雷家地区沙四段巨厚角砾岩优势储集层识别方法

周艳红 裴绍明 商绍辉 李忠亮 周 浩

(①中国石油长城钻探工程有限公司录井公司；②中国石油长城钻探工程有限公司钻井三公司)

0 引 言

雷家地区位于辽河坳陷陈家洼陷的东部陡坡带，该区东部在古近系始新统沙四段沉积时期，受东侧边界断层控制，在台安-大洼断层下降盘发育陡坡带物源的近岸水下扇，其厚度较大，岩性主要为灰色角砾岩、砂砾岩，砾石成分复杂，以玄武岩岩屑和花岗岩岩屑为主，泥、灰质胶结较致密。近年来，为了提高原油采收率、稳定油田产量，将雷家地区东部沙四段的巨厚角砾岩储集层列入重点勘探领域，进行水平井勘探。水平井技术是开发低孔低渗致密油藏的一种有效途径，可大幅度提高勘探开发的综合经济效益，在致密砂岩及潜山油藏均取得了良好的开发效果[1]，但在厚层的角砾岩储集层中寻找有利储集层还是首次。在巨厚的角砾岩中寻找有利储集层部位难度较大。以往的开发水平井有利储集层是地质设计中已设定的层位，而勘探水平井的有利储集层是未知层，需要在导眼井的储集层中进行优选，它直接关系到水平井能否成功，能否获得理想的产能。在导眼井中确定优势储集层，是解释评价中一个关键环节。

本文通过对L-13、L-15、L-17井的岩心观察、薄片鉴定资料进行分析，总结出不同成分角砾岩的物性、含油性差异，结合气测、地化、轻烃、X射线荧光元素、物性等录井资料及邻井已试油资料，进行综合分析，优选出巨厚角砾岩的有利储集层段。

1 岩性识别及储集层划分

岩石薄片鉴定与X射线荧光元素分析是岩性识别和地层划分不可或缺的技术[2]。通过对L-13、L-15、L-17三口井的岩心进行观察描述以及薄片鉴定分析，结合Si、Ca、Fe等矿物元素的变化情况，按照角砾岩砾石成分的不同，将沙四段厚层角砾岩由上至下分为三套，上部为泥质-灰质角砾岩、中部为玄武质角砾岩、下部为花岗质角砾岩(表1)。

1.1 泥质-灰质角砾岩

砾石成分以泥岩岩块、灰岩岩块为主，其次为火山岩岩块，少量砂岩岩块，泥质胶结，致密(图1a)；从X射线荧光元素资料看，Mg、Fe平均含量相对较低，Mg的平均含量小于5%，Fe的平均含量小于10%，Si的平均含量大于50%，S与泥质含量有关，相对较高，平均含量大于1%(表1)。

1.2 玄武质角砾岩

薄片鉴定砾石成分主要为玄武岩岩块，其成分主要为斜长石细小颗粒、磁铁矿及玻璃质，为典型的拉斑玄武结构，还有少量石英岩块和花岗岩碎屑，泥质胶结致密(图1b)；X射线荧光元素分析资料显示，Mg、Fe平均含量相对较高，Mg的平均含量大于5.5%，Fe的平均含量大于10%，Si的平均含量小于50%，S含量相对较低，平均含量小于0.5%(表1)，为基性火山岩的特征。

1.3 花岗质角砾岩

薄片鉴定砾石成分以酸性喷出岩和花岗岩块为主，少量为隐晶质的基性岩，泥质胶结致密(图1c)；X射线荧光元素分析资料显示，Si含量相对较高，平均含量大于50%，Mg、Fe、Ca、S平均含量相对较低，Mg的平均含量小于5.5%，Fe的平均含量小于10%，S含量相对较低，平均含量小于1%而大于0.5%(表1)。

