声电成像测井在演武地区北部延安组油藏勘探中的应用

刘行军,刘克波,李香玲,赵渝平

(1.西北大学地质学系,陕西西安710069;2.中国石油测井有限公司长庆事业部,陕西西安710201)

声电成像测井在演武地区北部延安组油藏勘探中的应用

刘行军1,2,刘克波2,李香玲2,赵渝平2

(1.西北大学地质学系,陕西西安710069;2.中国石油测井有限公司长庆事业部,陕西西安710201)

鄂尔多斯盆地西南部演武地区含油层系主要存在于侏罗系延安组地层中,油藏分布受构造控制作用明显,勘探难度较大。在对该区延安组砂岩的电成像测井特征及古水流分析基础之上,对该区砂体的展布进行了预测;利用电成像资料上泥岩倾角及倾向数据,对该区构造进行了分析,结合区域上储层发育特征,指出了有利于石油聚集的区带;在对该地区声电成像测井反映出的裂缝及井眼垮塌方位数据分析之上,论述了研究区地层应力特征。

声电成像测井;地层倾角;古水流方向;地层应力

0 引 言

演武地区位于鄂尔多斯盆地西南部,处于天环向斜构造单元东翼,油藏分布受构造控制作用明显。该地区侏罗系延安组油层见于延7、延8、延9等小层中,各小层在平面上及纵向剖面上的厚度、电性特征、物性特征差异较大。为了进一步在该区寻找有利于油气聚集区域,查明含油层系规模及延伸方向,近些年在该区进行了多口井声电成像测井,为油气藏的勘探提供技术支持[1-3]。本文论述了声电成像测井资料在演武地区北部的应用,在声电成像资料分析基础之上,对该地区砂体古水流分向进行了分析,对该区有利的勘探区带进行了预测和地层应力特征分析,将有助于提高在该区的勘探成功率。

1 地层主要岩性及声电成像特征

受区域构造运动的影响,鄂尔多斯盆地在三叠纪末期隆升,在凹凸不平的三叠系侵蚀面上沉积了富县组,富县组沉积之后,盆地处于一个稳定下沉时期,形成了含煤系地层的延安组地层[4-5]。延安组地层厚度约250～300 m,主要由浅灰色、灰褐色、灰白色细-中砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩、深灰色泥岩、粉砂质泥岩及煤层组成,主要为河流-三角洲相沉积。

演武地区北部延安组岩层有着不同的内部结构及构造,决定了不同的岩层有着不同的声电成像特征。图1、图2为演C井、演B井不同岩层电成像及声电成像特征图。图1中(a)图为块状构造砂岩; (b)图为煤层。图2中(a)图下部为中-厚层块状泥岩,上部为水平层理发育的薄互层泥岩;(b)图为水平层理发育的薄互层泥岩;(c)图为板状交错层理发育的砂岩;(d)图为槽状交错层理发育的砂岩。

图1 演B井延安组块状构造砂岩及演C井延安组煤层

图2 演C井延安组典型泥岩图(a)、(b)及交错层理发育的砂岩图(c)、(d)

2 砂岩层理类型及古水流方向分析

根据常规测井资料分析,演C井延安组纵向剖面砂泥比为0.53;演B井延安组剖面砂泥比为0.20;演A井延安组剖面砂泥比为0.28。天环向斜轴部附近的演B井延安组砂泥比最低,表现出以浅湖相沉积为主的特征,而天环向斜东翼的演C井、演A井砂泥比要高一些,其中演C井砂体厚度占该井整个延安组厚度的一半以上,表现流河-三角洲相沉积的特征。不同井区砂体发育程度主要受控于古地理环境及古构造运动,砂泥比在平面上的变化表明,延安组砂体发育程度在横向上变化复杂,沉积相在侧向上变化快的特点。成像测井资料研究表明,演武地区北部延安组砂体发育有不同类型的层理,层理类型主要有槽状交错层理、板状交错层理、楔状交错层理、平行层理、波状层理等(见表1、图2、图3)。

水槽实验结果表明,在不同水动力条件下及水深情况下,沙床在迁移过程中形成了不同类型交错层理[6]。槽状交错层理在地层倾角矢量图上倾向于杂乱模式,层理倾角和倾向变化范围大(见图3),不能对古水流方向作出判断。研究区延安组砂岩中的槽状交错层理一般发育在砂体底部-中下部,倾角变化范围5°～35°,是在强水动力条件下形成的。

在地层倾角矢量图上板状、楔状交错层理一般表现为红模式或者蓝模式,层理倾向基本一致,倾角呈有规律的变化。板状及楔状交错层理纹层的倾向方向是古水流识别的良好标志。研究区延安组砂岩中的板状、楔状交错层理一般发育在砂体中部-中下部,倾角变化范围6°～38°,是在较强水动力条件下形成的。

