劉行軍,劉克波,李香玲,趙渝平

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,陜西西安710069;2.中國石油測井有限公司長慶事業(yè)部,陜西西安710201)

聲電成像測井在演武地區(qū)北部延安組油藏勘探中的應(yīng)用

劉行軍1,2,劉克波2,李香玲2,趙渝平2

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,陜西西安710069;2.中國石油測井有限公司長慶事業(yè)部,陜西西安710201)

鄂爾多斯盆地西南部演武地區(qū)含油層系主要存在于侏羅系延安組地層中,油藏分布受構(gòu)造控制作用明顯,勘探難度較大。在對該區(qū)延安組砂巖的電成像測井特征及古水流分析基礎(chǔ)之上,對該區(qū)砂體的展布進(jìn)行了預(yù)測;利用電成像資料上泥巖傾角及傾向數(shù)據(jù),對該區(qū)構(gòu)造進(jìn)行了分析,結(jié)合區(qū)域上儲層發(fā)育特征,指出了有利于石油聚集的區(qū)帶;在對該地區(qū)聲電成像測井反映出的裂縫及井眼垮塌方位數(shù)據(jù)分析之上,論述了研究區(qū)地層應(yīng)力特征。

聲電成像測井;地層傾角;古水流方向;地層應(yīng)力

0 引 言

演武地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部,處于天環(huán)向斜構(gòu)造單元東翼,油藏分布受構(gòu)造控制作用明顯。該地區(qū)侏羅系延安組油層見于延7、延8、延9等小層中,各小層在平面上及縱向剖面上的厚度、電性特征、物性特征差異較大。為了進(jìn)一步在該區(qū)尋找有利于油氣聚集區(qū)域,查明含油層系規(guī)模及延伸方向,近些年在該區(qū)進(jìn)行了多口井聲電成像測井,為油氣藏的勘探提供技術(shù)支持[1-3]。本文論述了聲電成像測井資料在演武地區(qū)北部的應(yīng)用,在聲電成像資料分析基礎(chǔ)之上,對該地區(qū)砂體古水流分向進(jìn)行了分析,對該區(qū)有利的勘探區(qū)帶進(jìn)行了預(yù)測和地層應(yīng)力特征分析,將有助于提高在該區(qū)的勘探成功率。

1 地層主要巖性及聲電成像特征

受區(qū)域構(gòu)造運動的影響,鄂爾多斯盆地在三疊紀(jì)末期隆升,在凹凸不平的三疊系侵蝕面上沉積了富縣組,富縣組沉積之后,盆地處于一個穩(wěn)定下沉?xí)r期,形成了含煤系地層的延安組地層[4-5]。延安組地層厚度約250～300 m,主要由淺灰色、灰褐色、灰白色細(xì)-中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖、深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及煤層組成,主要為河流-三角洲相沉積。

演武地區(qū)北部延安組巖層有著不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及構(gòu)造,決定了不同的巖層有著不同的聲電成像特征。圖1、圖2為演C井、演B井不同巖層電成像及聲電成像特征圖。圖1中(a)圖為塊狀構(gòu)造砂巖; (b)圖為煤層。圖2中(a)圖下部為中-厚層塊狀泥巖,上部為水平層理發(fā)育的薄互層泥巖;(b)圖為水平層理發(fā)育的薄互層泥巖;(c)圖為板狀交錯層理發(fā)育的砂巖;(d)圖為槽狀交錯層理發(fā)育的砂巖。

圖1 演B井延安組塊狀構(gòu)造砂巖及演C井延安組煤層

圖2 演C井延安組典型泥巖圖(a)、(b)及交錯層理發(fā)育的砂巖圖(c)、(d)

2 砂巖層理類型及古水流方向分析

根據(jù)常規(guī)測井資料分析,演C井延安組縱向剖面砂泥比為0.53;演B井延安組剖面砂泥比為0.20;演A井延安組剖面砂泥比為0.28。天環(huán)向斜軸部附近的演B井延安組砂泥比最低,表現(xiàn)出以淺湖相沉積為主的特征,而天環(huán)向斜東翼的演C井、演A井砂泥比要高一些,其中演C井砂體厚度占該井整個延安組厚度的一半以上,表現(xiàn)流河-三角洲相沉積的特征。不同井區(qū)砂體發(fā)育程度主要受控于古地理環(huán)境及古構(gòu)造運動,砂泥比在平面上的變化表明,延安組砂體發(fā)育程度在橫向上變化復(fù)雜,沉積相在側(cè)向上變化快的特點。成像測井資料研究表明,演武地區(qū)北部延安組砂體發(fā)育有不同類型的層理,層理類型主要有槽狀交錯層理、板狀交錯層理、楔狀交錯層理、平行層理、波狀層理等(見表1、圖2、圖3)。

