吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層巖性識(shí)別方法

薛桂玉,菅紅軍,趙永忠,楊葉,王利國

(中國石油集團(tuán)測井有限公司吉林分公司,吉林松原138000)

0 引 言

近年來,頁巖油的勘探越來越受到關(guān)注,頁巖油在未來一定時(shí)期將成為重要的資源接替領(lǐng)域。目前,在測井評價(jià)方面,前人對頁巖油儲(chǔ)層巖性識(shí)別、礦物組分、儲(chǔ)層有效性評價(jià)等方面進(jìn)行了探索[1-10]。從探索結(jié)果來看,巖性識(shí)別是地層評價(jià)、油藏描述等方面的一項(xiàng)重要內(nèi)容,是整個(gè)測井評價(jià)的前提和基礎(chǔ)。吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層整體為咸化湖沉積環(huán)境,砂體單層厚度很薄,但是儲(chǔ)層與烴源巖具有較好的匹配關(guān)系,含油性好,具有很大的開發(fā)潛力。由于儲(chǔ)層巖性多為過渡性巖類、縱向變化快,再加上測井資料分辨率等原因,巖性的準(zhǔn)確識(shí)別成為儲(chǔ)層評價(jià)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。以往的巖性識(shí)別方法[11-16]在該區(qū)的適用性較差,難以滿足巖性準(zhǔn)確評價(jià)的需求。本文基于組成巖石的礦物成分含量和碎屑顆粒粒級對巖性的影響,利用巖心鑄體薄片鑒定數(shù)據(jù)、全巖礦物分析數(shù)據(jù)和巖心標(biāo)定測井,總結(jié)不同巖性的測井曲線響應(yīng)特征,構(gòu)造巖性敏感參數(shù),利用曲線重構(gòu)技術(shù)和逐步剝離方法進(jìn)行巖性識(shí)別,取得了較好的效果,為后續(xù)儲(chǔ)層綜合評價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

1 儲(chǔ)層巖性特征

吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層由于成巖演化過程中受咸化湖水及烴源巖演化的影響,成巖作用十分復(fù)雜。其巖性多變,主要包括粉細(xì)砂巖、泥巖、碳酸鹽巖等,是一套受機(jī)械作用、化學(xué)作用及生物作用沉積于咸化湖泊中的混積巖。組成巖石的礦物成分多樣,除陸源礦物、碎屑及少量火山灰外,還發(fā)育多種自生礦物,如碳酸鹽類、硫酸鹽類、硅酸鹽類、黃鐵礦、綠蒙混層礦物等。儲(chǔ)層碎屑顆粒粒級以小于0.5 mm為主,粒度普遍較細(xì)。儲(chǔ)層多為過渡性巖類,粉細(xì)砂、泥質(zhì)及碳酸鹽富集層呈厘米級互層狀分布。

2 巖性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

本文巖性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)的建立是基于組成巖石的礦物成分含量和碎屑顆粒粒級對巖性的影響。以礦物成分為第1要素,以碳酸鹽含量50%為界,將巖性劃分為碳酸鹽巖(白云巖、灰?guī)r)和碎屑巖2大類;以碎屑顆粒粒級為第2要素,以粒徑大于62.5 μm、礦物含量50%為界,將巖性劃分為細(xì)(粉)巖和泥巖2大類;進(jìn)一步以陸源碎屑(黏土礦物+石英+長石)、白云石、方解石含量各25%為界,將巖性細(xì)分為泥巖、白云質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖、混合細(xì)粒巖(泥晶云巖、砂質(zhì)云巖、泥質(zhì)砂巖、云質(zhì)砂巖)、泥質(zhì)白云巖、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r等8類巖性。利用研究區(qū)內(nèi)JX1-1井43個(gè)巖心薄片和全巖礦物分析資料在巖性分類圖中的落點(diǎn)(見圖1),通過巖心標(biāo)定測井,共識(shí)別泥晶云巖、白云巖、泥巖、白云質(zhì)泥巖、泥晶砂巖、砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖等7種巖性。后文分別描述各自常規(guī)測井和成像測井響應(yīng)特征。

