基于岩石物理相的白云岩储层分类评价—以中东A 油田Asmari 组A 段为例

2020-11-23孙福亭汪洪强郭丽娜王兴龙

石油化工应用 2020年10期

孙福亭，汪洪强，王龙，郭丽娜，王兴龙

（1.中国海洋石油国际有限公司，北京 100028；2.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028）

岩石物理相是具有一定岩石物理性质的储层成因单元，是沉积、成岩和构造作用对储层的综合效应[1-5]。从影响储层物性的主控因素出发，通过岩石物理相研究，可以探讨储层孔隙的成因及演化，对储层开展有效的分类评价，进而预测优质储层分布，为油气藏高效开发提供地质依据[6，7]。

A 油田位于中东扎格罗斯山前坳陷低幅褶皱带与美索不达米亚盆地边缘的过渡区域。古近系渐新统-新近系中新统的Asmari 组A 段是A 油田的主力产油层位之一，是一套区域稳定分布的白云岩。与砂岩储层物性主要受沉积控制不同，白云岩储层的成岩作用强烈，储层物性受沉积和成岩作用的双重控制，储层非均质性强。本文以A 油田Asmari 组A 段铸体薄片、岩心物性测试以及测井资料为基础，从影响白云岩储层物性的沉积和成岩两大主控因素出发，分析总结了A 段白云岩储层的沉积和成岩特征及演化，划分沉积微相和成岩相并建立了相应测井曲线判别模型，实现了单井沉积微相和成岩相划分。在此基础上，通过耦合沉积和成岩作用，开展岩石物理相研究，并总结不同岩石物理相储层物性特征及分布规律，为优质储层分布预测提供了地质依据。

1 沉积相划分及测井识别

区域沉积研究表明，在Asmari 组沉积时，受扎格罗斯造山运动影响，阿拉伯台地大面积隆升为陆，新特提斯洋沉降中心逐渐向扎格罗斯山前迁移并逐渐与外海隔绝，导致海水受限[8-11]，研究区即处于扎格罗斯山前海盆西南侧陆棚，以发育连陆的混积半局限—局限台地为特征。到Asmari 组A 段沉积时，整个扎格罗斯山前海盆水体进一步受限，广泛发育浅水台地相碳酸盐岩（见图1），结合A 油田Asmari 组A 段岩心铸体薄片观察到岩石组分泥晶含量较高，且岩心上常见石膏斑块和薄层，表明当时研究区处于水体能量偏弱且蒸发作用强烈的沉积环境。综上认为，A 油田在Asmari组A 段沉积时处于蒸发潮坪-局限台地的过渡沉积环境，以局限台地为主。

通过铸体薄片详细观察分析，结合沉积古环境认识，确定了Asmari 组A 段的沉积模式为具近岸滩坝的碳酸盐岩缓坡台地，研究区主要处于内缓坡，发育台内滩、泻湖和萨布哈三种微相（见图2）。台内滩的发育主要受古地貌和海平面升降变化的共同影响，在经常性波浪作用的高能地带，即古地貌高地，碳酸盐岩沉积物易受风浪改造，沉积物以高能碳酸盐颗粒为主，如生屑，砂屑，鲕粒等（见图3（a）），而高频海平面震荡则会导致波浪高能带的横向迁移；泻湖微相位于滩间的低洼地区，沉积物以泥晶碳酸盐岩为主，颗粒含量少（见图3（b））；萨布哈微相又称蒸发潮坪，位于海平面附近，水动力弱且蒸发作用强烈，沉积物主要为泥晶碳酸盐岩和石膏（见图3（c））。

基于A 油田某取心井116 张A 段岩心铸体薄片沉积微相鉴定结果，分析不同沉积微相样本点对应的测井曲线特征发现，台内滩与泻湖微相对GR 曲线敏感，可以通过GR 曲线来区分台内滩与泻湖微相（见图4），GR 值反映泥质含量，台内滩微相形成于水动力强的相对高能环境，经历反复淘洗，泥质含量低，GR 值低，而泻湖微相形成于水动力弱的相对低能环境，泥质含量偏高，GR 值高。萨布哈微相石膏含量高，可借助石膏百分含量解释曲线区分该微相。最终通过样本点分析，确定的A 油田Asmari 组A 段沉积微相测井识别标注为：如果测井解释石膏百分含量大于30 %，则为萨布哈微相；若测井解释石膏百分含量小于30 %，且GR测井曲线值小于41 则为台内滩微相；若测井解释石膏百分含量小于30 %，且GR 测井曲线值大于等于41则为泻湖微相。通过该识别标准确定的沉积微相与116 张薄片样本鉴定结果吻合率高达83.6 %。

图1 Asmari 组A 段区域岩相古地理图Fig.1 Regional lithofacies paleogeographic map of member A of Asmari formation

图2 研究区沉积模式图Fig.2 Depositional pattern diagram of the study area

图3 A 油田Asmari 组A 段不同沉积微相镜下特征Fig.3 Microscopic characteristics of different depositional microfacies in member A of Asmari formation in A oilfield

2 成岩相划分及测井识别

通过A 油田Asmari 组A 段的岩心薄片观察及实验分析，厘清了研究区的主要成岩作用类型及成岩演化。镜下薄片观察表明，研究区的白云石晶体主要集中在泥-粉晶级别，结合水体受限，强蒸发的沉积环境，判断白云石化作用应主要发生在同生-准同生期，其中泻湖和台内滩微相白云石化机制主要为渗透回流白云石化作用，而萨布哈微相则主要为毛细管浓缩白云石化作用。