水槽實驗結(jié)果表明,在不同水動力條件下及水深情況下,沙床在遷移過程中形成了不同類型交錯層理[6]。槽狀交錯層理在地層傾角矢量圖上傾向于雜亂模式,層理傾角和傾向變化范圍大(見圖3),不能對古水流方向作出判斷。研究區(qū)延安組砂巖中的槽狀交錯層理一般發(fā)育在砂體底部-中下部,傾角變化范圍5°～35°,是在強水動力條件下形成的。

在地層傾角矢量圖上板狀、楔狀交錯層理一般表現(xiàn)為紅模式或者藍(lán)模式,層理傾向基本一致,傾角呈有規(guī)律的變化。板狀及楔狀交錯層理紋層的傾向方向是古水流識別的良好標(biāo)志。研究區(qū)延安組砂巖中的板狀、楔狀交錯層理一般發(fā)育在砂體中部-中下部,傾角變化范圍6°～38°,是在較強水動力條件下形成的。

平行層理為較急水流條件下快速沉積的產(chǎn)物,在地層傾角矢量圖上一般為小傾角的綠模式或雜亂模式。研究區(qū)延安組砂巖中的平行層理主要存在于砂體中上部。水平層理及波狀層理是在水動力條件弱的環(huán)境下形成,在地層傾角矢量圖上一般也表現(xiàn)為小傾角的綠模式或雜亂模式,但是水平層理以及波狀層理一般發(fā)育在砂體頂部,而平行層理主要存在于砂體中上部(見圖3)。

在識別出層理類型基礎(chǔ)之上,對研究區(qū)古水流方向進(jìn)行了分析。板狀、楔狀交錯層理傾向是反映古水流方向的良好標(biāo)志,分別對演C井、演B井、演A井延安組砂體中發(fā)育的板狀、楔狀交錯層理傾向作了統(tǒng)計(見表1)。統(tǒng)計結(jié)果表明,演C井延9、延8層古水流方向規(guī)律性明顯,為東偏北-東北(見圖3),砂體延伸方向主要是北東東-南西西;延6、延5層古水流方向變化范圍較大,從北偏西-東南方向變化,顯示出辮狀河-網(wǎng)狀河河道水流的特點,延6、延5層平均的古水流方向為東偏北。因此,延6、延5層砂體大致延伸方向為東偏北-西偏南方向。演B井延10、延6、延4+5及演A井延9、延8砂體古水流方向較為一致,平均古水流方向為西偏南-西南方向,砂體延伸方向主要是南西西-北東東。

表1 演C井延安組砂巖主要層理類型及特征

圖3 演C井延8層成像測井沉積分析圖

綜合分析演C井、演B井、演A井延安組砂體古水流方向可以得出結(jié)論,①受古地理環(huán)境以及古構(gòu)造運動的控制,處于不同井區(qū)的延安組砂體古水流方向不同,且水流在平面上變化范圍較大。②同一個井區(qū)延安組砂體從底部到頂部古水流方向變化不大,古水流方向較為穩(wěn)定。③研究區(qū)存在東北及西南方向2個物源。

3 區(qū)域構(gòu)造分析

原始沉積條件下形成的泥巖,一般發(fā)育水平層理,呈薄互層沉積。泥質(zhì)沉積物固結(jié)成巖以后,如果泥巖所在地區(qū)發(fā)生了區(qū)域構(gòu)造運動,那么這些穩(wěn)定的水平產(chǎn)狀的泥巖層就會發(fā)生傾斜,傾斜角度越大,反映出該地區(qū)構(gòu)造運動越強烈。層面傾斜的泥巖段在地層傾角矢量圖上一般為綠模式,對演C井、演B井、演A井延安組發(fā)生明顯傾斜的泥巖地層傾角作了統(tǒng)計分析,各井不同層位的泥巖傾角及傾向數(shù)據(jù)見表2。在表數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上,結(jié)合常規(guī)測井資料及地震勘探成果對研究區(qū)延安組油藏與構(gòu)造、儲層之間關(guān)系作了進(jìn)一步分析。

