楊 斌， 龍一慧， 齊翃洋

(成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，成都 610059)

0 引言

石炭系東河砂巖是重要的海相碎屑巖儲(chǔ)層，廣泛分布在塔里木盆地[1]。以東河砂巖為儲(chǔ)層的油氣藏往往發(fā)育不同類(lèi)型的夾層，是形成儲(chǔ)層非均質(zhì)性的主要原因之一，也是影響剩余油分布的重要因素。在揭示油藏非均質(zhì)性的過(guò)程中，夾層是不可或缺的研究?jī)?nèi)容[2－3]。將有限的巖心資料與豐富的測(cè)井資料相結(jié)合，研究不同類(lèi)型夾層的測(cè)井響應(yīng)特征，建立夾層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，可以更全面地研究?jī)?chǔ)層的非均質(zhì)性，并且深入認(rèn)識(shí)夾層對(duì)于影響油藏分布的意義[4]。以往學(xué)者對(duì)東河砂巖夾層的研究主要基于巖心觀察，結(jié)合密度、聲波等常規(guī)測(cè)井曲線來(lái)識(shí)別單井夾層，局限性較大，并且?jiàn)A層類(lèi)型和厚度存在較大的不確定性[5－6]。筆者在大量巖心觀察的基礎(chǔ)上，研究除常規(guī)測(cè)井特征外，包括自然伽馬回返、電導(dǎo)率回返在內(nèi)的多種測(cè)井響應(yīng)特征，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)解釋?zhuān)瑸閵A層識(shí)別提供了更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

圖1 東河砂巖典型夾層照片F(xiàn)ig.1 Representative photographs of Donghe sandstone intercalations

1 地質(zhì)概況與測(cè)井響應(yīng)特征

1.1 地質(zhì)概況

H油田地處塔里木盆地北部，位于塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)中部偏北滿加爾凹陷向塔北隆起的過(guò)渡部位，主要儲(chǔ)層為下石炭統(tǒng)東河砂巖段，之上一般發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段、中泥巖段及角礫巖段。儲(chǔ)層厚度變化較大(0～60 m)，一般厚度為20～40 m，油藏埋藏深度超過(guò)5 000 m。測(cè)井曲線上，東河砂巖整體呈低電阻率特征，自然伽馬和自然電位曲線呈微鋸齒狀箱型。

1.2 夾層類(lèi)型與測(cè)井響應(yīng)特征

1.2.1 夾層類(lèi)型

夾層是指在砂巖層內(nèi)所分布的相對(duì)非滲透層，一般厚約幾厘米至幾十厘米，延伸較小，穩(wěn)定性差，不能有效阻止或控制流體運(yùn)動(dòng)，但對(duì)局部流體滲流特性有影響[7－8]。對(duì)H油田東河砂巖段進(jìn)行巖心觀察和物性分析，根據(jù)夾層巖性和成分不同，將該地區(qū)夾層劃分為鈣質(zhì)夾層、鈣泥質(zhì)夾層、泥質(zhì)夾層三類(lèi)。圖1為H油田東河砂巖不同類(lèi)型典型的夾層照片。

1.2.2 鈣質(zhì)夾層測(cè)井響應(yīng)特征

圖2a為H1井5 090.86～5 091.15 m的鈣質(zhì)夾層測(cè)井曲線特征。H油田的鈣質(zhì)夾層巖性致密，滴鹽酸可見(jiàn)劇烈起泡。根據(jù)巖心分析資料，鈣質(zhì)夾層碳酸鹽體積分?jǐn)?shù)一般大于16%，體積分?jǐn)?shù)高時(shí)可達(dá)50.8%。孔隙度值小，為0～8%，滲透率低，為0.1×10－3～9 ×10－3μm2。在測(cè)井曲線上，鈣質(zhì)夾層表現(xiàn)為電阻率相對(duì)鄰近地層電阻率值有明顯增大現(xiàn)象(1.5～4.3 Ω·m);聲波時(shí)差明顯降低(196～229 μs/m);密度值明顯增大(2.33 ～2.55 g/cm3);高分辨率地層傾角曲線出現(xiàn)明顯回返(＞90%);自然伽馬值低，回返值較小或基本無(wú)回返(0～22%)。

1.2.3 鈣泥質(zhì)夾層測(cè)井響應(yīng)特征

圖2b為H2井5 081.49～5 081.79 m的鈣泥質(zhì)夾層測(cè)井曲線特征。該地區(qū)鈣泥質(zhì)夾層以灰白色為主，部分被泥漿浸染呈土黃色，夾有泥質(zhì)條紋，滴鹽酸起泡。根據(jù)巖心分析資料，鈣泥質(zhì)夾層巖心孔隙度多在4% ～13%之間，滲透率為0.5×10－3～13×10－3μm2，碳酸鹽含量變化較大。在測(cè)井曲線上，鈣泥質(zhì)夾層表現(xiàn)為電阻率相對(duì)鄰近地層電阻率值，略有增大但不明顯(1～2.9 Ω·m);聲波時(shí)差有一定幅度的降低(206～246 μs/m);密度值略有增大(2.36～2.52 g/cm3);高分辨率地層傾角曲線回返;自然伽馬有一定的回返值，但回返幅度不大(16% ～33%)。

