西233井区长72致密油储层成因砂体测井识别

石玉江,王长胜,周金昱,刘之的,张鹏,杨珺茹

(1.长庆油田勘探开发研究院,陕西 西安 710018;2.西安石油大学地球科学与工程学院,陕西 西安 710065)

0 引 言

鄂尔多斯盆地西233井区延长组长7段发育典型的致密油,致密油层与优质烃源岩源储共生、源内成藏,主要分布在深湖-半深湖相重力流砂体和三角洲前缘砂体中[1-3]。烃源岩分布广,油源条件优越。

西233井区长7油层是鄂尔多斯致密油开发的示范区。采用常规压裂技术,研究区长7致密油储层平均单井试采产量仅为0.6～0.9 t/d,且呈现出产量递减快的困境[4]。为了提升单井产量,高效开发研究区长7层系的致密油,2011至2012年,相继开展了致密油水平井体积压裂试验,水平井试采初期日产量均在10 t以上,取得了良好的开发效果[5]。因此,水平井是提升致密油产量的一项关键技术。

致密油储层成因砂体识别是油气勘探的基础和关键,也直接关系到水平井压裂分级评价和压裂层段优选[6-8]。砂体成因不仅仅影响砂体纵横向的分布,更重要的是控制着储层的非均质性[9-11]。研究区内长72致密油储层岩性变化快,单砂体厚度薄,横向变化较大,分布规律尚不清晰。据此,查明成因砂体分布特征,将有助于弄清砂体的分布规律。

本文基于岩心描述和成像测井刻度常规测井的思路,细致分析成因砂体的测井响应特征,提取能够有效映射不同成因砂体的测井表征参数,进而构建成因砂体测井识别图版,以该图版开展研究区的成因砂体测井识别,以期提高研究区长7储层综合评价和“甜点”分布的预测精度,并为水平井压裂层位分级评价和优化提供借鉴。

1 研究区概况

西233井区位于甘肃省庆城县,该区块目的层以长7段为主,位于伊陕斜坡西南部,西部边缘处于天环坳陷的西翼[5,12],整体表现为东倾单斜构造,构造较平缓,地层倾角小,局部发育微弱鼻状构造[13]。已有研究表明,西233井区长7段为半深湖-深湖沉积环境,沉积物主体为半深湖-深湖背景下的深水重力流沉积,主要沉积亚相类型:砂质碎屑流、浊流、滑塌、湖相等沉积[5]。

研究区长72期浊积砂体分布面积广,厚度大[11-12]。在生烃增压等作用下,毗邻长72致密储层的砂体油气充注度高,具有普遍含油的特点[13]。研究区内长72致密油储层平均油层厚度5.3 m,孔隙度9.9%,渗透率0.13×10-3μm2,属于典型的致密油[14]。整体上来看,研究区长7致密油岩性变化快,单砂层厚度薄,砂体横向连续性差、分布不稳定,非均质性较强,稳定优质储层分布规律难寻,影响致密油水平井部署和开发效果。

2 长7致密油储层成因砂体测井响应特征

研究区长7地层整体沉积特征反映了湖盆形成、发展和消亡的演化过程,长7段沉积期表现为湖盆最大海泛期,整体表现为半深湖-深湖相沉积。发育主要岩性类型:细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩。

研究区长7地层为典型的深湖相重力流沉积,主要包括砂质碎屑流、浊流、滑塌沉积3种砂体成因类型和半深湖-深湖泥。

发育多种沉积构造类型:以块状层理和泥岩撕裂屑最常见,还有递变层理、平行层理、水平层理、包卷层理、小型褶皱构造等(见图1)。

2.1 砂质碎屑流细砂岩相

砂质碎屑流沉积主要发育均质块状细砂岩。该成因砂体规模相对较大,常发育几十厘米至几米厚的砂层。部分砂体顶部发育薄层平行层理,底部含无定向分布的植物碎屑。砂质碎屑流砂体颗粒分选性较好,矿物成熟度和结构成熟度较低,杂基含量相对较高[14-15]。

砂质碎屑流细砂岩相在常规测井曲线上表现为低自然伽马、低声波时差和高电阻率。自然伽马测井曲线形态显示为箱形或钟形;微电阻率扫描成像测井呈现为具平行层理的亮色块状厚层[图1(d)]。

2.2 浊积粉细砂岩相

图1 木53井不同成因砂体测井响应特征

浊积岩主要由细砂岩、粉砂岩构成,常发育正粒序的砂泥岩薄互层。浊积粉细砂岩正粒序的上部,常发育砂纹层理等牵引流构造;受小规模侵蚀影响,浊积粉细砂岩底部形成槽模、火焰状构造等同生变形构造[16]。

浊积粉细砂岩相的测井响应特征呈现出中等自然伽马、中高电阻率、中低声波时差。自然伽马测井曲线形态多为钟形或齿状;微电阻率扫描成像测井上表现为暗色的粉砂岩与亮色的细砂岩互层[见图1(a)]。

2.3 滑塌细砂岩相

滑塌沉积相主要发育块状粉砂质泥岩和粉砂岩,砂体厚度较大,但砂泥混杂非常强烈。滑塌细砂岩相中常有大小不均一的泥砾,中上部一般发育包卷层理和小型褶皱构造,底部发育球枕构造和滑动面,与碎屑流沉积的主要区别之一是与下伏岩层不一定有突变界面,向下和向上与正常层之间均可呈渐变接触关系。

滑塌细砂岩相在常规测井曲线上表现为中自然伽马、中低声波时差和中高电阻率特征,自然伽马曲线形态呈不规则齿状叠加。微电阻率扫描成像测井特征:顶部多见亮黄色或亮白黄色的滑塌变形构造,底部多为球枕构造,且滑塌细砂岩砂体与上下地层常呈突变接触关系[见图1(b)]。

