基于測井響應(yīng)特征的砂質(zhì)辮狀河泥巖成因分類
——以渤海L油田為例

解 超，范廷恩，范洪軍，肖大坤

(中海油研究總院，北京 100028)

0 引 言

辮狀河儲層是碎屑巖沉積中重要的儲層類型，主要包括砂質(zhì)辮狀河和礫質(zhì)辮狀河兩種沉積類型。其中，砂質(zhì)辮狀河沉積通常具有較高的寬厚比、孔隙度、滲透率及凈毛比，可作為優(yōu)質(zhì)的油氣儲層[1]。根據(jù)現(xiàn)代沉積和地質(zhì)露頭研究成果[2-5]，發(fā)現(xiàn)砂質(zhì)辮狀河儲層內(nèi)部存在泥質(zhì)隔夾層，這對該類儲層的開發(fā)產(chǎn)生重要影響。在海上油田開發(fā)實(shí)踐過程中，由于缺乏露頭和充足的巖芯資料支撐，井距又相對較大(多大于300 m)，所以建立適應(yīng)油田情況的泥質(zhì)隔夾層分類方案，預(yù)測隔夾層展布規(guī)模，并有效指導(dǎo)油田開發(fā)，已成為目前海上油田辮狀河儲層研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

砂質(zhì)辮狀河儲層中的泥質(zhì)隔夾層類型較多，國內(nèi)外學(xué)者也相繼提出各種分類方案。Lynds等通過研究美國奈厄布拉勒河(Niobrara River)和北盧普河(North Loup River)周邊的大量野外露頭，將辮狀河儲層中的泥質(zhì)隔夾層劃分為水道底部滯留泥、壩間泥、側(cè)積披覆泥、廢棄河道泥和洪泛泥(越岸沉積)5種類型[6]；袁新濤等依據(jù)沉積學(xué)及高分辨率層序地層學(xué)原理，在蘇丹Fula油田辮狀河儲層中劃分出廢棄河道泥、壩間泥、心灘落淤泥、越岸沉積4種泥質(zhì)隔夾層[7]；陳仕臻等綜合現(xiàn)代沉積類比、水平井資料應(yīng)用等多種手段的分析結(jié)果，將委內(nèi)瑞拉H區(qū)塊辮狀河儲層中的泥質(zhì)隔夾層細(xì)分為泛濫平原泥、心灘落淤泥和廢棄河道泥[8]；楊麗莎等也針對辮狀河儲層的泥質(zhì)隔夾層類型及層次劃分等開展了大量研究[9-12]。上述各類型劃分方案雖然有所不同，但按成因可將泥質(zhì)隔夾層劃分為洪泛泥、心灘落淤泥和河道內(nèi)部泥3類。

本文以渤海L油田館陶組辮狀河儲層為例，充分利用錄井、測井及地震信息，從測井響應(yīng)特征分析出發(fā)，綜合應(yīng)用旋回對比、油水關(guān)系分析等研究手段，以陳仕臻等的分類方案[8]為參考，并借鑒相似油田的研究成果，提出適應(yīng)油田實(shí)際的泥質(zhì)隔夾層分類方案，以期對降低油田儲量動用風(fēng)險，優(yōu)化井型選擇等起到有效的指導(dǎo)作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

渤海L油田位于渤海遼東灣南部海域，主力含油層系為新近系館陶組，屬辮狀河沉積，地層厚度795.7～808.6 m，儲層巖性以中—細(xì)粒、細(xì)粒巖屑長石砂巖為主。儲層物性好，測井解釋孔隙度平均為34.2%，滲透率平均為2 361.2×10-3μm2，屬特高孔滲儲層。目前，L油田共有6口鉆井，相鄰井間距為1～3 km，所有井均鉆遇館陶組(圖1)，但僅W2井在館陶組取芯17.1 m，取芯資料十分缺乏。

