基于測井解釋的延安組地層精細(xì)劃分與對比＊

楊 澤，張 奔，白雪松

（1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院城軌工程學(xué)院，陜西 渭南 714000；2.中國石油集團(tuán)測井有限公司地質(zhì)研究院，陜西 西安 710000）

地層劃分與對比是沉積層序旋回性與儲層非均質(zhì)性相結(jié)合的體現(xiàn)，其直接影響到油田勘探開發(fā)過程中對油藏分布規(guī)律的認(rèn)識。目前，隨著國內(nèi)大多數(shù)油氣田開發(fā)進(jìn)程步入中后期階段，地層壓力下降、含水率上升、層間和層內(nèi)矛盾突出、小層變化復(fù)雜、儲層非均質(zhì)性變強(qiáng)，建立油水井間有效的驅(qū)替系統(tǒng)并摸清儲層注水見效規(guī)律已然成為開發(fā)過程中最為突出的問題之一[1-3]，而對含油層系進(jìn)行細(xì)致的地層劃分是油氣田開發(fā)地質(zhì)研究中最基礎(chǔ)的工作。

在鄂爾多斯盆地石油勘探早期，勘探長慶油田以及延長油田時均對三疊系及侏羅系含油地層展開詳細(xì)研究，并且將侏羅系下統(tǒng)延安組地層自下而上大致劃分成延10—延1 的10 個油層組[4-5]?，F(xiàn)今這種粗略的劃分已然不能滿足油藏工程設(shè)計的需要，必須在原有的地層劃分基礎(chǔ)上進(jìn)行精細(xì)劃分。測井技術(shù)可以在不擾動地質(zhì)環(huán)境的情況下，得到所測層位的巖性、物性、電性及含油性等特征，目前已被廣泛應(yīng)用于地層描述、構(gòu)造解釋及儲層評價等石油地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域中，本文利用測井資料，對所研究的L 區(qū)地層進(jìn)行更詳細(xì)的劃分。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

本次研究的L 區(qū)位于鄂爾多斯盆地西緣天環(huán)坳陷中部，其上發(fā)育古生代、中生代及新生代沉積物，形成典型的二元結(jié)構(gòu)[6]。晚三疊紀(jì)受印支運(yùn)動影響，盆地基底下沉接受沉積，形成延長組穩(wěn)定的生油巖及儲集層，三疊紀(jì)末期盆地變?yōu)檎w抬升，延長組頂部遭受到風(fēng)化及剝蝕作用，形成溝壑縱橫交錯發(fā)育的古地貌景觀，到侏羅系早期盆地再次下沉，富縣、延10 期河流相砂礫巖表現(xiàn)為填平補(bǔ)齊的方式進(jìn)行沉積。延10 末期，侵蝕面已基本填平，盆地平原化，轉(zhuǎn)為廣闊的湖沼沉積環(huán)境，延安組地層開始沉積，延安期末的燕山運(yùn)動使得盆地上升再次遭受剝蝕，盆地中部大多數(shù)區(qū)域缺失延1—延3 地層，L 區(qū)的延4+5 亦被剝蝕，延安組與上覆直羅組地層之間為平行不整合接觸[7-9]。該區(qū)侏羅系延6—延9 發(fā)育4 套含油層系，為三角洲平原相沉積，延10 和富縣組地層為河流相沉積，區(qū)域內(nèi)已進(jìn)行多年的油氣開采。

延安組地層的初始劃分主要根據(jù)巖性特征及沉積特征，各油層組厚度可達(dá)30～60 m，并且由多個砂層組合而成，相鄰砂層之間往往被隔層分開，不具有垂向連通性。目前已獲得L 區(qū)300 多口井的測井資料，測井曲線包含了豐富的地層巖性信息，為得到更為詳細(xì)的劃分結(jié)果，本文利用測井曲線對L 區(qū)侏羅系延6—延9 地層進(jìn)行研究，并闡述測井曲線應(yīng)用于地層精細(xì)劃分與對比的基本原理與方法。

