渤南洼陷页岩油储层夹层组测井曲线重处理检测与油气特征

刘升余,于正军,高秋菊,巴素玉,金春花,罗 礼

(1.中国石化胜利油田分公司物探研究院,东营 257022;2.成都理工大学,成都 610059)

0 引言

目前,国内外关于页岩油的定义主要包括广义页岩油和狭义页岩油两种。广义页岩油泛指以吸附或游离状态赋存于生油岩或与生油岩互层、紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中,未经过大规模长距离运移的近源石油聚集[1]。狭义页岩油专指以吸附或游离状态赋存于烃源岩内富有机质页岩中的石油聚集[2-3]。胜利油田早在1963年在泥页岩的裂缝中偶然发现了油气[4-5],2011年起在沾化凹陷和东营凹陷先后完成了罗69井、樊页1井、牛页1井和利页1井等4口井的页岩油层段系统密闭取心,累计取心1 010.26 m[6-8]。钻探开发表明,济阳坳陷渤南地区沙三下页岩油主要以游离和吸附状态赋存于富有机质页岩及富有机质页岩体系中的碳酸盐岩、砂岩薄夹层中的液态烃[6-9]。夹层型页岩油主要分布在斜坡带埋深3 000 m以下富有机质纹层状和层状岩相及其内发育的薄砂岩、碳酸盐岩夹层[7-11],济阳坳陷页岩油井中,碳酸盐岩夹层油井占夹层型油井的82.7%,砂岩夹层油井仅占17.3%[6],夹层数和累计厚度均大于碳酸盐岩夹层。薄夹层是页岩油稳定渗流的有利条件,亦是有利的压裂改造通道[6-13]。前人对页岩油的控制因素进行了大量分析研究[14-21]。但寻找页岩油储层中的夹层“甜点”也成为提高钻探成功率的重要因素之一[11-13]。

但目前济阳坳陷页岩油夹层组研究多限于利用测井资料进行识别与划分,利用地震反演对区域上夹层组分布特征研究开展较少,主要原因是由于页岩油储层段测井曲线畸变严重,不能约束地震反演过程。故笔者首先采用利用岩性特征为控制对测井曲线进行重处理,获取能准确表征页岩油夹层组特征的测井参数,在此基础再进行高精度地震反演,从而页岩油可能的富集区,为后期页岩油的勘探开发提供了坚实依据。

1 地质背景简介

本次研究工区渤南洼陷义页平1井区,共有探井29口,两口水平井(见图1)。

图1 研究区钻井井位图Fig.1 Well location in the study area

工区内Y187沙三下13x层组3 440.42 m～3 504.47 m,中途测试,5 mm油嘴折算日产油156 t,日产气13 400方(见图2)。该段碳酸盐岩夹层累计厚度12.3 m,占比19.2%。近期以页岩油为重点勘探目标设计的水平井义页平1井(YiYP1)在13X-5层内水平段长度942 m,21段射孔段长度891 m(见图3),产量50 t/d以上,产能在前中后三段均有高产出,主体集中在前半段(见图4)。

图2 Yi187井13X层组钻井综合柱状图Fig.2 Drilling comprehensive histogram of 13X in Y187

图3 义页平1井13X层组钻井综合柱状图Fig.3 Drilling comprehensive histogram of 13X in YiYP1

图4 义页平1井射孔段油气产出率柱状图Fig.4 Histogram of oil and gas production rate in perforated section of YiYP1

由于研究区目标层13X层段泥、页岩中含大量的灰质组分,且区域分布不均,导致测井曲线特征变异大,从测井曲线识别岩性特征较困难。从图2和图3可以看出,13X层段的夹层组与测井曲线特征对应关系不好,这是工区内所有井均存在的普遍现象,这对页岩油储层中的夹层组识别、检测非常不利,基本上无法从测井曲线上准确的定义与划分夹层组。因此依据钻井岩屑分布特征对测井曲线进行重处理不仅非常重要,而且十分必要。

2 测井曲线特征重处理方案设计

如图3所示,义页平1井水平段前段为含灰质泥岩,相对曲线波动小,只有GR波动大,说明岩性组分有变化。中段大量薄夹层(云+灰岩),对应曲线波动明显(SP波动少)。后段大量泥岩夹少量薄夹层,曲线有一定波动。总体上曲线对夹层组有一定的响应,但如果根据基线(纯泥岩确定,蓝线)划分夹层组,显然与钻井岩性对应不上。同时即使在泥页岩中,由于含灰质等组份的变化,也导致曲线出现明显波动。

根据前面对测井曲线特征分析,测井曲线在夹层组反应细节上需要提高,在岩性组分变化方面更需要突出,同时基线的偏移导致属性的地震反演结果难于地质解释。为此需要进行两方面的处理:一是基线调整;二是曲线特征的岩性突出化。基线调整原理是选择泥岩较厚的测井曲线且较平直段为基准线,其他泥岩和夹层组漂移的测井曲线段拉直到基准线,保证了泥岩段测井曲线基准线一致;测井曲线岩性特征突出化是在基线对齐基础上,依据不同的夹层岩性特征,对测井曲线进行放大处理,以突出夹层组测井特征。