2.4 半深湖深湖泥岩相

半深湖-深湖泥岩相呈暗黑色或灰黑色的厚层块状,局部发育水平层理[16]。常规测井曲线表现呈指状或齿状的中高自然伽马测井曲线形态、中高声波时差、低电阻率;成像测井表现为暗色条带状,水平层理较发育[见图1(c)、(e)、(f)]。

3 成因砂体测井识别

3.1 成因砂体识别参数

限于研究区成像测井资料较少,基于常规测井资料现有方法识别精度又较低,需要构建一种成因砂体测井识别方法。成因砂体测井响应特征分析得知,自然伽马对成因砂体的敏感性较高。采用自然伽马测井曲线的光滑程度结合泥质含量表征砂体结构,进而根据砂体结构识别成因砂体。利用自然伽马测井计算砂体结构指数的方程为

(1)

(2)

(3)

(4)

变差方差根G值综合反映了砂体层段的自然伽马测井曲线的整体波动性。G值愈小,表明自然伽马测井曲线愈加光滑,说明砂体沉积时水动力条件对沉积物的改造越充分,砂体越接近块状。

鉴于自然伽马测井受测井系列等影响,造成相同成因砂体的自然伽马测量值变化较大,另外不同成因砂体具有相似的测量值。研究将自然伽马减小系数作为识别成因砂体的另一个参数。自然伽马减小系数不仅与泥质含量和粒度中值大小有关,也指示了沉积环境。据此,利用自然伽马测井基于方程(5)求取自然伽马减小系数,进而来识别成因砂体。

(5)

式中,GR1为自然伽马减小系数,无量纲;GRmax、GRmin分别为自然伽马最大值、最小值,API。

3.2 成因砂体测井识别图版

基于岩心观察描述和成像测井刻度常规测井思路,系统分析不同成因砂体的砂体结构表征参数G和自然伽马减小系数GR1发现,砂质碎屑流细砂岩相的GR1值较高,而G值相对较低。浊积粉细砂岩的GR1值相对较低,而砂体结构指数G值略高于砂质碎屑流细砂岩相,滑塌细砂岩的GR1值低,但由于砂体内部滑塌变形导致砂泥混杂,所以G值较高。而半深湖-深湖泥岩相的GR1为低值,G为高值。

为了更直观地分析成因砂体与自然伽马减小系数GR1和砂体结构表征参数G之间的关系,基于上述不同成因砂体的G和GR1值,绘制了GR1—G交会图(见图2)。由图2知,GR1和G这2个参数能够较好地区分不同成因砂体的类型,便于建立不同成因砂体类型的定量识别标准。

图2 不同成因砂体GR1—G交会图

3.3 成因砂体测井识别

依据上述不同成因砂体的测井响应特征分析,将建立的成因砂体测井识别标准程序化,挂接到Forward测井处理与综合解释平台上,实现研究区长72段单井纵向上成因砂体定量识别与划分。图3是里303井砂体成因单元识别成果图。该井2 071.9～2 073.3 m井段,自然伽马和自然电位测井曲线基本呈现钟型,计算的砂体结构指数G值为14.1,自然伽马减小系数为0.88,两者均反映该储层为砂质碎屑流成因砂体,岩心描述表明该井段为砂质碎屑流成因砂体;该井2 078.3～2 092 m井段,自然伽马和自然电位测井曲线基本呈现钟型,但自然伽马值较高,计算的砂体结构指数G值为15.8,自然伽马减小系数为0.69,两者均反映该储层为浊积流成因砂体,岩心描述表明该井段为浊积流成因砂体。这2套储层成因砂体识别结果与岩心描述完全吻合,进一步印证了图2的图版能够较好地实现成因砂体识别和划分,且识别效果良好。

研究区140余口井成因砂体测井识别表明,长72段多为块状致密的砂质碎屑流细砂岩相,浊流成因砂体也较为多见,而滑塌细砂岩相相对较少。

图3 里303井砂体成因单元识别成果图*非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

4 成因砂体平面分布特征

在成因砂体单井测井处理解释的基础上,绘制出研究区长72段成因砂体的平面分布图(见图4)。由图4可知,研究区长72地层主要发育砂质碎屑流细砂岩相和浊积粉细砂岩相,滑塌细砂岩分布于西北部、东北部、西部和中部里130和悦24井区,半深湖-深湖泥岩相分布于西北部、东北部、西部和中部里10和悦33井区。

里180井长72段2 044.4～2 054.3 m致密油储层,利用上述方法计算的自然伽马减小系数分布范围为0.77～0.85,砂体结构表征指数G分布范围为0.21～0.32,该储层识别为砂质碎屑流细砂岩相。该井段试油日产油量10.29 t,试油累产油量31.38 t。白499井长72段2 004～2 008 m成因砂体识别为浊积粉细砂岩相,该井段试油日产油量2.81 t,试油累产油量17.09 t。分析表明,长72段致密油储层产能与成因砂体关系较为明显,砂质碎屑流细砂岩相块状砂体岩性、物性和含油性分布越均匀,对应测井曲线越光滑,往往具有高产油流,浊积粉细砂岩次之,而滑塌细砂岩由于发育砂泥交互层,则相对难以获得工业油流。

图4 西233井区长72段成因砂体平面分布图

5 结论

(1)西233井区72地层主要发育砂质碎屑流细砂岩相和浊积粉细砂岩相,滑塌细砂岩零星分布于西北部、东北部、西部和中部。

(2)砂体结构表征参数G和自然伽马减小系数GR1对成因砂体较为敏感,依据这2个参数建立的图版能够有效地识别成因砂体类型,识别结果与岩心描述具有较高的吻合度,进一步印证了所述方法的实用性。