2 測井解釋基本原理

測井信息是對不同巖性特征地層的聲、放、電等性質(zhì)的響應(yīng)，測井資料的完整性可有效彌補(bǔ)取芯資料不足，其即時性可準(zhǔn)確反映地下深處地層特征，由于其可準(zhǔn)確識別巖性突變與沉積韻律而被廣泛用于地層劃分與對比中[10]。測井曲線的幅度大小、形態(tài)變化及組合方式等特征的總和，稱為測井相，可客觀反映巖層的泥質(zhì)含量、粒徑大小、顆粒分選及巖相序列。因此可通過研究測井相，獲得井下未取芯井段的基本巖性特征，多井的測井曲線劃分與對比可建立完整的區(qū)域性地層層序格架，為油氣田開發(fā)方案設(shè)計提供指導(dǎo)依據(jù)。

測井曲線有多種類型，在石油地質(zhì)研究中，可通過研究多條測井曲線的組合形態(tài)以及其頻率大小來判別油層、水層、氣層以及根據(jù)不同的測井響應(yīng)判斷生、儲、蓋組合。常用的測井曲線有自然電位（SP）、自然伽馬（GR）、微電極（ML）、電阻率（RL）、井徑（CAL）以及聲波時差（AC）等，延安組地層的巖性主要包含泥巖、粉砂巖、砂巖以及煤層，其中粉砂巖及砂巖為主力儲層段，這4 種巖性的測井曲線特征如表1 所示，可根據(jù)該表進(jìn)行巖性識別。

表1 主要巖石的測井特征

單條測井曲線可根據(jù)其曲線形態(tài)特征和大小值來進(jìn)行巖相劃分，判斷該層位的地層特征，例如自然伽馬曲線體現(xiàn)了地層放射性強(qiáng)度，可定量計算泥質(zhì)含量，進(jìn)而區(qū)分泥巖與砂巖，但是也會出現(xiàn)由于放射性礦物超標(biāo)引起的曲線異常。為克服測井曲線的多解性，往往采用多條曲線進(jìn)行相互印證，例如依據(jù)自然電位與微電極兩條測井曲線結(jié)合起來可區(qū)分滲透層與非滲透層，粉砂巖及砂巖的自然電位測井曲線顯示有明顯負(fù)異常，微電極曲線出現(xiàn)正幅度差，而泥巖與煤層的自然電位曲線無異常，微電極曲線無幅度差。

3 地層劃分與對比方法

地層劃分的原則是各地層之間應(yīng)體現(xiàn)出儲層開發(fā)地質(zhì)特征的相對穩(wěn)定性、相對近似性以及地層間的差異性。對于儲層層組，劃分越細(xì)致，越利于油氣田開發(fā)方案的制定與調(diào)整。因此本文綜合研究分析區(qū)域地質(zhì)、測井、錄井資料[11]，建立標(biāo)準(zhǔn)井，布置骨干剖面，劃分原則遵循先找標(biāo)志層，再利用旋回控制，考慮厚度及高程原則，進(jìn)行多井對比。根據(jù)該原則對L 區(qū)延安組地層進(jìn)行精細(xì)劃分與對比。

3.1 對比標(biāo)志層法

層序地層學(xué)中將區(qū)域分布穩(wěn)定、巖性特征突出、測井響應(yīng)明顯、易于識別對比的地層稱為標(biāo)志層，常見的標(biāo)志層有煤層、化石層、碳酸鹽巖和古土壤層等。延安組地層形成時的區(qū)域氣候環(huán)境為干冷—暖濕的周期性循環(huán)，干冷時為河湖相砂泥巖沉積，暖濕時為沼澤環(huán)境沉積煤系地層，2 個煤層之間的地層為一個完整的沉積旋回[12]，因此可根據(jù)煤層這一標(biāo)志層對延安組進(jìn)行小層劃分。煤層與其他巖層的電性特征有很大區(qū)別，具有典型的“四高”和“四低”，即聲波時差高、井徑擴(kuò)大率高、補(bǔ)償中子高以及電阻率高和自然電位低、自然伽馬低、補(bǔ)償密度低以及光電俘獲截面指數(shù)低。L 區(qū)環(huán)21-18 井延安組煤層測井解釋示例如圖1所示。

