南海西部乌石凹陷流沙港组二段储层精细表征

郭书生 高永德 曲长伟 蔡惠敏 孙本强 刘延梅

(1. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057； 2. 斯伦贝谢中国公司 北京 100015)

南海北部湾盆地油气资源丰富，先后在涠西南凹陷和乌石凹陷获得原油勘探的重大突破[1-2]，乌石凹陷东区中央隆起带构造脊是油气运移的主要指向区，也是近年来油气勘探的重要靶区[3-5]。目前乌石凹陷始新统流沙港组有重大油气发现，其中流沙港组二段构造型油藏分布规模较大且储量丰富[6-7]，但该储层存在岩性复杂、物性条件较差且非均质性较强等问题，造成对该储层沉积体系、优质储层成因及展布范围认识不精确，从而导致有些井位测试为低产，大大增加了勘探成本并延长了勘探周期。

测井技术具有连续性好和精度高的特点，已逐渐成为储层评价和描述不可或缺的手段。高分辨率电阻率成像测井可用于揭示地层中规模尺度较大的结构和构造[8-10]，如交错层理、平行层理、钙质结核、底冲刷面、裂缝和断层等。元素俘获能谱测井采用波谱分析推导地层元素含量，得到地层连续的岩石骨架密度[11]，精确计算泥质含量、孔隙度、渗透率及饱和度等岩石物理参数。因此，本文将高分辨率电阻率成像测井与元素俘获能谱测井综合应用，既能对乌石凹陷流二段地层岩相、沉积构造和沉积模式等进行研究分析，又能精细评价地层矿物组成及孔隙度、渗透率、饱和度等岩石物理参数，从而为流二段储层精细表征提供了坚实基础，并为流二段储层品质评价开辟了一条新途径。

1 区域地质背景

乌石凹陷为南海北部湾盆地南部坳陷东北部的一个次级构造单元[12-14]，整体为东西走向，平面上呈“S”形[3,15](图1)。乌石凹陷经历了古近纪裂陷(张裂期)和新近纪拗陷(裂后期)2个阶段，形成了“下断上坳”的双层构造模式，自下而上发育古近系长流组、流沙港组(流三段、流二段和流一段)和涠洲组，新近系下洋组、角尾组、灯楼角组、望楼港组和第四系[16]。根据凹陷古近系特征，可将乌石凹陷进一步划分为西洼北部陡坡带、西部洼陷带、西洼南部缓坡带、转换背斜带、中央隆起带、南部洼陷带和东洼南部陡坡带[15,17](图1)。

图1 乌石凹陷区域构造位置及构造单元[14,16]Fig .1 Location and structure units of Wushi sag[14,16]

2 岩心刻度与岩性识别

本次研究结合常规录井、常规测井、井壁取心和高分辨率电阻率成像资料进行岩性识别，尤其注重利用井壁取心资料刻度高分辨率电阻率图像。研究区主要识别出以下几种岩石类型：

1) 泥岩：常规测井曲线自然伽马大于90 API，中子孔隙度和密度读值较高，主要形成于静水环境；随钻高分辨率电阻率图像上可见水平层理和层状构造。

2) 炭质泥岩：常规测井曲线自然伽马大于90 API，中子孔隙度变大而密度读值变小，岩屑常污手，局部具煤质光泽；随钻高分辨率电阻率图像上可见水平层理和层状构造。

3) 粉砂岩：常规测井曲线自然伽马为70～80 API，中子孔隙度和密度负向分开小于1格，密度读值一般小于2.4 g/cm3；井壁取心上粉砂岩局部含泥质较重，泥质胶结，较疏松；随钻高分辨率电阻率图像上主要为暗黄色，可见块状特征(图2a)。

4) 泥质细砂岩：常规测井曲线自然伽马为60～80 API，中子孔隙度和密度近于重合，密度读值小于2.5 g/cm3；井壁取心表明泥质细砂岩成分以石英为主，致密的泥质胶结；随钻高分辨率电阻率图像主要表现为亮黄色，可见泥质成分较重(图2b)。

