石玉江,王長(zhǎng)勝,周金昱,劉之的,張鵬,楊珺茹

(1.長(zhǎng)慶油田勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710018;2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

0 引 言

鄂爾多斯盆地西233井區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段發(fā)育典型的致密油,致密油層與優(yōu)質(zhì)烴源巖源儲(chǔ)共生、源內(nèi)成藏,主要分布在深湖-半深湖相重力流砂體和三角洲前緣砂體中[1-3]。烴源巖分布廣,油源條件優(yōu)越。

西233井區(qū)長(zhǎng)7油層是鄂爾多斯致密油開發(fā)的示范區(qū)。采用常規(guī)壓裂技術(shù),研究區(qū)長(zhǎng)7致密油儲(chǔ)層平均單井試采產(chǎn)量?jī)H為0.6～0.9 t/d,且呈現(xiàn)出產(chǎn)量遞減快的困境[4]。為了提升單井產(chǎn)量,高效開發(fā)研究區(qū)長(zhǎng)7層系的致密油,2011至2012年,相繼開展了致密油水平井體積壓裂試驗(yàn),水平井試采初期日產(chǎn)量均在10 t以上,取得了良好的開發(fā)效果[5]。因此,水平井是提升致密油產(chǎn)量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

致密油儲(chǔ)層成因砂體識(shí)別是油氣勘探的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,也直接關(guān)系到水平井壓裂分級(jí)評(píng)價(jià)和壓裂層段優(yōu)選[6-8]。砂體成因不僅僅影響砂體縱橫向的分布,更重要的是控制著儲(chǔ)層的非均質(zhì)性[9-11]。研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)72致密油儲(chǔ)層巖性變化快,單砂體厚度薄,橫向變化較大,分布規(guī)律尚不清晰。據(jù)此,查明成因砂體分布特征,將有助于弄清砂體的分布規(guī)律。

本文基于巖心描述和成像測(cè)井刻度常規(guī)測(cè)井的思路,細(xì)致分析成因砂體的測(cè)井響應(yīng)特征,提取能夠有效映射不同成因砂體的測(cè)井表征參數(shù),進(jìn)而構(gòu)建成因砂體測(cè)井識(shí)別圖版,以該圖版開展研究區(qū)的成因砂體測(cè)井識(shí)別,以期提高研究區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)和“甜點(diǎn)”分布的預(yù)測(cè)精度,并為水平井壓裂層位分級(jí)評(píng)價(jià)和優(yōu)化提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

西233井區(qū)位于甘肅省慶城縣,該區(qū)塊目的層以長(zhǎng)7段為主,位于伊陜斜坡西南部,西部邊緣處于天環(huán)坳陷的西翼[5,12],整體表現(xiàn)為東傾單斜構(gòu)造,構(gòu)造較平緩,地層傾角小,局部發(fā)育微弱鼻狀構(gòu)造[13]。已有研究表明,西233井區(qū)長(zhǎng)7段為半深湖-深湖沉積環(huán)境,沉積物主體為半深湖-深湖背景下的深水重力流沉積,主要沉積亞相類型:砂質(zhì)碎屑流、濁流、滑塌、湖相等沉積[5]。

研究區(qū)長(zhǎng)72期濁積砂體分布面積廣,厚度大[11-12]。在生烴增壓等作用下,毗鄰長(zhǎng)72致密儲(chǔ)層的砂體油氣充注度高,具有普遍含油的特點(diǎn)[13]。研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)72致密油儲(chǔ)層平均油層厚度5.3 m,孔隙度9.9%,滲透率0.13×10-3μm2,屬于典型的致密油[14]。整體上來看,研究區(qū)長(zhǎng)7致密油巖性變化快,單砂層厚度薄,砂體橫向連續(xù)性差、分布不穩(wěn)定,非均質(zhì)性較強(qiáng),穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布規(guī)律難尋,影響致密油水平井部署和開發(fā)效果。

2 長(zhǎng)7致密油儲(chǔ)層成因砂體測(cè)井響應(yīng)特征

研究區(qū)長(zhǎng)7地層整體沉積特征反映了湖盆形成、發(fā)展和消亡的演化過程,長(zhǎng)7段沉積期表現(xiàn)為湖盆最大海泛期,整體表現(xiàn)為半深湖-深湖相沉積。發(fā)育主要巖性類型:細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、頁巖。

研究區(qū)長(zhǎng)7地層為典型的深湖相重力流沉積,主要包括砂質(zhì)碎屑流、濁流、滑塌沉積3種砂體成因類型和半深湖-深湖泥。

發(fā)育多種沉積構(gòu)造類型:以塊狀層理和泥巖撕裂屑最常見,還有遞變層理、平行層理、水平層理、包卷層理、小型褶皺構(gòu)造等(見圖1)。

2.1 砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相

砂質(zhì)碎屑流沉積主要發(fā)育均質(zhì)塊狀細(xì)砂巖。該成因砂體規(guī)模相對(duì)較大,常發(fā)育幾十厘米至幾米厚的砂層。部分砂體頂部發(fā)育薄層平行層理,底部含無定向分布的植物碎屑。砂質(zhì)碎屑流砂體顆粒分選性較好,礦物成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低,雜基含量相對(duì)較高[14-15]。

砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相在常規(guī)測(cè)井曲線上表現(xiàn)為低自然伽馬、低聲波時(shí)差和高電阻率。自然伽馬測(cè)井曲線形態(tài)顯示為箱形或鐘形;微電阻率掃描成像測(cè)井呈現(xiàn)為具平行層理的亮色塊狀厚層[圖1(d)]。

2.2 濁積粉細(xì)砂巖相

圖1 木53井不同成因砂體測(cè)井響應(yīng)特征

濁積巖主要由細(xì)砂巖、粉砂巖構(gòu)成,常發(fā)育正粒序的砂泥巖薄互層。濁積粉細(xì)砂巖正粒序的上部,常發(fā)育砂紋層理等牽引流構(gòu)造;受小規(guī)模侵蝕影響,濁積粉細(xì)砂巖底部形成槽模、火焰狀構(gòu)造等同生變形構(gòu)造[16]。

濁積粉細(xì)砂巖相的測(cè)井響應(yīng)特征呈現(xiàn)出中等自然伽馬、中高電阻率、中低聲波時(shí)差。自然伽馬測(cè)井曲線形態(tài)多為鐘形或齒狀;微電阻率掃描成像測(cè)井上表現(xiàn)為暗色的粉砂巖與亮色的細(xì)砂巖互層[見圖1(a)]。

2.3 滑塌細(xì)砂巖相

滑塌沉積相主要發(fā)育塊狀粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖,砂體厚度較大,但砂泥混雜非常強(qiáng)烈?；?xì)砂巖相中常有大小不均一的泥礫,中上部一般發(fā)育包卷層理和小型褶皺構(gòu)造,底部發(fā)育球枕構(gòu)造和滑動(dòng)面,與碎屑流沉積的主要區(qū)別之一是與下伏巖層不一定有突變界面,向下和向上與正常層之間均可呈漸變接觸關(guān)系。

滑塌細(xì)砂巖相在常規(guī)測(cè)井曲線上表現(xiàn)為中自然伽馬、中低聲波時(shí)差和中高電阻率特征,自然伽馬曲線形態(tài)呈不規(guī)則齒狀疊加。微電阻率掃描成像測(cè)井特征:頂部多見亮黃色或亮白黃色的滑塌變形構(gòu)造,底部多為球枕構(gòu)造,且滑塌細(xì)砂巖砂體與上下地層常呈突變接觸關(guān)系[見圖1(b)]。

2.4 半深湖深湖泥巖相

半深湖-深湖泥巖相呈暗黑色或灰黑色的厚層塊狀,局部發(fā)育水平層理[16]。常規(guī)測(cè)井曲線表現(xiàn)呈指狀或齒狀的中高自然伽馬測(cè)井曲線形態(tài)、中高聲波時(shí)差、低電阻率;成像測(cè)井表現(xiàn)為暗色條帶狀,水平層理較發(fā)育[見圖1(c)、(e)、(f)]。

3 成因砂體測(cè)井識(shí)別

3.1 成因砂體識(shí)別參數(shù)

限于研究區(qū)成像測(cè)井資料較少,基于常規(guī)測(cè)井資料現(xiàn)有方法識(shí)別精度又較低,需要構(gòu)建一種成因砂體測(cè)井識(shí)別方法。成因砂體測(cè)井響應(yīng)特征分析得知,自然伽馬對(duì)成因砂體的敏感性較高。采用自然伽馬測(cè)井曲線的光滑程度結(jié)合泥質(zhì)含量表征砂體結(jié)構(gòu),進(jìn)而根據(jù)砂體結(jié)構(gòu)識(shí)別成因砂體。利用自然伽馬測(cè)井計(jì)算砂體結(jié)構(gòu)指數(shù)的方程為

(1)

(2)

(3)

(4)

變差方差根G值綜合反映了砂體層段的自然伽馬測(cè)井曲線的整體波動(dòng)性。G值愈小,表明自然伽馬測(cè)井曲線愈加光滑,說明砂體沉積時(shí)水動(dòng)力條件對(duì)沉積物的改造越充分,砂體越接近塊狀。

鑒于自然伽馬測(cè)井受測(cè)井系列等影響,造成相同成因砂體的自然伽馬測(cè)量值變化較大,另外不同成因砂體具有相似的測(cè)量值。研究將自然伽馬減小系數(shù)作為識(shí)別成因砂體的另一個(gè)參數(shù)。自然伽馬減小系數(shù)不僅與泥質(zhì)含量和粒度中值大小有關(guān),也指示了沉積環(huán)境。據(jù)此,利用自然伽馬測(cè)井基于方程(5)求取自然伽馬減小系數(shù),進(jìn)而來識(shí)別成因砂體。

(5)

