鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五6段沉积微相测井识别技术与应用

石玉江,胡 琮,孙小平,张海涛

(1.中国石油长庆油田分公司 勘探开发研究院, 陕西 西安 710018;2.中国石油长庆油田分公司 气田开发事业部, 陕西 西安 710018)

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组碳酸盐岩储层是近年来长庆油田重点勘探的领域之一,随着马家沟组上组合碳酸盐岩储层勘探程度的逐渐加深,地质认识日趋成熟,对马家沟组中下组合的勘探力度也在逐渐加大。地层沉积微相的归纳识别,对储层有利发育区的预测具有重要的意义。包洪平等对鄂尔多斯东部奥陶系马家沟组的沉积微相进行了总结,划分了18个典型的微相类型[1]。在地质理论的指导下,近年来,勘探生产在鄂尔多斯盆地奥陶系马五6段取得突破,2017年获工业气流井10口。

然而，研究区马五6段海相碳酸盐岩沉积环境复杂,储层非均质性强,岩性变化大,导致沉积微相识别、储层有效性划分和测井综合评价依旧较为困难[2-4]。研究表明,研究区马五6段的储集空间以溶蚀孔、晶间孔为主[5-6],储层发育主要受成岩作用和沉积相影响[7],因此，研究其沉积微相的展布规律,划分有利的储层发育相带对于勘探生产有着重要的指导意义。划分沉积微相的传统方法主要依靠野外剖面露头、取心段岩心观察,由于其受到取心井段长度及取心井不连续性的制约,影响了沉积微相平面展布规律的研究。若能通过测井方法识别沉积微相,则可以极大地弥补取心及露头观察资料的不足,提高沉积微相平面展布规律的精度。

目前，测井识别沉积微相的研究主要基于常规测井资料,同时结合相关的数学方法建立测井自动识别模型,如利用方差分析精细分层的方法[8]、通过主成分分析建立沉积微相测井识别模型的方法[9]、基于方向概率密度和小波描述的沉积微相识别方法[10]等;或者基于微电阻率扫描成像测井的沉积微相自动识别方法[11]。本文针对基于常规测井资料识别精度不高的技术问题和基于成像测井无法保证资料广泛性的问题,以取心资料为基础,结合常规及成像测井资料,确立了储层沉积微相的划分标准,建立了沉积微相的测井识别与划分方法,研究了鄂尔多斯盆地马五6段沉积微相的平面展布规律,为有利储层发育区预测、储层有效性判别及储层综合评价,提供技术支持。

1 基于常规测井的沉积微相划分标准

为了划分沉积微相,必须确保岩性剖面计算的准确性。由于研究区马五6段的岩性复杂,除了泥质、石灰石、白云石等3种主要矿物成分外,某些层段还发育硬石膏、盐岩、黄铁矿等,给储层矿物组分的计算带来了较大困难。

以往在生产中使用Pe曲线计算的矿物组分,在与全岩X衍射岩心分析资料对比中发现，存在计算白云石含量偏低，计算方解石、泥质含量偏高的问题。因此，本文研究了全岩标定法等方法，以求精细评价矿物组分，为沉积微相的划分提供了可靠的数据基础。

本研究以X衍射全岩分析实验资料为基础,通过与常规测井曲线的回归分析,建立不同岩性组合下的矿物成分计算模型,这种方法不仅简便实用,而且在特定区块、特定层位内较为准确。

为了建模数据的准确,本研究选取了马五6段77块典型岩心做了X衍射全岩分析实验。

从实验结果(见图1)可以看出,马五6段矿物成分以白云石为主,方解石次之,其他如硬石膏、石盐、石英、黄铁矿等成分均有分布。

图1 X衍射全岩分析实验矿物组分Fig.1 The staristics of mineral composition from whole rock analysis experiment

通过Pe-密度交会定性区分矿物图版(见图2)可以看出,研究区马五6段碳酸盐岩主要有3种岩性组合:灰云岩-盐岩,灰云岩-石膏,灰云岩。

图2 Pe-密度交会定性区分矿物图版Fig.2 Pe-density intersection to distinguish mineral

在确定了主要的岩性组合后,分别选取不同岩性组合内的主要矿物成分,根据其与测井曲线的相关关系,优选敏感测井曲线建立模型(见表1)。

LIME=a1×DEN+b1×CNL+c1×PE+d1×U+e1，R=0.79；

(1)