綜合分析館陶組巖性組合特征及油水分布規(guī)律，參考地震資料，將L油田館陶組劃分為6個油組(Ⅰ～Ⅵ油組)，其中Ⅳ油組和Ⅴ油組為主力油組，呈“砂包泥”特征，砂巖體積分?jǐn)?shù)較高，平均分別為71.2%和79.0%。Ⅳ油組和Ⅴ油組油藏類型為塊狀底水油藏和層狀邊水油藏。雖然兩個油組均發(fā)育大套厚層砂巖，但其中泥質(zhì)隔夾層的發(fā)育直接影響著油藏內(nèi)流體運(yùn)動規(guī)律，因此，迫切需要準(zhǔn)確描述泥質(zhì)隔夾層特征并預(yù)測其展布規(guī)模。

2 泥巖成因分類

由于沉積、成巖等地質(zhì)作用不同，相應(yīng)形成不同類型的隔夾層，并在成因、特征和分布等方面均有所不同。研究結(jié)果表明，渤海L油田館陶組隔夾層主要為泥質(zhì)沉積物，包括隔層和夾層兩大類。Ⅳ油組和Ⅴ油組泥巖可細(xì)分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類泥巖，具體成因及特征見表1。

2.1 Ⅰ類泥巖

Ⅰ類泥巖指L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組間泥巖層。該層自然伽馬一般大于90 API，泥巖自然伽馬響應(yīng)特征明顯，自然伽馬曲線呈微齒化箱形；電阻率曲線響應(yīng)程度較強(qiáng)，電阻率一般小于3.5 Ω·m；泥巖厚度多大于6 m，油田范圍內(nèi)各井均可對比。該層洪泛泥將Ⅳ油組和Ⅴ油組分隔為彼此獨(dú)立的油水系統(tǒng)，以E2Sa井為例，在兩個油組分別鉆遇不同的油水界面。通過與已開發(fā)證實(shí)的LD油田明化鎮(zhèn)組Ⅱ油組內(nèi)隔層的自然伽馬響應(yīng)類比(圖2)，L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組間泥巖自然伽馬響應(yīng)程度更強(qiáng)，表明泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)高，巖性相對單一。綜合上述分析結(jié)果，L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組間泥巖屬于洪泛泥，平面分布較穩(wěn)定，代表了區(qū)域上規(guī)模較大的洪泛事件。

分類方案成因類型縱向位置厚度自然伽馬響應(yīng)程度自然伽馬曲線形態(tài)電阻率曲線響應(yīng)程度寬厚比取值范圍(調(diào)研參考值)平面展布范圍預(yù)測結(jié)果Ⅰ類洪泛泥一期沉積旋回的頂部、區(qū)域性事件沉積一般大于6m,最大厚度超過15m強(qiáng),一般大于90API微齒化箱形Ⅱ類漫溢相泥大套河道砂巖的頂部一般大于2m較強(qiáng),多大于80API多套指形疊合較強(qiáng),一般小于3.5Ω·m250～400大于1500m100～200一般大于300mⅢ類河道內(nèi)泥單期河道或心灘(壩)砂巖內(nèi)部一般小于2m弱,多分布于60～80API低幅指形較弱,一般大于3.5Ω·m15～100一般小于200m

與相似沉積條件油田的泥質(zhì)隔夾層類比結(jié)果表明，L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組間單井揭示的泥巖厚度均高于隔層厚度下限，該洪泛泥層屬于隔層。

以成因分析為指導(dǎo)，對泥巖平面展布范圍進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)大量的辮狀河沉積相關(guān)文獻(xiàn)和資料調(diào)研結(jié)果，篩選出可借鑒的辮狀河泥巖展布規(guī)模認(rèn)識[7,10-12](表2)。選取寬厚比作為預(yù)測參數(shù)[13-14]，對各類泥巖平面展布范圍進(jìn)行推測，并建立L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組泥巖剖面展布模式(圖3)。研究結(jié)果表明，Ⅳ、Ⅴ油組間洪泛泥厚度大，展布范圍廣，寬厚比取值范圍為250～400，厚度多大于6 m，在L油田全區(qū)穩(wěn)定分布，平面展布范圍大于1 500 m。

