玛北地区百口泉组古水流方向测井识别方法研究

付建伟,李洪楠,丁娱娇,王贵文,王小刚

(1.油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;2.中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院,辽宁盘锦124010;3.中国石油大港油田分公司勘探开发研究院,天津300280;4.中国石油集团测井有限公司市场与生产处,陕西西安710077)

0 引 言

新疆油田准噶尔盆地玛湖凹陷斜坡带地层岩性油藏识别不断取得突破,三叠系底界区域不整合面上下(三叠系百口泉组、二叠系乌尔禾组)低勘探程度区显示出巨大的勘探潜力。岩性油气藏受沉积作用控制明显,为获取平面上沉积相带的分布规律,需要了解古水流方向。古水流方向的研究对于确定物源方向、预测有利储集体分布范围、优化注采方案、提高采收率等都具有重要意义。

古水流方向识别方法包括确定某一点水流方向的微观研究方法和确定大范围水流方向的宏观研究方法[1]。微观研究方法主要包括各种沉积构造、砾石及长形生物化石的定向排列、地层倾角测井、磁化率各向异性等;宏观研究方法包括重矿物分析、岩石成分分析、砂砾岩百分含量变化、沉积相及沉积体系展布、地层厚度变化、地震地层学研究及古生物研究等。测井古水流方向识别方法主要有斜层理倾向法[2-6]、地层倾角蓝模式法[7-12]、成像图扁平砾石定向排列法和冲刷面倾向产状法[13-16]。

玛北地区三叠系百口泉组地层为扇三角洲沉积体系,扇三角洲平原和扇三角洲前缘发育,主要沉积微相有辫状河道、漫滩、水下分流河道、分流间湾、河口坝。地层岩性主要有砂砾岩、含砾中粗砂岩、粉细砂岩和泥岩。该区主要产层的岩性大多为砂砾岩,储层非均质性强,成熟度较低,为近源快速堆积而成,层理不发育,很难通过拾取斜层理的产状识别古水流方向。通过攻关,优选地层倾角蓝模式与微电阻率扫描成像测井相结合,拾取多期次水道之间的冲刷面产状组合的方法,识别玛北地区三叠系百口泉组地层古水流方向。

1 测井古水流方向识别方法

1.1 冲刷面倾向产状古水流方向识别法

1.1.1微电阻率扫描成像图像识别冲刷面及倾向

在成像测井图像上可以很直观地拾取冲刷面,而且成像测井的图像具有方向性,可以近似拟合图像上代表冲刷面倾向产状的正弦曲线,进而识别古水流方向。在岩心刻度下,利用微电阻率扫描成像测井图像识别冲刷面。如图1所示,冲刷面在岩心上表现为“砂冲泥”模式,在井壁成像测井图像上表现为明暗截切的线状模式,上部为亮色高电阻率砂砾岩,可见暗色泥砾,下部为暗色高电阻率泥岩,代表了2期水道冲刷沉积。常规测井中原状地层电阻率响应较为敏感,表现为箱形曲线底部的突变面。冲刷面在井壁成像测井图像上为一个近似正弦曲线的明暗交界线,在图像上利用正弦曲线便可以近似拟合冲刷面,这条正弦曲线的产状就可以近似当做冲刷面的产状。

图1 冲刷面拾取图版

统计各层段内冲刷面的产状,绘制冲刷面产状频率分布图(见图2),图2上的主要倾向就可以作为该层段的古水流方向。

图2 冲刷面产状频率分布图

在进行冲刷面倾向产状古水流方向识别时需注意:由于拾取的冲刷面的倾角、倾向是现今地层倾斜状态下的产状,取其所反映的古水流方向,要消除构造倾角以校正其产状,恢复出原始水平状态下的冲刷面倾角、倾向,这种冲刷面的原始倾向能够可靠地反映古水流方向。研究区的构造倾角较小,多为2°～10°,当地层倾角低于5°时,一般不需要消除构造倾角;当地层倾角大于5°时,需要对拾取结果进行构造校正[3-4,16]。利用成像测井图像可以很容易识别大段泥岩层段,拾取泥岩段层理的平均产状,据此进行古水流方向的构造校正。

1.1.2地层倾角测井资料识别冲刷面及倾向

在无微电阻率扫描成像测井资料的情况下,可以利用倾角测井资料来识别井点处古水流方向。研究区的倾角测井资料全部为斯伦贝谢公司SHDT倾角测井仪器所测,其纵向分辨率较高,采样间隔可达2.5 mm。理论上倾角测井能测量岩层的视厚度最薄为1 cm,在高电阻率差环境下测量时,能够探测真厚度小于1 cm的极薄纹层(最薄为2 mm)[9],因此,可以较为精细地反映垂向上微韵律的变化。通过对比冲刷面在微电阻率扫描成像图像上以及地层倾角高分辨率电导率曲线上的测井响应特征可以发现,在成像图像上的冲刷面位置,对应地层倾角测井的高分辨率电导率曲线上的同一深度电导率数值发生跳跃性突变,通过电导率曲线突变,拾取冲刷面,并提取冲刷面的产状(见图3)。