5) 细砂岩：流二段最主要的储层岩石类型，常规测井曲线自然伽马为60～70 API，中子孔隙度和密度负向分开近1格，成分以石英为主，次棱角—次圆状，分选较好，疏松泥质胶结；随钻高分辨率电阻率图像上以块状构造为主，可见交错层理和平行层理(图2c)。

6) 中砂岩：流二段主要的储层岩石类型，常规测井曲线自然伽马小于60 API，中子孔隙度和密度负向分开大于1格，密度读值一般小于2.3 g/cm3；

图2 乌石凹陷流二段常见岩性高分辨率电阻率成像测井图像特征Fig .2 High-resolution micro-electrical image characteristics of common lithology in Liu-2 Member in Wushi sag

井壁取心表明中砂岩成分也以石英为主，疏松泥质胶结；随钻高分辨率电阻率图像上中砂岩主要表现为浅黄色，可见部分中砂岩发育石英砾石颗粒，主要表现为块状构造(图2d)。

根据元素俘获能谱测井结果，流二段地层硅元素和铝元素含量最高，其次为铁元素，其他元素含量较少。矿物组成以黏土矿物和硅质矿物为主，黏土矿物分布在50%～84%， 平均63.9%，硅质矿物主要分布在14%～58%，平均35.8%，并含有微量的方解石和黄铁矿(图3)。

图3 乌石凹陷流二段地层元素俘获能谱测井结果Fig .3 Element capture spectrum result of Liu-2 Member in Wushi sag

3 沉积微相特征

前人对研究区流二段沉积相的分析主要是基于常规测井曲线响应特征、取心资料及录井资料所提供的岩石颜色、粒度等信息，但这些资料存在分辨率低、连续性差、成本高及周期长等不足。随钻高分辨率电阻率成像具有全井眼覆盖、分辨率高、连续性强、成本低及周期短的特征，可提供岩性及沉积构造特征，是沉积相研究的一种新手段。

以随钻高分辨率电阻率成像为基础，在乌石凹陷流二段识别出了底冲刷面、交错层理、平行层理、变形层理、滑塌构造、钙质结核、水平层理及层状构造等典型沉积构造(图4)。随钻高分辨率电阻率图像上底冲刷面常表现为凹凸不平的界面，界面之上常为岩性较粗的细砂岩、泥质细砂岩或中砂岩，界面之下多以泥岩为主，为牵引流或重力流水道典型的指示标志(图4a)。交错层理常发育在细砂岩与中砂岩中，在随钻高分辨率电阻率图像上表现为连续且成层性较好的细纹理特征，也是牵引流或重力流水道典型的沉积标志(图4b)。

根据随钻高分辨率电阻率成像，结合地震特征、常规测井曲线、井壁取心资料等，乌石凹陷流二段主要为牵引流及悬浮沉积，主要发育扇三角洲前缘沉积，还发育扇三角洲平原、前扇三角洲及半深湖沉积，可进一步识别出水下分流河道、河口坝、支流间湾、水下天然堤、席状砂、河漫沼泽、前扇三角洲泥等沉积微相，并建立了相应的成像解释图版。

图4 乌石凹陷流二段常见层理及典型构造高分辨率电阻率成像测井图像特征Fig .4 High-resolution micro-electrical image characteristics of common bedding and typical structure of Liu-2 Member in Wushi sag

