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川东北大安寨段致密储层测井识别岩性技术研究

2013-05-13高峰司马立强闫建平李烨西南石油大学资源与环境学院四川成都610500

石油天然气学报 2013年4期
关键词:大安伽马灰岩

高峰,司马立强,闫建平,李烨 (西南石油大学资源与环境学院,四川成都610500)

高树芳 (中石油青海油田分公司勘探开发研究院,甘肃 敦煌736200)

目前岩性识别技术中,常规手段主要有取心分析、岩屑录井和钻后测井资料的解释处理[1~3]。运用取心资料识别岩性较为直观、准确,但受成本的制约,取心井及取心层段十分有限[4],且该地区早期钻井目的层是深层海相碳酸盐岩地层,浅层陆相致密地层取心分析资料相对较少;岩屑录井识别岩性具有一定的滞后性,且依赖于岩屑录井资料的质量[3]。针对该地区大安寨段致密储层岩性的测井识别,主要通过岩心资料、岩屑录井与测井资料综合分析,重点分析了泥岩、灰岩、砂岩与电性的响应关系,利用自然伽马、三孔隙度、深侧向电阻率、伽马能谱等测井项目的数据进行交会分析,其中自然伽马、深侧向电阻率、钍、钾测井曲线岩性响应关系较好,选择自然伽马、钍/钾比值曲线重叠进行岩性识别,识别结果与岩心资料、岩屑录井结果一致,为大安寨段储层评价工作奠定了良好的基础,同时也对有类似地质特征地层的岩性识别有一定的指导意义。

1 岩性识别难点

川东北地区侏罗系地层主要是一套河流-湖泊相沉积[5],其中大安寨段地层为典型的滨湖-浅湖 (介壳滩)-半深湖沉积模式。从川北凹陷至大巴山前缘带,大安寨段岩性由泥岩和介壳灰岩过渡到含介壳的粉砂岩[6]。研究区位于川北凹陷内,钻井资料显示研究区内大安寨段地层岩性发育有泥岩、页岩与泥灰岩、粉砂岩、细砂岩,局部发育介壳灰岩。其中部分粉砂岩为钙质胶结,受钙质胶结影响,粉砂岩测井响应特征与灰岩常规测井响应特征均为低自然伽马,高深侧向电阻率,三孔隙度反映均不明显;细砂岩则或多或少具有与黏土岩相似的测井响应特征[7],均给常规测井曲线识别岩性带来极大的困难。而介屑灰岩储层是川东北地区大安寨段一个重要的油气产层[8],能够快速准确有效地识别出灰岩是大安寨段储层评价的基础。因此,该地区大安寨段岩性识别的主要任务是剔除与灰岩测井响应特征类似的粉砂岩的干扰,有效地区分出灰岩。

针对大安寨段岩性的测井响应特征,笔者利用交会图法综合分析优选了对岩性敏感的自然伽马、钍和钾测井曲线,经过一定的刻度进行重叠作为测井识别岩性的主要技术手段。

2 岩性识别方法研究

2.1 交会图法

交会图法是一种测井资料解释技术[8],这种方法识别岩性的实质是根据几种对岩性敏感的测井信息,在二维或三维空间中分群[9]。利用已有的取心分析资料对测井曲线进行标定,通过交会分析优选出对岩性敏感的测井项目的数据进行分析评价,这种方法可以将大量的测井数据用图示的方法直接反映出来,有助于不同岩性测井响应特征和趋势的明朗化,能够简单有效直观地看出各种岩性测井响应特征的分界和所分布的区域。

研究区内大安寨段地层岩性包括泥岩、灰岩和砂岩。通过研究区内6口井在大安寨段的取心分析资料和岩屑录井资料综合标定,利用研究区内14条测井曲线数据分别交会分析,优选出对岩性敏感的自然伽马、钍和钾测井曲线为识别岩性的主要测井曲线。

研究区内大安寨段地层泥岩的自然伽马测井响应为高值,随着泥质体积分数的增加自然伽马测井响应也相应的增高,如图1所示,应用自然伽马 (qAPI)-深侧向电阻率 (ρlld)交会图可以较好地识别出泥岩。由于钍不溶于水,且以悬浮形式搬运,在高能环境下钍的质量分数比低能环境下高,而钾刚好相反,低能环境下质量分数比高能环境下质量分数高[10],如图2所示,利用钍的质量分数 (w(Th))-钾的质量分数 (w(K))交会图能较好地区分出砂岩和灰岩。

