基于成像測井和常規(guī)測井多信息融合的致密油砂地比測井解釋

秦曉艷，趙曉東，石登王，麻俊宇

(1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 土木工程學(xué)院，陜西 咸陽 712000； 2.中國石油長慶油田分公司 第十二采油廠，甘肅 合水 745400)

鄂爾多斯盆地延長組致密油資源豐富[1]，近年來，延長組致密油勘探開發(fā)均取得了良好效果，隨著勘探開發(fā)進(jìn)程不斷深入，逐漸面臨接替資源不足、儲(chǔ)層品位變差的實(shí)際。其延長組長8油層組為典型致密油，緊鄰長7湖相烴源巖，主要發(fā)育湖相三角洲前緣沉積，區(qū)域沉積作用差異大，砂體橫向、縱向變化快、非均質(zhì)性強(qiáng)、油水分布關(guān)系復(fù)雜[2]。受沉積體系及相帶控制，區(qū)域內(nèi)大量發(fā)育薄砂泥巖互層，受限于前期油藏認(rèn)識(shí)以及測井、儲(chǔ)層改造等技術(shù)限制，這部分致密油資源潛力還未能實(shí)現(xiàn)有效動(dòng)用[3]。

長8段致密油層段廣泛發(fā)育的砂泥巖薄互層具有強(qiáng)非均質(zhì)性及各向異性，常規(guī)測井因信噪比低、分辨率低以及解釋方法模型的多解性等缺陷，對(duì)其難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別。為了解決這一問題，進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)調(diào)研，針對(duì)該問題的研究主要集中在高精度測井儀器開發(fā)和解釋模型優(yōu)化方面，如不斷設(shè)計(jì)和優(yōu)化高分辨率的測井儀器，以實(shí)現(xiàn)測井高分辨率，成像測井具有分辨率高、連續(xù)成像等優(yōu)點(diǎn)，在巖性精細(xì)識(shí)別、裂縫判識(shí)、層理特征分析等方面已實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用[4]；優(yōu)化測井解釋模型，利用智能算法，采用特征測井曲線進(jìn)行薄互層識(shí)別，彌補(bǔ)采樣數(shù)據(jù)有限的問題[5-7]；進(jìn)行AVO地震數(shù)據(jù)正演模擬，利用正演模型分析頻陷特征，根據(jù)提取的特征屬性表征薄層特征[8-9]。

針對(duì)該地區(qū)致密油層系巖性非均質(zhì)性強(qiáng)的發(fā)育特征，本文以鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組長8段致密油巖層為研究對(duì)象(圖1)，綜合利用巖心觀察描述、地質(zhì)錄井編錄、常規(guī)測井、高分辨率成像測井電阻率等資料，通過成像測井?dāng)M合電阻率曲線計(jì)算的薄互層砂地比與常規(guī)測井曲線數(shù)據(jù)計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，并利用巖心地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)驗(yàn)證計(jì)算的砂地比，以此開展長8致密油層段薄層發(fā)育情況分析，獲得致密油地層砂地比與含油性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而為客觀認(rèn)識(shí)長8薄互層的空間分布特征、明確優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層富集發(fā)育層段提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)參考。

圖1 鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)研究區(qū)位置Fig.1 Location of the study area in Longdong Region of Ordos Basin

1 長8致密油薄互層特征

1.1 復(fù)雜巖性特征

通過多口取心井巖心觀察，長8段致密油層系巖性組成復(fù)雜，以粉砂巖為主，含少量含泥粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖夾層，與泥頁巖在縱向上疊置分布。其中，粉砂質(zhì)泥巖呈黑色或黑灰色，夾有粉砂質(zhì)條帶和砂質(zhì)紋層；泥質(zhì)粉砂巖、含泥粉砂巖和粉砂巖呈黑灰色，塊狀層理。粉砂巖層系總體測井響應(yīng)特征為低聲波時(shí)差、高密度、低補(bǔ)償中子、高電阻率、高自然伽馬、成像測井圖像呈“亮黃色”。泥巖由于電阻率低，在成像測井中圖像一般為暗模式(圖2)。