表1 雷家地区东部沙四段角砾岩主要元素变化 %

图1 雷家地区东部沙四段角砾岩岩心和薄片鉴定图片

2 角砾岩储集层特征分析

2.1 常规录井

通过对L-13、L-15、L-17三口井录井资料的统计分析可知：上部泥质-灰质角砾岩，岩屑录井主要为灰色油斑角砾岩，油迹角砾岩次之，井壁取心获得了油斑、油迹、荧光显示；中部玄武质角砾岩，岩屑录井为灰色油迹-荧光角砾岩；下部花岗质角砾岩，岩屑录井主要为油迹角砾岩，局部油气显示达到油斑，井壁取心分别获得油斑、油迹、荧光显示。从常规录井资料看，上部的泥质-灰质角砾岩和下部花岗质角砾岩油气显示相对较好，中部的玄武质角砾岩油气显示差。

2.2 气测录井

气测录井是发现储集层含油气情况的有效方法,气测录井资料是解释评价储集层含油气性的有效技术[3]，是发现油气层、判断油气性质、估计油气产能的有效方法。根据全烃值及峰基比的大小，以及全烃的曲线形态[4]，来确定油气层的生产能力。通过对L-13、L-15、L-17三口井气测录井资料的分析发现：上部的泥质-灰质角砾岩，气测全烃异常幅度相对较低，曲线形态呈块状箱体，欠饱满，组分齐全，峰基比较小，全烃平均值为1.624%，峰基比平均为1.83；中部的玄武质角砾岩，气测异常幅度较大，组分齐全，全烃平均值为2.338%，峰基比平均为5.25，曲线形态呈单尖峰状，裂缝含油特征，且裂缝不发育；下部花岗质角砾岩气测异常幅度较大，曲线呈指状-块状箱体，形态较饱满，组分齐全，峰基比高，全烃平均值为2.254%，峰基比平均为8.33，裂缝较发育。通过分析得出，下部的花岗质角砾岩气测异常相对较好(表2)。

2.3 岩石热解录井

岩石热解录井可定量化分析样品的含烃量，能够较好地识别评价储集层含油性[5]。利用岩石热解游离烃S1参数可以较好地辨别地层流体性质。通过对L-13、L-15、L-17三口井沙四段三套角砾岩的岩心和壁心的岩石热解参数S1值及热解气相色谱谱图中最低碳数和最高碳数正构烷烃的分布范围分析得出(表2、图2)：上部泥质-灰质角砾岩的S1值最大为3.588 mg/g，平均为0.412 6 mg/g，热解气相色谱图碳数分布较宽，曲线峰形欠饱满，出峰数较全，主峰碳在C20-C23之间(图2a)，含油性相对较差；中部玄武质角砾岩S1值最大1.457 mg/g，平均0.352 2 mg/g，热解气相色谱图碳数分布较宽，峰值低，主峰碳在C19-C21之间(图2b)，含油性较差；下部花岗质角砾岩的S1值最大为5.971 mg/g，平均为0.663 2 mg/g，热解气相色谱图碳数分布较宽，组分齐全，曲线峰形饱满，基线平直，出峰个数全，主峰碳在C17-C21之间(图2c)。综合分析该项资料，下部的花岗质角砾岩含油性相对较好。

2.4 物性、脆性分析

根据L-13、L-15、L-17三口井的岩心、壁心，对沙四段三套角砾岩进行物性分析，上部泥质-灰质角砾岩的平均孔隙度为2.12%，中部玄武质角砾岩的平均孔隙度为1.85%，下部花岗质角砾岩的平均孔隙度为 2.93% ，渗透率普遍小于0.1 mD，为致密储集层(表2、图3)。对于致密储集层，目前普遍对其进行压裂以提高产能，因而可压裂性是致密储集层评价的一项关键参数[6]。对于雷家地区东部沙四段的巨厚致密角砾岩储集层，要获得工业油流同样要进行压裂改造，可根据脆性矿物含量的高低来判断储集层是否易于压裂改造[7]。实际应用中通常用脆性指数来评价储集层。通过对L-13、L-15、L-17三口井X射线荧光元素录井资料的研究，由上到下三套角砾岩储集层的脆性指数平均值分别为0.453、0.428、0.458(表2、图4)，结合试油资料，得出下部的花岗质角砾岩可压裂性相对最好。

