基于水平井测井曲线校直的微相识别技术在肇州油田薄油层砂体刻画中的应用

刘性全

（中国石油大庆油田国际勘探开发公司，黑龙江 大庆 163514）

0 引 言

肇州油田位于松辽盆地北部，目的层为葡萄花油层，发育三角洲前缘亚相，砂泥薄互层发育，平面上砂体相变快，采用直平联合井网开发，水平井井数多且重复钻遇多个小层，平均单井钻遇含油砂岩段10 个，致使水平井砂体类型及边界刻画难度大。近年来，在水平井测井解释［1］、地质导向［2‐4］、产能开发［5‐8］及数值模拟［9‐10］领域取得了一定成果，在薄油层水平井砂体刻画方面，根据直井、水平井测井曲线对比，明确了水平井砂体的层位归属［11］，并根据周围直井的沉积微相类型，利用沉积模式绘图法描述水平井区的砂体展布情况。由于研究区平面砂体变化快，水平井钻遇的单段砂岩发育多个小层，单纯依靠直井的模式绘图法不能准确地表述水平井砂体微相类型和钻遇的砂岩边界［12‐16］，导致水平井区储层描述结果常与实际情况不符，对生产指导意义不足。

本文重点开展了薄油层水平井井段类型划分，以典型岩心描述为基础，结合测井曲线校直，建立岩电关系、水平井微相类型定量参数识别标准及测井相模式。利用三维砂体预测方法，明确水平井井轨与砂体接触模式，分段识别砂体边界，直平、井震联合，精细刻画水平井区砂体展布，解决了水平井因井型影响无法直接应用测井曲线进行判相及砂体边界识别不准确的难题，实现薄油层水平井区砂体的精准刻画，为水平井开发调整提供了地质依据。

1 薄油层水平井沉积相识别方法

研究区薄互层发育，水平井水平段长且重复钻遇多个小层。由于井型不同，平直的水平段测井曲线旋回特征不明显，无法直接应用测井曲线进行沉积相判别。利用水平井分段技术，分井段利用水平井沉积相判相标准、测井曲线对比结合加密井数据验证等技术，综合判别水平井沉积相类型。

1.1 水平井段类型划分

受钻进方向及井型影响，水平井测井曲线存在深度反向、旋回特征不明显等现象，因此根据水平井井轨钻进方向、井轨与地层位置关系，对水平段类型进行划分，共分为3 类9 种水平井段类型。第1 类为轨迹与地层交叉井段，分别为顶入底出OB下行（图1 （a）） 和底入顶出OT上行（图1（b））2 种，可区分垂向不同小层砂体。此类型测井曲线旋回特征较明显（图1（c）ab、cd段）。由于测井曲线沿井轨钻进方向测量，底出OB段测井曲线为深度正向测井曲线，顶出OT段测井曲线存在垂直深度反向。第2 类为轨迹与地层平行水平井段，同层砂体侧入侧出OS井段（图1（d）），可区分横向不同砂体，该段水平井测井曲线平直，旋回特征不明显（图1（c）bc段）。第3 类为层内转折组合井段（图1（e）），可区分垂向及横向砂体，分为6 种类型。包含下行―平行DPS段、下行―上行D1UD2段、上行―平行U1P1S1段、上行―下行UD2P2段、平行―下行P2S2D3段、平行―上行P3S3U3段。

图1 水平井段类型及测井曲线Fig.1 Horizontal section types and logging curves

1.2 水平井测井曲线校直

水平井沿水平方向钻进深度大，导致测量深度下的水平井曲线比直井要长，旋回特征不明显，不能直接反映垂向储层沉积特征，无法直接利用测井相模式进行沉积微相识别。根据水平井井轨井斜及地层倾角、倾向等数据及其几何学特征，建立水平井测量深度与垂直深度关系，得到式（1）

式中：H2——水平井测井曲线垂深，m；αi——水平井井斜角，（°）；Li——水平井测井曲线测量深度，m。

用此公式将测量深度对应的水平井测井曲线，通过投影，转换到垂直深度环境的测井曲线，得到类直井段的测井曲线。受地层倾角的影响，校直后的测井曲线，仍然与实际地层厚度存在偏差，为此，需将校直后的水平井测井曲线再缩放到直井段长度。对于地层倾角小于90°且井斜角小于90°，沿地层倾向钻进的水平井段，测井曲线长度大于地层垂厚，需要进行压缩校正（图2（a）），校正公式为