圖2 研究區(qū)典型井巖性測井響應(yīng)特征Fig.2 Lithologic logging response characteristics of typical wells in the study area

1.2 薄互層發(fā)育厚度

長8段致密油層系主要為陸相湖盆三角洲前緣沉積，沉積相變快，礦物組成復(fù)雜，巖性非均質(zhì)性強(qiáng)。常規(guī)電阻率曲線的縱向分辨率較差，難以識(shí)別薄互層中的粉砂質(zhì)條帶等巖性變化，利用成像測井?dāng)M合的高分辨率電阻率曲線能較好地反映巖性的變化。以研究區(qū)典型井Z287井為例(圖3)，通過地層的測井響應(yīng)分析可以看到，A、B兩層厚度偏低，低于0.3 m，普通電阻率曲線不能準(zhǔn)確反映其巖性變化特征；C、D兩層厚度增加，普通電阻率曲線能反映出巖性特性，但相較于普通電阻率曲線，成像測井的高分辨率電阻率曲線均能反映出A—D層的變化特征，說明其能更好地反映地層巖性變化，較好地呈現(xiàn)薄層巖性特征。

圖3 研究區(qū)典型井薄互層測井響應(yīng)特征Fig.3 Logging response characteristics of thin interlayer in typical wells in the study area

1.3 含油性

根據(jù)地質(zhì)錄井編錄資料及巖心觀察，長8段致密油層系的巖心含油產(chǎn)狀，依據(jù)含油性變差趨勢(shì)，可依次劃分為油浸、油斑、油跡、熒光。為了探討長8致密油層系優(yōu)質(zhì)層位的巖性，建立了典型井不同巖性的巖心含油產(chǎn)狀分析圖(圖4)。說明了粗粉砂巖的含油性相對(duì)較好，隨著巖層中粉砂質(zhì)含量減少，含油性逐漸變差。

圖4 不同巖性含油產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)Fig.4 Statistical chart of oil-bearing production of different lithologies

2 成像測井高分辨率電阻率砂地比計(jì)算模型

針對(duì)以上長8段致密油層系薄互層特性的分析，地層巖性的粉砂質(zhì)含量越高，含油性越好。而成像測井高分辨率電阻率曲線的縱向分辨率高，對(duì)薄層巖性的識(shí)別較好。因此，利用其計(jì)算砂地比，可輔助識(shí)別出優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，為勘探開發(fā)提供依據(jù)。

2.1 砂地比計(jì)算

砂地比即為砂巖總厚度占地層厚度的百分比。利用成像測井電阻率曲線計(jì)算砂地比，為便于結(jié)果的比對(duì)，擬選擇砂地比縱向分辨率分別為0.1、0.5、1.0 m。

根據(jù)含油巖層的電性分析，分別統(tǒng)計(jì)不同縱向分辨率內(nèi)滿足含油電阻率下限值的曲線采樣數(shù)即可[10]。計(jì)算砂地比的量化公式：

(1)

式中，h為成像測井高分辨率電阻率曲線的采樣數(shù)。

2.2 典型井應(yīng)用

運(yùn)用以上建立的高分辨率電阻率曲線的砂地比計(jì)算模型對(duì)研究區(qū)內(nèi)典型井Z287井薄互層發(fā)育層段進(jìn)行砂地比擬合計(jì)算，結(jié)果如圖5所示。

圖5 研究區(qū)典型井成像測井高分辨率電阻率砂地比計(jì)算結(jié)果Fig.5 Calculated high-resolution resistivity sand ratio from imaging logs of typical wells in the study area

由圖5可知，砂地比曲線能較準(zhǔn)確地反映致密油薄互層的巖性發(fā)育狀況。砂地比越高，有利砂巖的厚度就越大，表明巖層的含油性能越好，而不同的縱向分辨率對(duì)于巖性表征的細(xì)致程度也不同，需要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。