DOLO=a2×DEN+b2×CNL+c2×PE+d2×U+e2，R=0.72；

(2)

ANHY=a3×AC+b3×DEN+c3×CNL+d3×U+e3，R=0.75；

(3)

CC=a4×AC+b4×DEN+c4×PE+d4×RLLD+e4，R=0.84；

(4)

公式(1)～(4)中，U=PE×DEN。

表1 参数表Tab.1 Parameter table

通过全岩标定法对矿物组分重新计算并总结出沉积微相常规测井特征表(见表2),优化了常规测井矿物组分剖面,为后续成像测井、沉积微相测井响应特征的总结提供了优质的数据基础。

表2 沉积微相常规测井特征表Tab.2 The conventional logging characteristics of sedimentary microfacies table

2 成像测井的沉积微相识别模式

从鄂尔多斯盆地中东部马五期沉积相演化规律来看,研究区自西向东主要为环陆云坪、台坪、缓坡、洼地,相应的,主要发育的沉积微相也因地域不同、层位不同而差异较大。

通过对马五6段储层岩心的观察及沉积微相的研究可知,马五6段主要发育的沉积微相有:泥坪、泥云坪、含膏云坪、颗粒滩、泥灰坪等。

在岩心标定的基础上,利用成像测井资料精细刻画了奥陶系中下组合沉积微相,建立了马五6储层的精细解释模式和成像图版库。总结的各个沉积微相成像模式如图3所示。

图3 沉积微相成像测井特征Fig.3 Image logs features of sedimentary microfacies

1)泥坪。泥坪主要岩性为灰质或云质泥岩,厚度较薄,常规测井表现为高GR、低电阻率、低密度的特征,在成像测井上表现为整体暗背景的条带模式。

2)泥云坪。泥云坪岩性以泥质白云岩为主,在常规测井上表现为中GR、中低电阻率、中低密度的特征,在成像测井中表现为暗色条带状特征。

3)含膏云坪。含膏云坪以粉晶白云岩为主,石膏质量分数大于20%,常规测井表现为低GR、高电阻率的特征,成像测井表现为亮色斑块状特征。

4)颗粒滩。颗粒滩是马五6段地层中容易发育优质储层的沉积微相,主要分布在研究区古隆起的东侧区域,岩性以颗粒白云岩为主。在常规测井上表现为中低GR、中低电阻率的特征,在成像测井上表现为暗斑状特征。

5)泥灰坪。泥灰坪岩性主要为泥晶灰岩,在常规测井响应上有中低GR、中高电阻率、中低密度的特征,在成像测井上主要表现为不规则纹层的特征。

6)云坪。云坪岩性主要为细晶白云岩,主要分布在研究区古隆起东侧,在常规测井响应上有低GR、中高电阻率、中高密度的特征,在成像测井上主要表现为带少量纹层的特征。

3 应用效果与实例

根据岩心标定资料，本研究利用常规及成像测井技术精细刻画了中下组合马五6段的沉积微相,形成了鄂尔多斯盆地奥陶系中下组合沉积微相测井识别技术。本研究共精细描述20口井的沉积微相,为后续的储层划分、流体性质识别和沉积规律研究提供了基础资料。

通过对这20口井马五6段取心段测井沉积微相识别与岩心识别沉积微相进行对比,解释成功层段17个,解释符合率达到85%。这说明沉积微相测井识别方法应用效果良好,达到了预期目标。

L46井位于研究区南部,通过对该井中下组合的测井相分析(见图4)可以看出,马五5段主要为滩间灰岩,马五6段以泥云坪、泥灰坪为主。该井马家沟组中下组合由下往上依次发育局限台地相和开阔台地相,说明其沉积环境水体呈震荡下降趋势,构成海退旋回。

图4 L46井沉积微相综合柱状图Fig.4 Depositional microfacies profile of Well L 46

图4中4 133～4 134 m解释段,常规测井岩性解释剖面以白云岩为主,以含少量灰岩和泥岩为特征；同时，成像测井中，其表现为亮块状夹杂少量纹层的特征,因此判断其为泥云坪微相。根据岩心照片,显示其为泥质云岩,对应沉积微相主要为泥云坪，从而证实了所形成的鄂尔多斯盆地奥陶系中下组合沉积微相测井识别技术的有效性。

