东营凹陷深层砂砾岩岩性测井综合识别技术

鲁国明

(中石化胜利油田分公司勘探项目管理部,山东东营257015)

0 引 言

岩性识别是测井评价的基础。常规的砂泥岩地层或纯碳酸盐岩地层岩性较为单一,储层参数解释时骨架参数也能较准确地选取;对快速沉积的砂砾岩地层成分及砾径的变化非常剧烈,岩性识别存在着很大的难度,更为储层识别和参数定量解释带来很大不确定性。客观准确地进行砂砾岩的岩性识别,是整个砂砾岩储层评价和油层识别的基础,也能为沉积旋回、地层层序划分提供强有力的支持。

1 难点及技术思路

东营凹陷盐家油田沙四上段砂砾岩油藏主要发育近岸水下扇沉积,埋深一般在3 000～4 000 m。由于近物源快速堆积,搬运距离短,其分选、磨圆不好,结构成熟度较差[1],岩性主要有砾岩、砾状砂岩和含砾砂岩;根据薄片资料分析,砾石的矿物成分主要为石英、长石,钾长石成分含量较高,孔隙度主要分布在3%～14%之间,渗透率分布在(0.1～10)×10-3μm2之间,属于典型的低孔隙度、低渗透率储层。

与常规曲线相比,成像测井可提供完整的地层岩性剖面,具有直观性、连续性和高的纵向分辨率,能够准确方便地反映地层内部的细微结构。砂砾岩岩性的主要区别是砾径的大小,在成像测井图像上有着非常直观的反映。利用对岩心精细描述后不同的岩性刻度FMI成像,建立成像测井的岩性识别模式进行成像岩性识别,总结不同岩性在常规测井曲线上的响应特征;通过测井曲线的岩性敏感性分析,选取岩性在响应特征上有显著反映的测井曲线进行岩性识别曲线的构建,经岩心和FMI成像岩性识别结果刻度,得到不同岩性识别曲线的划分标准,结合多种资料进行岩性划分。

2 常规测井曲线岩性敏感性分析

从岩石学的角度看,砂砾岩不同岩性是按照含砾成分的多少进行区分;而在测井学领域,岩层的测井响应主要受骨架成分的影响,同时也对不同的岩石结构有一定的反映。通常砾石成分越多,储层的物性越差,在测井曲线上反映越为致密[2]。

利用岩心和FMI成像刻度常规测井,对不同岩性在常规测井曲线上的响应特征进行总结;从不同测井方法的测量原理和所受影响因素分析入手,开展了测井曲线岩性敏感性分析(见表1)。

盐家油田沙四上砂砾岩储层,岩性的差别在响应特征上有显著变化的主要有三孔隙度、自然伽马和深探测电阻率。图1为关键取心井 Y井的典型曲线。图1中A段为典型砂砾岩(包括含砾砂岩和砾状砂岩),B段为泥岩,C段为砾岩。

(1)自然伽马曲线:该区钾长石成分较高,黏土矿物含量低,造成砾岩相对高值,泥岩相对低值,砂砾岩介于泥岩和砾岩之间,这是和普通砂泥岩剖面非常不同的特点[3];

(2)三孔隙度曲线:砾岩三孔隙度曲线基本重合,具有低中子、低声波时差、高密度的特点,砂砾岩中子、声波时差较砾岩高,密度较砾岩低;泥岩高中子、高声波时差,密度与中子、声波差异较大,充填易识别泥岩段;

(3)深探测电阻率曲线:砾岩高值,砂砾岩相对高值,泥岩低值。

3 岩性识别曲线构建

常规测井中,三孔隙度测井(声波时差、中子、密度)、深电阻率、自然伽马曲线均能较好地反映岩性,但是受储层非均质等的影响,每条曲线单独区分岩性均具有较大的不确定性,需要多曲线综合判识岩性,选取三孔隙度测井、自然伽马测井和深探测电阻率参与岩性识别曲线 L IC(Lithology Identify Curve)的建立。

3.1 利用中子-密度交会初步计算孔隙度

表1 岩性-测井系列敏感性分析表

图2为盐家油田沙四上段砂砾岩储层中子-密度岩性交会示意图。图2中三角形左上S点为纯泥岩点,可以利用工区井实际泥岩层确定,密度值选2.63 g/cm3,补偿中子值选28%;右上W点为理论的水点,密度为1 g/cm3,补偿中子为100%;左下 D点为致密砂砾点,选用最为致密的砂砾岩点确定,密度值选2.7 g/cm3,补偿中子值选-0.7%。纯泥岩点与致密砂砾点的连线为混合骨架基线,为了简化模型,在这里近似直线处理。

