高分辨率电成像测井资料在河套盆地碎屑岩中的应用

肖承文，赵仪迪，仵燕，李晓峰，刘静，陆慧

（1.中国石油集团测井有限公司测井技术研究院，北京 102206；2.中国石油天然气集团有限公司测井重点实验室，陕西 西安 710077；3.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249）

0 引 言

中国西北部河套盆地位于内蒙古自治区的中部，北临阴山山脉，南接鄂尔多斯盆地伊盟隆起，面积约3.84×104km2，是典型的快速沉降中、新生代拉张型断陷盆地[1-3]。勘探目的层为古近系和白垩系碎屑岩储层，埋深达4 500 ～6 500 m，是东部典型的深层-超深层油气藏。2017年以来，中国石油华北油田公司优选河套盆地临河坳陷北部兴隆构造带，部署多口钻井，均获得工业油流[4-6]。

沉积相控制着储层的原始矿物成分、岩石结构以及砂体的宏观分布，不同沉积相类别下的储层宏观性质往往不同。相同沉积微相背景、不同水动力条件下，沉积物的结构、构造和成分等不同，储层的测井电性响应及核磁共振测井响应特征也不同。精细的储层沉积微相研究有利于揭示储层内部非均质性，可为油田进一步勘探开发部署提供有力指导。然而由于研究区目的层段埋藏较深，取心成本高昂，无法获取一口井全部井段的岩心资料。因此，可以在岩心资料与大量测井资料结合的情况下，开展对取心井的研究，基于岩心刻度建立沉积微相测井识别图版，继而推广应用于未取心井段乃至整个工区[7]。

微电阻率成像测井纵向的高分辨率与井筒周围的高覆盖率为测井地质学研究提供了重要的技术支撑。将微电阻率成像测井提供的可视化图像与岩心资料进行标定后，就可以把微电阻率成像测井信息与其所反映的地质特征对应，从而进行岩性识别与划分；同时，利用微电阻率成像测井资料可对储层沉积层理的特征及方向做出分析，判断沉积相[8-10]，揭示物源和古水流方向，从而预测砂体的空间展布特征。

该文在河套盆地兴隆构造带兴华区块系统取心井岩心沉积相研究的基础上，以微电阻率成像测井资料为主体，结合常规测井与核磁共振测井资料，针对兴华区块古近系临河组深层碎屑岩目的层开展井旁构造精细解释与高分辨率沉积学研究。利用系统取心井岩心刻度微电阻率成像测井资料，建立典型沉积构造特征图版库，在此基础上建立单井纵向岩心剖面与沉积层理构造剖面，实现单井纵向上沉积微相的连续识别与划分。同时，精细刻画关键储层砂体内部结构，明确古水流方向，并开展不同沉积微相对储层孔隙结构及电性特征影响的研究，精细评价储层有效性，为勘探决策提供依据。

1 研究区地质概况

目的层临河组（E3l）与上覆五原组（N1w）为不整合接触，利用微电阻率成像测井可解释这一点。微电阻率成像测井技术能确定地层产状和构造要素，实现对井旁构造的精细处理。兴华1-2X井五原组和临河组目的层钻遇构造高点，但五原组与临河组存在沉积间断。根据图1中兴华1-2X井微电阻率成像测井拾取出的代表地层产状的蝌蚪图（见图1第7道），并结合蝌蚪图组合形成的玫瑰花图（见图1第8道），从地层产状来看，以4 296 m 深度点为分界，上覆五原组地层北西倾向330°～360°，倾角主体2°～6°；下伏临河组地层北西倾向300°～345°，倾角主体2°～6°。以4 296 m 深度点为分界，地层产状发生明显的变化，显示该沉积间断为低角度不整合接触。

图1 兴华1-2X井五原组和临一段构造倾角统计图

2 沉积微相测井识别与古水流方向分析

2.1 沉积微相特征图版的建立

利用系统取心井兴华12-2井、兴华1-2井的岩心图片，结合常规测井、微电阻率成像测井资料，建立沉积微相典型识别图版库。在岩性和沉积构造识别方面，尤其是对于一些非均质性较强的薄互层砂泥岩，微电阻率成像测井比常规测井更具优势[12-14]。在对岩心精细描述的基础上，通过岩心标定微电阻率成像测井资料，依据兴隆构造带沉积相的总体认识，建立兴华区块辫状河三角洲前缘亚相水下分流河道、河口坝、席状砂（或远砂坝）、分流河道间4种典型沉积微相特征图版（见图2 ～图5）。

