4)

式中,F1為泥巖類;F2為粉砂類;F3為細砂類。巖性識別過程為將目的層段的測井曲線值分別帶入式(2)、式(3)、式(4)并對其值進行比較選取最大值,即該目的層段為該巖性。

圖2為研究區(qū)×2井判別分析識別巖性實例。圖2中第5道為判別分析函數(shù)計算的巖性判別指標,第7道為巖心精描數(shù)據(jù),第8道為判別分析巖性識別成果。4 325～4 331 m井段主要為砂泥巖薄互層,最薄砂層0.05 m,受測井曲線分辨率影響該段整體識別為粉砂及細砂巖,與巖心精描數(shù)據(jù)吻合性不太好;鉆井取心表明在4 344.2 m井段發(fā)育一套厚0.3 m細砂巖,與判別分析識別結(jié)果吻合。

研究區(qū)4個區(qū)塊通過Fisher判別分析法識別細砂巖、粉砂巖及泥巖,交會圖法識別砂礫巖、灰質(zhì)細砂巖,其中準確識別砂礫巖厚度5.149 m,正確率87.88%;灰質(zhì)細砂巖厚度9.68 m,正確率89.63%;細砂巖厚度124.16 m,準確率86.07%;粉砂巖厚度99.98 m,準確率85.10%;泥巖厚度60.81 m,準確率85.52%。不同巖性的平均符合率86.84%。

表2 ×1井3類樣本原始數(shù)據(jù)

圖2 ×2井判別分析識別巖性效果圖

3 結(jié)束語

(1)塔中12井區(qū)的巖性以巖屑砂巖及次長石巖屑砂巖為主,少量為石英砂巖,含粉砂質(zhì)、灰質(zhì)團塊;研究區(qū)屬于低孔隙度低滲透率儲層;使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法重構(gòu)密度曲線用于消除井壁垮塌對孔隙度準確性的計算;通過流動單元指數(shù)法優(yōu)選阿爾奇公式。

(2)通過不同巖性的測井曲線響應(yīng)特征建立細砂巖、瀝青質(zhì)細砂巖、灰質(zhì)細砂巖、粉砂巖、泥巖、砂礫巖的測井庫,并在此基礎(chǔ)上使用交會圖法和Fisher判別分析法準確識別巖性,對研究區(qū)4個區(qū)塊巖性識別效果分析,不同巖性的平均符合率為86.84%。