图1 Y井岩性-测井系列敏感性分析图

图2 中子-密度岩性交会图

地层中所有岩点均落于所建三角形图版之中,任一岩点已知中子-密度值可用双矿物体积模型[4]计算孔隙度[见式(1)],而水点与该点连线与混合骨架基线的交点即为该地层点的岩性骨架。要说明的是,这里得到的孔隙度只是一个相对近似值,目的是为了下一步区分岩性。

式中,φN、φN,砂砾、φN,泥、φN,流体分别为中子测井值、砂砾岩骨架、泥岩骨架和流体的中子值,%;ρN、ρb,砂砾、ρ泥、ρ流体分别为密度测井值、砂砾岩骨架值、泥岩骨架值和流体的密度值,g/cm3;V砂砾、V泥、V流体分别为砂砾岩体积、泥岩体积、流体体积,f。

3.2 计算岩点骨架时差

考虑到量纲和单位在骨架上区分的显著程度,引入了声波时差。方法为利用式(1)得到的孔隙度,根据威利公式反算该岩点的骨架时差,该骨架时差已经对岩性有了良好的反映

式中,Δtma为骨架声波时差,μs/ft;Δtf为流体声波时差,取180μs/ft;Δt为声波时差,μs/ft;φ为孔隙度,f。

3.3 建立LIC

统计绘制岩点声波骨架Δtma与 GR和Rt的交会图(见图3)。从图3可以看到存在明显的负相关关系,随着Δtma的增大,岩石的粒序逐渐变细。

根据以上关系,引入自然伽马和深探测电阻率建立岩性识别曲线L IC,明显提高了岩性区分的精度,与岩心和成像所反映的岩性图像有着非常好的对应性。L IC由高到低,代表着粒序逐渐变细,岩性也由砾岩逐步过渡为砾状砂岩、含砾砂岩和泥岩。

式中,L IC为岩性识别曲线;Δtma为骨架声波时差, μs/ft;Rt为深电阻率测井响应值,Ω·m。

4 应用效果

经岩心和成像岩性识别结果刻度,得到泥岩、含砾砂岩、砾状砂岩和砾岩的L IC划分标准。在盐家油田砂砾岩储层,确定岩性划分标准为砾岩L IC大于0.955 3;砾状砂岩L IC在0.865～0.955 3之间;含砾砂岩L IC在0.575～0.865之间;泥岩 L IC小于0.575。L IC的单位为10-2μm/(ft·Ω·m·API)。图4为Y井刻度后得到了L IC划分标准。图4中A段为典型砂砾岩(包括含砾砂岩和砾状砂岩),B段为泥岩,C段为砾岩。

图3 地层点声波骨架与GR、Rt交会图

图4 Y井岩性识别曲线标准

经统计对比,L IC的岩性识别结果与岩心、FMI成像测井岩性结果相比,砾岩的符合率达到65%,砂砾岩的符合率达到83%,泥岩的符合率为95%。该方法基本能够满足科研生产需要。实际工作中,对研究区其它井进行了 L IC曲线的计算,结合岩心、录井和成像测井完成了岩性的识别划分,主要应用在了2个方面,一方面,通过“四性”关系研究确定了盐家油田含油岩性主要为含砾砂岩和砾状砂岩,砾岩和泥岩为非储层,通过L IC的岩性识别,剔除了非有效岩性,为储层的划分和流体的识别奠定了扎实的基础;另一方面,岩性识别曲线能够较好地反映粒序的变化,很好地帮助确定了岩性突变面和沉积旋回,进而进行了沉积旋回期次和砂砾岩扇体期次的精细划分,为砂层组的划分和储量计算单元的确定提供了依据。在此基础上,盐家油田深层砂砾岩油藏2009年顺利实现了整体储量升级,上报探明储量4 167×104t。

5 结 论

针对东营凹陷北带深层砂砾岩储层岩性识别的难点,利用对岩心精细描述后不同的岩性刻度FMI成像,成像刻度常规测井,总结不同岩性在常规测井曲线上的响应特征,通过测井曲线的岩性敏感性分析,选取敏感曲线进行岩性识别曲线构建。实际应用表明,这种思路和方法可行,有较高的符合率,能够满足生产科研的需要。

[1] 姜素华,林红梅,王永诗.陡坡带砂砾岩扇体油气成藏特征:以济阳坳陷为例[J].石油物探 ,2003,(03): 313-317.

[2] 吕希学,肖焕钦,田美荣,等.济阳坳陷陡坡带砂砾岩体储层测井识别及描述技术[J].浙江大学学报:理学版 ,2003,(03):332-336.

[3] 李建红,周伦先.东营凹陷砂砾岩自然伽马测井响应特征研究及应用[J].石油天然气学报,2008,(01):88-91.

[4] 雍世和,张超谟.测井数据处理与综合解释[M].东营:中国石油大学出版社,2007.