2.2 Ⅱ類泥巖

Ⅱ類泥巖指L油田W3井和W1D井館陶組Ⅳ油組上部泥巖層。巖性以綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，夾黃色細(xì)砂巖，整體呈“泥包砂”特征。泥巖自然伽馬響應(yīng)程度較強(qiáng)，自然伽馬多大于80 API，反映泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高，自然伽馬曲線呈多套指形疊合；電阻率曲線響應(yīng)程度與Ⅰ類泥巖類似，電阻率一般小于3.5 Ω·m；泥巖厚度一般大于2 m，井間具有一定的穩(wěn)定性。綜合上述分析結(jié)果，W3井和W1D井館陶組Ⅳ油組上部泥巖屬于漫溢相泥，主要出現(xiàn)于小規(guī)模的局部洪泛末期，起初高能水流攜帶細(xì)粒沉積物漫出主河道，后隨著水體能量減少以及細(xì)粒物質(zhì)沉積而形成。單井沉積旋回中，一般位于大套河道砂巖的頂部。

表2 辮狀河泥巖規(guī)模調(diào)研成果Tab.2 Investigated Results of Braided-river Mudstone Scales

圖2 泥巖自然伽馬與厚度交會圖Fig.2 Crossplot Between Natural Gamma and Thickness of Mudstones

與相似沉積類型油田類比結(jié)果表明，W3井、W1D井館陶組Ⅳ油組上部泥巖與類比油田隔層特征相似，但整體上厚度相對較小，自然伽馬響應(yīng)程度也稍弱(圖2)，因此，該漫溢相泥屬于夾層。

借鑒洪泛泥規(guī)模分析方法，對漫溢相泥平面展布范圍進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明，W3井和W1D井館陶組Ⅳ油組上部漫溢相泥厚度較大，縱向發(fā)育較集中，橫向具有一定的穩(wěn)定性，寬厚比取值范圍為100～200，單層厚度多大于2 m，平面展布范圍一般大于300 m。

2.3 Ⅲ類泥巖

圖4 Ⅳ、Ⅴ油組泥巖單井沉積旋回Fig.4 Single Well Sedimentation Cycle of Mudstones Between Ⅳ and Ⅴ Oil Formations

Ⅲ類泥巖指L油田E2Sa井、E4井館陶組Ⅴ油組內(nèi)部泥巖及W2井館陶組Ⅳ、Ⅴ油組內(nèi)部泥巖。泥巖自然伽馬響應(yīng)程度弱，自然伽馬為60～80 API，自然伽馬曲線呈低幅指形，回返不明顯；電阻率曲線響應(yīng)程度較弱，電阻率一般大于3.5 Ω·m。綜合上述特征，該類泥巖屬于河道內(nèi)泥，單井沉積旋回中多位于單期河道或心灘(壩)砂巖內(nèi)部(圖4)。在辮狀河道發(fā)育和演化過程中，河道內(nèi)發(fā)育零星的側(cè)積披覆泥，伴隨河道的暫時廢棄，也局部發(fā)育厚度較小的廢棄河道泥；同時，受水動力變化影響，心灘砂體頂部披覆薄層落淤泥，厚度一般小于1 m。雖然理論上心灘落淤泥橫向展布范圍較廣，但由于泥巖厚度很薄，后期水動力條件增強(qiáng)，所以地質(zhì)條件下心灘落淤泥的橫向連續(xù)性較差，分布相對局限。從成因上看，上述3種類型泥巖均為河道內(nèi)泥，均屬于夾層，平面展布不穩(wěn)定，且以物性夾層為主。

參考洪泛泥規(guī)模分析方法，對河道內(nèi)泥平面展布范圍進(jìn)行預(yù)測。河道內(nèi)泥厚度多小于2 m，預(yù)測寬厚比取值范圍為15～100，平面展布范圍一般小于200 m，平面分布局限，井間不可對比。

