扎哈泉地區(qū)致密油儲(chǔ)層特征及評(píng)價(jià)方法研究

佘　剛，徐永發(fā)，倪高翔，葉高鵬，米小銀

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司青海事業(yè)部，甘肅敦煌 736202)

扎哈泉地區(qū)致密油儲(chǔ)層特征及評(píng)價(jià)方法研究

佘剛，徐永發(fā)，倪高翔，葉高鵬，米小銀

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司青海事業(yè)部，甘肅敦煌 736202)

摘要：扎哈泉致密油儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，碎屑巖、碳酸鹽巖與混積巖儲(chǔ)層均發(fā)育，利用常規(guī)測(cè)井曲線難以進(jìn)行儲(chǔ)層劃分與流體識(shí)別。通過(guò)測(cè)井資料深入挖掘，開(kāi)展了基于自然伽馬能譜的多礦物巖性識(shí)別，采用定性與定量相結(jié)合的方法來(lái)識(shí)別儲(chǔ)層巖性；在聲波時(shí)差與電阻率交會(huì)圖版基礎(chǔ)之上綜合考慮巖性影響對(duì)圖版進(jìn)行了改進(jìn)，明確了流體劃分的電性標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合全烴-組分流體識(shí)別圖版，形成了一套適合于扎哈泉致密油儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)方法，并在實(shí)際生產(chǎn)中具有較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：柴達(dá)木盆地；扎哈泉地區(qū)；致密油；儲(chǔ)層劃分；流體識(shí)別；評(píng)價(jià)方法

扎哈泉地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西部凹陷區(qū)扎哈泉構(gòu)造帶之上，主要目的層位N1地層為咸化的濱淺湖沉積，其上段主要為源上構(gòu)造及巖性控制的常規(guī)油藏，下段為源內(nèi)致密油藏[1-2]，砂體連片性較好，呈互層疊置，而占盆地面積2/3的斜坡凹陷區(qū)源巖發(fā)育，加之高原咸化湖盆致使源巖早期生烴，為該區(qū)致密儲(chǔ)層提供了有利油源[3-4]。區(qū)域內(nèi)扎7、扎9井等試油均獲得了高產(chǎn)工業(yè)油流，預(yù)示著本區(qū)有著較好的勘探開(kāi)發(fā)前景[5]。然而，扎哈泉地區(qū)致密油儲(chǔ)層地質(zhì)條件不同于國(guó)內(nèi)外其它地區(qū)，表現(xiàn)出致密儲(chǔ)層與低滲儲(chǔ)層并存，儲(chǔ)層巖石礦物復(fù)雜多樣，主要由砂巖、碳酸鹽巖和黏土三者混積而成，具高泥高鈣多薄層的特征；此外，由于巖性影響及地層欠壓實(shí)作用，利用常規(guī)電性特征進(jìn)行巖性識(shí)別及儲(chǔ)層流體劃分成為難題。為此本文以測(cè)井為手段針對(duì)以上難點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)方法探討。

1儲(chǔ)層地質(zhì)特征

通過(guò)巖心觀察結(jié)合鑄體薄片等分析，認(rèn)為扎哈泉致密儲(chǔ)層巖性主要分為三種類型：①以機(jī)械沉積作用為主的碎屑巖沉積，其巖性為以石英與長(zhǎng)石為主的砂巖；②以化學(xué)沉積為主的碳酸鹽巖，巖性是以方解石為主的石灰?guī)r；③以咸化湖盆與陸相河流混合或交互式沉積形成的碳酸鹽巖礦物、黏土與砂巖礦物的混積巖[6-7](圖1)。砂巖巖性主要為粉砂巖，少量的泥質(zhì)砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖，其礦物成份以石英為主，鉀長(zhǎng)石與鈉長(zhǎng)石次之。填隙物主要以方解石及黏土礦物為主，當(dāng)其膠結(jié)類型以接觸式為主時(shí)，其填隙物相對(duì)較少，一般小于5%，物性較好，孔隙度一般為5%～12%，滲透率在0.2×10-3μm2以上，是主要的優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層[8-9]；當(dāng)其膠結(jié)類型以基底式或孔隙式為主時(shí)，填隙物高達(dá)5%～50%，其空間多被充填或膠結(jié)，物性變得更加致密，孔隙度一般為3%～5%，滲透率(0.05～0.2)×10-3μm2。巖性主要為黏土、碳酸鹽巖礦物及砂巖礦物三者所形成的混積巖，該類儲(chǔ)層相對(duì)較差，是本區(qū)的二類儲(chǔ)層。本區(qū)的碳酸鹽巖發(fā)育較少，其主要組成礦物為方解石，含量高達(dá)50%以上，白云石或鐵白云石較少，膠結(jié)物多為硅質(zhì)或泥質(zhì)，該類儲(chǔ)層物性最差，孔隙度一般小于3%，滲透率小于0.05×10-3μm2，是本區(qū)的三類儲(chǔ)層。