具体计算流程如下(见图5)。

图5 基于岩性特征的测井曲线重处理流程图Fig.5 Flow chart of log curve reprocessing based on lithology characteristics

3 测井曲线特征重处理效果分析

图6～图7为两口水平井测线曲线特征重处理前后对比图,从左到右分别中IMP、GR、SP曲线重处理曲线,图中可以看出,重处理后的曲线高值与夹层对应关系非常良好。另外把重处理前后的GR与原始波阻抗值进行交会分析,见图8～图9所示,从中可以看出,泥岩与来层组岩性的GR与原始波阻抗值完全重合,无法区别岩性,但重处理后,夹层组GR值增益至最大,泥岩与夹层组的GR完全分隔,极大地区分泥岩与夹层组。

图6 BS5测线曲线特征重处理前后对比图(红为原始曲线,蓝为重处理后曲线)Fig.6 Comparison diagram of curve characteristics of BS5 survey line before and after reprocessing

图7 义页平1井测线曲线特征处理前后对比图(红为原始曲线,蓝为重处理后曲线)Fig.7 Comparison diagram of curve characteristics of YiYP1survey line before and after reprocessing

图8 义页平1井3 960 m～4 160 m井段原始GR与波阻抗交会图Fig.8 Cross plot of original GR and wave impedance of well YiYP1 between 3 960 m ～4 160 m

图9 义页平1井3 960 m～4 160 m井段重处理GR与波阻抗交会图Fig.9 Cross plot of reprocessed GR and wave impedance of well YiYP1 between 3 960 m～4 160 m

通过测井曲线特征处理之后,获得以下优势:第一拉直了曲线基线,使各井曲线基线一致,便于区域岩性特征统一对比分析;第二通过曲线特征调整,突出了曲线反映薄夹层组特征,使IMP、GR对薄夹层有良好的对应,有利于后期的属性地震反演;第三突出了不同曲线对不同岩性夹层的响应能力。总体说来重处理之后的曲线,SP对砂岩夹层有一定检测能力,GR对云、灰岩夹层有较好检测能力,IMP介于两者之间。

4 测井曲线重处理后夹层组平面分布特征

通过对测井重处理后,以随机反演技术进行拟GR反演,获得GR数据体,经与钻井岩性特征进行对比,选择阀值>0.6的标准化后曲线值为夹层组(图5～图6验证阀值),经钻井厚度进行校正后形成平面分布图(见图10),总体说来与钻井岩屑统计结果基本一致(见图11),但地震反演获得的夹层组厚度分布细节清楚,展布特征明确,反映出重处理结果比较准确。

图10 13X层段地震GR反演夹层组厚度平面图Fig.10 Sandwich group thickness plan of seismic GR inversion in 13X

图11 13X层段钻井夹层组厚度平面图Fig.11 Sandwich group thickness plan of drilling in 13X

5 水平井页岩油储层夹层组与油气特征

研究区两口水平井,渤页平5井水平段长度1 059.59 m,21段射孔段长度987 m。产能主体集中在前段,中段产出较低,后半段有一定产出,末端井漏严重。水平段前半段钻遇较发育的夹层条带,占总能55.2%(见图12)。义页平1井水平段长度942 m,21段射孔段长度891 m。产能在前中后三段均有高产出,主体集中在前半段。水平段前半段钻遇较发育的夹层条带,占总产能54.2%(图13),说明夹层组对油气产出具有较大贡献。

图12 BoYP5井射孔段产油率与夹层组密度图Fig.12 Oil production rate and sandwich group density of perforated section of BoYP5

图13 义页平1井射孔段产油率与夹层组密度图Fig.13 Oil production rate and sandwich group density of perforated section of YiYP1

6 页岩油储层夹层组平面油气特征

沿13X层位中部提取GR反演值形成平面图(见图14),目前的产油率均位于高GR指示的夹层组发育区内。其中两口产量最高的井Y187、Y182位于夹层组最发育区域,且分布范围大,Y186产量高,分布范围也较大。而Y176夹层组发育,但分布范围有限,产量递减快,Y283井夹层组不发育,但邻近有夹层组发育区,经压裂沟通后有较高产能。开发结果证明通过测井曲线特征重处理后进行的属性反演的准确性,反过来说明了测井曲线重处理是成功的。

图14 13X层页岩油产出与GR反演夹层组平面展布图Fig.14 Plane distribution of shale oil production and gr inversion sandwich group of 13X

7 结论

针对工区内页岩油夹层组的测井特征不明,曲线不能识别夹层组的特点,以钻井岩屑统计为依据,采用测井曲线基线调整、增益放大等算法,对测井曲线进行了特征重处理。处理后的测井曲线在夹层组岩性识别、厚度检测上具有较高可靠性。以此基础进行的属性反演,获得页岩油夹层组的时空变化特征,为页岩油的进一步勘探开发提供了可靠保障。