基于测井解释的延安组地层精细划分与对比＊

2023-06-01白雪松

科技与创新 2023年10期

杨泽，张奔，白雪松

（1.陕西铁路工程职业技术学院城轨工程学院，陕西渭南 714000；2.中国石油集团测井有限公司地质研究院，陕西西安 710000）

地层划分与对比是沉积层序旋回性与储层非均质性相结合的体现，其直接影响到油田勘探开发过程中对油藏分布规律的认识。目前，随着国内大多数油气田开发进程步入中后期阶段，地层压力下降、含水率上升、层间和层内矛盾突出、小层变化复杂、储层非均质性变强，建立油水井间有效的驱替系统并摸清储层注水见效规律已然成为开发过程中最为突出的问题之一[1-3]，而对含油层系进行细致的地层划分是油气田开发地质研究中最基础的工作。

在鄂尔多斯盆地石油勘探早期，勘探长庆油田以及延长油田时均对三叠系及侏罗系含油地层展开详细研究，并且将侏罗系下统延安组地层自下而上大致划分成延10—延1 的10 个油层组[4-5]。现今这种粗略的划分已然不能满足油藏工程设计的需要，必须在原有的地层划分基础上进行精细划分。测井技术可以在不扰动地质环境的情况下，得到所测层位的岩性、物性、电性及含油性等特征，目前已被广泛应用于地层描述、构造解释及储层评价等石油地质学领域中，本文利用测井资料，对所研究的L 区地层进行更详细的划分。

1 研究区地质背景

本次研究的L 区位于鄂尔多斯盆地西缘天环坳陷中部，其上发育古生代、中生代及新生代沉积物，形成典型的二元结构[6]。晚三叠纪受印支运动影响，盆地基底下沉接受沉积，形成延长组稳定的生油岩及储集层，三叠纪末期盆地变为整体抬升，延长组顶部遭受到风化及剥蚀作用，形成沟壑纵横交错发育的古地貌景观，到侏罗系早期盆地再次下沉，富县、延10 期河流相砂砾岩表现为填平补齐的方式进行沉积。延10 末期，侵蚀面已基本填平，盆地平原化，转为广阔的湖沼沉积环境，延安组地层开始沉积，延安期末的燕山运动使得盆地上升再次遭受剥蚀，盆地中部大多数区域缺失延1—延3 地层，L 区的延4+5 亦被剥蚀，延安组与上覆直罗组地层之间为平行不整合接触[7-9]。该区侏罗系延6—延9 发育4 套含油层系，为三角洲平原相沉积，延10 和富县组地层为河流相沉积，区域内已进行多年的油气开采。

延安组地层的初始划分主要根据岩性特征及沉积特征，各油层组厚度可达30～60 m，并且由多个砂层组合而成，相邻砂层之间往往被隔层分开，不具有垂向连通性。目前已获得L 区300 多口井的测井资料，测井曲线包含了丰富的地层岩性信息，为得到更为详细的划分结果，本文利用测井曲线对L 区侏罗系延6—延9 地层进行研究，并阐述测井曲线应用于地层精细划分与对比的基本原理与方法。

2 测井解释基本原理

测井信息是对不同岩性特征地层的声、放、电等性质的响应，测井资料的完整性可有效弥补取芯资料不足，其即时性可准确反映地下深处地层特征，由于其可准确识别岩性突变与沉积韵律而被广泛用于地层划分与对比中[10]。测井曲线的幅度大小、形态变化及组合方式等特征的总和，称为测井相，可客观反映岩层的泥质含量、粒径大小、颗粒分选及岩相序列。因此可通过研究测井相，获得井下未取芯井段的基本岩性特征，多井的测井曲线划分与对比可建立完整的区域性地层层序格架，为油气田开发方案设计提供指导依据。

测井曲线有多种类型，在石油地质研究中，可通过研究多条测井曲线的组合形态以及其频率大小来判别油层、水层、气层以及根据不同的测井响应判断生、储、盖组合。常用的测井曲线有自然电位（SP）、自然伽马（GR）、微电极（ML）、电阻率（RL）、井径（CAL）以及声波时差（AC）等，延安组地层的岩性主要包含泥岩、粉砂岩、砂岩以及煤层，其中粉砂岩及砂岩为主力储层段，这4 种岩性的测井曲线特征如表1 所示，可根据该表进行岩性识别。

