遼河灘海古生界儲層類型及測井響應特征

何浩瑄

(中國石油遼河油田 勘探開發研究院,遼寧 盤錦 124010)

遼河灘海地區位于遼東灣北部海域與下遼河平原的過渡地帶[1],其中東部古生界潛山緊鄰蓋州灘洼陷,與洼陷中烴源巖直接接觸,油源條件較為優越。 潛山內幕發育多種構造樣式,圈閉規模較大,分析認為古生界潛山具有較大的勘探潛力,是重點的勘探領域之一。 但目前該區鉆遇古生界井數較少且多井揭露較薄,因此,以已有探井的鉆井、測井、巖心等資料為基礎,分析古生界的巖性和儲層的典型測井響應特征,進行遼河灘海中東部古生界儲層測井識別研究,對于勘探部署工作具有重要的意義。

1 地層特征

遼河灘海地區中東部古生界地層由下到上依次發育寒武系堿廠組、饅頭組、毛莊組、徐莊組、張夏組、崮長鳳組和奧陶系冶里組、亮甲山組、馬家溝組,地層厚度超過1 200 m。 根據巖石薄片分析鑒定統計,古生界發育多種巖石類型,巖性以碳酸鹽巖為主,局部地區發育中性侵入巖。 其中饅頭組、毛莊組、徐莊組、崮長鳳組發育灰質泥巖等,泥質含量較高。

2 巖性識別特征

由于測井信息是儲層巖性、物性、裂縫和孔洞類型、流體性質、各向異性、非均質性、巖石蝕變等綜合響應[3],研究儲層測井識別首先要對研究區內的巖性進行識別。 利用巖心分析資料,包括薄片鑒定、X 衍射全巖分析等,可以綜合測井曲線識別巖性。 根據薄片統計結果,將巖性劃分為灰巖、白云巖、白云質灰巖、灰質白云巖、泥質碳酸鹽巖、泥巖、中性火成巖七大類型(見表1)。

表1 測井巖性分類

以表1 的測井巖性分類為基礎,基于該區巖性特征,分析常規測井曲線與巖性之間的關系,由于巖石骨架礦物成分有明顯區別[4],因此不同的巖性表現出不同的測井響應特征。

泥巖類:這類非儲集巖,表現為高伽馬、低電阻率、三孔隙度值較高,特別是聲波時差值較高。

灰巖:此類巖石由于溶蝕孔洞、裂縫的發育,可作為儲層,一般表現為低伽馬、低中子、高密度、低聲波時差,電阻率通常較高。

白云巖:此類巖石由于白云巖化作用,通常可為良好的儲層,與灰巖測井曲線特征相似,較灰巖密度和中子略高。

泥質碳酸鹽巖:此類巖石受泥質含量的影響,儲集物性變差,測井曲線上表現為中低電阻率、中等自然伽馬、三孔隙度值介于碳酸鹽巖和泥巖之間。

白云質灰巖和灰質白云巖:受白云巖化的程度不同,主要測井響應特征區別表現在密度和中子上,介于灰巖和白云巖之間,隨白云巖化程度增加,密度和中子逐漸增大。

中性火成巖:測井曲線上表現為中高自然伽馬、中高電阻率、高密度、高中子、中低聲波時差值,與碳酸鹽巖相比,中子和聲波時差值更高。

對古生界不同巖性研究,發現GR、AC、DEN、CNL 四條曲線較為敏感,建立相應組合的交會圖版能夠較好地區分出本地區的巖性。 先利用GR-AC 交會圖識別出泥巖類,再利用CNL-DEN 區分出灰巖、白云巖、泥質碳酸鹽巖、白云質灰巖、灰質白云巖、中性火成巖(見圖1)。

