泌陽凹陷陽頁油1 HF井目的層段地層的精細(xì)識別

方錫賢

（中石化經(jīng)緯有限公司華北測控公司）

0 引言

陽頁油1 HF 井是部署在南襄盆地泌陽凹陷的一口頁巖油風(fēng)險探井，其鉆探目的是評價古近系核桃園組三段Ⅲ亞段2號頁巖層（H3Ⅲ2）的含油氣性及產(chǎn)能情況，實現(xiàn)泌陽凹陷陸相常壓頁巖油商業(yè)突破。在該井鉆探過程中，由于縱橫向地層變化大以及地層對比所用資料不同等方面原因，不論隨鉆地層跟蹤分析還是完井電測后地層對比、鉆后評估，各方對水平段不同層段鉆遇地層、是否鉆遇斷層（斷點、斷失地層）、鉆遇最老地層及鉆井軌跡上地層是否重復(fù)等方面存在較大爭議?；趯﹄S鉆錄井資料、隨鉆井下測量、完井測井資料的綜合分析，通過優(yōu)選對比資料、設(shè)定對比標(biāo)志等方法對地層精細(xì)識別，厘清不同井段所鉆遇的地層，有助于評價鉆探效果、分析不同井段產(chǎn)能、完善地層改造方案及指導(dǎo)后續(xù)水平井部署實施。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

泌陽凹陷古近系核桃園組三段Ⅲ亞段（H3Ⅲ）沉積期為全凹陷最大湖泛期，其水體深，鹽度大，暗色泥頁巖最為發(fā)育；該亞段頁巖平面上分布穩(wěn)定，整體呈現(xiàn)從西北向東南逐漸增厚的特征，沉積厚度中心位于陽頁油1 HF 井水平段一帶，其中核桃園組三段Ⅲ亞段2號層（H3Ⅲ2）的泥頁巖厚度最大、分布范圍最廣。

1.2 導(dǎo)眼井陽頁油1 井概況

陽頁油1井為陽頁油1 HF井的導(dǎo)眼井，現(xiàn)場巖心觀察表明，核桃園組三段Ⅲ亞段（H3Ⅲ）含油性最好，巖心出筒時見大量油珠外溢，油味濃，見少量氣泡溢出；頁巖裂縫及頁理發(fā)育，原油沿裂縫及頁理面呈圓珠狀分布。核桃園組三段Ⅲ亞段2號層（H3Ⅲ2）暗色泥頁巖較發(fā)育，巖相單一、穩(wěn)定，為紋層狀混合質(zhì)頁巖，氣測異常明顯，油氣顯示豐富。

1.3 水平井陽頁油1 HF 井設(shè)計概況

陽頁油1 HF 井目的層選層原則為具有較好四性特征、紋層及裂縫發(fā)育、頁巖平面分布穩(wěn)定、距離水層發(fā)育段大于30 m，據(jù)此最終確定核桃園組三段Ⅲ亞段2 號層②小層（H3Ⅲ2②）-核桃園組三段Ⅲ亞段2 號層③小層（H3Ⅲ2③）為靶窗層（下文核桃園組三段Ⅲ亞段2 號層②小層簡稱②層，核桃園組三段Ⅲ亞段2號層③小層簡稱③層），預(yù)測沿井眼軌跡方向地層視傾角7°～10°，方位165°，A、B靶點落差284 m，水平段長2000 m。

2 地層對比分析

2.1 對比資料選擇及識別標(biāo)志

2.1.1 對比資料選擇

在進(jìn)行地層對比前，應(yīng)擇優(yōu)選擇對比資料，資料選擇原則如下。一是選擇受鉆井施工影響較小的資料。因進(jìn)行鉆井取心，導(dǎo)眼井陽頁油1 井使用密度1.19 g/cm3的水基鉆井液鉆進(jìn)，而水平井陽頁油1 HF井使用密度1.52～1.57 g/cm3的油基鉆井液鉆進(jìn)，為消除鉆井條件差異帶來的影響，應(yīng)選取受鉆井施工影響較小的資料用于對比，如可以選用氣測組分比值，而不宜選用氣測絕對值[1-2]及受油基鉆井液影響嚴(yán)重的巖石熱解錄井S1資料[3-6]。二是選擇定量化資料?？蛇x擇氣測錄井、元素錄井[7-10]、隨鉆井下測量資料及測井資料等定量化資料，不宜選用巖屑描述、槽（池）面觀察等受人為因素影響較大的、定性化描述的資料。三是選擇識別標(biāo)志明顯的資料。如可選擇元素錄井Mg 元素值、氣測錄井iC4/nC4比值、測井電阻率和自然伽馬等有明顯差異的標(biāo)志性資料用于導(dǎo)眼井陽頁油1 井②層與③層的地層對比分析，而氣測錄井C1/C2、C2/C3，巖石熱解S2、STOC、TOC 等資料因不同地層沒有明顯差異，不宜選用。四是多種資料曲線形態(tài)相似可只選擇一種資料。如元素錄井中的Al、K元素曲線與自然伽馬曲線的形態(tài)相似，因而不宜選擇其用于地層對比。