演武地區(qū)延安組油藏受構(gòu)造控制作用明顯,油氣在運移過程中會在構(gòu)造隆起高點的儲層中聚集,構(gòu)造高點可以是小型背斜,也可以是鼻狀隆起部位。研究區(qū)延安組有工業(yè)油流的井區(qū)應(yīng)同時具備儲層發(fā)育和位于構(gòu)造高點附近2個條件,演2a、演2b、演2c、演2d、演3a等井成功產(chǎn)出工業(yè)油流就充分說明了這一點。

演C井位于天環(huán)向斜東翼演×井區(qū)小型背斜西北側(cè),該井延長組剖面砂泥比為0.53,延5、延6、延8層砂體發(fā)育,延9層砂體較薄,延9層中最厚的砂體厚度3.0 m,延10層缺失,延4、延7層砂體基本不發(fā)育,從表3可以看出,演C井延安組泥巖傾角從延9-延4逐漸減小,延9層泥巖發(fā)生了明顯的傾斜,傾斜的角度最高可達(dá)31°,傾向西北(見圖4)。

在延9～延4層中,延9層受區(qū)域構(gòu)造運動影響最大,其次為延8、延7層。根據(jù)該井泥巖層段地層傾角產(chǎn)狀推測該井東南方向延安組發(fā)育有小型背斜或者鼻狀隆起的構(gòu)造高點,演×井是位于演C井東南部的1口探井,演×井地質(zhì)資料和研究區(qū)地震資料成果說明了推測的正確性。演×井延9層2.6 m厚的砂體產(chǎn)油1.6 t/d,產(chǎn)水6.3 m3/d。演C井延安組雖然構(gòu)造起伏比較大,但是演C井并不是位于構(gòu)造高點附近,構(gòu)造高點應(yīng)該還在該井東南方向,所以演C井延安組未見有工業(yè)油流。

表2 演C、演B、演A井延安組構(gòu)造傾斜泥巖地層傾角

演B井位于天環(huán)向斜軸部東側(cè)附近寬緩鼻狀隆起地帶,該井延長組剖面砂泥比為0.20,延10、延4+5層砂體發(fā)育,延9、延8、延7、延6層砂體基本不發(fā)育,延10-延7層泥巖傾角4°～15°,傾向東偏北-東南。延6-延4+5層泥巖傾角4°～12°,傾向西南。該井延安組沒有工業(yè)油流的主要原因是主力儲層不發(fā)育,構(gòu)造隆起不明顯。

圖4 演C井延安組泥巖地層傾角及成像特征圖

演A井位于天環(huán)向斜東翼寬緩鼻狀隆起地帶,該井延長組剖面砂泥比為0.28,延9、延8、延7層砂體發(fā)育,延10、延4+5、延6層砂體基本不發(fā)育,延10-延9層泥巖傾角6°～8°,傾向西南。延7層泥巖傾角4°～8°,傾向西南。該井沒有工業(yè)油流的主要原因是主力儲層構(gòu)造隆起不明顯。

4 地層應(yīng)力方向分析

地層應(yīng)力方向與井眼崩落的方位及鉆井誘導(dǎo)縫方位關(guān)系密切。在鉆井過程中,構(gòu)造應(yīng)力得到釋放,因而產(chǎn)生一組與之相關(guān)的誘導(dǎo)縫及井壁崩落[7]。從聲電成像圖上分析井眼崩落方向和鉆井誘導(dǎo)縫方位可以確定地層最大、最小水平主應(yīng)力方向。

聲電成像測井資料顯示演C井、演B井、演A井鉆井誘導(dǎo)縫不發(fā)育,僅在演B井延10層、演C井延6層發(fā)現(xiàn)有天然的裂縫(見表3、圖5)。但是演C井、演B井、演A井延安組泥巖和煤層處井壁垮塌較為普遍,井壁的方向性垮塌形成了橢圓化井眼(見表4、圖6),對演C井、演B井橢圓化井眼的方位作出了統(tǒng)計(見表4)。從表4和圖6可見,演C井延安組橢圓化井眼平均方位為144°～324°,演B井延安組橢圓化井眼平均方位為167°～347°,因此,演C井區(qū)延安組最大水平主應(yīng)力平均方位為54°～234°,演B井區(qū)延安組最大水平主應(yīng)力平均方位77°～257°。

