致密砂礫巖儲層巖性識別技術(shù)應(yīng)用

藺建華，何雪瑩，董麗新

(中國石油測井有限公司大慶分公司解釋評價中心 黑龍江 大慶 163412)

0 引 言

由于多物源，水體變化頻繁，A油田致密砂礫巖儲層縱向上發(fā)育的巖性種類較多，沉積類型多樣，非均質(zhì)性強。從現(xiàn)有資料分析，常規(guī)測井技術(shù)在復雜巖性識別方面存在一定困難，而目前成像測井技術(shù)在非均質(zhì)地層復雜巖性識別中也僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)有限的巖性定性識別，對于復雜巖性的進一步細分缺少定量識別方法和標準。

本文針對致密砂礫巖儲層的復雜巖性展開研究，在對已有的巖心資料進行重新分析標定的基礎(chǔ)上，依據(jù)測井信息，首先建立了不同巖性成像測井定性解釋標準，之后再從單井縱向圖像處理技術(shù)入手，提取了砂礫巖儲層垂向礫石含量變化曲線，建立了定量解釋標準，形成了該區(qū)塊復雜巖性定性與定量識別的新方法。

1 致密砂礫巖儲層概況

研究區(qū)塊致密砂礫巖儲層埋藏較深，縱向上發(fā)育的巖性種類多，主要為沉積巖、少量火成巖、煤層以及沉火山巖[1]。其中含氣儲層的巖性有砂巖、含礫砂巖、砂質(zhì)礫巖、礫巖等，儲層碎屑成分主要為巖屑，含少量石英和長石。

2 成像測井巖性定性識別

微電阻率成像測井圖像顯示的是井壁地層的電導率，其變化取決于井壁四周地層的巖性、孔隙度和粘土含量，還要受井壁形狀、沖洗帶中流體性質(zhì)等因素的影響[2-6]。在微電阻率成像測井圖中，從暗色到亮色代表電阻率從低到高。致密砂礫巖儲層非均質(zhì)性強，巖心及巖性掃描縱向上不連續(xù)，所以本文利用9口井27塊全直徑巖心掃描圖像和地質(zhì)現(xiàn)場描述結(jié)果刻度成像測井資料，建立了5種典型巖性的成像測井標準解釋模型，如圖1所示，其中不同巖性模型的成像測井圖像特征具體描述為：1)砂巖：塊狀亮黃色結(jié)構(gòu)，具層理特征，顆粒蜂窩狀堆積構(gòu)造。2)含礫砂巖：塊狀淺黃亮色結(jié)構(gòu)，層理清晰，動、靜態(tài)圖中偶有白色亮斑。3)砂質(zhì)礫巖：塊狀淺黃亮色結(jié)構(gòu)，層理不清，顆粒蜂窩狀堆積構(gòu)造。4)礫巖：塊狀亮色結(jié)構(gòu)，層理不清，顆粒蜂窩狀堆積構(gòu)造。5)泥巖：塊狀暗色結(jié)構(gòu)，有一定層理，偶見棕黃色亮斑，應(yīng)為塊狀巖屑。

圖1 砂礫巖儲層典型巖性標準解釋模型

3 成像測井巖性定量識別

通常情況下，可以根據(jù)成像測井的動靜態(tài)成果圖顏色對巖性的電阻率高低進行判斷，進而對巖性進行定性識別，但由于定性識別易存在誤差，即使基于巖心標定建立的定性識別標準，不同的人也易得出不同的巖性結(jié)論，尤其是對于致密砂礫巖類的復雜儲層。同時由于成本較高，絕大部分井并不會進行鉆井取心，所以僅靠定性識別并不能全面地對儲層巖性進行有效評價。而微電阻率成像測井的動態(tài)圖像可以較清晰地顯示礦物形狀特征，尤其是對于像砂巖、礫巖、泥巖等主巖性和砂質(zhì)、泥質(zhì)、含礫、含泥、含鈣等副巖性均可以進行較為清晰的呈現(xiàn)。所以，可基于微電阻率成像測井動態(tài)圖像建立一套巖性的定量識別標準，以便于更加準確地進行巖性識別。

一般情況下，礫石含量的變化可以作為區(qū)分不同巖性的參考指標，而通過成像測井圖像可以清楚直觀地觀察到礫石的顆粒特征[7-9]。因此使用相應(yīng)的計算機圖像處理技術(shù)，可實現(xiàn)對礫石含量的計算。

由于成像測井是對井壁表面的地層特征進行掃描測量，計算結(jié)果是二維的，即礫石的“面積含量”，設(shè)其為Φs，則礫石在三維空間的體積含量Φv可近似計算為：