實(shí)際生產(chǎn)證明，本區(qū)取心或巖屑含油性好、即以油跡或油斑為主時(shí)，且試油后具有自然產(chǎn)能的儲(chǔ)層均為物性較好、巖性較純的砂巖儲(chǔ)層(圖1)；而隨著泥質(zhì)含量或碳酸鹽含量增加，砂巖含量減少，即巖性混積時(shí)，物性變差，含油性隨之變差，需要壓裂求產(chǎn)；而當(dāng)儲(chǔ)層碳酸鹽含量很高或甚至為碳酸鹽或泥灰?guī)r儲(chǔ)層時(shí)，物性很差，一般不具含油性，壓裂后出微量油，甚至抽汲無(wú)效，基本為干層。

2儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法

2.1巖性識(shí)別

圖1　扎哈泉地區(qū)N1下段礦物成份三角圖

扎哈泉地區(qū)N1下段儲(chǔ)層普遍分布于3 000m以下地層，壓實(shí)作用較強(qiáng)，儲(chǔ)層十分致密，使之自然電位缺乏回路而無(wú)明顯的負(fù)異常，薄互層發(fā)育又使自然伽馬無(wú)明顯的分層界限[10]；此外，儲(chǔ)層上壓實(shí)明顯，而圍巖上泥巖欠壓實(shí)使中子、密度與聲波時(shí)差三孔隙度系列表現(xiàn)出較儲(chǔ)層更好的特征；碳酸鹽巖礦物的發(fā)育又使儲(chǔ)層上陣列感應(yīng)電阻率明顯增高且無(wú)明顯的幅度差，即依靠常規(guī)方法劃分儲(chǔ)層基本失效。從前面的分析得到本區(qū)的儲(chǔ)層按其巖性可以分為三類，所以儲(chǔ)層劃分的基礎(chǔ)即巖性的識(shí)別。

據(jù)巖石礦物實(shí)驗(yàn)分析，儲(chǔ)層中黃鐵礦、石膏成分含量很低，可將其忽略，而白云石和方解石可統(tǒng)歸為碳酸鹽巖，鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石和石英可統(tǒng)歸為砂巖，蒙脫石、伊利石都為黏土的主要成份，即儲(chǔ)層巖性可以總體劃分為砂巖、碳酸鹽巖與黏土三者的組合。依據(jù)鑄體薄片等巖性分析的結(jié)果，通過(guò)巖電對(duì)照尋找能夠反應(yīng)巖性的測(cè)井敏感性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)自然伽馬能譜測(cè)井的釷含量與黏土含量具有較好的正相關(guān)性，鈾含量與碳酸鹽礦物含量具有一定的正相關(guān)性(圖2、圖3)，因此可以用釷、鈾曲線反刻度形成包絡(luò)面(圖8)，在包絡(luò)面積大的井段結(jié)合常規(guī)曲線劃分儲(chǔ)層[11-12]；此外，按照分步剝離的思路建立了巖性定性識(shí)別圖版，用以區(qū)分砂巖儲(chǔ)層和泥灰?guī)r及泥巖(圖4)。

