瑪北地區(qū)百口泉組古水流方向測(cè)井識(shí)別方法研究

付建偉,李洪楠,丁娛嬌,王貴文,王小剛

(1.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249;2.中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,遼寧盤錦124010;3.中國(guó)石油大港油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津300280;4.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司市場(chǎng)與生產(chǎn)處,陜西西安710077)

0 引 言

新疆油田準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡帶地層巖性油藏識(shí)別不斷取得突破,三疊系底界區(qū)域不整合面上下(三疊系百口泉組、二疊系烏爾禾組)低勘探程度區(qū)顯示出巨大的勘探潛力。巖性油氣藏受沉積作用控制明顯,為獲取平面上沉積相帶的分布規(guī)律,需要了解古水流方向。古水流方向的研究對(duì)于確定物源方向、預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集體分布范圍、優(yōu)化注采方案、提高采收率等都具有重要意義。

古水流方向識(shí)別方法包括確定某一點(diǎn)水流方向的微觀研究方法和確定大范圍水流方向的宏觀研究方法[1]。微觀研究方法主要包括各種沉積構(gòu)造、礫石及長(zhǎng)形生物化石的定向排列、地層傾角測(cè)井、磁化率各向異性等;宏觀研究方法包括重礦物分析、巖石成分分析、砂礫巖百分含量變化、沉積相及沉積體系展布、地層厚度變化、地震地層學(xué)研究及古生物研究等。測(cè)井古水流方向識(shí)別方法主要有斜層理傾向法[2-6]、地層傾角藍(lán)模式法[7-12]、成像圖扁平礫石定向排列法和沖刷面傾向產(chǎn)狀法[13-16]。

瑪北地區(qū)三疊系百口泉組地層為扇三角洲沉積體系,扇三角洲平原和扇三角洲前緣發(fā)育,主要沉積微相有辮狀河道、漫灘、水下分流河道、分流間灣、河口壩。地層巖性主要有砂礫巖、含礫中粗砂巖、粉細(xì)砂巖和泥巖。該區(qū)主要產(chǎn)層的巖性大多為砂礫巖,儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),成熟度較低,為近源快速堆積而成,層理不發(fā)育,很難通過(guò)拾取斜層理的產(chǎn)狀識(shí)別古水流方向。通過(guò)攻關(guān),優(yōu)選地層傾角藍(lán)模式與微電阻率掃描成像測(cè)井相結(jié)合,拾取多期次水道之間的沖刷面產(chǎn)狀組合的方法,識(shí)別瑪北地區(qū)三疊系百口泉組地層古水流方向。

1 測(cè)井古水流方向識(shí)別方法

1.1 沖刷面傾向產(chǎn)狀古水流方向識(shí)別法

1.1.1微電阻率掃描成像圖像識(shí)別沖刷面及傾向

在成像測(cè)井圖像上可以很直觀地拾取沖刷面,而且成像測(cè)井的圖像具有方向性,可以近似擬合圖像上代表沖刷面傾向產(chǎn)狀的正弦曲線,進(jìn)而識(shí)別古水流方向。在巖心刻度下,利用微電阻率掃描成像測(cè)井圖像識(shí)別沖刷面。如圖1所示,沖刷面在巖心上表現(xiàn)為“砂沖泥”模式,在井壁成像測(cè)井圖像上表現(xiàn)為明暗截切的線狀模式,上部為亮色高電阻率砂礫巖,可見(jiàn)暗色泥礫,下部為暗色高電阻率泥巖,代表了2期水道沖刷沉積。常規(guī)測(cè)井中原狀地層電阻率響應(yīng)較為敏感,表現(xiàn)為箱形曲線底部的突變面。沖刷面在井壁成像測(cè)井圖像上為一個(gè)近似正弦曲線的明暗交界線,在圖像上利用正弦曲線便可以近似擬合沖刷面,這條正弦曲線的產(chǎn)狀就可以近似當(dāng)做沖刷面的產(chǎn)狀。

圖1 沖刷面拾取圖版

統(tǒng)計(jì)各層段內(nèi)沖刷面的產(chǎn)狀,繪制沖刷面產(chǎn)狀頻率分布圖(見(jiàn)圖2),圖2上的主要傾向就可以作為該層段的古水流方向。