3 開發(fā)應(yīng)用與成效

3.1 降低儲量動用風(fēng)險

為更好地編制L油田開發(fā)方案，充分考慮泥巖成因分類對開發(fā)策略的影響，合理部署井位，科學(xué)動用儲量。以E4井館陶組Ⅳ油組為例，E4井油底下推控制儲量，主要集中在E4井館陶組Ⅳ油組。根據(jù)測井響應(yīng)特征分析結(jié)果，Ⅳ、Ⅴ油組間為Ⅰ類泥巖，屬于隔層，縱向上可分隔上、下兩套油水系統(tǒng)，因此，對E4井館陶組Ⅳ油組油底下推控制儲量提出風(fēng)險，在E4井含油范圍之外部署一口注水井——A4井(圖5)，落實(shí)控制儲量，有效降低了油田儲量動用風(fēng)險。

圖6 E4井Ⅳ油組頂部斜穿水平井布井示意圖Fig.6 Sketch Map of Horizontal Wells Inclined to the Top of Ⅳ Oil Formation in Well E4

3.2 優(yōu)化井型選擇

對于L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組，河道內(nèi)泥發(fā)育頻率較高。不同厚度的河道內(nèi)泥對水平井布井模式的影響有所不同。泥巖厚度越大，越有利于水平井平行層部署。但對于E4井館陶組Ⅳ油組內(nèi)部薄夾層，厚度僅為1 m左右，推薦部署單排斜穿水平井，采用頂部斜穿的布井方式進(jìn)行開發(fā)，從而有利于縱向儲量動用及單井可采的優(yōu)化(圖6)。

4 結(jié) 語

(1)以泥巖成因分析為基礎(chǔ)，根據(jù)測井響應(yīng)特征，將渤海L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組泥巖分為洪泛泥、漫溢相泥和河道內(nèi)泥。洪泛泥屬于隔層，平面展布穩(wěn)定性好；漫溢相泥屬于夾層，在局部范圍內(nèi)具有一定平面連續(xù)性；河道內(nèi)泥屬于夾層，平面展布穩(wěn)定性差。

(2)以寬厚比為衡量參數(shù)，預(yù)測不同成因類型泥巖平面展布規(guī)模，建立L油田館陶組Ⅳ、Ⅴ油組泥巖剖面展布模式。結(jié)果表明，泥巖平面展布規(guī)模與該類泥巖厚度大致呈正相關(guān)關(guān)系，泥巖厚度越大，寬厚比取值越大，平面展布范圍越廣。

(3)L油田館陶組模型表征及開發(fā)應(yīng)用結(jié)果表明，泥巖成因分類方案可有效規(guī)避儲量動用風(fēng)險，對開發(fā)井型的合理選擇和部署具有積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] MIALL A D.A Review of the Braided-river Depositional Environment[J].Earth-science Reviews,1977,13(1):1-62.

[2] 葛云龍，逯徑鐵，廖保方，等.辮狀河相儲集層地質(zhì)模型：“泛連通體”[J].石油勘探與開發(fā)，1998，25(5)：77-79.

GE Yun-long,LU Jing-tie,LIAO Bao-fang,et al.A Braided River Reservoir Geological Model:“Pan-communicated Sandbody”[J].Petroleum Exploration and Development,1998,25(5):77-79.

[3] 曾洪流，朱筱敏，朱如凱，等.砂巖成巖相地震預(yù)測：以松遼盆地齊家凹陷青山口組為例[J].石油勘探與開發(fā)，2013，40(3)：266-274.

ZENG Hong-liu,ZHU Xiao-min,ZHU Ru-kai,et al.Seismic Prediction of Sandstone Diagenetic Facies:Applied to Cretaceous Qingshankou Formation in Qijia Depression,Songliao Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2013,40(3):266-274.

[4] 劉鈺銘，侯加根，王連敏，等．辮狀河儲層構(gòu)型分析[J].中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，33(1)：7-11.

LIU Yu-ming,HOU Jia-gen,WANG Lian-min，et al.Architecture Analysis of Braided River Reservior[J].Journal of China University of Petroleum:Edition of Natural Sciences,2009,33(1)：7-11.

[5] 王改云，楊少春，廖飛燕，等.辮狀河儲層中隔夾層的層次結(jié)構(gòu)分析[J].天然氣地球科學(xué)，2009，20(3)：378-383.