Φv=Φs3/2

(1)

根據(jù)體積模型，對于邊長為b的體積元，設(shè)其含有物的邊長為a，則面積含量Φs=a2/b2，體積含量Φv=a3/b3。

使用合適的閾值對成像測井的動態(tài)圖像進行分割[10-11]，可將礫石特征自動地分離出來，形成礫石的二值化圖像，通過調(diào)試選取最佳的處理參數(shù)，可使動態(tài)圖與二值化圖中的礫石顆粒的形狀與大小保持一致。進一步統(tǒng)計二值化圖像中礫石顆粒所占像素的比例，在縱向上可形成礫石含量曲線。圖2為某井砂巖段成像測井圖像二值化計算礫石含量成果圖，圖中第1道為成像測井動態(tài)圖像，第2道為深度道，第3道為二值化的礫石圖像，第4道為礫石含量曲線，其中GRAVEL-S為面積含量，GRAVEL-V為體積含量。從圖中可以看出，該段在動態(tài)圖像中表現(xiàn)為具層理特征，局部含礫石，計算的礫石體積含量平均值為9.1%，巖心掃描圖片顯示為砂巖?；谘芯繀^(qū)塊的巖心資料，建立了該區(qū)塊致密砂礫巖儲層的礫石顆粒含量與巖性對應(yīng)表，見表1。

圖2 成像測井圖像二值化計算礫石含量成果圖

表1 礫石顆粒含量與巖性對應(yīng)表

4 應(yīng)用實例及分析

××-1井1～8層段錄井巖屑均描述為砂質(zhì)礫巖，依據(jù)成像動靜態(tài)圖像，這幾層為塊狀亮黃色結(jié)構(gòu)，具層理特征，水平層理、斜層理發(fā)育，計算的礫石體積平均含量為9.8%，巖心分析試驗顯示該井1～8層段巖心礫石含量為9.2%，巖心描述為砂巖，計算結(jié)果與巖心分析結(jié)果一致性較好，綜合判斷××-1井1～8層段巖性均為砂巖，如圖3所示。

××-2井1～8層段錄井巖屑均描述為粗砂巖，依據(jù)成像動靜態(tài)圖像，這幾層為塊狀淺黃亮色結(jié)構(gòu)，礫石顆粒明顯，礫石磨圓較好，分選較差，無層理特征，多具正粒序特征，多數(shù)較大礫石沿長軸方向定向排列，計算的礫石體積平均含量為42.3%，巖心分析試驗顯示該井1～8層段巖心礫石含量為45.1%，巖心描述為砂質(zhì)礫巖，計算結(jié)果與巖心分析結(jié)果一致性較好，綜合判斷××-2井1～8層段巖性均為砂質(zhì)礫巖，如圖4所示。

××-3井1～4層段錄井巖屑均描述為粗砂巖，依據(jù)成像動靜態(tài)圖像，這幾層為塊狀淺黃亮色結(jié)構(gòu)，顆粒蜂窩堆積狀構(gòu)造，計算的礫石體積平均含量為40.5%，巖心分析試驗顯示該井1～4層段巖心礫石含量為39.8%，巖心描述為砂質(zhì)礫巖，計算結(jié)果與巖心分析結(jié)果一致性較好，綜合判斷××-3井1～4層段巖性為砂質(zhì)礫巖，如圖5所示；××-3井5～8層段錄井巖屑均描述為砂質(zhì)礫巖，依據(jù)成像動靜態(tài)圖像，這幾層為塊狀亮黃色結(jié)構(gòu)，具層理特征，計算的礫石體積平均含量為6.4%，巖心分析試驗顯示該井5～8層段巖心礫石含量為7.1%，巖心描述為砂巖，計算結(jié)果與巖心分析結(jié)果一致性較好，綜合判斷××-3井5～8層段巖性為砂巖。

圖3 ××-1井錄井巖屑及測井成像定名

圖4 ××-2井錄井巖屑及測井成像定名

圖5 ××-3井錄井巖屑及測井成像定名

5 結(jié) 論

1)通過對研究區(qū)塊致密砂礫巖地層的巖性細分，準確修訂了22口井923.4 m致密砂礫巖儲層的巖性，為下一步的沉積相研究奠定了基礎(chǔ)。

2)利用電成像測井資料，采用定性和定量的巖性識別方法，實現(xiàn)了致密砂礫巖儲層巖性的定性和定量判別，并與巖心分析數(shù)據(jù)進行對比，對比結(jié)果顯示一致性較好，為低孔、高滲砂礫巖“甜點”儲層的識別提供了有效依據(jù)。