水下分流河道沉积微相（以兴华12-2井5 255.95 ～5 258.76 m井段为例）岩性以灰褐色中、细砂岩为主，发育平行层理、板状交错层理和槽状交错层理，有时可见冲刷面，偶见泥砾。常规自然伽马测井曲线显示为箱型和钟型，微电阻率成像上可拾取出明显的高角度斜层理，表现为强水动力的水下分流河道沉积特点，层理倾角向上逐渐变小，红模式，为典型水下分流河道砂体（见图2）。

图2 水下分流河道特征图版

河口坝沉积微相（以兴华1-2X井4 734.08 ～4 735.95 m井段为例）岩性以灰褐色细砂岩为主，泥质含量少，分选好，发育平行层理、槽状交错层理等。常规自然伽马曲线是典型的漏斗形特征，显示岩性颗粒下粗上细，微电阻率成像上可拾取出明显的平行层理和斜层理，水动力较强，层理倾角向下逐渐变小，蓝模式，为典型河口坝砂体（见图3）。

图3 河口坝特征图版

远砂坝沉积微相（以兴华1-2X井4 904.89 ～4 905.19 m井段为例）岩性以棕色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，泥质含量高，见砂纹交错层理，常规自然伽马测井曲线具有均值粒序特征，微电阻率成像上可拾取出砂纹交错层理，层理倾角较小，反映弱水动力沉积环境（见图4）。在气候干旱的辫状河三角洲前缘沉积地区，远砂坝常受到改造破坏，形成砂泥间互的席状砂沉积。

图4 席状砂和远砂坝特征图版

分流河道间沉积微相岩性以深灰色、褐色泥岩为主，少部分为泥质粉砂岩，常规自然伽马测井值高，微电阻率成像上可拾取出水平层理，反映极弱水动力沉积环境。

2.2 单井目的层沉积微相纵向分析评价

对兴华区块临河组3个井段在纵向上的沉积亚相进行分析评价，确立其主体亚相为辫状河三角洲前缘亚相、滨浅湖亚相、深湖-半深湖亚相。其中，临三段为辫状河三角洲前缘亚相；临二段底部和中部为辫状河三角洲前缘亚相和滨浅湖亚相，临二段顶部为深湖-半深湖亚相；临一段以滨浅湖亚相为主，含辫状河三角洲前缘亚相沉积，底部为深湖-半深湖亚相。划分依据：辫状河三角洲前缘亚相砂地比高，电阻率值整体中等，地层物性较好；滨浅湖亚相泥质含量明显升高，电阻率值整体偏低，地层物性较差，在自然伽马测井曲线上显示为指状；深湖-半深湖泥亚相以泥岩为主，为该区烃源岩，显示高自然伽马值、高电阻率值的特征。

结合主力储层（油层和差油层）发育在辫状河三角洲前缘亚相沉积的试油结论。在亚相划分的基础上，根据沉积微相典型特征图版，进一步对辫状河三角洲前缘亚相进行沉积微相划分。以兴华12-2井5 269 ～5 280 m井段为例（见图5），5 269 ～5 275 m井段为河口坝，细砂岩，水动力条件中等，倾角10°～25°，以中角度斜层理为主，倾角模式为多个蓝模式的叠加；5 275 ～5 276 m井段为远砂坝，泥岩和粉砂岩，水动力条件较弱，倾角约10°，与河口坝共同构成反粒序；5 276 ～5 277 m井段为分流河道间，泥岩，水平层理，绿模式；5 277 ～5 280 m井段为水下分流河道，细砂岩，水动力条件中等偏弱，倾角15°～20°，以中-低角度斜层理为主，粗绿模式，水动力条件变化不大。