1.2.4 泥質(zhì)夾層測(cè)井響應(yīng)特征

圖2 東河砂巖三類(lèi)夾層測(cè)井曲線特征Fig.2 Well logging characteristics of three types of Donghe sandstone intercalation

圖2c為H3井的5 088.70～5 088.95 m的泥質(zhì)夾層測(cè)井曲線特征。根據(jù)巖心分析資料，該地區(qū)泥質(zhì)夾層巖心孔隙度一般在12%之下，滲透率為0.2×10－3～10 ×10－3μm2。在測(cè)井曲線上，泥質(zhì)夾層主要表現(xiàn)為自然伽馬值增大，大幅度回返(30% ～57%);電阻率相對(duì)鄰近地層電阻率值略有增大或無(wú)明顯變化(0.8～2.4 Ω·m);聲波時(shí)差有一定幅度的降低(219～278 μs/m);密度值略有增大(2.34～2.56 g/cm3);高分辨率地層傾角曲線略有回返。

圖3 H4井東河砂巖段儲(chǔ)層參數(shù)解釋成果Fig.3 Interpretation result of reservoir in Donghe sandstone section of well H4

2 夾層測(cè)井識(shí)別方法

2.1 儲(chǔ)層參數(shù)解釋

依據(jù)巖心物性分析資料，結(jié)合測(cè)井資料，統(tǒng)計(jì)不同類(lèi)型夾層的測(cè)井響應(yīng)值，建立夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該地區(qū)非取心目的層段進(jìn)行夾層識(shí)別。從巖心物性分析可以看出，孔隙度、滲透率相對(duì)較低是夾層的主要特征之一，因此，準(zhǔn)確識(shí)別研究區(qū)各單井目的層段的全部夾層，就需要對(duì)單井進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)解釋?zhuān)玫礁鲉尉目紫抖取B透率等儲(chǔ)層參數(shù)。

在巖心深度歸位、測(cè)井曲線校正的基礎(chǔ)上，提取巖心物性分析對(duì)應(yīng)的深度測(cè)井值。采用交會(huì)圖法分析各測(cè)井曲線與巖心孔隙度、滲透率間的相關(guān)性，選擇與孔隙度、滲透率相關(guān)性較好的測(cè)井曲線作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入曲線[9]。此次研究中，通過(guò)孔隙度與各測(cè)井曲線的相關(guān)性分析，采用自然伽馬、聲波時(shí)差、密度、補(bǔ)償中子和深感應(yīng)電阻率作為輸入數(shù)據(jù)，巖心分析孔隙度作為輸出數(shù)據(jù)，選擇5－7－1的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立研究區(qū)的孔隙度預(yù)測(cè)模型。通過(guò)對(duì)巖心分析滲透率和與其對(duì)應(yīng)的測(cè)井值的相關(guān)分析，最終確定巖心分析孔隙度、自然伽馬、密度、聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子和深側(cè)向電阻率六條測(cè)井曲線作為輸入數(shù)據(jù)，巖心分析滲透率作為輸出數(shù)據(jù)，選擇6－10－1的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建立研究區(qū)的滲透率預(yù)測(cè)模型。經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到巖心分析孔隙度、滲透率與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)，分別為90.47%和89.56%，網(wǎng)絡(luò)模型精度較高。利用該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)研究區(qū)單井進(jìn)行孔隙度、滲透率解釋。

圖3為H4井儲(chǔ)層參數(shù)解釋成果。由圖3可以看出，儲(chǔ)層參數(shù)解釋結(jié)果與巖心分析孔隙度、滲透率值隨深度的變化趨勢(shì)一致，吻合性較好。

2.2 夾層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

繪制該地區(qū)12口井東河砂巖段各類(lèi)夾層測(cè)井響應(yīng)值交會(huì)圖，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，三類(lèi)夾層在各類(lèi)測(cè)井曲線響應(yīng)上均有一定的差異，因此，可以通過(guò)測(cè)井響應(yīng)值識(shí)別該地區(qū)夾層。其中，自然伽馬回返在夾層類(lèi)型上的區(qū)分度最高，電阻率次之。整體上，泥質(zhì)夾層的自然伽馬回返值最大，鈣泥質(zhì)夾層次之，鈣質(zhì)夾層的自然伽馬回返值最小;鈣質(zhì)夾層的電阻率值一般最大，泥質(zhì)夾層的電阻率值較小，鈣泥質(zhì)夾層的電阻率值變化范圍較大。

根據(jù)三類(lèi)夾層的測(cè)井響應(yīng)特征與物性特征，建立研究區(qū)三類(lèi)夾層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

圖4 三類(lèi)夾層測(cè)井響應(yīng)值交會(huì)圖Fig.4 Three types of intercalations log cross-plot