圖1 JX1-1井薄片化驗(yàn)分析巖性分類圖

(1)泥晶云巖。圖2為泥晶云巖的常規(guī)、成像測井曲線特征圖,從圖2中可以看出:泥晶云巖的常規(guī)測井曲線特征為自然伽馬低值、深側(cè)向電阻率高值、聲波時(shí)差高值、補(bǔ)償密度低值、中子孔隙度高值;成像測井曲線特征以亮色塊狀沉積為主。

(2)白云巖。圖3為白云巖的常規(guī)、成像測井曲線特征圖,由圖3可以看出:白云巖的常規(guī)測井曲線特征為自然伽馬低值、深側(cè)向電阻率中高值、聲波時(shí)差低值、補(bǔ)償密度高值、中子孔隙度低值;成像測井曲線特征為亮色、局部夾泥質(zhì)條帶,塊狀沉積為主。

(3)泥巖。常規(guī)測井曲線特征:自然伽馬高值,深側(cè)向電阻率低值,聲波時(shí)差中高值,補(bǔ)償密度中高值,中子孔隙度中高值;成像測井曲線特征:暗色、塊狀沉積為主,粒度較細(xì),可見粉砂質(zhì)碎屑顆粒。

(4)白云質(zhì)泥巖。常規(guī)測井曲線特征:自然伽馬高值,深側(cè)向電阻率高值,聲波時(shí)差中高值,補(bǔ)償密度中低值,中子孔隙度中高值;成像測井曲線特征:亮色,塊狀沉積為主。

圖2 泥晶云巖常規(guī)、成像測井曲線特征圖

圖3 白云巖常規(guī)、成像測井曲線特征圖

(5)泥質(zhì)砂巖。常規(guī)測井曲線特征:自然伽馬中低值,深側(cè)向電阻率中低值,聲波時(shí)差中低值,補(bǔ)償密度中值,中子孔隙度中低值;成像測井曲線特征:塊狀沉積,局部可見溶蝕孔隙,局部發(fā)育裂縫,可見泥質(zhì)條帶。

(6)砂質(zhì)云巖。常規(guī)測井曲線特征:自然伽馬中低值,深側(cè)向電阻率中高值,聲波時(shí)差中高值,補(bǔ)償密度低值,中子孔隙度中高值;成像測井曲線特征:亮色,塊狀沉積,可見粉砂質(zhì)碎屑顆粒,局部發(fā)育裂縫,可見泥質(zhì)條帶。

(7)云質(zhì)砂巖。常規(guī)測井曲線特征:自然伽馬中低值,深側(cè)向電阻率中高值,聲波時(shí)差中值,補(bǔ)償密度中低值,中子孔隙度中值;成像測井曲線特征:為亮色,層狀沉積,可見云質(zhì)條帶。

3 巖性識(shí)別方法

由于研究區(qū)巖性復(fù)雜,采用了多種曲線交會(huì)方法進(jìn)行巖性識(shí)別,構(gòu)造巖性敏感參數(shù)。在巖性敏感參數(shù)分析的基礎(chǔ)上,利用曲線重構(gòu)技術(shù)構(gòu)造信息量更大、精度更高的新參數(shù),即采用補(bǔ)償密度和中子孔隙度比值、深側(cè)向電阻率和聲波時(shí)差比值進(jìn)行過渡巖性識(shí)別。在研究過程中采用了3種交會(huì)圖及逐步剝離方法進(jìn)行巖性識(shí)別,采用自主編制的解釋軟件實(shí)現(xiàn)了巖性剖面連續(xù)識(shí)別。

圖4為逐步剝離方法巖性識(shí)別示意圖。首先利用自然伽馬與深側(cè)向電阻率交會(huì)圖版識(shí)別泥巖、云質(zhì)泥巖、混合細(xì)粒巖;再利用聲波時(shí)差和補(bǔ)償密度交會(huì)圖版識(shí)別白云巖、泥晶云巖;最后利用補(bǔ)償密度和中子孔隙度比值、深側(cè)向電阻率和聲波時(shí)差比值交會(huì)圖版識(shí)別泥質(zhì)砂巖、云質(zhì)砂巖和砂質(zhì)云巖。利用巖心標(biāo)定測井和巖性識(shí)別圖版總結(jié)了7種巖性的測井曲線響應(yīng)特征(見表1)。

