瑪北地區(qū)百口泉組古水流方向測井識別方法研究

付建偉,李洪楠,丁娛嬌,王貴文,王小剛

(1.油氣資源與探測國家重點實驗室,北京102249;2.中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院,遼寧盤錦124010;3.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院,天津300280;4.中國石油集團測井有限公司市場與生產(chǎn)處,陜西西安710077)

0 引 言

新疆油田準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡帶地層巖性油藏識別不斷取得突破,三疊系底界區(qū)域不整合面上下(三疊系百口泉組、二疊系烏爾禾組)低勘探程度區(qū)顯示出巨大的勘探潛力。巖性油氣藏受沉積作用控制明顯,為獲取平面上沉積相帶的分布規(guī)律,需要了解古水流方向。古水流方向的研究對于確定物源方向、預(yù)測有利儲集體分布范圍、優(yōu)化注采方案、提高采收率等都具有重要意義。

古水流方向識別方法包括確定某一點水流方向的微觀研究方法和確定大范圍水流方向的宏觀研究方法[1]。微觀研究方法主要包括各種沉積構(gòu)造、礫石及長形生物化石的定向排列、地層傾角測井、磁化率各向異性等;宏觀研究方法包括重礦物分析、巖石成分分析、砂礫巖百分含量變化、沉積相及沉積體系展布、地層厚度變化、地震地層學(xué)研究及古生物研究等。測井古水流方向識別方法主要有斜層理傾向法[2-6]、地層傾角藍(lán)模式法[7-12]、成像圖扁平礫石定向排列法和沖刷面傾向產(chǎn)狀法[13-16]。

瑪北地區(qū)三疊系百口泉組地層為扇三角洲沉積體系,扇三角洲平原和扇三角洲前緣發(fā)育,主要沉積微相有辮狀河道、漫灘、水下分流河道、分流間灣、河口壩。地層巖性主要有砂礫巖、含礫中粗砂巖、粉細(xì)砂巖和泥巖。該區(qū)主要產(chǎn)層的巖性大多為砂礫巖,儲層非均質(zhì)性強,成熟度較低,為近源快速堆積而成,層理不發(fā)育,很難通過拾取斜層理的產(chǎn)狀識別古水流方向。通過攻關(guān),優(yōu)選地層傾角藍(lán)模式與微電阻率掃描成像測井相結(jié)合,拾取多期次水道之間的沖刷面產(chǎn)狀組合的方法,識別瑪北地區(qū)三疊系百口泉組地層古水流方向。

1 測井古水流方向識別方法

1.1 沖刷面傾向產(chǎn)狀古水流方向識別法

1.1.1微電阻率掃描成像圖像識別沖刷面及傾向

在成像測井圖像上可以很直觀地拾取沖刷面,而且成像測井的圖像具有方向性,可以近似擬合圖像上代表沖刷面傾向產(chǎn)狀的正弦曲線,進而識別古水流方向。在巖心刻度下,利用微電阻率掃描成像測井圖像識別沖刷面。如圖1所示,沖刷面在巖心上表現(xiàn)為“砂沖泥”模式,在井壁成像測井圖像上表現(xiàn)為明暗截切的線狀模式,上部為亮色高電阻率砂礫巖,可見暗色泥礫,下部為暗色高電阻率泥巖,代表了2期水道沖刷沉積。常規(guī)測井中原狀地層電阻率響應(yīng)較為敏感,表現(xiàn)為箱形曲線底部的突變面。沖刷面在井壁成像測井圖像上為一個近似正弦曲線的明暗交界線,在圖像上利用正弦曲線便可以近似擬合沖刷面,這條正弦曲線的產(chǎn)狀就可以近似當(dāng)做沖刷面的產(chǎn)狀。

圖1 沖刷面拾取圖版

統(tǒng)計各層段內(nèi)沖刷面的產(chǎn)狀,繪制沖刷面產(chǎn)狀頻率分布圖(見圖2),圖2上的主要傾向就可以作為該層段的古水流方向。

圖2 沖刷面產(chǎn)狀頻率分布圖

在進行沖刷面傾向產(chǎn)狀古水流方向識別時需注意:由于拾取的沖刷面的傾角、傾向是現(xiàn)今地層傾斜狀態(tài)下的產(chǎn)狀,取其所反映的古水流方向,要消除構(gòu)造傾角以校正其產(chǎn)狀,恢復(fù)出原始水平狀態(tài)下的沖刷面傾角、傾向,這種沖刷面的原始傾向能夠可靠地反映古水流方向。研究區(qū)的構(gòu)造傾角較小,多為2°～10°,當(dāng)?shù)貙觾A角低于5°時,一般不需要消除構(gòu)造傾角;當(dāng)?shù)貙觾A角大于5°時,需要對拾取結(jié)果進行構(gòu)造校正[3-4,16]。利用成像測井圖像可以很容易識別大段泥巖層段,拾取泥巖段層理的平均產(chǎn)狀,據(jù)此進行古水流方向的構(gòu)造校正。

1.1.2地層傾角測井資料識別沖刷面及傾向

在無微電阻率掃描成像測井資料的情況下,可以利用傾角測井資料來識別井點處古水流方向。研究區(qū)的傾角測井資料全部為斯倫貝謝公司SHDT傾角測井儀器所測,其縱向分辨率較高,采樣間隔可達(dá)2.5 mm。理論上傾角測井能測量巖層的視厚度最薄為1 cm,在高電阻率差環(huán)境下測量時,能夠探測真厚度小于1 cm的極薄紋層(最薄為2 mm)[9],因此,可以較為精細(xì)地反映垂向上微韻律的變化。通過對比沖刷面在微電阻率掃描成像圖像上以及地層傾角高分辨率電導(dǎo)率曲線上的測井響應(yīng)特征可以發(fā)現(xiàn),在成像圖像上的沖刷面位置,對應(yīng)地層傾角測井的高分辨率電導(dǎo)率曲線上的同一深度電導(dǎo)率數(shù)值發(fā)生跳躍性突變,通過電導(dǎo)率曲線突變,拾取沖刷面,并提取沖刷面的產(chǎn)狀(見圖3)。