表1 夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Well logging identification standard of intercalation

2.3 夾層識(shí)別與效果評(píng)價(jià)

2.3.1 夾層識(shí)別

此次研究中，單井夾層的劃分主要分為以下三步:第一，依據(jù)夾層相對(duì)于上下儲(chǔ)層低聲波、高密度、高電阻和低孔、低滲的特點(diǎn)，初步劃分出單井夾層;二是，在儲(chǔ)層參數(shù)精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，利用建立的夾層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該地區(qū)單井進(jìn)行夾層類(lèi)型識(shí)別;第三，根據(jù)電導(dǎo)率曲線回返和聲波、密度的半幅點(diǎn)確定夾層的厚度。

圖5為H5井夾層測(cè)井識(shí)別成果。該井東河砂巖段總長(zhǎng)28.47 m，共識(shí)別夾層17個(gè)，如表2所示。

圖5 H5井夾層測(cè)井識(shí)別成果Fig.5 Logging identification result of well H5intercalations

其中，鈣質(zhì)夾層六個(gè)，電阻率明顯增大，電導(dǎo)率出現(xiàn)大幅度回返，孔隙度、滲透率值低，自然伽馬回返較小或無(wú)回返;鈣泥質(zhì)夾層六個(gè)，電阻率增大，電導(dǎo)率、自然伽馬出現(xiàn)一定程度回返;泥質(zhì)夾層五個(gè)，電阻率增大或無(wú)明顯變化，電導(dǎo)率有一定回返，自然伽馬大幅度回返。從圖5可以看出，該井東河砂巖中上部夾層發(fā)育密集，以鈣質(zhì)夾層和鈣泥質(zhì)夾層為主，下部夾層發(fā)育較少，以泥質(zhì)夾層為主。

表2 H5井夾層測(cè)井識(shí)別成果與巖心識(shí)別結(jié)果對(duì)比Table 2 Comparison table of logging identification result and core identification result of well H5intercalations

2.3.2 效果評(píng)價(jià)

表2為H5井夾層測(cè)井識(shí)別成果與巖心觀察對(duì)照表。由表2可以看出，運(yùn)用測(cè)井方法識(shí)別該井夾層的準(zhǔn)確率為94.4%，夾層類(lèi)型判定的準(zhǔn)確率為88.2%。測(cè)井方法識(shí)別夾層具有可行性且取得了較好的效果，但在薄夾層識(shí)別和確定有油浸現(xiàn)象夾層的類(lèi)型上還存在著一定的偏差。將上述方法應(yīng)用于全區(qū)12口取心井，單井測(cè)井識(shí)別夾層準(zhǔn)確率均在90%之上，夾層類(lèi)型判定的準(zhǔn)確率均大于85%，此次建立的夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)可以廣泛應(yīng)用于工區(qū)未取心井段。

3 結(jié)論

(1)根據(jù)大量巖心觀察、巖心物性分析資料和測(cè)井資料，將研究區(qū)東河砂巖夾層分為鈣質(zhì)夾層、鈣泥質(zhì)夾層、泥質(zhì)夾層。鈣質(zhì)夾層巖性致密，電阻率相對(duì)鄰近地層有明顯增大現(xiàn)象，自然伽馬回返值低(0～22%);鈣泥質(zhì)夾層以灰白色為主，夾有泥質(zhì)條紋，電阻率相對(duì)鄰近地層有增大現(xiàn)象但不明顯，自然伽馬有一定程度回返(16% ～33%);泥質(zhì)夾層主要表現(xiàn)為自然伽馬值大幅度回返(30% ～57%)。三類(lèi)夾層在電性響應(yīng)特征上具有較高的區(qū)分度，可以通過(guò)測(cè)井方法進(jìn)行識(shí)別。

(2)在巖心深度歸位、測(cè)井曲線校正的基礎(chǔ)上，建立研究區(qū)儲(chǔ)層參數(shù)測(cè)井解釋模型。單井儲(chǔ)層參數(shù)預(yù)測(cè)對(duì)比檢驗(yàn)圖顯示，網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的參數(shù)與對(duì)應(yīng)巖心分析值的差異較小，隨深度的變化趨勢(shì)一致。

(3)根據(jù)已建立的研究區(qū)東河砂巖夾層的測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展單井夾層識(shí)別，結(jié)果顯示，東河砂巖中上部夾層發(fā)育密集，以鈣質(zhì)夾層和鈣泥質(zhì)夾層為主，下部夾層發(fā)育較少，以泥質(zhì)夾層為主。

(4)利用建立的夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)劃分單井夾層的正確率均大于90%，夾層類(lèi)型判斷的正確率均大于85%，說(shuō)明該標(biāo)準(zhǔn)具有可行性且準(zhǔn)確度較高，可以應(yīng)用于該地區(qū)其他未取心井。同時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)在預(yù)測(cè)薄夾層和判定油浸夾層類(lèi)型上還存在一定偏差，在后續(xù)研究中需要解決，以進(jìn)一步提高夾層識(shí)別的精確度。

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