根據(jù)上述資料選用原則，最終選擇了氣測錄井iC4/nC4比值、元素錄井Mg 元素值、測井電阻率和自然伽馬[11]，以及隨鉆測井井斜、鉆井軌跡上下切地層等資料用于地層對比。

2.1.2 識別標(biāo)志

基于導(dǎo)眼井陽頁油1 井實鉆資料（圖1），針對不同資料在不同層位的響應(yīng)特征進(jìn)行精細(xì)分析，優(yōu)選識別標(biāo)志如下。

（1）氣測錄井iC4/nC4比值：②層上部-下部（上）的iC4/nC4值小于0.27；②層下部-③層的iC4/nC4值大于0.27。iC4/nC4值小于0.27是識別②層上部-下部（上）的典型標(biāo)志。

（2）元素錄井Mg 元素含量：②層上部-中部的Mg 元素含量為1.5%～4.0%；②層下部-③層頂部的Mg 元素含量為3.0%～4.8%；③層上部的Mg 元素含量大于4.8%，曲線出現(xiàn)Mg 元素含量“異常高值”特征；③層中部的Mg 元素含量整體為2.0%～4.2%；③層下部的Mg 元素含量整體大于4.8%。出現(xiàn)Mg元素含量“異常高值”是鉆遇③層上部地層的最典型標(biāo)志。

（3）測井自然伽馬：②層自然伽馬總體處于低值背景，整體小于175 API，部分小于153 API，下部（上）個別點自然伽馬“異常高值”，大于189 API；③層上部-中部（上）的自然伽馬值整體為175～189 API；③層中部（下）-下部的自然伽馬值整體大于189 API，曲線出現(xiàn)大于210 API“異常高值”。自然伽馬曲線在低背景下，出現(xiàn)地層厚度小且自然伽馬值介于189～210 API 的“異常高值”是②層下部（上）典型特征，出現(xiàn)大段高于210 API 的“異常高值”是③層中部（下）-下部的典型特征。

（4）測井電阻率：②層上部-中部的電阻率值整體大于96 Ω?m；②層下部（上）電阻率呈相對低值，整體為26～96 Ω?m；②層下部（下）電阻率值為60～96 Ω·m，曲線出現(xiàn)“高值平臺”；③層上部的電阻率值小于26 Ω?m，曲線低值且平直；③層中部-下部的電阻率值為26～60 Ω?m，曲線整體平直且呈低值近26 Ω?m，部分井段相對高值近60 Ω?m。電阻率曲線出現(xiàn)地層厚度小且電阻率值小于26 Ω?m 的“異常低值”是②層下部（上）典型特征，出現(xiàn)長井段電阻率值小于26 Ω?m且曲線平直是③層上部標(biāo)志。

2.2 地層精細(xì)對比

2.2.1 對比曲線圖制作

（1）圖件比例尺選取

為精準(zhǔn)對比導(dǎo)眼井陽頁油1 井和井斜近80°的水平井陽頁油1 HF 井地層，在分析井斜、預(yù)測地層視傾角后，采用不同比例尺分別制作陽頁油1 井與陽頁油1 HF 井目的層段剖面圖，如果陽頁油1井曲線圖的縱向比例為1∶100，則陽頁油1 HF 井曲線圖的縱向比例為1∶8000。

（2）分析數(shù)值歸一化處理

與陽頁油1 井相比，陽頁油1 HF 井元素錄井Mg元素的分析值嚴(yán)重偏低，為便于對比分析，以兩井特征明顯、對比沒有爭議井段的分析值為基礎(chǔ)進(jìn)行了歸一化處理，采用處理后的數(shù)據(jù)制圖及對比。同理，下文中所有陽頁油1 HF 井測井電阻率、自然伽馬數(shù)據(jù)均做歸一化處理。