表1 主要岩石的测井特征

单条测井曲线可根据其曲线形态特征和大小值来进行岩相划分，判断该层位的地层特征，例如自然伽马曲线体现了地层放射性强度，可定量计算泥质含量，进而区分泥岩与砂岩，但是也会出现由于放射性矿物超标引起的曲线异常。为克服测井曲线的多解性，往往采用多条曲线进行相互印证，例如依据自然电位与微电极两条测井曲线结合起来可区分渗透层与非渗透层，粉砂岩及砂岩的自然电位测井曲线显示有明显负异常，微电极曲线出现正幅度差，而泥岩与煤层的自然电位曲线无异常，微电极曲线无幅度差。

3 地层划分与对比方法

地层划分的原则是各地层之间应体现出储层开发地质特征的相对稳定性、相对近似性以及地层间的差异性。对于储层层组，划分越细致，越利于油气田开发方案的制定与调整。因此本文综合研究分析区域地质、测井、录井资料[11]，建立标准井，布置骨干剖面，划分原则遵循先找标志层，再利用旋回控制，考虑厚度及高程原则，进行多井对比。根据该原则对L 区延安组地层进行精细划分与对比。

3.1 对比标志层法

层序地层学中将区域分布稳定、岩性特征突出、测井响应明显、易于识别对比的地层称为标志层，常见的标志层有煤层、化石层、碳酸盐岩和古土壤层等。延安组地层形成时的区域气候环境为干冷—暖湿的周期性循环，干冷时为河湖相砂泥岩沉积，暖湿时为沼泽环境沉积煤系地层，2 个煤层之间的地层为一个完整的沉积旋回[12]，因此可根据煤层这一标志层对延安组进行小层划分。煤层与其他岩层的电性特征有很大区别，具有典型的“四高”和“四低”，即声波时差高、井径扩大率高、补偿中子高以及电阻率高和自然电位低、自然伽马低、补偿密度低以及光电俘获截面指数低。L 区环21-18 井延安组煤层测井解释示例如图1所示。

图1 单井煤层测井解释

3.2 沉积旋回对比法

沉积旋回在分流河道沉积中最为明显，基底为冲刷面，内部表现为向上变细的水进序列。油层组内可根据岩性组合特征来划分出多个沉积旋回，研究区内沉积旋回主要表现为砂、泥岩交替变化，而其中砂岩是良好的储集层，泥岩常常作为生油层及盖层。延安组地层具有明显的旋回性，各小层划分可以用沉积旋回作为标志。地层划分中自然伽马曲线对泥质含量比较敏感，在常规划分时可采用以自然伽马曲线为主、其他曲线辅助来开展地层旋回的划分及对比。

3.3 地层等厚法

沉积物的厚度可以间接反映该地区地质历史时期的下降幅度，地壳下降接受沉积，上升则受到剥蚀。鄂尔多斯盆地在构造演化历史中以整体垂直升降运动为主，结合L 区岩芯资料，地层产状比较平缓，在相同地质历史时期的沉积地层，厚度基本一致，沉积变化比较稳定，因此各地层的沉积厚度可以作为地层划分的辅助性标志。

3.4 邻井追踪法

油层组的层组划分与邻井追踪对比相辅相成，合理的层组划分是追踪对比的基础，反复对比分析后才能对区域内油层组实现统一分层。掌握地层的沉积特征及横向变化后，通过邻井追踪可达到点、线、面结合，建立起层组划分和对比的骨架网。根据该区域地质历史的沉积背景，利用各沉积相带在平面上及剖面上均具有连续性的特征，结合岩性组合与电性特征可以先寻找标志层。在找准标志层后，对其他层组单元进行划分，再通过邻井追踪进行对比，经过剖面闭合及高程检验后达到合理。L 区环23-20—环04-4—环03-4 延安组地层对比剖面图如图2 所示。

图2 多井地层对比剖面图

3.5 划分结果

该区块延安组地层顶部受到剥蚀，主要分析研究延6—延9 这4 个油层组，运用对比标志层、沉积旋回对比、地层等厚、邻井追踪等方法，结合测井曲线特征再次细分，将延6 油层组分为延61和延62+3，延7油层组分为延71-1、延71-2和延72，延8 油层组保持不变，延9 油层组分为延91、延92和延93。应用测井技术进行地层划分与对比后，利用原始地层压力、油水界面及流体性质等资料进行验证，确保了划分的合理性与准确性。