圖1中,GR、AC、DEN、CNL 分別代表自然伽馬(API)、聲波時差(μs/ft)、密度(g/cm3)、補償中子。據此,建立了本區巖性識別標準(見表2)。

表2 灘海東部古生界巖性識別標準

3 儲層類型及測井響應特征

碳酸鹽巖儲層的儲集空間是以沉積后在成巖后生及表升階段的改造過程中形成的次生孔隙為主,按照空間形態劃分,可分為洞穴、裂縫和孔隙三大類[5]。

在實際地層中,各種孔隙空間常常不是單獨存在的,而是以不同的方式組合在一起,進而表現出不同的物性、產能、產出狀態及測井響應的特征[5],因此按照本區的碳酸鹽巖儲層的特點,根據儲集空間類型及其組合方式,將研究區儲層劃分為三種類型:裂縫-孔洞型、裂縫-孔隙型、裂縫型。

3.1 裂縫-孔洞型儲層

該類儲層裂縫和孔洞均比較發育,其中孔洞是主要的儲集空間,裂縫可作為主要的滲濾通道。 其形成主要是與地層水的溶蝕作用密切相關。 該類儲層往往是研究區內良好的儲層,但由于儲層非均質性較強,分布和儲層厚度較為局限,在鉆井過程中往往伴隨泥漿漏失、井涌、鉆時異常減小等現象[2,6]。

根據鉆井勘探實踐,在燕南潛山馬家溝組灰巖、白云質灰巖和亮甲山組白云巖中發育這類儲層,測井響應特征表現為GR 為低值,CAL 存在較大擴徑現象,RLLD、RLLS 大幅減少且存在明顯幅度差,AC異常增大,DEN 減小明顯,CNL 異常增大,PE 因泥漿存在重晶石存在異常增大現象,在孔洞直徑較大的井段,成像測井圖像顯示模糊不清,出現變形失真的現象(見圖2)。

3.2 裂縫-孔隙型儲層

該類儲層裂縫與孔隙均發育,儲集空間主要由孔隙貢獻,洞穴不發育,孔隙度相對較高,實測孔隙度為1.6% ~20.2%,裂縫可作為連通的通道改善了滲濾特性,主要發育在本區的奧陶系頂部風化殼。 在風化淋濾作用下,巖石發生破碎、溶蝕等現象,產生裂縫、溶孔等次生儲集空間,從而形成有利儲層。 測井響應特征表現為GR 為較低值,CAL 不擴徑或存在輕微現象,RLLD、RLLS 在低阻異常的背景下,存在更低異常,曲線形狀表現為較圓滑的U 型,三孔隙度均呈現增大趨勢, AC 增大,DEN 減小,CNL 增大,指示孔隙度較高(見圖3),相較于裂縫-孔洞型儲層,三孔隙度的增大幅度明顯變小,深淺電阻率值更高且幅度差變小,成像測井圖像不會出現失真現象,顯示為均勻的暗色條帶,伴隨部分裂縫發育。

3.3 裂縫型儲層

該類儲層是研究區內普遍發育的儲層,儲集空間主要由裂縫貢獻,孔隙和溶洞均不發育,基質孔隙很低,其儲集性能主要受儲集層厚度以及裂縫發育程度控制。 巖心和微觀照片均能夠明顯觀察到裂縫發育(見圖4)。

該類儲層GR 和KTH 均為低值,CAL 接近鉆頭直徑或存在輕微擴徑,三孔隙度曲線指示孔隙度較小,存在小幅抖動現象,RT、RS 明顯降低呈現出高低起伏的曲線形態,高角度裂縫處呈現明顯正幅度差,成像測井圖像呈暗色正弦條帶顯示裂縫發育[7-8]。 同前兩類儲層相比,該類儲層的電阻率、密度值變高,聲波時差、中子孔隙度值變小(見圖5)。

4 結論

1)灘海東部地區古生界發育七類巖性,主要為灰巖和白云巖,平面上局部分布中酸性侵入巖,縱向上寒武系饅頭組、毛莊組、徐莊組、崮長鳳組泥巖較為發育。

2)灘海東部地區古生界主要發育三種儲層類型,裂縫-孔洞型、裂縫-孔隙型、裂縫型儲層。

3)古生界不同儲層巖性具有不同的測井識別特征,但碳酸鹽巖儲層總體上具有低伽馬、高電阻率、低中子、高密度、低時差的測井響應特征,碳酸鹽巖儲層整體表現為高阻背景下的低阻,深淺電阻率有一定幅度差,三孔隙度增大的測井響應特征。