2.2.2 陽頁油1 HF井地層精細(xì)對比

目前水平井陽頁油1 HF 井地層對比主要存在兩個爭議：其一為是否于井深3526.0 m 處鉆遇斷距7.6 m 的斷層（斷失地層相當(dāng)于導(dǎo)眼井陽頁油1 井2801.0～2 808.6 m 井段）且由②層進(jìn)入③層；其二為是否于井深4 531.0 m 處由③層頂進(jìn)入②層底，井段3526.0～4 531 m 地層是否均為③層。為此利用上述識別標(biāo)志和方法，對該段地層進(jìn)行精細(xì)對比分析。

（1）iC4/nC4曲線對比分析

陽頁油1 HF 井3 075.0～3 319.0 m、3 485.0～3652.0 m、4 321.0～4 459.0 m 井段的iC4/nC4值整體處于目的層最低值（圖1），為典型②層的特征，這說明爭議井段3 526.0～4 531.0 m 地層均屬于③層的觀點缺乏事實數(shù)據(jù)的支撐。井段4 459.0～5 100.0 m 的iC4/nC4曲線與井段3 019.0～3 485.0 m 對比性好，數(shù)值及曲線形態(tài)高度相似，總體均呈相對低值。由于井段2 979.0～3526.0 m 地層為②層的觀點沒有爭議并得到多種資料證實，那么特征相似的井段4 459.0～5100.0 m 地層也同為②層。井段3 652.0～4 321.0 m的iC4/nC4整體呈高值，分析值在0.27上下波動，可能是②層底部，也可能是③層頂部。

（2）Mg元素曲線對比分析

陽頁油1 HF 井Mg 元素值整體在1.5%～4.0%之間，符合導(dǎo)眼井陽頁油1 井②層以及③層頂特征。兩口井Mg 元素含量整體對比性好，井段2 979.0～3534.0 m、4 714.0～5 100.0 m 呈相對低值，符合②層上部-中部地層特征；井段3 534.0～4 714.0 m 呈相對高值，符合②層下部-③層頂部特征，其中井段3852.0～3938.0 m分析值高，符合③層頂部特征。

分析圖1 可知，陽頁油1 HF 井井深3526.0 m 以后Mg元素曲線沒有出現(xiàn)大段“異常高值”這一③層上部（相當(dāng)于陽頁油1 井2 808.0～2813.0 m 井段）所呈現(xiàn)的Mg元素識別特征，說明井深3526.0 m 沒有由②層進(jìn)入③層，也沒有鉆遇斷失陽頁油1 井井段2801.0～2808.6 m的斷層。

（3）測井曲線形態(tài)對比分析

陽頁油1 HF 井目的層段測井電阻率曲線整體呈“上下高、中間低”的特點，對應(yīng)的自然伽馬曲線整體呈“上下低、中間高”的特點。上下電阻率曲線高值、自然伽馬曲線低值符合②層上部-中部特征，中部電阻率低值、自然伽馬高值符合②層下部-③層頂部特征，需要進(jìn)一步精細(xì)對比確認(rèn)地層。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，陽頁油1 井與陽頁油1 HF 井目的地層測井曲線對比性較好，陽頁油1 井a(chǎn)、b、c、d、e、f 點分別對應(yīng)陽頁油1 HF井a(chǎn)1、b1、c1、d1、e1、f1點，陽頁油1井井段“a-f”對應(yīng)陽頁油1 HF 井井段“a1-f1”。陽頁油1 HF 井目的層段不同井深地層測井曲線也具有良好的對應(yīng)性，a-1、b-1、c-1、d-1、e-1、m-1 分別對應(yīng)a1、b1、c1、d1、e1、m1，各對比點之間曲線形態(tài)高度相似，可以判斷為同一地層。

通過測井曲線形態(tài)對比發(fā)現(xiàn)，陽頁油1 HF 井3890.4～5 100.0 m 井段地層重復(fù)3 890.4～3 236.0 m井段地層，井段3 799.0～4 088.0 m“低阻、高伽馬”層段的地層為②層底-③層頂，具體鉆遇地層將通過測井曲線值精細(xì)識別。