圖2 沖刷面產(chǎn)狀頻率分布圖

在進(jìn)行沖刷面傾向產(chǎn)狀古水流方向識(shí)別時(shí)需注意:由于拾取的沖刷面的傾角、傾向是現(xiàn)今地層傾斜狀態(tài)下的產(chǎn)狀,取其所反映的古水流方向,要消除構(gòu)造傾角以校正其產(chǎn)狀,恢復(fù)出原始水平狀態(tài)下的沖刷面傾角、傾向,這種沖刷面的原始傾向能夠可靠地反映古水流方向。研究區(qū)的構(gòu)造傾角較小,多為2°～10°,當(dāng)?shù)貙觾A角低于5°時(shí),一般不需要消除構(gòu)造傾角;當(dāng)?shù)貙觾A角大于5°時(shí),需要對(duì)拾取結(jié)果進(jìn)行構(gòu)造校正[3-4,16]。利用成像測(cè)井圖像可以很容易識(shí)別大段泥巖層段,拾取泥巖段層理的平均產(chǎn)狀,據(jù)此進(jìn)行古水流方向的構(gòu)造校正。

1.1.2地層傾角測(cè)井資料識(shí)別沖刷面及傾向

在無(wú)微電阻率掃描成像測(cè)井資料的情況下,可以利用傾角測(cè)井資料來(lái)識(shí)別井點(diǎn)處古水流方向。研究區(qū)的傾角測(cè)井資料全部為斯倫貝謝公司SHDT傾角測(cè)井儀器所測(cè),其縱向分辨率較高,采樣間隔可達(dá)2.5 mm。理論上傾角測(cè)井能測(cè)量巖層的視厚度最薄為1 cm,在高電阻率差環(huán)境下測(cè)量時(shí),能夠探測(cè)真厚度小于1 cm的極薄紋層(最薄為2 mm)[9],因此,可以較為精細(xì)地反映垂向上微韻律的變化。通過(guò)對(duì)比沖刷面在微電阻率掃描成像圖像上以及地層傾角高分辨率電導(dǎo)率曲線上的測(cè)井響應(yīng)特征可以發(fā)現(xiàn),在成像圖像上的沖刷面位置,對(duì)應(yīng)地層傾角測(cè)井的高分辨率電導(dǎo)率曲線上的同一深度電導(dǎo)率數(shù)值發(fā)生跳躍性突變,通過(guò)電導(dǎo)率曲線突變,拾取沖刷面,并提取沖刷面的產(chǎn)狀(見(jiàn)圖3)。

圖3 傾角測(cè)井沖刷面產(chǎn)狀拾取

1.2 地層傾角藍(lán)模式古水流方向識(shí)別法

采用地層傾角測(cè)井方法研究構(gòu)造與沉積時(shí),在矢量圖上可以把傾角的矢量與深度的關(guān)系大致分為4類。紅模式指傾向大小一致、傾角隨深度增加而逐漸增大的一組矢量,它指示斷層、沙壩、河道等。藍(lán)模式是一組傾向大體一致、傾角隨深度增加而逐漸減小的矢量,可指示斷層、水流層等。綠模式是一組傾向大體一致,傾角不隨深度變化的矢量,一般指示構(gòu)造傾斜。白模式也稱為雜亂模式,傾向大體一致、傾角變化很大、點(diǎn)子很少、可信度差,指示斷面、風(fēng)化面或巖性粗的層理等。在目的層段內(nèi)拾取儲(chǔ)層段的藍(lán)模式傾角組合,在該研究區(qū)的砂礫巖儲(chǔ)層中,藍(lán)模式的傾角組合代表了礫石層的收斂方向,與砂巖的紋層收斂類似,同樣可以指示古水流的方向。利用傾角測(cè)井資料進(jìn)行沉積解釋時(shí),一般采用短對(duì)比的方法,考慮步長(zhǎng)時(shí),使第1次相關(guān)分析處理的對(duì)比區(qū)段和第2次相關(guān)分析處理的對(duì)比區(qū)段沒(méi)有重疊部分或有一部分重疊,探索角大于其最大構(gòu)造傾角[10]。該研究中處理參數(shù)選取:窗長(zhǎng)1 m、步長(zhǎng)0.5 m、探索角30°(見(jiàn)圖4)。