式中,GR1為自然伽馬減小系數(shù),無量綱;GRmax、GRmin分別為自然伽馬最大值、最小值,API。

3.2 成因砂體測(cè)井識(shí)別圖版

基于巖心觀察描述和成像測(cè)井刻度常規(guī)測(cè)井思路,系統(tǒng)分析不同成因砂體的砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)G和自然伽馬減小系數(shù)GR1發(fā)現(xiàn),砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相的GR1值較高,而G值相對(duì)較低。濁積粉細(xì)砂巖的GR1值相對(duì)較低,而砂體結(jié)構(gòu)指數(shù)G值略高于砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相,滑塌細(xì)砂巖的GR1值低,但由于砂體內(nèi)部滑塌變形導(dǎo)致砂泥混雜,所以G值較高。而半深湖-深湖泥巖相的GR1為低值,G為高值。

為了更直觀地分析成因砂體與自然伽馬減小系數(shù)GR1和砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)G之間的關(guān)系,基于上述不同成因砂體的G和GR1值,繪制了GR1—G交會(huì)圖(見圖2)。由圖2知,GR1和G這2個(gè)參數(shù)能夠較好地區(qū)分不同成因砂體的類型,便于建立不同成因砂體類型的定量識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 不同成因砂體GR1—G交會(huì)圖

3.3 成因砂體測(cè)井識(shí)別

依據(jù)上述不同成因砂體的測(cè)井響應(yīng)特征分析,將建立的成因砂體測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)程序化,掛接到Forward測(cè)井處理與綜合解釋平臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)研究區(qū)長(zhǎng)72段單井縱向上成因砂體定量識(shí)別與劃分。圖3是里303井砂體成因單元識(shí)別成果圖。該井2 071.9～2 073.3 m井段,自然伽馬和自然電位測(cè)井曲線基本呈現(xiàn)鐘型,計(jì)算的砂體結(jié)構(gòu)指數(shù)G值為14.1,自然伽馬減小系數(shù)為0.88,兩者均反映該儲(chǔ)層為砂質(zhì)碎屑流成因砂體,巖心描述表明該井段為砂質(zhì)碎屑流成因砂體;該井2 078.3～2 092 m井段,自然伽馬和自然電位測(cè)井曲線基本呈現(xiàn)鐘型,但自然伽馬值較高,計(jì)算的砂體結(jié)構(gòu)指數(shù)G值為15.8,自然伽馬減小系數(shù)為0.69,兩者均反映該儲(chǔ)層為濁積流成因砂體,巖心描述表明該井段為濁積流成因砂體。這2套儲(chǔ)層成因砂體識(shí)別結(jié)果與巖心描述完全吻合,進(jìn)一步印證了圖2的圖版能夠較好地實(shí)現(xiàn)成因砂體識(shí)別和劃分,且識(shí)別效果良好。

研究區(qū)140余口井成因砂體測(cè)井識(shí)別表明,長(zhǎng)72段多為塊狀致密的砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相,濁流成因砂體也較為多見,而滑塌細(xì)砂巖相相對(duì)較少。

圖3 里303井砂體成因單元識(shí)別成果圖*非法定計(jì)量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

4 成因砂體平面分布特征

在成因砂體單井測(cè)井處理解釋的基礎(chǔ)上,繪制出研究區(qū)長(zhǎng)72段成因砂體的平面分布圖(見圖4)。由圖4可知,研究區(qū)長(zhǎng)72地層主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相和濁積粉細(xì)砂巖相,滑塌細(xì)砂巖分布于西北部、東北部、西部和中部里130和悅24井區(qū),半深湖-深湖泥巖相分布于西北部、東北部、西部和中部里10和悅33井區(qū)。

里180井長(zhǎng)72段2 044.4～2 054.3 m致密油儲(chǔ)層,利用上述方法計(jì)算的自然伽馬減小系數(shù)分布范圍為0.77～0.85,砂體結(jié)構(gòu)表征指數(shù)G分布范圍為0.21～0.32,該儲(chǔ)層識(shí)別為砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相。該井段試油日產(chǎn)油量10.29 t,試油累產(chǎn)油量31.38 t。白499井長(zhǎng)72段2 004～2 008 m成因砂體識(shí)別為濁積粉細(xì)砂巖相,該井段試油日產(chǎn)油量2.81 t,試油累產(chǎn)油量17.09 t。分析表明,長(zhǎng)72段致密油儲(chǔ)層產(chǎn)能與成因砂體關(guān)系較為明顯,砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相塊狀砂體巖性、物性和含油性分布越均勻,對(duì)應(yīng)測(cè)井曲線越光滑,往往具有高產(chǎn)油流,濁積粉細(xì)砂巖次之,而滑塌細(xì)砂巖由于發(fā)育砂泥交互層,則相對(duì)難以獲得工業(yè)油流。

圖4 西233井區(qū)長(zhǎng)72段成因砂體平面分布圖

5 結(jié)論

(1)西233井區(qū)72地層主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖相和濁積粉細(xì)砂巖相,滑塌細(xì)砂巖零星分布于西北部、東北部、西部和中部。

(2)砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)G和自然伽馬減小系數(shù)GR1對(duì)成因砂體較為敏感,依據(jù)這2個(gè)參數(shù)建立的圖版能夠有效地識(shí)別成因砂體類型,識(shí)別結(jié)果與巖心描述具有較高的吻合度,進(jìn)一步印證了所述方法的實(shí)用性。