平行层理为较急水流条件下快速沉积的产物,在地层倾角矢量图上一般为小倾角的绿模式或杂乱模式。研究区延安组砂岩中的平行层理主要存在于砂体中上部。水平层理及波状层理是在水动力条件弱的环境下形成,在地层倾角矢量图上一般也表现为小倾角的绿模式或杂乱模式,但是水平层理以及波状层理一般发育在砂体顶部,而平行层理主要存在于砂体中上部(见图3)。

在识别出层理类型基础之上,对研究区古水流方向进行了分析。板状、楔状交错层理倾向是反映古水流方向的良好标志,分别对演C井、演B井、演A井延安组砂体中发育的板状、楔状交错层理倾向作了统计(见表1)。统计结果表明,演C井延9、延8层古水流方向规律性明显,为东偏北-东北(见图3),砂体延伸方向主要是北东东-南西西;延6、延5层古水流方向变化范围较大,从北偏西-东南方向变化,显示出辫状河-网状河河道水流的特点,延6、延5层平均的古水流方向为东偏北。因此,延6、延5层砂体大致延伸方向为东偏北-西偏南方向。演B井延10、延6、延4+5及演A井延9、延8砂体古水流方向较为一致,平均古水流方向为西偏南-西南方向,砂体延伸方向主要是南西西-北东东。

表1 演C井延安组砂岩主要层理类型及特征

图3 演C井延8层成像测井沉积分析图

综合分析演C井、演B井、演A井延安组砂体古水流方向可以得出结论,①受古地理环境以及古构造运动的控制,处于不同井区的延安组砂体古水流方向不同,且水流在平面上变化范围较大。②同一个井区延安组砂体从底部到顶部古水流方向变化不大,古水流方向较为稳定。③研究区存在东北及西南方向2个物源。

3 区域构造分析

原始沉积条件下形成的泥岩,一般发育水平层理,呈薄互层沉积。泥质沉积物固结成岩以后,如果泥岩所在地区发生了区域构造运动,那么这些稳定的水平产状的泥岩层就会发生倾斜,倾斜角度越大,反映出该地区构造运动越强烈。层面倾斜的泥岩段在地层倾角矢量图上一般为绿模式,对演C井、演B井、演A井延安组发生明显倾斜的泥岩地层倾角作了统计分析,各井不同层位的泥岩倾角及倾向数据见表2。在表数据基础之上,结合常规测井资料及地震勘探成果对研究区延安组油藏与构造、储层之间关系作了进一步分析。

演武地区延安组油藏受构造控制作用明显,油气在运移过程中会在构造隆起高点的储层中聚集,构造高点可以是小型背斜,也可以是鼻状隆起部位。研究区延安组有工业油流的井区应同时具备储层发育和位于构造高点附近2个条件,演2a、演2b、演2c、演2d、演3a等井成功产出工业油流就充分说明了这一点。

演C井位于天环向斜东翼演×井区小型背斜西北侧,该井延长组剖面砂泥比为0.53,延5、延6、延8层砂体发育,延9层砂体较薄,延9层中最厚的砂体厚度3.0 m,延10层缺失,延4、延7层砂体基本不发育,从表3可以看出,演C井延安组泥岩倾角从延9-延4逐渐减小,延9层泥岩发生了明显的倾斜,倾斜的角度最高可达31°,倾向西北(见图4)。

在延9～延4层中,延9层受区域构造运动影响最大,其次为延8、延7层。根据该井泥岩层段地层倾角产状推测该井东南方向延安组发育有小型背斜或者鼻状隆起的构造高点,演×井是位于演C井东南部的1口探井,演×井地质资料和研究区地震资料成果说明了推测的正确性。演×井延9层2.6 m厚的砂体产油1.6 t/d,产水6.3 m3/d。演C井延安组虽然构造起伏比较大,但是演C井并不是位于构造高点附近,构造高点应该还在该井东南方向,所以演C井延安组未见有工业油流。

表2 演C、演B、演A井延安组构造倾斜泥岩地层倾角

演B井位于天环向斜轴部东侧附近宽缓鼻状隆起地带,该井延长组剖面砂泥比为0.20,延10、延4+5层砂体发育,延9、延8、延7、延6层砂体基本不发育,延10-延7层泥岩倾角4°～15°,倾向东偏北-东南。延6-延4+5层泥岩倾角4°～12°,倾向西南。该井延安组没有工业油流的主要原因是主力储层不发育,构造隆起不明显。

图4 演C井延安组泥岩地层倾角及成像特征图

演A井位于天环向斜东翼宽缓鼻状隆起地带,该井延长组剖面砂泥比为0.28,延9、延8、延7层砂体发育,延10、延4+5、延6层砂体基本不发育,延10-延9层泥岩倾角6°～8°,倾向西南。延7层泥岩倾角4°～8°,倾向西南。该井没有工业油流的主要原因是主力储层构造隆起不明显。

4 地层应力方向分析

地层应力方向与井眼崩落的方位及钻井诱导缝方位关系密切。在钻井过程中,构造应力得到释放,因而产生一组与之相关的诱导缝及井壁崩落[7]。从声电成像图上分析井眼崩落方向和钻井诱导缝方位可以确定地层最大、最小水平主应力方向。

