鄭建東，王曉蓮，高吉峰

（大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

0 引 言

塔木察格盆地南貝爾凹陷白堊系南屯組一段儲(chǔ)層，巖性以火山碎屑沉積巖為主，普遍含凝灰質(zhì)，孔隙結(jié)構(gòu)特征差異大、非均質(zhì)性強(qiáng)［1］；研究區(qū)以巖性－構(gòu)造油藏類型為主，整體無統(tǒng)一油水界面，油藏埋藏深度范圍（1 400～2 900m井段）變化大；受壓實(shí)、成巖作用影響，測(cè)井響應(yīng)特征復(fù)雜，油水層電阻率對(duì)比度低［2］。應(yīng)用以往的各種經(jīng)驗(yàn)圖版在目標(biāo)區(qū)效果都不理想，流體性質(zhì)識(shí)別難度大。準(zhǔn)確判別儲(chǔ)層流體性質(zhì)成為南貝爾凹陷勘探、開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)和亟待解決的重點(diǎn)問題。本文通過對(duì)地層應(yīng)力條件下泥巖測(cè)井響應(yīng)特征與油氣分布關(guān)系研究，形成了一種在儲(chǔ)層分類基礎(chǔ)上考慮鄰近泥巖測(cè)井響應(yīng)特征的流體識(shí)別方法，提高了斷陷盆地復(fù)雜儲(chǔ)層流體識(shí)別精度。

1 地層應(yīng)力條件下泥巖測(cè)井響應(yīng)特征與油氣分布關(guān)系

1.1 泥巖測(cè)井響應(yīng)特征

研究發(fā)現(xiàn)，在地層應(yīng)力活躍區(qū)泥巖電阻率和聲波時(shí)差對(duì)地層應(yīng)力響應(yīng)敏感［3］。在正常壓實(shí)條件下，泥巖的聲波時(shí)差與電阻率隨深度呈指數(shù)變化規(guī)律，反映在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上是一條直線，這就是通常的正常壓實(shí)趨勢(shì)線。當(dāng)巖石受較強(qiáng)地層應(yīng)力作用時(shí)，會(huì)造成泥巖電阻率、聲波時(shí)差偏離正常趨勢(shì)線，即電阻率變大，聲波時(shí)差變?。磺穳簩?shí)泥巖段由于壓實(shí)程度不夠，泥巖的孔隙度相對(duì)增大，密度相對(duì)較小，聲波時(shí)差變大，電阻率變小。前人研究表明［4］，在擠壓應(yīng)力較強(qiáng)的克拉2井區(qū)，泥巖電阻率的變化清晰地顯示出地層應(yīng)力在井筒方向上的變化。強(qiáng)擠壓應(yīng)力段泥巖電阻率達(dá)20～30Ω·m，與正常沉積區(qū)或弱擠壓應(yīng)力區(qū)泥巖電阻率（一般小于5Ω·m）相比，電阻率呈數(shù)量級(jí)增大，可見泥巖電阻率能夠較靈敏地反映地層應(yīng)力的存在與相對(duì)強(qiáng)弱。

Patchett J G［5］在研究具有高陽離子交換能力蒙脫石膠體和低陽離子交換能力的高嶺石膠體電阻率與孔隙度、介質(zhì)礦化度關(guān)系的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出孔隙度小于30%地層條件下泥巖電導(dǎo)率的響應(yīng)方程式

式中，B0、B1、B2、B3、B4、B5為常數(shù)；Csh為泥巖電導(dǎo)率；Δt為巖石聲波時(shí)差，μs／m；Δtma為非黏土礦物骨架聲波時(shí)差，μs／m；Z為深度或負(fù)載壓力，MPa；CEC為陽離子交換能力，mmol／g；T為溫度，℃。

由式（1）可知，泥巖電導(dǎo)率主要與深度（溫度）、等效負(fù)載壓力、泥巖組分等有關(guān)。當(dāng)泥巖組分相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，地層應(yīng)力大小、埋藏深度（溫度）是泥巖電阻率變化的主要因素。