水下分流河道为流二段最有利的储层沉积环境，岩性主要为浅灰色粉砂岩、细砂岩、泥质细砂岩和中砂岩；随钻高分辨率电阻率图像上主要发育块状构造及交错层理，可见平行层理及变形层理发育；常规测井曲线自然伽马低值，常呈箱形或钟形；底部沉积物粒度相对较粗，水动力较强，在随钻高分辨率电阻率图像上可见明显的底冲刷面(图5)。河口坝也是流二段1种重要的储层沉积微相，岩性主要为细砂岩和粉砂岩；随钻高分辨率电阻率图像上可见块状构造、变形层理、交错层理和平行层理发育；常规测井曲线自然伽马读值较低、成微锯齿状，主要表现为漏斗形(图6)。半深湖相中发育的泥岩是流二段最主要的盖层及烃源岩，主要为褐灰色泥岩；随钻高分辨率电阻率图像上主要发育层状构造、块状构造和滑塌变形构造，部分层段可见泥岩夹杂钙质结核；常规测井曲线上自然伽马读值较高，指示水动力较弱且较稳定的水体环境，滑塌变形泥岩的出现主要是受后期构造活动的改造(图7)。

水下分流河道是流二段最重要的储层沉积微相，本文首次尝试依据高分辨率电阻率成像识别沉积构造类型，建立研究区水下分流河道砂体沉积序列模式，以期对水下分流河道沉积有更深入的认识。通过对流二段水下分流河道发育的沉积类型的统计和详细分析，研究区流二段水下分流河道主要发育变形层理-交错层理-平行层理、变形层理-块状构造、块状构造-交错层理、块状构造-交错层理-平行层理、块状构造-平行层理以及交错层理-平行层理等6种沉积序列模式(图8)，其中块状构造-交错层理沉积序列最为发育，其次为变形构造-块状构造以及块状构造-交错层理-平行层理沉积序列类型，其他沉积序列类型发育较少。对研究区水下分流河道沉积序列的总结，弥补了井壁取心资料不连续的劣势，深化了对研究区储层沉积特征的认识。

图5 乌石凹陷流二段水下分流河道微相成像解释图版Fig .5 Micro-electrical image interpretation chart of underwater distributary channel in Liu-2 Member in Wushi sag

图6 乌石凹陷流二段河口坝微相成像解释图版Fig .6 Micro-electrical image interpretation chart of mouth bar in Liu-2 Member in Wushi sag

图7 乌石凹陷流二段半深湖相成像解释图版Fig .7 Micro-electrical image interpretation chart of semi-deep lacustrine mudstone in Liu-2 Member in Wushi sag

图8 乌石凹陷流二段水下分流河道沉积序列模式Fig .8 Sedimentary sequence model of underwater distributary channel sandstone in Liu-2 Member in Wushi sag

4 储层物性特征

以高分辨率电阻率成像识别出的储层岩性、沉积构造及沉积环境等为基础，对储层孔隙度、渗透率和饱和度等岩石物理参数进行计算。利用常规曲线计算储层孔隙度时采用固定骨架参数，但当储层矿物组分发生变化或者骨架参数不准确时，计算的孔隙度准确性值得商榷。基于元素俘获能谱测量及分析能够得到地层中的矿物组成信息，将此结果用于多矿物储层评价模型计算中[18]，根据印度尼西亚公式及Herron公式可得到含油饱和度与地层渗透率等参数。相对于用常规测井曲线进行储层评价，该计算结果更加精细，得到的储层参数更加准确。

根据元素俘获能谱计算的储层参数，乌石凹陷流二段可以划分出2套油层和17套含油水层。以A井为例，3 081.0～3 084.5 m井段油层中泥质含量比较低、岩性纯、储层物性较好，元素俘获能谱得到的孔隙度、泥质含量、饱和度、渗透率与常规解释基本一致(图9)。

图9 乌石凹陷A井流二段油层储层综合评价图Fig .9 Reservoir evaluation result of oil reservoir in Liu-2 Member of Well A in Wushi sag

但是，A井3套含油水层中泥质含量较高，用元素俘获能谱进行储层评价得到的泥质含量高于常规储层评价得到的泥质含量，用元素俘获能谱进行储层评价得到的有效孔隙度和渗透率小于常规储层评价得到的有效孔隙度和渗透率(图10)。且该井3套含油水层中泥质含量越多，2种方法计算的储层参数差别越大，其中在泥质含量比较重的A、C层，泥质含量相差10%～15%，孔隙度相差1%～3%；而在泥质含量较少的B层，计算参数差别较小。