图4 A 油田Asmari 组A 段不同沉积微相类型GR 曲线值特征Fig.4 GR curve value characteristics of different depositional microfacies types in member A of Asmari formation in A oilfield

A 段白云岩储层的主要成岩类型除了同生-准同生期的白云石化作用外，还包括准同生期泥晶化作用、胶结作用，表生期溶蚀作用以及埋藏期压实作用、压溶作用、胶结作用、重结晶作用等。根据成岩作用对孔隙演化的影响，可以将成岩作用划分为建设性和破坏性两种。其中建设性成岩作用主要为溶蚀作用，而破坏性成岩作用主要为胶结作用和压溶压实作用。根据对孔隙演化建设性和破坏性程度，可将研究区目的层的成岩相类型划分为好中差三类：强溶蚀相（好），弱溶蚀相（中），胶结相（差）（见图5）。

图5 A 油田Asmari 组A 段不同成岩相类型镜下特征Fig.5 Microscopic characteristics of the main diagenetic facies types in member A of Asmari formation in A oilfield

以116 张薄片鉴定的成岩相类型为数据基础，优选了四种多元参数分类回归方法（神经网络、贝叶斯网络、分类回归树和C5.0 决策树），在SPSS 软件中，通过聚类分析优选多条测井曲线（包括GR、RD、VCL、SW、RS、CNL、AC）分别建立成岩相预测模型，其中神经网络算法的模型预测结果与原始数据吻合率最低，只有61.21 %；贝叶斯网络算法的吻合率为82.76 %；分类回归树算法的吻合率为92.24 %；C5.0 决策树算法的吻合率最高，达到93.1 %。最终选择了吻合率最高的C5.0 决策树算法建立的预测模型作为研究区目的层成岩相的测井曲线识别标准。

3 岩石物理相类型及物性特征

通过耦合沉积和成岩作用，进行岩石物理相划分，将研究区Asmari 组A 段共分为7 种岩石物理相类型：（1）台内滩强溶蚀相（台内滩沉积微相+强溶蚀成岩相）、（2）台内滩弱溶蚀相（台内滩沉积微相+弱溶蚀成岩相）、（3）台内滩胶结相（台内滩沉积微相+胶结成岩相）、（4）泻湖强溶蚀相（泻湖沉积微相+强溶蚀成岩相）、（5）泻湖弱溶蚀相（泻湖沉积微相+弱溶蚀成岩相）、（6）泻湖胶结相（泻湖沉积微相+胶结成岩相）、（7）萨布哈相（萨布哈沉积微相对应的基本都是胶结成岩相，是非储层）。

以单井岩石物理相解释结果为基础，统计A 油田Asmari 组A 段共计134 个储层岩心物性实测样本点的不同岩石物理相的孔隙度、渗透率特征，发现在台内滩沉积微相中，强溶蚀成岩相物性好于弱溶蚀成岩相，弱溶蚀成岩相物性好于胶结成岩相，规律明显（见表1）。在泻湖沉积微相中，由于泻湖微相在储层中的占比低，取到的泻湖微相样本点有限，弱溶蚀成岩相与胶结成岩相的储层物性并没有明显差别（见表1），而泻湖强溶蚀相未取到岩心储层样点。

4 岩石物理相分布规律

根据岩石物理相单井测井识别标准对A 油田Amari 组A 段白云岩进行岩石物理相单井解释，并绘制连井岩石物理相剖面。从连井岩石物理相剖面上可以看出，纵向上，A 段自下而上可以细分为A3～A1 油组，岩石物理相有向上逐渐变差的趋势，A3 和A2 油组以发育台内滩溶蚀相和台内滩胶结相为主，而A1 油组则以发育泻湖溶蚀胶结相为主，局部出现台内滩溶蚀相和台内滩胶结相。

对于局限台地相沉积来说，古地貌是控制相对高能的台内滩平面分布的最重要因素，因此结合古地貌恢复及井点优势沉积微相可以绘制不同层位的优势沉积微相平面图，再结合不同岩石物理相概率分布图，可以绘制优势岩石物理相平面分布图。以A3 油组为例，在古地貌高地主要发育台内滩胶结相和台内滩溶蚀相，而最好的台内滩溶蚀相主要分布在研究区北部和中南部局部区域（见图6）。

通过岩石物理相剖面及平面分析，可以总结不同岩石物理相分布规律，为优质储层预测及新井井位优化提供地质依据。

5 结语

对缓坡台地内缓坡沉积环境而言，决定沉积微相平面及纵向分布的主要因素为古地貌和高频海平面震荡。在古地貌高地，沉积物易受风浪改造而形成颗粒滩，处于浪基面之下的低洼地带则易沉积泥晶碳酸盐岩；海平面的高频震荡会导致相对高能的台内滩微相的迁移。成岩作用对研究区白云岩储层改造亦至关重要，主要成岩作用类型有表生期溶蚀和埋藏期压实、压溶、胶结作用，其中表生期溶蚀作用是最重要的建设性成岩作用类型，通过溶蚀改造形成了大量的次生溶蚀孔隙。

A 油田Asmari 组A 段白云岩储层的形成主要受沉积和成岩两大因素控制。其中沉积作用决定了储层的先天孔渗条件，是后期成岩改造作用的基础，沉积时期物性较好的台内滩微相储层叠合建设性的溶蚀成岩作用形成了研究区最优质的储层。岩石物理相是沉积和成岩作用的综合体现，不同岩石物理相具有不同的物性特征，通过岩石物理相研究，可以有效开展储层分类评价，进而预测优质储层分布，为油气藏高效开发提供地质依据。