沧东凹陷孔二段细粒沉积相区测井岩性识别方法

朱伟峰,李俊国,丁娱娇,吴佳朋,国春香,赵同泽

(中国石油大港油田分公司勘探开发研究院,天津300280)

0 引 言

近年来,沧东凹陷孔二段细粒沉积相区致密油层钻探获得重大突破,多口井获得工业油气流。沧东凹陷孔二段是以辫状河三角洲沉积为主,在三角洲前缘主砂带形成常规储层,远端主要是以细粒沉积岩为主的致密储层,细粒沉积岩发育面积比较大,成环带状分布特征,岩性主要是以混合沉积岩为主,岩石矿物成分复杂,常规岩性识别方法无法进行有效识别。

通过对孔二段关键井官××井500 m系统取心岩性描述与测井曲线对比分析,提取了岩性敏感变化曲线(密度、声波、无铀伽马、电阻率),同时对密度、声波测井曲线进行物性影响校正,建立一种基于核磁共振孔隙度、声波、密度、无铀伽马、电阻率等多敏感曲线融合的岩性分类及连续自动判别技术,有效实现岩性分类。为进一步开展细粒沉积相区区域内老井及多井的岩性识别,以测井相分析为基础,建立了测井相岩性数据库,形成了老井及多井的测井相岩性识别的方法。通过以上2种方法对沧东凹陷孔二段细粒沉积岩进行分析,有效解决了孔二段细粒沉积相区岩性从定性到定量到区域的岩石识别与评价。

1 细粒沉积岩岩性特征及分类

由X衍射全岩分析得到沧东凹陷孔二段细粒沉积岩岩性特征,主要表现为:①矿物成分复杂,优势矿物不明显。孔二段细粒沉积岩矿物成分包括石英、长石(钾长石+斜长石)、方解石、铁白云石+白云石(以铁白云石为主)、方沸石、黏土、菱铁矿、黄铁矿,其中菱铁矿+黄铁矿含量非常低,平均值都在3%以内;方沸石含量比较高,平均在15%左右(见图1)。砂岩、碳酸盐岩、方沸石+黏土各占三分之一;②岩石矿物含量纵向变化大。图2为官××井孔二段不同油组X衍射全岩矿物含量分析图,从图2可见,不同层组的石英+长石、碳酸盐岩等所含矿物含量变化比较大,纵向上细粒沉积岩岩性差异较大。

由于研究区细粒沉积岩具有复杂的矿物成分和优势组分不明显的特点,传统的以优势矿物含量大于50%的岩石类型命名原则已经不适合用于该地区的岩石命名,地质上在官××井系统取心的基础上,采用三端元矿物归一化的方法,建立适合目标区的岩石类型命名标准,将细粒沉积岩岩性划分为细粒长英沉积类、碳酸盐岩类、细粒混合沉积岩类、黏土岩类4大类又细分成细粒长英沉积岩、云(灰)质细粒长英沉积岩、黏土质细粒长英沉积岩、白云(灰)岩、长英质白云(灰)岩、黏土质白云(灰)岩、黏土岩、长英质黏土岩、云(灰)质黏土岩、长英质细粒混合沉积岩、云(灰)质细粒混合沉积岩、黏土质细粒混合沉积岩12种岩石类型[1],因此,研究区急需一种对新命名的岩石类型进行有效识别的方法。

图1 孔二段细粒沉积岩矿物含量不同层组矿物含量对比图

图2 官××井岩心分析岩石矿物含量纵向分布图

2 细粒沉积岩岩性识别方法与定量计算

2.1 基于多参数融合岩性识别方法

2.1.1岩性的定性识别

由地质岩性分类可知,目标区块的岩石类型分为4大类12小类。研究发现目标区块岩性复杂,薄互层发育,岩性纵向变化快,非均值性强,测井曲线难以反映各种岩性细微变化,利用测井资料很难将12种岩性区分开来。通过对系统取心井岩性描述、岩性厚度与常规测井曲线分辨率、响应特征的综合对比分析发现,虽然测井信息难以区分12种岩性,但区分4大类岩性还是可以实现。

测井岩性识别主要是通过不同岩性在测井曲线响应特征差异来表征。由于测井响应特征受到了不同因素的制约及目标区岩性复杂性的影响,因此利用单一测井曲线响应特征已经不能满足岩性识别的需求。对研究区测井特征综合分析,提出了多参数融合识别岩性的方法。该方法第1步提取岩性相关的敏感曲线,根据系统取心的岩性描述与测井曲线对比分析发现,对岩性变化较为敏感的曲线有无铀伽马、电阻率、密度、声波等,因此优选以上4条测井曲线进行岩性识别。其中无铀伽马、电阻率曲线主要受岩性影响,但是声波、密度曲线除受岩性影响外,物性控制作用明显。第2步利用核磁共振测井总孔隙反推得到岩石视骨架密度值和视骨架声波值[见式(1)与式(2)][2],消除常规测井曲线密度与声波的孔隙度对岩性识别的影响。第3步将计算得到的骨架密度、骨架声波、无铀伽马曲线加权组合得到岩性归一化曲线[见式(3)],将深探测电阻率曲线对数刻度得到电性归一化曲线,依据电性归一化曲线与岩性归一化曲线可以最终识别出细粒长英沉积类、碳酸盐岩类、细粒混合沉积岩类、黏土岩类等4大类(见图3)。将该方法编写软件,实现了细粒沉积岩的分类连续自动判别。