圖2　碳酸巖含量與鈾交會(huì)圖

圖3　黏土含量與釷交會(huì)圖

圖4　扎哈泉地區(qū)巖性定性識(shí)別圖版

通過(guò)圖版明確了巖性劃分，但并不能直觀、定量地顯示地層巖性及其礦物含量，而且對(duì)于混積巖骨架密度的確定也存在一定的難度。斯倫貝謝公司的巖性掃描測(cè)井可以清楚地測(cè)量出地層所含礦物成分及其含量，并形成全井段連續(xù)的多礦物地層剖面[13]，經(jīng)過(guò)與相應(yīng)取心段全巖分析的黏土含量、碳酸鹽含量等進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，測(cè)量結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近，即通過(guò)該測(cè)量結(jié)果可以直觀快速地指示儲(chǔ)層巖性，但巖性掃描測(cè)井成本很高，不具普遍應(yīng)用性。然而在定性識(shí)別巖性基礎(chǔ)之上，利用巖性測(cè)井可以標(biāo)定自然伽馬能譜，用鈾回歸計(jì)算碳酸鹽巖含量，用釷回歸計(jì)算黏土含量[14]，再計(jì)算得出砂巖含量，形成“碳酸鹽、黏土及砂巖”三巖性地層剖面來(lái)準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層。二者回歸關(guān)系精度較高(圖2、圖3)，計(jì)算結(jié)果與巖性掃描測(cè)井結(jié)果具有高度一致性，從而完全擺脫了對(duì)巖性測(cè)井的依賴，也無(wú)需要大量的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)。

2.2流體識(shí)別

由于本區(qū)井眼普遍擴(kuò)徑，密度或中子受擴(kuò)徑影響普遍失準(zhǔn)，而補(bǔ)償聲波居中測(cè)量基本不受井眼的影響[15]，因此利用聲波時(shí)差評(píng)價(jià)孔隙性是首要選擇，而電阻率又是反映含油性的主要參數(shù)[16]，這里以已經(jīng)試油的11口井共22個(gè)試油層位數(shù)據(jù)作為約束，對(duì)其聲波時(shí)差及電阻率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，依據(jù)礦物巖性剖面選擇砂巖最發(fā)育的層點(diǎn)讀取其特征值，建立了聲波時(shí)差與深感應(yīng)電阻率交會(huì)圖版。圖版中有油層11個(gè)，水層5個(gè)，干層6個(gè)，各自分布具有一定的規(guī)律性，但部分干層及水層與油層仍混雜在一起，沒(méi)有十分明確的界限(圖5)。復(fù)查該幾處誤入點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于巖性致密的地層有3處誤入點(diǎn)上泥質(zhì)含量較高，其對(duì)聲波時(shí)差影響較大，當(dāng)泥質(zhì)含量增高時(shí)，聲波時(shí)差有明顯增大的趨勢(shì)，因此并不能真實(shí)地反應(yīng)儲(chǔ)層孔隙性；而另外1處誤入點(diǎn)碳酸鹽含量較高，其對(duì)電阻率影響較大，當(dāng)碳酸鹽含量增加時(shí)電阻率也明顯增加，反應(yīng)了巖性而并非含油性變化。因此，在原有聲波時(shí)差-電阻率交會(huì)圖版的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建聲波時(shí)差與泥質(zhì)含量比-電阻率與碳酸鹽含量比交會(huì)圖，以消除或減小泥質(zhì)及碳酸鹽含量的影響。由于鈾含量與泥質(zhì)含量有較好的相關(guān)性，釷含量與碳酸鹽含量有著較好的關(guān)系，直接用用鈾代替泥質(zhì)含量，用釷代替碳酸鹽含量用于圖版之中，以減小計(jì)算誤差。改進(jìn)的圖版綜合考慮了巖性影響，使原有的誤入點(diǎn)基本落入相應(yīng)區(qū)域，明確了流體的劃分界限，認(rèn)為扎哈泉致密油油層的界限為：AC/THOR>20，RT/URAN>2，其中AC為聲波時(shí)差，μs/m；RT為深感應(yīng)電阻率，Ω·m。