（4）測井曲線值對比分析

陽頁油1 HF 井目的層段自然伽馬曲線除井段3799.0～4 088.0 m 外，其他井段自然伽馬值整體小于175 API，符合②層特征。目的層段電阻率曲線除井段3 521.0～4 714.0 m 外，其他井段電阻率值整體均高于96 Ω?m，符合②層上部-中部特征。

井段3 521.0～3 799.0 m、4 088.0～4 231.0 m、4476.0～4 714.0 m 的電阻率值介于26～96 Ω?m 之間，對應(yīng)自然伽馬值整體低于175 API，符合②層下部-底部特征。

井段4 231.0～4 476.0 m 電阻率曲線呈低值平直形態(tài)，電阻率值小于或接近26 Ω?m，符合③層上部地層電阻率特征。但自然伽馬值整體介于153～175 API之間，不符合③層上部地層自然伽馬值特征，同時iC4/nC4呈極低值，Mg 元素值沒有明顯的高值異常，綜合分析判斷該井段地層為②層下部（上）。

井段3 799.0～3 852.0 m、3 938.0～4 088.0 m 的電阻率值整體大于36 Ω?m，自然伽馬值介于175～189 API 之間，iC4/nC4值小于且接近0.27，Mg 元素值沒有明顯的高值異常，據(jù)此分析這兩個井段地層雖然仍為②層但已接近③層，屬于②層底。

井段3 852.0～3 938.0 m 的電阻率值接近26 Ω?m，自然伽馬值介于175～210 API 之間，與其對應(yīng)的iC4/nC4曲線、Mg 元素曲線均呈高值，符合③層頂部特征，分析該段地層為③層頂。

自然伽馬曲線沒有發(fā)現(xiàn)長井段自然伽馬值大于210 API 的地層，說明沒有鉆遇③層中部-下部地層（相當(dāng)于陽頁油1 井2 817.0～2 830.0 m 井段）。結(jié)合上文所述沒有鉆遇③層上部地層Mg 元素曲線特征，說明陽頁油1 HF 井除可能鉆遇③層頂部地層（相當(dāng)于陽頁油1 井2 807.0～2 808.0 m 井段）外，沒有鉆遇③層主體層段。這與測井曲線形態(tài)對比結(jié)果一致。

2.3 井下隨鉆測量資料對比分析

陽頁油1 HF 井鉆井過程中應(yīng)用導(dǎo)向鉆井工具進(jìn)行隨鉆測量，實時提供上伽馬、下伽馬、伽馬及井斜資料（表1），利用這些資料可以判斷鉆井軌跡與地層的關(guān)系（上切、下切、平行地層），估算地層視傾角，結(jié)合地層對比進(jìn)行卡層。

表1 陽頁油1 HF井不同井深鉆井軌跡與地層關(guān)系

2.3.1 隨鉆測量資料判斷地層變化

分析表1 中資料，陽頁油1 HF 井井段3830.0～3897.0 m 之間，鉆井軌跡由微下切地層轉(zhuǎn)為微上切地層，因此上切與下切地層界點處在井段3830.0～3897.0 m 之間，且該井段地層視傾角介于9.0°～10.0°之間，這與陽頁油1 HF 井3890.4～5100.0 m 井段地層重復(fù)3890.4～3236.0 m 井段地層的地層對比結(jié)論相吻合。同時井段4716.0～4820.0 m 鉆井軌跡由上切地層轉(zhuǎn)為下切地層，判斷上切與下切地層的界限就在井段4716.0～4820.0 m 之間，對應(yīng)地層視傾角介于12.2°～17.0°之間，分析鉆井軌跡上下切地層變化是由于井斜角下降所致。井深4451.0、4489.0、4517.0 m 這3 點在66.0 m 井段內(nèi)鉆井軌跡經(jīng)歷上切、下切、上切地層的轉(zhuǎn)換，而相應(yīng)井斜穩(wěn)定，分析此系地層的微起伏所致，并不影響鉆井軌跡與地層關(guān)系認(rèn)識。

2.3.2 隨鉆測量數(shù)據(jù)計算卡層深度

雖然通過各種資料對比分析確認(rèn)水平井陽頁油1 HF 井鉆井軌跡只進(jìn)入③層頂部，但這種判斷是否準(zhǔn)確及井深3 775.1、3890.4 m 等標(biāo)志點與導(dǎo)眼井陽頁油1井的對應(yīng)深度還需要井斜資料的計算支持。