表2 雷家地区东部沙四段角砾岩储集层各参数分析

图2 雷家地区东部沙四段角砾岩热解气相色谱图

图3 雷家地区东部沙四段角砾岩孔隙度分布

图4 雷家地区东部沙四段角砾岩脆性指数

3 有利储集层的优选

综合以上的分析得出，在雷家地区东部沙四段三套角砾岩中，以下部的花岗质角砾岩含油性、物性及脆性相对较好，为Ⅰ类储集层；上部的泥质-灰质角砾岩相对较差，为Ⅱ类储集层；中部的玄武质角砾岩含油性、物性及脆性均较上下层差，为Ⅲ类储集层(表3)。

确定了花岗质角砾岩为Ⅰ类储集层，还要进一步寻找有利部位，既要选择含油性好的部位，同时还要满足物性好、脆性指数高的层段。通过详细的分析，最终建立了最佳优势储集层段的评价标准(表4)。

表3 雷家地区东部沙四段角砾岩储集层类别划分

表4 雷家地区东部沙四段角砾岩最佳优势储集层评价标准

4 应用效果

利用上述优势储集层评价方法，对L-117井的沙四段角砾岩储集层进行了综合评价。L-117井是雷家地区东部的一口预探井，在沙四段3 566.0～3 612.0 m，岩屑录井主要为灰色油斑-油迹角砾岩(图5)，通过岩心资料分析，砾石成分主要为花岗质、少量泥质及火山岩块。X射线荧光元素录井中Mg的平均含量为4.35%，Fe的平均含量为7.34%，Si的平均含量为50.31%，S的平均含量为0.61%，符合花岗质角砾岩的参数标准(表4)。岩石热解参数S1最大值为6.05 mg/g，平均值为1.107 mg/g，热解气相色谱图碳数分布较宽，组分齐全，曲线峰形饱满，基线平直，出峰个数全，主峰碳在C17-C21之间；气测全烃平均值为2.109%，峰基比为5.89，曲线形态饱满，组分齐全；钻时平均值为22.3 min/m，可钻性较好，平均孔隙度为2.25%，脆性指数平均为0.450 2。对照该地区优势储集层的评价标准，均达到了表4的参数标准。经试油，压后产油10.56 m3/d，试油结论为油层。

随着L-117井的解释评价成功，在雷家地区东部又陆续解释了L-118等3口井，共试油34层，符合28层，符合率82.4%。其中L-119井沙四段的玄武质角砾岩，经试油，产液0.05 m3/d，累产水0.317 m3，结论为干层；L-118井沙四段的泥质-灰质角砾岩，压后产水9.4 m3/d，累产水13.64 m3，结论为水层。进一步证明该优势储集层评价方法的准确性。同时依据该评价方法，在花岗质角砾岩中优选出有利部位，进行了水平井LP-11井的钻探，在水平井段试油，压后放喷，产油15.765 6 m3/d。利用该评价方法选取的最佳有利储集层取得了成功。

图5 L-117井沙四段花岗质角砾岩储集层

5 结 论

通过对雷家地区东部沙四段角砾岩储集层的岩心进行观察描述，以及薄片鉴定分析，结合矿物元素含量的变化，按照角砾岩砾石成分的不同，将该套角砾岩细化分为三套储集层，由上至下分别为泥质-灰质角砾岩、玄武质角砾岩、花岗质角砾岩；进一步对三套角砾岩的含油性、物性、脆性进行优化分析，确定储集层的类别，建立最佳有利储集层的评价标准，通过了验证，符合率达到80%以上。该评价方法的建立，对该区沙四段巨厚角砾岩有利储集层的优选，具有一定的指导意义，也为今后水平井勘探提供了可靠的储集层评价方法。