研究中還發(fā)現(xiàn)，流體在氣測(cè)全烴(QT)與組分上具有不同的特征，當(dāng)為油層時(shí)全烴普遍較高，具有輕組分C1下降而重組分C2～C5上升的“鏡像”特征(圖8)。全烴-輕烴交會(huì)圖版對(duì)流體也具有較好的識(shí)別作用(圖7)，認(rèn)為油層的界限為：組分C1含量<80%，全烴QT含量>3%。但當(dāng)油層段取心后一般全烴會(huì)普遍降低(圖7中誤出的油點(diǎn))，部分油層段打開(kāi)后沒(méi)有循環(huán)干凈全烴會(huì)延續(xù)至后面井段，或換低密度泥漿鉆井也會(huì)出現(xiàn)水層上高全烴的特征等，這些鉆井或錄井因素使該圖版具有不完全精準(zhǔn)性(圖7誤入的水點(diǎn))。因此這些特征只可作為現(xiàn)場(chǎng)快速識(shí)別流體或輔助電性圖版識(shí)別流體的一種方法。

圖5　聲波時(shí)差-電阻率流體識(shí)別圖版

圖6　改進(jìn)的聲波時(shí)差-電阻率流體識(shí)別圖版

圖7　輕烴-全烴流體識(shí)別圖版

3應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

扎X井是本區(qū)一口評(píng)價(jià)井，參考常規(guī)測(cè)井曲線不易識(shí)別巖性，儲(chǔ)層劃分、流體識(shí)別較難(圖8)。從第十四道的巖性掃描測(cè)井的多礦物巖性剖面可以看到，本段砂巖儲(chǔ)層不很發(fā)育，混積巖是其主要巖性，上部(3 240.00～3 250.00m)發(fā)育碳酸鹽巖，下部(3 276.00～3 279.80m與3 284.80～3 295.80m)發(fā)育泥灰?guī)r，其含量與分析的碳酸鹽含量比較接近。第十三道為將多礦物剖面化歸后的砂巖、黏土與碳酸鹽巖的組合剖面，而十四道為基于自然伽馬能譜所計(jì)算的礦物巖性剖面，其計(jì)算而填充的剖面與其左側(cè)的巖性掃描測(cè)井剖面比較接近，可用于本段的巖性識(shí)別。通過(guò)三礦物剖面對(duì)本段進(jìn)行了儲(chǔ)層劃分，認(rèn)為上段的209號(hào)儲(chǔ)層為一低泥低鈣的混積巖儲(chǔ)層，鈾與鉀曲線形成豐滿的包絡(luò)，209號(hào)層分析孔隙度最大值8.89%，滲透率最大值0.32×10-3μm2，聲波時(shí)差201.52μs/m，深感應(yīng)電阻率為16.40Ω·m；下段的212號(hào)層泥質(zhì)與鈣質(zhì)含量略高，分析孔隙度最大值7.26%，滲透率最大值0.15×10-3μm2，聲波時(shí)差212.52μs/m，深感應(yīng)電阻率21.87Ω·m，全烴為19.2%，且其輕、重組分間“鏡像”特征明顯，通過(guò)改進(jìn)的聲波時(shí)差與電阻率交會(huì)圖版及全烴-組分圖版均判識(shí)其為油層。依據(jù)試油從底到頂?shù)脑瓌t，該層先期進(jìn)行試油，自然產(chǎn)能為7.59m3/d。目前已經(jīng)建議對(duì)上部的209號(hào)層也進(jìn)行試油求產(chǎn)。用以上評(píng)價(jià)方法對(duì)區(qū)域內(nèi)最近所鉆的3口評(píng)價(jià)井進(jìn)行了巖性與流體識(shí)別，均收到了良好效果，從而為扎哈泉地區(qū)今后致密油的快速滾動(dòng)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

圖8　扎X井巖性與流體識(shí)別結(jié)果

4結(jié)論

(1)扎哈泉致密油儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，砂巖、碳酸鹽巖與混積巖儲(chǔ)層均有發(fā)育，砂巖是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，隨著泥質(zhì)與碳酸鹽含量增加儲(chǔ)層變差。