图3 倾角测井冲刷面产状拾取

1.2 地层倾角蓝模式古水流方向识别法

采用地层倾角测井方法研究构造与沉积时,在矢量图上可以把倾角的矢量与深度的关系大致分为4类。红模式指倾向大小一致、倾角随深度增加而逐渐增大的一组矢量,它指示断层、沙坝、河道等。蓝模式是一组倾向大体一致、倾角随深度增加而逐渐减小的矢量,可指示断层、水流层等。绿模式是一组倾向大体一致,倾角不随深度变化的矢量,一般指示构造倾斜。白模式也称为杂乱模式,倾向大体一致、倾角变化很大、点子很少、可信度差,指示断面、风化面或岩性粗的层理等。在目的层段内拾取储层段的蓝模式倾角组合,在该研究区的砂砾岩储层中,蓝模式的倾角组合代表了砾石层的收敛方向,与砂岩的纹层收敛类似,同样可以指示古水流的方向。利用倾角测井资料进行沉积解释时,一般采用短对比的方法,考虑步长时,使第1次相关分析处理的对比区段和第2次相关分析处理的对比区段没有重叠部分或有一部分重叠,探索角大于其最大构造倾角[10]。该研究中处理参数选取:窗长1 m、步长0.5 m、探索角30°(见图4)。

图4 蓝模式地层倾角组合拾取结果图

在此基础上分层段将蓝模式层段进行产状统计,绘制产状频率分布图,取图4上的主要倾向作为古水流方向。图5为利用蓝模式倾角组合拾取的X1井百口泉组地层的古水流方向频率分布图,从图5可见,X1井百三段古水流方向为近南北方向,百二段和百一段古水流方向为北北西—南南东方向,这与图2所示的利用成像测井冲刷面产状拾取的古水流方向基本一致,说明这2种古水流方向的拾取方法均是可行的。

图5 X1井百口泉组地层古水流方向频率分布图

2 玛北地区百口泉组物源及古水流方向分析

玛北地区在百口泉组沉积时期的沉积物主要是从斜坡北部向湖盆中搬运,根据砂砾岩百分含量的平面分布特征和综合利用上述测井方法拾取的井点处的古水流方向,对研究区百口泉组沉积时期物源和古水流方向方向进行了分析。百口泉组3个层段之间继承性很强,物源方向基本一致,均为北东—南西方向,物源主要来自北部的扎伊尔山。百口泉组地层整体处于水进过程中,随着水体不断加深,砂体面积不断减小,地层不断向陆退积。图6为百三段砂砾岩百分含量和上述方法拾取的井点处古水流方向叠合图。百三段Y1井区储层岩性主要以灰褐色砂砾岩、褐灰色砂砾岩和灰色砂砾岩为主,颗粒之间填隙物以泥质和砂质填隙物为主,砾石多呈棱角-次棱角状,分选差。X1井区和X2井区储层岩性则主要以灰色砂砾岩、灰绿色砂砾岩、含砾中粗砂岩、细砂岩等为主,颗粒之间填隙物以砂质填隙物为主,砾石多呈次棱角-次圆状,分选中等。说明X1井区和X2井区搬运距离较远,砂砾岩体经水流淘洗作用较强,Y1井区储层砂砾岩体成熟度较低,水体较浅,相对近源快速堆积而成。从图6中砂砾岩含量等值线图可以看到,百三段砂砾岩含量由研究区的东北部向西南部从75%降至30%,说明玛北斜坡百三段整体物源方向为北东—南西方向。各井点附近的古水流方向整体也为北东—南西方向,X1井和X8井附近古水流方向为由北向南方向,推测可能是沉积时期的支流水道。

图6 玛北斜坡百三段古水流方向叠合图

3 结论及认识

(1)通过玛北地区百口泉组古水流方向测井识别方法研究发现,对于层理不发育的块状砂砾岩储层可以通过地层倾角蓝模式与微电阻率扫描成像测井相结合,拾取多期次水道之间的冲刷面产状组合来识别古水流方向。冲刷面产状可以利用成像测井图像直接拾取,也可以在成像测井的刻度下利用倾角测井的电导率曲线对比拟合冲刷面来拾取产状。

(2)研究区百口泉组主要发育砂砾岩、含砾中粗砂岩、粉细砂岩、泥岩,古水流方向整体表现为北东—南西方向,3个层段之间继承性很强,物源方向基本一致,均为北东—南西方向,物源主要来自北部的扎伊尔山。