(1)

(2)

式中,Tma为骨架声波;ρma为骨架密度;AC为声波值;DEN为体积密度;φNMR为核磁测井总孔隙度。

图3 多参数融合岩性分类图版

岩性归一化曲线利用归一化后的视骨架密度与视骨架声波反向重叠后与归一化后无铀伽马曲线加权平均得到,计算公式为

(3)

式中,YX为岩性归一化曲线;DENg为视骨架密度归一化曲线;ACg为视骨架声波归一化曲线;KTHg为无铀伽马归一化曲线。

2.1.2矿物含量定量计算

沧东凹陷孔二段岩石矿物类型包括石英、长石、白云石、方解石、方沸石、黏土、菱铁矿、黄铁矿,其中菱铁矿+黄铁矿含量在3%以内,矿物成分计算忽略不计。研究区的测井资料多为常规测井与核磁共振测井资料,常规方法很难将石英、长石、白云石、方解石含量精确计算。文章主要是在上述岩性识别分类的基础上,依据官××井系统取心实验数据建立了孔二段细粒沉积相区致密储层矿物含量体积解释模型,模型的砂质为石英+长石、碳酸盐岩为方解石+白云石、另外还有方沸石、泥质(黏土)和孔隙度组成,其中孔隙是由核磁共振测井提供[3],其他矿物含量主要采用系统取心官××井全岩分析矿物的含量与敏感测井曲线进行结合,通过岩心数据刻度岩性敏感曲线,建立该地区岩性定量计算模型,建立了该区经验回归公式(见图4),碳酸盐岩含量通过物质平衡方程得到,该模型的建立实现了细粒沉积相区各种矿物含量的定量计算。

2.2 基于测井相的多井岩性识别方法

图5 测井相岩性识别成果图

沧东凹陷孔二段老井较多,配套的测井系列只有常规测井曲线,上述基于核磁共振测井的多参数融合岩性识别方法无法对老井的岩性进行识别,为此在上述方法研究的基础上提出了测井相岩性识别方法。该方法主要是通过系统取心官××井全岩分析矿物的含量刻度常规测井资料建立测井相,建立测井相与岩心数据的对应数据库。首先从测井资料本身出发,进行测井曲线相似度分析,选取相似度最好的一组曲线作为测井相分类曲线,该地区通过相似度分析优选GR、RT、AC、DEN曲线作为建模曲线。然后采用不同聚类分析方法划分测井相,选取合适的聚类方法,作为测井相的分类方法。其次通过岩心数据标定测井相,建立不同层段测井相岩性识别成果标准(见图5第6道)。最后,利用上述所建立的测井相岩性识别成果标准实现周围邻井及多井的岩性识别。图5第5道为X衍射所获得的4大类岩性,结果表明第5道与第6道岩性的符合程度非常高,统计后岩性符合率在92%以上,证实所选取的聚类分析方法适合于该地区测井相的建立

3 细粒沉积岩岩性识别方法应用效果

基于核磁测井的多参数岩性识别方法与测井相岩性识别方法广泛应用于孔二段细粒沉积相区的岩性识别中,完成了近50多口井的岩性识别,岩性解释符合率达到82%。图6为Y井应用多参数融合的岩性识别方法评价成果与岩心分析对比图。图6中第5道为依据岩心全岩数据采用三端元矿物归一化得到的岩性分类成果,第6道为采用多参数融合岩性识别方法识别的岩性成果,可见厚度大于0.3 m的储层二者分析基本一致,厚度小于0.3 m的储层,二者差异较大,主要是测井曲线纵向分辨率不足引起。图6中第7、8、9、10道分别为测井计算矿物含量与岩心分析矿物含量对比,可见二者计算结果趋势线基本一致,说明本文岩性定量方法适用于该地区矿物成分的计算。图7为GX井区多井应用测井相岩性识别方法评价成果图,从图7中可以看出多井在纵向上岩性组合基本一致,利用官××井测井相与建立的岩性成果标准实现了该地区多井的新

图6 Y井多参数融合岩性识别成果图

图7 GX井区多参数融合岩性识别成果图

命名岩石类型的快速准确识别。

4 结 论

(1)针对沧东凹陷细粒沉积岩致密油储岩性识别建立的2种方法,对于细粒沉积岩岩性识别能力较强,满足了地质方面对新井、老井及多井岩性识别的要求。

(2)应用建立的岩性识别方法对沧东凹陷细粒沉积岩岩性进行综合解释评价,解释结果与X衍射分析结果一致性比较高,对了解该地区细粒沉积岩的纵、横向变化及储层分布提供给了重要的技术支撑,为细粒沉积岩致密油七性研究奠定了基础,为细粒沉积岩致密油储量发现做出了贡献。