4 成果与认识

研究表明,马家沟组中组合马五5～马五10段中,马五5、马五7、马五9亚段主要为海进沉积,马五6、马五8、马五10亚段主要为海退沉积[12]。各个亚段沉积作用不同,岩性也不尽相同,导致各亚段储层发育程度出现差异。马五6段作为中组合沉积环境最复杂的层段,储层结构多样,岩石类型复杂,主要可分为3种主要结构:中层块状结构、薄互层状结构、膏岩条带状结构(见图5)。

马五6段白云岩储层主要位于研究区古隆起东侧,呈条带状分布。 图6为盆地内东西方向截取的一条连井剖面。 从连井剖面得出的平面分布规律来看, 其一个显著的特点是, 马五6自东向西, 硬石膏含量逐渐减少, 储层物性逐渐变好。 马五6储层结构与含气性关系密切,含有硬石膏条带的马五6段,储层有效性相对较差。

图5 马五6段3种主要储层结构Fig.5 Three main reservoir structures in Majiagou Formation Member 6

图6 连井剖面Fig.6 Well section

马五6段以蒸发岩、泥—粉晶白云岩为主,常有含膏质结构伴生。从孔隙类型上看,马五6可分为溶孔(洞)型、晶间孔型、裂缝-晶间孔型3种孔隙类型。压汞曲线特征鲜明,成像测井可以很好地表征这3种类型。

为了更好地探究不同区域、不同储层结构、不同沉积作用对储层有效性的影响,需要刻画其沉积微相,并划分有利相带。本研究对盆地内20口井进行沉积微相评价,总结出鄂尔多斯盆地奥陶系中下组合共包含开阔台地相、局限台地相,包括6种亚相,14种微相(见表3)。

表3 中下组合沉积相统计表Tab.3 The main sedimentary facies of the middle-substructure Combination

从区域展布(见图7)上看,盆地内马五6段可以分成3大区域:中层块状结构主要分布在古隆起东侧,薄互层状结构主要分布在靖西环带,膏岩条带状结构主要分布在靖边本部。从储层类型上看,在古隆起东侧主要为溶孔(洞)、晶间孔类型,靖西环带主要为溶孔(洞)、裂缝-晶间孔类型,靖边本部主要为晶间孔、裂缝-晶间孔类型。不同结构的储层,其沉积微相和有效性评价的主控因素不同,可以相互结合,划分气层发育的有利区带。

研究区马五6段发育的硬石膏白云岩坪微相和含膏白云岩坪微相,主要为膏岩条带状储层结构,相对而言,这种储层结构不利于储层发育和油气储集(见图8)。白云岩台坪沉积微相区域主要为薄互层状储层结构,这种储层结构由于泥岩、白云岩互层,储层厚度一般不大,因此难以出现高产气层,属于次有利储层的分布区域,主要分布在靖西环带。颗粒滩微相区域,主要为中层块状储层结构,该类储层有效性的主控因素主要为颗粒滩的发育程度以及孔隙的发育程度,是马五6段最好的储层类型,主要分布在古隆起东侧。

表4总结了3种储层结构有效性的主控因素以及主要发育的沉积微相。由表4可知，颗粒滩由于在成岩作用中发生顺层溶蚀,形成规模较大的溶蚀孔洞,成为鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五6段碳酸盐岩储层发育最有利的相带。

储层结构储层有效性主控因素主要沉积微相 中层块状颗粒滩发育程度孔隙(溶孔)发育程度古地貌形态颗粒滩云坪 薄互层状孔隙(膏溶孔)发育程度裂缝发育程度孔隙和裂缝的匹配方式泥云坪泥灰坪 膏岩条带状白云岩储层厚度孔隙(溶孔)发育程度气藏充注程度膏云瀉湖含膏云坪

图8 马五6段沉积微相分布图Fig.8 The distribution of the sedimentary microfacies in Majiagou Formation Member 6

5 结 论

1)以岩心资料为基础， 常规测井与成像测井相结合， 建立了鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五6段沉积微相测井识别技术，绘制了沉积微相平面展布图，为勘探井位的选取提供了依据；

2)采用全岩标定法对马五6段复杂碳酸盐岩沉积地层岩矿组分进行了精细解释，根据剖面结构将该段白云岩储层划分为中层块状、薄互层状、膏岩条带状3类，储层发育类型受古地貌和沉积微相控制；

3)马五6段主要发育6类沉积微相，其中最有利的沉积微相为颗粒滩相，其次为白云岩台坪相，其沿古隆起呈环带状分布，为勘探重点目标区。