式中：H3——地层垂厚，m；D——水平井水平段水平位移偏移量，m；θ——地层倾角，（°）。

对于地层倾角大于90°且井斜角大于90°，逆地层倾向钻进的水平井段，校直后的曲线长度小于地层垂厚，需要进行拉伸校正（图2（b）），校正公式为

图2 水平井曲线校直Fig.2 Correction of horizontal well log

1.3 水平井测井相模式及沉积微相参数表建立

对研究区内直井取心井沉积特征进行分析，葡萄花油层属于三角洲前缘亚相沉积。对研究区的2口取心水平井进行岩心归位，开展岩心观察描述，从岩性、构造、泥岩颜色和特殊含有物等方面综合分析岩相特征，共识别出5 种沉积微相。

（1）水下分流河道。岩性为细粉砂岩、粉砂岩，以粉砂岩为主，河道底部有明显的冲刷突变面，含泥砾，岩性粗、含油性好，呈楔状、槽状交错层理（图3（a））。电性呈正韵律特征，曲线齿少，较平滑，呈典型钟形、箱形，底部高幅突变、顶部渐―突变。自然伽马小于70 API，电阻率为18~45 Ω·m。

图3 平3井岩心照片Fig.3 Core photos of Well Ping 3

（2）主体厚层席状砂。岩性为粉砂岩、泥质粉砂，以粉砂岩为主，具小型交错层理（图3（b））。电性上，曲线有齿，起伏多，自然伽马为70~80 API，电阻率为12~18 Ω·m，曲线顶底突变，中幅、单指状或指状互层、薄层。

（3）主体薄层席状砂。岩性以泥质粉砂岩为主，含泥质夹层，具波状层理（图3（c））。电性上，曲线有齿，起伏多，自然伽马为80~90 API，电阻率为12~18 Ω·m，曲线顶底突变，中低幅、单指状或指状互层、薄层。

（4）非主体席状砂。岩性以泥质粉砂岩为主，呈砂泥薄互层发育，多发育斜层理（图3（d））。电性上，自然伽马为90~115 API，电阻率为5~12 Ω·m，曲线顶底突变，极低幅度、单指状或指状互层、极薄层。

（5）席间泥。以灰绿、绿灰、灰甚至黑灰色水平、水平波状、块状层理泥岩为主，有具湖相层理的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等（图3（e）），自然伽马大于115 API，电阻率小于5 Ω·m，曲线呈低幅度，直线形。

根据岩心沉积微相描述结果及对应水平井井段随钻自然伽马、电阻率与含油特征，综合建立了水平井微相类型定量参数识别标准（表1）。根据岩心描述结果及校直后水平井测井曲线形态，建立岩电关系，明确5 种水平井测井相模式特征（图4）。

图4 沉积微相类型及特征Fig.4 Sedimentary microfacies types and characteristics

表1 水平井定量参数沉积微相识别标准Table 1 Sedimentary microfacies identification criteria for quantitative parameters of horizontal wells

1.4 水平井沉积相识别

受水平井轨迹及地层倾角影响，不同水平井井段测井响应特征不同，分类明确水平井的判相方法（图5）。第1 类轨迹与地层交叉的水平井段，测井曲线存在起伏，校直后旋回特征可见，利用测井相特征模式进行沉积微相识别。其中下行底出OB段，利用曲线正层序进行微相识别，如平3 井第3 段砂岩（图5（a）），校直后测井曲线为正韵律（图5（b）），判定为主体薄层席状砂。上行顶出井段，将校直后测井曲线按深度反转后，利用反层序进行微相识别。第2 类轨迹与地层近平行的井段，曲线平直，无明显的旋回特征，根据微相参数表，进行微相识别。如平3 井第6 段砂岩（图5（c）），深度在2 044~2 092 m，自然伽马为52~70 API，电阻率为18~30 Ω·m，判定为河道砂，深度在2 092~2 177 m、2 177~2 232 m，依次判定为主体薄层席状砂、河道砂。第3 类组合井段，根据水平井随钻方位自然伽马成像，确定轨迹穿层形态，判断钻进方向是否改变，进而对组合井段进行分段，然后按1、2 类识别方法分段进行微相判别。