圖1 單井煤層測井解釋

3.2 沉積旋回對比法

沉積旋回在分流河道沉積中最為明顯，基底為沖刷面，內(nèi)部表現(xiàn)為向上變細(xì)的水進(jìn)序列。油層組內(nèi)可根據(jù)巖性組合特征來劃分出多個沉積旋回，研究區(qū)內(nèi)沉積旋回主要表現(xiàn)為砂、泥巖交替變化，而其中砂巖是良好的儲集層，泥巖常常作為生油層及蓋層。延安組地層具有明顯的旋回性，各小層劃分可以用沉積旋回作為標(biāo)志。地層劃分中自然伽馬曲線對泥質(zhì)含量比較敏感，在常規(guī)劃分時可采用以自然伽馬曲線為主、其他曲線輔助來開展地層旋回的劃分及對比。

3.3 地層等厚法

沉積物的厚度可以間接反映該地區(qū)地質(zhì)歷史時期的下降幅度，地殼下降接受沉積，上升則受到剝蝕。鄂爾多斯盆地在構(gòu)造演化歷史中以整體垂直升降運(yùn)動為主，結(jié)合L 區(qū)巖芯資料，地層產(chǎn)狀比較平緩，在相同地質(zhì)歷史時期的沉積地層，厚度基本一致，沉積變化比較穩(wěn)定，因此各地層的沉積厚度可以作為地層劃分的輔助性標(biāo)志。

3.4 鄰井追蹤法

油層組的層組劃分與鄰井追蹤對比相輔相成，合理的層組劃分是追蹤對比的基礎(chǔ)，反復(fù)對比分析后才能對區(qū)域內(nèi)油層組實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一分層。掌握地層的沉積特征及橫向變化后，通過鄰井追蹤可達(dá)到點(diǎn)、線、面結(jié)合，建立起層組劃分和對比的骨架網(wǎng)。根據(jù)該區(qū)域地質(zhì)歷史的沉積背景，利用各沉積相帶在平面上及剖面上均具有連續(xù)性的特征，結(jié)合巖性組合與電性特征可以先尋找標(biāo)志層。在找準(zhǔn)標(biāo)志層后，對其他層組單元進(jìn)行劃分，再通過鄰井追蹤進(jìn)行對比，經(jīng)過剖面閉合及高程檢驗后達(dá)到合理。L 區(qū)環(huán)23-20—環(huán)04-4—環(huán)03-4 延安組地層對比剖面圖如圖2 所示。

圖2 多井地層對比剖面圖

3.5 劃分結(jié)果

該區(qū)塊延安組地層頂部受到剝蝕，主要分析研究延6—延9 這4 個油層組，運(yùn)用對比標(biāo)志層、沉積旋回對比、地層等厚、鄰井追蹤等方法，結(jié)合測井曲線特征再次細(xì)分，將延6 油層組分為延61和延62+3，延7油層組分為延71-1、延71-2和延72，延8 油層組保持不變，延9 油層組分為延91、延92和延93。應(yīng)用測井技術(shù)進(jìn)行地層劃分與對比后，利用原始地層壓力、油水界面及流體性質(zhì)等資料進(jìn)行驗證，確保了劃分的合理性與準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

本文基于測井解釋的手段，對鄂爾多斯盆地西緣L區(qū)延6—延9 地層進(jìn)行精細(xì)劃分與對比，為該區(qū)后續(xù)的勘探開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且詳述了將測井技術(shù)應(yīng)用于地層劃分與對比的原理與方法。

地層精細(xì)劃分與對比是油田勘探開發(fā)中后期非常關(guān)鍵的一個工作環(huán)節(jié)，可以解決油田生產(chǎn)過程中的油氣藏格架構(gòu)建這一核心問題。此成果亦可用于繪制各小層的平面展布圖，為后續(xù)的沉積微相與砂體展布研究提供基礎(chǔ)，對于分析儲層特征及開發(fā)方案調(diào)整提供重要指導(dǎo)作用。