圖4 逐步剝離方法巖性識(shí)別示意圖

表1 7種巖性測井曲線響應(yīng)特征表

4 應(yīng)用效果

4.1 巖性識(shí)別符合率

利用該巖性識(shí)別方法對JX1-2井進(jìn)行連續(xù)巖性識(shí)別,并與巖心鑄體薄片鑒定資料對比分析,由表2可以看出:巖性識(shí)別結(jié)果與巖心鑄體薄片鑒定結(jié)果差異小,巖性識(shí)別符合率達(dá)到81.4%,該巖性識(shí)別方法的可靠性和準(zhǔn)確性較高。

4.2 有效儲(chǔ)層巖性特征

利用該巖性識(shí)別方法對研究區(qū)新井進(jìn)行全井連續(xù)巖性識(shí)別,總結(jié)了有效儲(chǔ)層的主要巖性特征。Ⅰ類油層的主要巖性為砂質(zhì)云巖,為中低電阻特征;Ⅱ、Ⅲ類油層的主要巖性為砂質(zhì)云巖、泥質(zhì)砂巖、云質(zhì)砂巖,隨著碳酸鹽巖含量增加,物性變差(見圖5)。JX11井試油結(jié)果為日產(chǎn)油4.3 t、日產(chǎn)水0.8 t,試油結(jié)論與解釋結(jié)果相符合。

4.3 巖性縱橫向展布規(guī)律

對研究區(qū)重點(diǎn)井進(jìn)行巖性識(shí)別,通過繪制主要砂組東西和南北方向的巖性連井剖面圖,明確了巖性的縱橫向展布規(guī)律。吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層L12-1砂組自南向北云質(zhì)含量增多、巖性粒度變粗,主要發(fā)育的巖性為云質(zhì)砂巖和泥質(zhì)砂巖;L12-2砂組自南向北碳酸鹽與碎屑巖交互沉積,主要發(fā)育的巖性為砂質(zhì)云巖和泥質(zhì)砂巖;L12-3砂組自南向北碳酸鹽含量明顯增多,主要發(fā)育的巖性為砂質(zhì)云巖。

表2 JX1-2井巖性識(shí)別與巖心鑄體薄片鑒定結(jié)果對比表

圖5 JX11井解釋、試油綜合圖

圖6為L12-1、L12-2、L12-3砂組巖性東西方向連井剖面圖,從圖6中可以看出:L12-1砂組自東向西云質(zhì)含量增多、巖性粒度變粗,主要發(fā)育的巖性為云質(zhì)砂巖;L12-2砂組自東向西云質(zhì)含量增多、巖性粒度變粗,主要發(fā)育巖性為砂質(zhì)云巖;L12-3砂組自東向西碳酸鹽與碎屑巖交互沉積,主要發(fā)育的巖性為砂質(zhì)云巖和云質(zhì)砂巖。

圖6 L12-1、L12-2、L12-3砂組巖性東西方向連井剖面圖

5 結(jié) 論

吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲(chǔ)層巖性識(shí)別方法是基于組成巖石的礦物成分含量和碎屑顆粒粒級對巖性的影響。利用曲線重構(gòu)技術(shù)和逐步剝離方法進(jìn)行巖性識(shí)別,采用自主研制的解釋軟件實(shí)現(xiàn)了巖性剖面連續(xù)識(shí)別。應(yīng)用該方法與巖心薄片化驗(yàn)資料進(jìn)行對比分析,巖性識(shí)別符合率達(dá)到了81.4%,明確了有效儲(chǔ)層的主要巖性特征和各砂組巖性的縱橫向展布規(guī)律。結(jié)果表明該方法準(zhǔn)確可靠、為研究區(qū)頁巖油儲(chǔ)層測井綜合評價(jià)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。