1.2 泥巖測(cè)井響應(yīng)特征與油氣分布關(guān)系

大量地區(qū)的統(tǒng)計(jì)表明，在泥巖電阻率高值背景下，擠壓應(yīng)力強(qiáng)，鄰近砂巖儲(chǔ)層物性很差，基本為干層或水層；而在泥巖電阻率較低處，擠壓應(yīng)力較弱或欠壓實(shí)狀態(tài)，往往發(fā)育高產(chǎn)能的油氣層［6］。理論上分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，當(dāng)泥巖欠壓實(shí)帶富含有機(jī)質(zhì)時(shí)，由于異常地層壓力伴隨著地層溫度上升，有機(jī)質(zhì)更容易向烴類轉(zhuǎn)化，可形成大量油氣；造成生油巖中孔隙流體壓力增高，在生油層與儲(chǔ)集層中產(chǎn)生流體壓力差，從而使泥（頁）巖中的烴類較容易運(yùn)移進(jìn)鄰近的砂巖層內(nèi)，形成油氣層。由于砂巖顆粒被烴類潤濕后不易被膠結(jié)或充填，減少了成巖作用帶來的孔隙度損失，所以在泥巖欠壓實(shí)帶往往形成所謂的高孔隙帶儲(chǔ)層。同時(shí)，若泥巖層處于欠壓實(shí)，其相鄰砂巖層也會(huì)處于欠壓實(shí)狀態(tài)，使儲(chǔ)集層中流體排泄受阻而形成異常地層壓力，降低了巖石的破裂強(qiáng)度，一旦受到后期構(gòu)造作用的影響，巖石很容易產(chǎn)生破裂，能大幅提高儲(chǔ)層滲透性。

2 南貝爾凹陷泥巖測(cè)井響應(yīng)特征

塔木察格盆地南貝爾凹陷是中國貝爾凹陷向南的延伸部分，為多期改造的復(fù)式斷陷湖盆，整體呈現(xiàn)東斷西超、箕狀半地塹組合。南貝爾凹陷經(jīng)過強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)，構(gòu)造演化劃分為斷陷、斷拗、拗陷、反轉(zhuǎn)拗陷4個(gè)成盆時(shí)期，包括初始斷陷、強(qiáng)烈斷陷、擠壓反轉(zhuǎn)、斷拗沉降、張扭拗陷、扭壓反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)拗陷等7個(gè)構(gòu)造演化階段［7］。南一段時(shí)期主要為強(qiáng)烈斷陷構(gòu)造演化階段，受持續(xù)的NW—SE向拉張應(yīng)力作用，有大量的NE向張性正斷層伴生；從南屯組二段開始至大磨拐河組一段為擠壓反轉(zhuǎn)構(gòu)造演化階段，這一時(shí)期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生了重要變革，由NW—SE向拉張應(yīng)力體制轉(zhuǎn)換為NW—SE向擠壓體制，使斷陷期沉積的地層遭受強(qiáng)烈改造。

圖1（a）中，塔 A井大磨拐河組層段（900～1 200m）泥巖聲波時(shí)差偏離正常趨勢(shì)線，呈減小趨勢(shì)；該段泥巖電阻率則明顯較大，表明在此層段擠壓應(yīng)力較強(qiáng)，這與該時(shí)期擠壓應(yīng)力作用相對(duì)應(yīng)。南一段儲(chǔ)層1 360～1 680m井段泥巖聲波時(shí)差顯著偏離正常趨勢(shì)線，呈增大趨勢(shì)；而泥巖電阻率則明顯減小，表明在該層段擠壓應(yīng)力明顯較小，為弱擠壓或張性應(yīng)力帶，這與該時(shí)期持續(xù)的拉張應(yīng)力作用有關(guān)。該層段也是該井油層的主要發(fā)育層段，共計(jì)油層有效厚度73.8m，試油3個(gè)層，分別日產(chǎn)1.36t（自然）、34.8t（壓裂后），顯示該區(qū)弱應(yīng)力擠壓帶產(chǎn)油能力可觀。塔B井南一段儲(chǔ)層埋藏較深，且位于凹陷邊部。圖1（b）中可以看到泥巖聲波時(shí)差減小，泥巖電阻率較大，達(dá)到10Ω·m，表明該井南一段擠壓應(yīng)力較強(qiáng)，該井在2 230.6m處試油，自然產(chǎn)能21.84m3水。