(2)通過(guò)巖性測(cè)井標(biāo)定自然伽馬能譜確定了定性識(shí)別巖性的方法，同時(shí)對(duì)黏土含量及碳酸鹽含量進(jìn)行了精確計(jì)算，建立的三巖性地層剖面明確了地層礦物分布和定量識(shí)別巖性及劃分儲(chǔ)層的方法。

(3)通過(guò)改進(jìn)的聲波時(shí)差與泥質(zhì)含量比-電阻率與碳酸鹽含量比的測(cè)井交會(huì)識(shí)別圖版對(duì)流體具有明確的識(shí)別作用，全烴-組份圖版對(duì)流體識(shí)別也具有輔助作用，測(cè)錄井相結(jié)合的識(shí)別方法適于實(shí)際生產(chǎn)的需要，具有較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒才能.非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2014：247-254.

[2]董國(guó)棟，張琴，嚴(yán)婷，等．致密油勘探研究現(xiàn)狀[J].石油地質(zhì)與工程，2013，27(5)：1-3.

[3]付鎖堂，張道偉，薛建勤，等．柴達(dá)木盆地致密油形成的地質(zhì)條件及勘探潛力分析[J].沉積學(xué)報(bào)，2013，31(3)：672-680.

[4]文延春，陳世加，路俊剛，等．扎哈泉凹陷烴源巖特征及演化史研究[J].石油地質(zhì)與工程,2012，26(4)：5-8.

[5]易定紅，陳琰，鄭希民，等，扎哈泉凹陷N1沉積體系研究及有利相帶預(yù)測(cè)[J].斷塊油氣田，2014，21(6)：711-715.

[6]馮進(jìn)來(lái)，曹劍，胡凱，等．柴達(dá)木盆地深層混積巖儲(chǔ)層形成機(jī)制[J].巖石學(xué)報(bào)，2011，27(8)：2462-2470.

[7]羅芳，牟中海，羅曉蘭，等．柴達(dá)木盆地南翼山構(gòu)造油砂山組混積沉積相特征[J].石油地質(zhì)與工程，2009，23(6)：5-8.

[8]吳顏雄，張?jiān)角?，張勤學(xué)，等．扎哈泉地區(qū)致密油儲(chǔ)層特征及其控制因素分析[J].青海石油，2014，3(1)：21-22.

[9]龐正煉，鄒才能，陶士振，等．中國(guó)致密油形成分布與資源潛力評(píng)價(jià)[J].中國(guó)工程科學(xué)，2012，14(7)：60-65.

[10]雍世和，張超謨，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋[M].北京：石油大學(xué)出版社．1996：124-126.

[11]匡立春,孫中春，歐陽(yáng)敏，等．吉木薩爾凹陷蘆草溝組復(fù)雜巖性致密油儲(chǔ)層測(cè)井巖性識(shí)別[J].測(cè)井技術(shù)，2013，37(6)：638-642.

[12]王躍祥，何緒全，周肖，等．龍崗地區(qū)侏羅系碎屑巖致密油測(cè)井評(píng)價(jià)新方法[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2014，37(1)：31-36.

[13]楊興琴，王環(huán).巖性掃描成像測(cè)井儀LithoScanner[J].測(cè)井技術(shù)，2012，(6)：68.

[14]郭影文.自然伽馬能譜測(cè)井在黏土礦物含量分析中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2008，30(6)：268-269.

[15]洪有密.測(cè)井原理與綜合解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993:56-58.

[16]楊敏.張家垛油田阜三段四性關(guān)系及有效厚度下限的確定[J].石油地質(zhì)與工程，2014，28(2)：64-66.

編輯：吳官生

文章編號(hào)：1673-8217(2016)02-0075-05

收稿日期：2015-11-20

作者簡(jiǎn)介：佘剛，工程師，碩士，1982年生，2011年畢業(yè)于西安石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事測(cè)井資料解釋與評(píng)價(jià)工作。

基金項(xiàng)目：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大科技專項(xiàng)“柴達(dá)木盆地高原咸化湖盆油氣藏測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)攻關(guān)”(2011E-0305)。

中圖分類號(hào)：TE112.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A