井深2803.0 m 為導(dǎo)眼井陽頁油1 井②層測井曲線中自然伽馬值最高點，對應(yīng)水平井陽頁油1 HF 井深度為3 549.4 m。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合表1數(shù)據(jù)來判斷水平井實鉆地層。

依據(jù)表1 中井深3600.0、3830.0 m 的地層視傾角數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插值估算出井深3775.1 m 處地層視傾角小于并接近9.7°，進(jìn)而可估算出陽頁油1 HF 井3549.4～3775.1 m井段的平均地層視傾角為8.6°，據(jù)此估算出陽頁油1 HF 井井深3775.1 m 對應(yīng)陽頁油1井井深2805.3 m 的地層（表2）。查詢測井?dāng)?shù)據(jù)，陽頁油1 HF 井井深3775.1 m 電阻率為89.5 Ω?m，陽頁油1 井井深2 805.3、2 806.7 m 的地層電阻率與其一致，結(jié)合曲線形態(tài)判斷陽頁油1 HF 井3 775.1 m 與陽頁油1 井井深2805.3、2806.7 m 為同一層面地層。由于陽頁油1 HF 井沒有鉆遇陽頁油1 井2805.3～2806.7 m 井段內(nèi)電阻率接近96.0 Ω?m 的“高阻平臺”，判斷陽頁油1 HF 井在3775.1 m 鉆遇一微型斷層（其斷距1.4 m，相當(dāng)于陽頁油1 井2805.3～2806.7 m）。

表2 陽頁油1 HF井地層厚度計算數(shù)據(jù)

應(yīng)用表1 中3 600.0、3 830.0、3 897.0 m 井深的地層視傾角數(shù)據(jù)，加權(quán)估算陽頁油1 HF 井3775.1～3890.4 m井段的平均地層視傾角為9.2°，據(jù)此計算出該井井深3890.4 m 對應(yīng)陽頁油1井2807.4 m 處地層（表2）。查詢陽頁油1 井井深2807.4 m、陽頁油1 HF井井深3 890.4 m 地層的測井資料，兩者電阻率均大于并接近30.0 Ω?m，自然伽馬均接近189 API，據(jù)此判斷該井3890.4 m 井深處與陽頁油1井2807.4 m 井深處為同一層面地層。這與iC4/nC4比值、Mg 元素含量、測井曲線對比結(jié)果相吻合。

通過上文對比分析，可確認(rèn)陽頁油1 HF 井3890.4 m 井深處上下地層重復(fù)，該深度地層為該井鉆遇最老的地層，因此判斷陽頁油1 HF 井鉆遇③層地層相當(dāng)于陽頁油1井2807.0～2807.4 m 井段地層，其鉆厚0.4 m。這表明，陽頁油1 HF 井并未鉆達(dá)陽頁油1 井井深2 808.0 m 處，因此，依據(jù)“沒有鉆遇陽頁油1 井2 808.0 m 處呈‘高尖峰’形態(tài)的Ca、P 等元素”而判斷鉆遇斷失陽頁油1 井井段2 801.0～2 808.6 m地層的觀點是缺乏依據(jù)的。

3 結(jié)論與建議

（1）陽頁油1 HF 井水平段中3 852.0～3 938.0 m井段鉆遇H3Ⅲ2③層，其他井段鉆遇H3Ⅲ2②層。該井井深3 526.0、4 531.0 m 處不是H3Ⅲ2②、H3Ⅲ2③層界面。

（2）井深3 890.4 m 處地層是陽頁油1 HF 井鉆遇最老地層（深度對應(yīng)陽頁油1 井井深2807.4 m 處地層）。

（3）陽頁油1 HF 井于井深3 775.1 m 處鉆遇一斷距1.4 m 的微型斷層（斷失相當(dāng)于陽頁油1 井2805.3～2 806.7 m 井段）。井深3 526.0 m 處沒有鉆遇斷失陽頁油1 井2 801.0～2 808.6 m 井段（斷距為7.6 m）的斷層。

（4）不管是隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向?qū)Ρ确治鲞€是鉆后精細(xì)分析，都應(yīng)充分應(yīng)用所錄取到的每一項資料，既要關(guān)注支持某一認(rèn)識的數(shù)據(jù)，也要關(guān)注否定這一認(rèn)識的資料，努力消除每個可疑點，去偽存真，才能夠?qū)崿F(xiàn)地層精確對比分析的目的。