声电成像测井资料显示演C井、演B井、演A井钻井诱导缝不发育,仅在演B井延10层、演C井延6层发现有天然的裂缝(见表3、图5)。但是演C井、演B井、演A井延安组泥岩和煤层处井壁垮塌较为普遍,井壁的方向性垮塌形成了椭圆化井眼(见表4、图6),对演C井、演B井椭圆化井眼的方位作出了统计(见表4)。从表4和图6可见,演C井延安组椭圆化井眼平均方位为144°～324°,演B井延安组椭圆化井眼平均方位为167°～347°,因此,演C井区延安组最大水平主应力平均方位为54°～234°,演B井区延安组最大水平主应力平均方位77°～257°。

综合以上分析认为,天环向斜东翼演C井区延安组地层最大水平主应力约为东北-西南方向,天环向斜轴部附近演B井区延安组地层最大水平主应力约为东偏北-西偏南方向,最大水平主应力方向在区域上的差异主要由于构造应力在不同构造部位上分布不均引起的。

图5 演B井发育天然裂缝的砂岩声电成像图

图6 演B井椭圆化井眼电成像特征图

表3 演C、演B井延安组天然裂缝特征

表4 演C、演B井延安组椭圆化井眼方位

5 结 论

(1)声电成像测井资料研究表明,研究区延安组不同岩层有着不同的内部结构及构造,泥岩主要为水平层理发育的薄互层沉积,砂岩主要发育有槽状交错层理、板状交错层理、楔状交错层理、平行层理、波状层理等,并见有块状构造砂岩和泥岩。

(2)由于古地理环境以及古构造运动影响,研究区延安组砂体古水流方向在不同井区上变化范围较大,但在同一个井区,延安组砂体从底部到顶部古水流方向变化不大,古水流方向较为稳定。

(3)处于不同构造部位的井区有着不同的沉积环境,天环向斜轴部附近的演B井延安组表现出以浅湖相沉积为主的特征,储层发育差,而天环向斜东翼的演C井、演A井表现出流河-三角洲相沉积的特征,储层发育较好。延安组油藏与构造、储层之间关系分析表明,该区有工业油流的井区应同时具备储层发育和位于构造高点附近2个条件,演武地区北部最有利有油气聚集的区块应在演X井区附近沿北东东-南西西方向一带。

(4)研究区地层应力方向分析认为,天环向斜东翼演C井区延安组地层最大水平主应力约为东北-西南方向,天环向斜轴部附近演B井区延安组地层最大水平主应力约为东偏北-西偏南方向,最大水平主应力方向在区域上的差异主要由于构造应力在不同构造部位上分布不均引起的。

[1] 王珺,杨长春,许大华,等.微电阻率扫描成像测井方法应用及发展前景[J].地球物理学进展,2005,20 (2):357-364.

[2] 付金华,石玉江,侯雨庭,等.成像测井技术在长庆低渗透油气藏中的应用[J].中国石油勘探,2002,7(4):51-64.

[3] 陈本才,马俊芳,高亚文.地层微电阻率扫描成像测井沉积学分析及储层评价[J].西部探矿工程,2004,103 (12):93-95.

[4] 陕西省地质矿产厅.陕西省岩石地层[M].北京:地质出版社,1997.

[5] 李克勤.长庆油田石油地质志卷十二[M].北京:石油工业出版社,1992.

[6] 赵澄林.沉积岩石学[M].北京:石油工业出版社, 2001.

[7] 练章华,康毅力,徐进,等.裂缝面及井眼附近的应力分析[J].西南石油学院学报,2001,23(3):37-39.

Application of Acoustic-electric Imaging Logging to Yanan Formation Reservoir Exploration in Northern Yanwu Area

L IU Xingjun1,2,L IU Kebo2,L IXiangling2,ZHAO Yuping2
(1.Department of Geology,Northwest University,Xi’an,Shaanxi 710069,China; 2.Changqing Division,China Petroleum Well Logging CO.LTD.,CNPC,Xi’an,Shaanxi 710201,China)

The main oil layers exist in the Jurassic Yanan Fo rmation in Yanw u area in the southwest of the O rdos basin.Distribution of the reservoir isobviously controlled by the tectonic,and the exp lo ration ismore difficult.Distribution of the sand body is p redicted on the basis of the electrical imaging characteristics of sand rock and paleocurrent analysis in this area.The tectonics in this area is analyzed w ith log data of the inclination and tendency of m ud rock.Com bined w ith the featuresof the reservoir,given is the favorable zone of oil accumulation.Based on analysisof acoustical and electrical imaging log data about cracks and collap sed bo rehole,discussed are the formation stress characteristics of the above area.

acoustic-electric imaging logging,formation dip,paleocurrent,formation stress

P631.814 文献标识码:A

刘行军,1975年生,主要研究含油气盆地储层评价、测井资料解释与应用。

2010-07-14 本文编辑 李总南)