5 构造特征分析

前人对断层的识别常基于地震资料，所识别的断层常属于规模较大的断层[19]，而发育规模较小的断层在地震剖面上无法识别。随钻高分辨率电阻率成像的分辨率可达10 mm，既可识别发育规模较大的断层并与地震资料互相刻度，也可判断地震剖面无法识别的微断层。

根据随钻高分辨率电阻率成像，乌石凹陷流二段发育开启型和闭合型2种断层。第1类为开启型断层，断面为低阻特征，常发育在砂岩地层中，断面两侧地层常发生明显错动，断层附近常发育变形，且元素俘获能谱结果显示断面附近并无明显泥质成分或高导矿物成分增加的特征，低阻成因主要为钻井液的充注；此类断层常作为油气的输导通道，有利于排烃时期油气在砂岩储层中的赋存(图11a)。第2类为闭合型断层，主要发育在泥岩地层中，断面常呈高亮特征，断层附近常有高阻缝发育；此类断层主要由烃源岩排烃作用形成，断层被充填，在闭合之前可作为排烃通道，但对后期油气运移的影响较小(图11b)。

图10 乌石凹陷A井流二段含油水层储层综合评价图Fig .10 Reservoir evaluation result of oil-bearing water reservoir in Liu-2 Member of Well A in Wushi sag

图11 乌石凹陷流二段砂岩与泥岩层段断层成像特征Fig .11 High-resolution micro-electrical image characteristics of fault in sandstone and mudstone of Liu-2 Member Wushi sag

6 砂体展布分析

根据岩矿特征、重矿物组合特征及水动力特征的研究，前人认为乌石凹陷流沙港组主要受控于南、北两个方向的物源[20]。基于高分辨率电阻率成像进行砂体展布分析主要依据电阻率成像识别的砂岩中的交错层理[21]。一般来讲，交错层理需要进行构造倾角消除，而构造倾角通常由砂体下部泥岩段中稳定的地层倾角来确定[7,9]。以乌石凹陷A井为例，该井流二段地层倾角均较大，须在构造倾角消除之后才能获得更为准确的砂体展布方向，即古水流方向或物源方向(图12)。结果表明，该井流二段砂体的展布方向主要为近南、北2个方向，古水流方向为近南、北2个方向，即物源方向存在近南、北2个方向(图12)，这一认识对于该井区今后勘探井和开发井的钻井方案设计具有一定的指导意义。

图12 乌石凹陷A井流二段古水流方向构造倾角消除前后玫瑰图对比Fig .12 Comparison of paleo current orientation before and after SDR in Liu-2 Member of Well A in Wushi sag

7 结论

1) 依据随钻高分辨率成像及井壁取心资料标定，乌石凹陷流二段主要发育6种岩石类型，细砂岩与中砂岩为主要储层岩石类型，黏土矿物和硅质矿物为主要矿物组成，并识别出了相应的沉积构造。

2) 建立了乌石凹陷流二段牵引流(扇三角洲前缘)沉积微相图版，确定了各种沉积微相的岩性-沉积构造-常规曲线-成像特征的判别标志，对未取心但有成像资料的区域进行了沉积微相精细划分。

3) 高分辨率电阻率成像结合元素俘获能谱测井可用于准确计算储层的孔隙度、渗透率及含油饱和度等物性参数，据此在乌石凹陷流二段识别出了2套油层和17套含油水层。

4) 基于随钻高分辨率电阻率成像及元素俘获能谱测井，在乌石凹陷流二段识别出了闭合型和开启型2种规模较小的微断层，流二段砂体展布方向主要为近南、北2个方向，即物源方向主要为近南、北2个方向。这些认识为该地区流体运移的深入研究提供了强有力基础，对该地区今后钻井方案设计具有一定的指导意义。