圖4 藍(lán)模式地層傾角組合拾取結(jié)果圖

在此基礎(chǔ)上分層段將藍(lán)模式層段進(jìn)行產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì),繪制產(chǎn)狀頻率分布圖,取圖4上的主要傾向作為古水流方向。圖5為利用藍(lán)模式傾角組合拾取的X1井百口泉組地層的古水流方向頻率分布圖,從圖5可見(jiàn),X1井百三段古水流方向?yàn)榻媳狈较?百二段和百一段古水流方向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|方向,這與圖2所示的利用成像測(cè)井沖刷面產(chǎn)狀拾取的古水流方向基本一致,說(shuō)明這2種古水流方向的拾取方法均是可行的。

圖5 X1井百口泉組地層古水流方向頻率分布圖

2 瑪北地區(qū)百口泉組物源及古水流方向分析

瑪北地區(qū)在百口泉組沉積時(shí)期的沉積物主要是從斜坡北部向湖盆中搬運(yùn),根據(jù)砂礫巖百分含量的平面分布特征和綜合利用上述測(cè)井方法拾取的井點(diǎn)處的古水流方向,對(duì)研究區(qū)百口泉組沉積時(shí)期物源和古水流方向方向進(jìn)行了分析。百口泉組3個(gè)層段之間繼承性很強(qiáng),物源方向基本一致,均為北東—南西方向,物源主要來(lái)自北部的扎伊爾山。百口泉組地層整體處于水進(jìn)過(guò)程中,隨著水體不斷加深,砂體面積不斷減小,地層不斷向陸退積。圖6為百三段砂礫巖百分含量和上述方法拾取的井點(diǎn)處古水流方向疊合圖。百三段Y1井區(qū)儲(chǔ)層巖性主要以灰褐色砂礫巖、褐灰色砂礫巖和灰色砂礫巖為主,顆粒之間填隙物以泥質(zhì)和砂質(zhì)填隙物為主,礫石多呈棱角-次棱角狀,分選差。X1井區(qū)和X2井區(qū)儲(chǔ)層巖性則主要以灰色砂礫巖、灰綠色砂礫巖、含礫中粗砂巖、細(xì)砂巖等為主,顆粒之間填隙物以砂質(zhì)填隙物為主,礫石多呈次棱角-次圓狀,分選中等。說(shuō)明X1井區(qū)和X2井區(qū)搬運(yùn)距離較遠(yuǎn),砂礫巖體經(jīng)水流淘洗作用較強(qiáng),Y1井區(qū)儲(chǔ)層砂礫巖體成熟度較低,水體較淺,相對(duì)近源快速堆積而成。從圖6中砂礫巖含量等值線圖可以看到,百三段砂礫巖含量由研究區(qū)的東北部向西南部從75%降至30%,說(shuō)明瑪北斜坡百三段整體物源方向?yàn)楸睎|—南西方向。各井點(diǎn)附近的古水流方向整體也為北東—南西方向,X1井和X8井附近古水流方向?yàn)橛杀毕蚰戏较?推測(cè)可能是沉積時(shí)期的支流水道。

圖6 瑪北斜坡百三段古水流方向疊合圖

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)通過(guò)瑪北地區(qū)百口泉組古水流方向測(cè)井識(shí)別方法研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于層理不發(fā)育的塊狀砂礫巖儲(chǔ)層可以通過(guò)地層傾角藍(lán)模式與微電阻率掃描成像測(cè)井相結(jié)合,拾取多期次水道之間的沖刷面產(chǎn)狀組合來(lái)識(shí)別古水流方向。沖刷面產(chǎn)狀可以利用成像測(cè)井圖像直接拾取,也可以在成像測(cè)井的刻度下利用傾角測(cè)井的電導(dǎo)率曲線對(duì)比擬合沖刷面來(lái)拾取產(chǎn)狀。

(2)研究區(qū)百口泉組主要發(fā)育砂礫巖、含礫中粗砂巖、粉細(xì)砂巖、泥巖,古水流方向整體表現(xiàn)為北東—南西方向,3個(gè)層段之間繼承性很強(qiáng),物源方向基本一致,均為北東—南西方向,物源主要來(lái)自北部的扎伊爾山。