3 常規(guī)測井砂地比計(jì)算模型

鑒于成像測井成本高，勘探開發(fā)區(qū)一般僅重點(diǎn)井會(huì)采集高分辨率電成像數(shù)據(jù)。因此，利用常規(guī)測井曲線建立有效的砂地比計(jì)算模型對(duì)于勘探開發(fā)工作同樣非常必要[11-12]。對(duì)于薄互層巖性非均質(zhì)性強(qiáng)這一特征，受各巖層巖性不同其電阻率差異較大以及不同巖性發(fā)育厚度的影響[13]，表征出的電阻率數(shù)據(jù)會(huì)帶有一定的各向異性特征，也就是說，Rh和Rv之間會(huì)出現(xiàn)一定的差別[14]。參考油薄互層中電阻率的具體數(shù)值，利用Rh、Rv定量分析的方法，可以建立砂地比計(jì)算模型。電阻率測井原理中，Rh為平行于地層延伸方向的電阻率，如式(2)，Rv為垂直于地層延伸方向的電阻率，如式(3)。

(2)

Rv=VsdRsd+VshRsh

(3)

式中，Rsd為砂巖電阻率；Rsh為泥質(zhì)巖電阻率；Vsd為砂巖體積；Vsh為泥質(zhì)巖體積。

受組成體積Vsd、Vsh的影響，Rh和Rv會(huì)表現(xiàn)出一系列差異[15-16]。因此，電阻率測井原理中，定義Rv與Rh的數(shù)值比為λ，即電阻率各向異性系數(shù)。

由于泥巖的各向異性較砂巖明顯，式(2)、式(3)可進(jìn)一步寫為：

(4)

Rv=(1-Vsh)Rsd+VshRsh·v

(5)

常規(guī)測井序列中的感應(yīng)測井和淺側(cè)向測井可以提供上述計(jì)算式(4)、式(5)中的各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，根據(jù)砂地比定義，可進(jìn)一步求得砂地比。

4 模型應(yīng)用

以上建立的2種砂地比計(jì)算模型在研究區(qū)典型井中應(yīng)用，最后一列曲線即為計(jì)算出的砂地比結(jié)果，如圖6所示。

圖6 研究區(qū)典型井兩模型砂地比計(jì)算結(jié)果Fig.6 Calculated sand ratio of two models for typical wells in the study area

基于計(jì)算結(jié)果，砂地比曲線反映出該層段內(nèi)的各巖性變化，同時(shí)，計(jì)算結(jié)果與巖心數(shù)據(jù)進(jìn)行的比對(duì)，也驗(yàn)證了兩模型計(jì)算砂地比的可靠性。

依據(jù)計(jì)算的砂地比、電阻率曲線和巖心的含油性觀察，建立了三元素的交會(huì)圖(圖7)。圖7中，區(qū)域Ⅰ，即砂地比大于0.8、電阻率大于25 Ω·m，說明地層含油性較好；區(qū)域Ⅱ，即砂地比大于0.6、電阻率值大于15 Ω·m，說明地層普遍具有含油性；區(qū)域Ⅲ，即砂地比小于0.6、電阻率小于15 Ω·m，地層基本不含油。

圖7 砂地比與電阻率及巖心含油顯示交會(huì)圖Fig.7 Sand ratio and resistivity and oil-bearing cores show rendezvous

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)長8段致密油層段，成像測井的高分辨率電阻率能更好地反映地層巖性的變化，較好地呈現(xiàn)出薄層的巖性特征。

(2)通過建立成像測井高分辨率電阻率曲線砂地比計(jì)算模型和電阻率各向異性建立的常規(guī)測井砂地比計(jì)算模型，利用測井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算的砂地比可為致密油開發(fā)、識(shí)別優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層提供參考。