图1 Y2井qAPI-ρlld交会图

2.2 特征曲线重叠法

重叠法是指采用统一量纲、统一横向比例和统一绘图基线绘出的原始测井曲线或计算参数曲线,然后将这些曲线重叠,按曲线幅度差来进行地层评价的方法[11]。在油田实际应用中普遍采用含水孔隙度与有效孔隙度双孔隙度重叠法和声波、中子、密度三孔隙度重叠法对储层流体性质进行判别。针对大安寨段地层泥岩自然伽马值高,灰岩钍钾比值高,砂岩钍钾比值低的特点,将自然伽马曲线和钍钾比值曲线进行适当的刻度重叠,采用改进后的测井曲线重叠法,可以快速地将泥岩、砂岩和灰岩直观地显示出来。

根据图1和2所示大安寨段泥岩qAPI普遍在50API以上,ρlld小于100Ω·m,灰岩和砂岩w(Th/K)界限经过刻度大约在7左右,因此将自然伽马曲线和钍钾比值曲线经过刻度进行重叠结合深侧向电阻率曲线综合分析可以将泥岩、灰岩和砂岩识别出来,其判别标准为:泥岩 (qAPI>55API);灰岩 (qAPI<55API,w(Th/K)<7);砂岩 (qAPI<55API,w(Th/K)>7)。这种方法的实质是采用逐级剥离的方式利用对泥岩敏感的自然伽马曲线将泥岩首先识别出来,再用钍钾比值将砂岩和灰岩区分出来,如图3所示这种方法对于该地区岩性识别,特别是有利于储层发育的灰岩识别效果较好,与岩屑录井和岩心描述资料基本一致。利用qAPI-w(Th/K)重叠法对研究区内14口井大安寨段储层岩性进行识别,大安寨段共划分储层98层,其中岩性识别符合层位83层,岩性识别符合率达84.7%,该方法在该地区应用效果较好。

图3 qAPI-w (Th/K)重叠识别岩性

3 实际资料处理应用

由前面的分析可知,通过交会图法和特征曲线重叠法可以定性地识别出泥岩、灰岩和砂岩,但在地层中往往存在两种或多种混合岩性。为了能较好地识别出有利储层发育的岩性较纯的灰岩,在实际应用中一般采用高分辨率自然伽马能谱曲线,计算出泥质体积分数φ(sh),通过对φ(sh)进行标定,将岩性分为纯灰岩、含泥灰岩、泥质灰岩和泥岩,具体识别思路如图4所示。其区分标准为:

纯灰岩 φ(sh)<10%

含泥灰岩 10%≤φ(sh)<25%

泥质灰岩 25%≤φ(sh)<50%

泥岩 φ(sh)≥50%。

上述岩性识别方法可以识别大安寨段地层的主要岩性,特别是识别利于储层发育的纯灰岩和含泥灰岩,如图5所示,对进一步储层划分和储层参数建模奠定了基础。

图4 岩性识别思路

4 结论与认识

1)大安寨段地层发育有泥岩 (页岩)、灰岩 (含泥灰岩、泥质灰岩)和砂岩 (粉砂岩、细砂岩),受钙质胶结影响部分粉砂岩与灰岩测井响应特征类似,细砂岩与泥岩测井响应特征类似,使得该地区岩性识别工作难度较大。

图5 Y3井测井解释成果图

2)在取心资料和录井资料标定常规测井资料的基础上,利用交会图法优选出对岩性敏感的自然伽马、钍和钾曲线,将自然伽马和钍钾比值曲线经过刻度重叠使用,可以较好地识别出泥岩、灰岩和砂岩,识别结果与岩心观察和岩屑录井结果基本一致。

3)通过测井资料处理后,利用该方法识别大安寨段储层岩性,符合率达84.7%,较好地解决了该地区岩性识别困难的难题,为后续的储层划分和储层建模奠定了较好的基础。

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