WANG Gai-yun,YANG Shao-chun,LIAO Fei-yan,et al.Hierarchical Structure of Barrier Beds and Interbeds in Braided River Reservoirs[J].Natural Gas Geoscience,2009,20(3):378-383.

[6] LYNDS R,HAJEK E.Conceptual Model for Predicting Mudstone Dimensions in Sandy Braided-river Reservoirs[J].AAPG Bulletin,2006,90(8):1273-1288.

[7] 袁新濤，吳向紅，張新征，等.蘇丹Fula油田辮狀河儲層內(nèi)夾層沉積成因及井間預(yù)測[J].中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，37(1)：8-12,34.

YUAN Xin-tao,WU Xiang-hong,ZHANG Xin-zheng,et al.Sedimentary Origin and Interwell Prediction of Interbeds in Braided River Reservoir,Fula Oilfield in Sudan[J].Journal of China University of Petroleum：Edition of Natural Sciences，2013，37(1)：8-12,34.

[8] 陳仕臻，林承焰，任麗華，等.砂質(zhì)辮狀河沉積模式的建立：以委內(nèi)瑞拉奧里諾科重油帶H區(qū)塊為例[J].沉積學(xué)報，2015，33(5)：965-971.

CHEN Shi-zhen,LIN Cheng-yan,REN Li-hua,et al.Establishment of the Depositional Model of Sandy Braided River:A Case from the H Block in Orinoco Heavy Oil Belt,Venezuela[J].Acta Sedimentologica Sinica,2015,33(5):965-971.

[9] 楊麗莎，陳彬滔，李順利，等.基于成因類型的砂質(zhì)辮狀河泥巖分布模式：以山西大同侏羅系砂質(zhì)辮狀河露頭為例[J].天然氣地球科學(xué),2013,24(1):93-98.

YANG Li-sha,CHEN Bin-tao,LI Shun-li,et al.Pattern of Genesis-based Mudstone Distribution for Sandy Braided River:A Case Study of Sandy Braided-river Outcrop,Datong,Shanxi Province,China[J].Natural Gas Geoscience,2013,24(1):93-98.

[10] 印森林，吳勝和，陳恭洋，等.基于砂礫質(zhì)辮狀河沉積露頭隔夾層研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，36(4)：29-36.

YIN Sen-lin,WU Sheng-he,CHEN Gong-yang,et al.A Study on Intercalation of Sand-gravel Braided River Deposit Based on Outcrop Section[J].Journal of Southwest Petroleum University:Science and Technology Edition,2014,36(4):29-36.

[11] 白振強(qiáng).辮狀河砂體三維構(gòu)型地質(zhì)建模研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010,32(6)：21-24.

BAI Zhen-qiang.Study on the 3D Architecture Geological Modeling of Braided Fluvial Sandbody[J].Journal of Southwest Petroleum University：Science and Technology Edition,2010,32(6):21-24.

[12] 于興河，馬興祥，穆龍新，等.辮狀河儲層地質(zhì)模式及層次界面分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.

YU Xing-he，MA Xing-xiang,MU Long-xin,et al.Analysis of Geological Model of Braided River Reservoir and Hierarchy Interface[M].Beijing：Petroleum Industry Press,2004.

[13] 李海明,王志章,喬 輝，等.現(xiàn)代辮狀河沉積體系的定量關(guān)系[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2014，14(29)：21-26,60.

LI Hai-ming,WANG Zhi-zhang,QIAO Hui,et al.Quantitative Relation of Sedimentary System of Mo-dern Braided River[J].Science Technology and Engineering,2014,14(29):21-26,60.

[14] 蘭朝利，何順利，門成全.利用巖芯或露頭的交錯層組厚度預(yù)測辮狀河河道帶寬度:以鄂爾多斯盆地蘇里格氣田為例[J].油氣地質(zhì)與采收率，2005,12(2):16-18.

LAN Chao-li,HE Shun-li,MEN Cheng-quan.Prediction of Braided Channel Belt Width Based on Cross-stratum Sets Thickness Measurements of Cores or Outcrops：Taking Sulige Gas Field,Ordos Basin as an Example[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2005,12(2):16-18.