圖1 南貝爾凹陷南一段不同地層應(yīng)力條件下泥巖測(cè)井響應(yīng)隨深度變化關(guān)系圖

通過對(duì)南貝爾凹陷南一段76個(gè)層試油段的鄰近泥巖電阻率與泥巖聲波時(shí)差統(tǒng)計(jì)（見圖2）可以看出油層往往發(fā)育在鄰近泥巖電阻率較低、聲波時(shí)差較大的砂巖儲(chǔ)層中，而水層則正好相反。從單井縱向連續(xù)測(cè)井剖面圖上也可以看出，泥巖電阻率越低，聲波時(shí)差越大，則鄰近砂巖儲(chǔ)層的物性、含油性越好?？梢?，南貝爾凹陷南一段儲(chǔ)層鄰近泥巖的電阻率與聲波時(shí)差值的大小可較好地反映砂巖儲(chǔ)層含油性的好壞。

圖2 南貝爾凹陷南一段油水層鄰近泥巖電阻率與聲波時(shí)差關(guān)系圖

3 考慮鄰近泥巖特征的油水層識(shí)別方法

通過對(duì)測(cè)井地層應(yīng)力與油水層分布研究可知，泥巖電阻率越低，聲波時(shí)差越大，則鄰近砂巖儲(chǔ)層的含油性越好。根據(jù)這一點(diǎn)，借鑒電阻增大系數(shù)的思想，應(yīng)用油水層的鄰近泥巖測(cè)井響應(yīng)特征值定義校正視電阻率R′t（RLLd×Δt泥／RLLd泥），相對(duì)于深側(cè)向電阻率RLLd，R′t主要突出了砂巖儲(chǔ)層的含油性，使得油層、水層電阻率分得更加明顯，在油水層識(shí)別圖版上能較好地區(qū)別油層、油水同層和水層，有效提高了研究區(qū)的流體識(shí)別精度。通過對(duì)影響流體識(shí)別的其他主控因素分析，特別是儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響，研究采用分區(qū)塊（南洼槽、北洼槽），分層位（南二段、南一段）、分儲(chǔ)層類別（Ⅲ類、Ⅰ—Ⅱ類）分別建立油水層識(shí)別圖版。

圖3 南貝爾凹陷北洼槽南一段儲(chǔ)層電阻率校正前后油水層識(shí)別圖版對(duì)比圖

圖4 南貝爾凹陷塔C井測(cè)井解釋綜合成果圖

以南一段為例，應(yīng)用研究區(qū)38口井75個(gè)層測(cè)井和試油資料，建立了北洼槽南一段油水層識(shí)別圖版［見圖3（a）］。其中油層54個(gè)層，油水同層7個(gè)層、水層14個(gè)層，圖版中油層誤出3個(gè)層，水層誤入油水同層區(qū)2個(gè)層，油水同層誤入油層區(qū)1個(gè)層，圖版精度92%。與電阻率校正前所建圖版對(duì)比［見圖3（b）］，油水層識(shí)別精度有了明顯的提高。

圖4為油水層識(shí)別方法在塔C井中的應(yīng)用效果圖。圖4中第7道的紅色實(shí)線為計(jì)算的校后視電阻率R′t曲線，藍(lán)色虛線為圖3中Ⅰ＋Ⅱ類儲(chǔ)層區(qū)的油水同層與水層的界限線。當(dāng)R′t值大于水層線時(shí)，為含油層，兩者交會(huì)幅度差越大，含油性越好；當(dāng)R′t值小于水層線時(shí)，可判斷為水層。從圖4中可以看出，19、20號(hào)層2條曲線交會(huì)明顯，解釋為油層；21、22、23號(hào)層曲線未見明顯交會(huì)，解釋為水層。對(duì)上述2個(gè)層段分別進(jìn)行了試油，證實(shí)了該方法的準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 論

（1）泥巖電阻率和聲波時(shí)差對(duì)地層應(yīng)力反映靈敏，且與儲(chǔ)層物性和含油性關(guān)系密切，泥巖電阻率越低，聲波時(shí)差越大，則鄰近砂巖儲(chǔ)層的含油性越好。

（2）考慮鄰近泥巖測(cè)井響應(yīng)特征的油水層識(shí)別方法較適用于多物源、構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、儲(chǔ)層埋深變化大的斷陷盆地和構(gòu)造應(yīng)力發(fā)育的山前擠壓構(gòu)造帶等地區(qū)，可有效提高斷陷盆地復(fù)雜儲(chǔ)層流體識(shí)別精度。

［1］ 王小琴.塔木察格盆地南貝爾凹陷火山碎屑巖儲(chǔ)層成巖作用 ［D］.長春：吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，2009.

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