綜合以上分析認(rèn)為,天環(huán)向斜東翼演C井區(qū)延安組地層最大水平主應(yīng)力約為東北-西南方向,天環(huán)向斜軸部附近演B井區(qū)延安組地層最大水平主應(yīng)力約為東偏北-西偏南方向,最大水平主應(yīng)力方向在區(qū)域上的差異主要由于構(gòu)造應(yīng)力在不同構(gòu)造部位上分布不均引起的。

圖5 演B井發(fā)育天然裂縫的砂巖聲電成像圖

圖6 演B井橢圓化井眼電成像特征圖

表3 演C、演B井延安組天然裂縫特征

表4 演C、演B井延安組橢圓化井眼方位

5 結(jié) 論

(1)聲電成像測井資料研究表明,研究區(qū)延安組不同巖層有著不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及構(gòu)造,泥巖主要為水平層理發(fā)育的薄互層沉積,砂巖主要發(fā)育有槽狀交錯層理、板狀交錯層理、楔狀交錯層理、平行層理、波狀層理等,并見有塊狀構(gòu)造砂巖和泥巖。

(2)由于古地理環(huán)境以及古構(gòu)造運動影響,研究區(qū)延安組砂體古水流方向在不同井區(qū)上變化范圍較大,但在同一個井區(qū),延安組砂體從底部到頂部古水流方向變化不大,古水流方向較為穩(wěn)定。

(3)處于不同構(gòu)造部位的井區(qū)有著不同的沉積環(huán)境,天環(huán)向斜軸部附近的演B井延安組表現(xiàn)出以淺湖相沉積為主的特征,儲層發(fā)育差,而天環(huán)向斜東翼的演C井、演A井表現(xiàn)出流河-三角洲相沉積的特征,儲層發(fā)育較好。延安組油藏與構(gòu)造、儲層之間關(guān)系分析表明,該區(qū)有工業(yè)油流的井區(qū)應(yīng)同時具備儲層發(fā)育和位于構(gòu)造高點附近2個條件,演武地區(qū)北部最有利有油氣聚集的區(qū)塊應(yīng)在演X井區(qū)附近沿北東東-南西西方向一帶。

(4)研究區(qū)地層應(yīng)力方向分析認(rèn)為,天環(huán)向斜東翼演C井區(qū)延安組地層最大水平主應(yīng)力約為東北-西南方向,天環(huán)向斜軸部附近演B井區(qū)延安組地層最大水平主應(yīng)力約為東偏北-西偏南方向,最大水平主應(yīng)力方向在區(qū)域上的差異主要由于構(gòu)造應(yīng)力在不同構(gòu)造部位上分布不均引起的。

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Application of Acoustic-electric Imaging Logging to Yanan Formation Reservoir Exploration in Northern Yanwu Area

L IU Xingjun1,2,L IU Kebo2,L IXiangling2,ZHAO Yuping2
(1.Department of Geology,Northwest University,Xi’an,Shaanxi 710069,China; 2.Changqing Division,China Petroleum Well Logging CO.LTD.,CNPC,Xi’an,Shaanxi 710201,China)

The main oil layers exist in the Jurassic Yanan Fo rmation in Yanw u area in the southwest of the O rdos basin.Distribution of the reservoir isobviously controlled by the tectonic,and the exp lo ration ismore difficult.Distribution of the sand body is p redicted on the basis of the electrical imaging characteristics of sand rock and paleocurrent analysis in this area.The tectonics in this area is analyzed w ith log data of the inclination and tendency of m ud rock.Com bined w ith the featuresof the reservoir,given is the favorable zone of oil accumulation.Based on analysisof acoustical and electrical imaging log data about cracks and collap sed bo rehole,discussed are the formation stress characteristics of the above area.

acoustic-electric imaging logging,formation dip,paleocurrent,formation stress

P631.814 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

劉行軍,1975年生,主要研究含油氣盆地儲層評價、測井資料解釋與應(yīng)用。

2010-07-14 本文編輯 李總南)