圖3 傾角測井沖刷面產(chǎn)狀拾取

1.2 地層傾角藍(lán)模式古水流方向識別法

采用地層傾角測井方法研究構(gòu)造與沉積時,在矢量圖上可以把傾角的矢量與深度的關(guān)系大致分為4類。紅模式指傾向大小一致、傾角隨深度增加而逐漸增大的一組矢量,它指示斷層、沙壩、河道等。藍(lán)模式是一組傾向大體一致、傾角隨深度增加而逐漸減小的矢量,可指示斷層、水流層等。綠模式是一組傾向大體一致,傾角不隨深度變化的矢量,一般指示構(gòu)造傾斜。白模式也稱為雜亂模式,傾向大體一致、傾角變化很大、點子很少、可信度差,指示斷面、風(fēng)化面或巖性粗的層理等。在目的層段內(nèi)拾取儲層段的藍(lán)模式傾角組合,在該研究區(qū)的砂礫巖儲層中,藍(lán)模式的傾角組合代表了礫石層的收斂方向,與砂巖的紋層收斂類似,同樣可以指示古水流的方向。利用傾角測井資料進行沉積解釋時,一般采用短對比的方法,考慮步長時,使第1次相關(guān)分析處理的對比區(qū)段和第2次相關(guān)分析處理的對比區(qū)段沒有重疊部分或有一部分重疊,探索角大于其最大構(gòu)造傾角[10]。該研究中處理參數(shù)選取:窗長1 m、步長0.5 m、探索角30°(見圖4)。

圖4 藍(lán)模式地層傾角組合拾取結(jié)果圖

在此基礎(chǔ)上分層段將藍(lán)模式層段進行產(chǎn)狀統(tǒng)計,繪制產(chǎn)狀頻率分布圖,取圖4上的主要傾向作為古水流方向。圖5為利用藍(lán)模式傾角組合拾取的X1井百口泉組地層的古水流方向頻率分布圖,從圖5可見,X1井百三段古水流方向為近南北方向,百二段和百一段古水流方向為北北西—南南東方向,這與圖2所示的利用成像測井沖刷面產(chǎn)狀拾取的古水流方向基本一致,說明這2種古水流方向的拾取方法均是可行的。

圖5 X1井百口泉組地層古水流方向頻率分布圖

2 瑪北地區(qū)百口泉組物源及古水流方向分析

瑪北地區(qū)在百口泉組沉積時期的沉積物主要是從斜坡北部向湖盆中搬運,根據(jù)砂礫巖百分含量的平面分布特征和綜合利用上述測井方法拾取的井點處的古水流方向,對研究區(qū)百口泉組沉積時期物源和古水流方向方向進行了分析。百口泉組3個層段之間繼承性很強,物源方向基本一致,均為北東—南西方向,物源主要來自北部的扎伊爾山。百口泉組地層整體處于水進過程中,隨著水體不斷加深,砂體面積不斷減小,地層不斷向陸退積。圖6為百三段砂礫巖百分含量和上述方法拾取的井點處古水流方向疊合圖。百三段Y1井區(qū)儲層巖性主要以灰褐色砂礫巖、褐灰色砂礫巖和灰色砂礫巖為主,顆粒之間填隙物以泥質(zhì)和砂質(zhì)填隙物為主,礫石多呈棱角-次棱角狀,分選差。X1井區(qū)和X2井區(qū)儲層巖性則主要以灰色砂礫巖、灰綠色砂礫巖、含礫中粗砂巖、細(xì)砂巖等為主,顆粒之間填隙物以砂質(zhì)填隙物為主,礫石多呈次棱角-次圓狀,分選中等。說明X1井區(qū)和X2井區(qū)搬運距離較遠(yuǎn),砂礫巖體經(jīng)水流淘洗作用較強,Y1井區(qū)儲層砂礫巖體成熟度較低,水體較淺,相對近源快速堆積而成。從圖6中砂礫巖含量等值線圖可以看到,百三段砂礫巖含量由研究區(qū)的東北部向西南部從75%降至30%,說明瑪北斜坡百三段整體物源方向為北東—南西方向。各井點附近的古水流方向整體也為北東—南西方向,X1井和X8井附近古水流方向為由北向南方向,推測可能是沉積時期的支流水道。

圖6 瑪北斜坡百三段古水流方向疊合圖

3 結(jié)論及認(rèn)識

(1)通過瑪北地區(qū)百口泉組古水流方向測井識別方法研究發(fā)現(xiàn),對于層理不發(fā)育的塊狀砂礫巖儲層可以通過地層傾角藍(lán)模式與微電阻率掃描成像測井相結(jié)合,拾取多期次水道之間的沖刷面產(chǎn)狀組合來識別古水流方向。沖刷面產(chǎn)狀可以利用成像測井圖像直接拾取,也可以在成像測井的刻度下利用傾角測井的電導(dǎo)率曲線對比擬合沖刷面來拾取產(chǎn)狀。

(2)研究區(qū)百口泉組主要發(fā)育砂礫巖、含礫中粗砂巖、粉細(xì)砂巖、泥巖,古水流方向整體表現(xiàn)為北東—南西方向,3個層段之間繼承性很強,物源方向基本一致,均為北東—南西方向,物源主要來自北部的扎伊爾山。