图5 兴华12-2井部分井段沉积微相划分

2.3 古水流方向分析

利用微电阻率成像测井具有定向性的特点，可通过层理倾角的拾取，获取古水流方向。首先拾取砂岩斜层理倾斜方向，即沉积倾角；然后通过读取高自然伽马段内部层理的倾斜方向判断地层产状，即构造倾角；最后以构造校正后的砂岩斜层理的方向作为古水流方向[15]。经统计，兴华区块临河组玫瑰花图指示：古水流方向总体是自南向北，局部受分流河道间微相影响，局部古水流方向为向北北东和北北西方向左右摆动，反映物源主要来自南部（见图6）。

图6 兴华1-2X井临河组古水流玫瑰花图

3 沉积微相对储层孔隙结构及电性特征的影响

在精细分析各油组沉积微相的基础上，结合核磁共振测井和常规测井，进一步讨论兴华区块临河组临一段和临二段典型油层的影响因素。兴华1-2X井临一段4 417 ～4 426 m井段为典型的相对高电阻率油层（见图7），电阻率整体大于6 Ω·m，最高达到30 Ω·m。对砂体的沉积倾角进行精细解释，结果显示该段砂体发育多套交错层理，局部交错层理倾角高达40°（构造倾角去除前），整体交错层理倾角大于20°，表明沉积过程中水动力作用强，泥质淘洗干净。经统计，该段砂体泥质含量主体分布在6%～8%，核磁共振T2谱大于100 ms的孔隙占比超过50%，最高达70%，表明该段的储层在强水动力环境下，颗粒淘洗干净，孔隙结构好，泥质含量低，束缚水饱和度低，油气充注程度高，为典型的高孔隙度高渗透率高电阻率储层。

图7 兴华1-2X井 临一段核磁共振成像测井响应特征

临二段4 849 ～4 860 m井段的主力油层则表现为典型的绝对低电阻率油层（见图8），油层段主体电阻率小于2 Ω·m，最低值为1 Ω·m。对应的主力砂体沉积微相同样是水下分流河道与河口坝，但沉积层理倾角处理结果表明，该段虽然也发育多套交错层理，但是交错层理倾角普遍小于20°，局部存在平行层理，表明该段砂体在沉积过程中，水动力能量相对较弱，泥质淘洗程度相对较低。

图8 兴华1-2X井临二段核磁共振成像测井响应特征

经统计，该段砂体泥质含量主体分布在10% ～14%，核磁共振T2谱大于100 ms的孔隙占比仅在10%～30%，表明大孔分布相对不发育，核磁共振T2谱在50 ～100 ms的中等孔隙占比达40%，表明该段储层在较弱的水动力环境下，颗粒淘洗强度相对较弱，中小孔隙占比相对较高，束缚水饱和度相对较高，油气尚未完全注入到相对较小的孔喉当中，导致油层视电阻率较低。

基于上述2段主力砂体的沉积微相分析，可以得出以下认识：兴华区块临河组高、低电阻率油层的形成与沉积时期水动力条件有关。在主力储层水下分流河道与河口坝沉积微相中，水动力强时，沉积倾角较大，颗粒分选与磨圆度高，水流速度大，泥质冲洗干净，泥质含量低，孔隙结构分选好，束缚水饱和度低，油气充注饱满，油层电阻率高；水动力相对较弱时，沉积倾角较小，泥质含量相对较高，孔隙结构分选差，束缚水饱和度相对较高，油气较难充注到相对小的孔喉中，显示油层电阻率低。

4 结 论

（1）河套盆地兴隆构造带兴华区块临河组沉积以辫状河三角洲前缘为主，发育水下分流河道和河口坝等沉积微相；不同沉积微相受古水流动力的影响，发育平行层理和不同角度的斜层理、交错层理。

（2）通过对层理分布的统计分析，研究古水流方向分布，结果表明，河套盆地临河坳陷兴华区块临河组古水流方向主体由南向北，局部向北北东与北北西向迁移变化，反映物源在南部。

（3）沉积环境对储层孔隙结构及电性特征均有影响。强水动力环境下，水下分流河道与河口坝沉积倾角较大，大孔径孔隙度分布占比大，形成高电阻率油层；中弱水动力环境下，水下分流河道与河口坝沉积倾角较小，以中小孔径为主，形成低电阻率油层。