图5 平3井沉积微相识别Fig.5 Sedimentary microfacies identification of Well Ping 3

水平井一维沉积相识别重点考虑了水平井分段及类型、类直井―直井校直厚度、相应校直测井旋回类型、水平井定量参数沉积微相识别标准，使水平井微相识别更准确。

2 水平井薄储层描述方法

葡萄花油层平面相变快，且水平井重复钻遇多个小层，砂体边界识别困难，为此利用地震反演约束岩性建模技术及沉积相边界三维刻画技术，精细刻画水平井区储层发育情况。

2.1 井震结合砂体预测

葡萄花油层层薄，地震分辨率低，储层预测难度大。通过开展精细构造解释，落实构造特征，构建沉积单元级精细反演框架模型；对测井曲线进行标准化及敏感性分析，优选自然伽马曲线开展地质统计学反演，结合研究区沉积特征优化反演变程参数，井震结合定量预测砂岩厚度。考虑水动力学，砂体物性变化应符合渐变规律，根据反演预测成果，确定整体砂体展布方向，采用多方向变差函数模拟河道展布方向，与地震反演体约束建立砂岩模型，精细刻画井间砂体展布，提高砂体预测精度。

2.2 水平井沉积相边界确定

依据岩性模型模拟结果，明确井轨与砂岩接触关系。对于井轨与地层平行，同层砂体侧入、侧出的井段，水平井钻入、钻出砂体处皆为砂体边界即沉积相边界（图6），如EF段，水平井砂岩钻遇边界即为砂体平面展布边界，确定为沉积相边界。井轨与地层交叉的井段，如下行AB段、上行CD段，仅能确定沉积相类型，水平井钻遇砂岩宽度（即水平井钻入砂体点与钻出砂体点的水平投影宽度）小于在水平井轨迹方向上的砂体平面实际宽度，即水平井钻入砂体点与钻出砂体点皆不是沉积相边界，为此需根据岩性模型预测的成果确定沉积相边界。

图6 水平井岩性模型剖面Fig.6 Lithology model section of horizontal well

2.3 水平井区砂体刻画方法

根据现代沉积学原理，从动力学上看，受河流作用控制，河道砂沿物源方向呈枝状展布；席状砂受湖控影响，连片分布（图7）。

图7 平4井砂体描述Fig.7 Sandbodies characterization of Well Ping 4

对于水平井钻遇层，应用直井、水平井分段沉积相识别及边界厘定结果，结合砂岩模型预测（图7（a））结果，平面上进行砂体方向指导，完善直平井微相组合关系，精细刻画水平井分段砂体展布。如仅利用直井砂体刻画方法的相带图，预测出非主体席状砂、主体薄层席状砂、主体河道砂3 种沉积相（图7（b）），应用水平井砂体刻画方法后，逐一精准刻画出非主体席状砂、主体薄层席状砂、主体厚层席状砂、主体河道砂4 种砂体的沉积相类型（图7（c）），砂体展布更加精细。对于水平井未钻遇的层，根据已钻遇层的砂体宽度、宽厚比等定量参数，结合沉积模式，应用“直井定相、地震定趋势”的描述方法，精细描述未钻遇层砂体展布。

水平井区砂体三维立体刻画重点考虑了水平井确定的微相边界、水平井与周围直井的微相类型及组合关系、水平井相类型与地震反演砂体预测的匹配性，在研究区目的层单层砂厚0.5~3.0 m，井距为300~500 m 直平混合井网等条件下，较大程度提高了砂体预测精度。

3 水平井砂体刻画方法验证

根据加密井测井曲线等资料验证水平井砂体刻画成果。如利用直井描述方法刻画葡Ⅰ层原沉积相带，平5 井、平6 井均未识别出水下分流河道（图8（a））；利用水平井分段判相技术在平5 井、平6 井识别出水下分流河道，再结合沉积相边界三维刻画、井震结合砂体刻画技术，校正后的沉积相带图刻画出了一条主体残留河道（图8（b））。

井区加密后，有3口加密直井测井曲线证实钻遇该水下残留河道（图8（b）），验证了水平井储层描述方法的准确性。

图8 葡Ⅰ层沉积相带Fig.8 Sedimentary facies belts in Pu Ⅰlayer

4 结 论

（1）根据井轨迹与地层倾向在井轨迹面上的投影几何关系，提出了水平井测井曲线类直井―直井校直方法，结合研究区典型水平井各微相测井响应值等建立了水平井测井相模式及微相参数表。

（2）针对目的层层薄、变化快、水平井轨迹多样等复杂条件，建立了基于水平段分类、测井相模式、微相参数表的薄互层水平井沉积微相识别方法，实现了水平井分段精细微相识别。

（3）针对水下河道及薄层砂层薄、横向变化快、井间难预测等难点，发展了水平井平直结合的定相定界及砂体展布刻画方法，实现了水平井区砂体展布的精准刻画。

（4）通过加密井数据验证了水平井砂体刻画方法的准确性，通过加密井数据验证了水平井砂体刻画方法的准确性，为相似区块的水平井储层提供了参考。