渤南洼陷頁巖油儲層夾層組測井曲線重處理檢測與油氣特征

劉升余,于正軍,高秋菊,巴素玉,金春花,羅 禮

(1.中國石化勝利油田分公司物探研究院,東營 257022;2.成都理工大學,成都 610059)

0 引言

目前,國內外關于頁巖油的定義主要包括廣義頁巖油和狹義頁巖油兩種。廣義頁巖油泛指以吸附或游離狀態賦存于生油巖或與生油巖互層、緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集巖中,未經過大規模長距離運移的近源石油聚集[1]。狹義頁巖油專指以吸附或游離狀態賦存于烴源巖內富有機質頁巖中的石油聚集[2-3]。勝利油田早在1963年在泥頁巖的裂縫中偶然發現了油氣[4-5],2011年起在沾化凹陷和東營凹陷先后完成了羅69井、樊頁1井、牛頁1井和利頁1井等4口井的頁巖油層段系統密閉取心,累計取心1 010.26 m[6-8]。鉆探開發表明,濟陽坳陷渤南地區沙三下頁巖油主要以游離和吸附狀態賦存于富有機質頁巖及富有機質頁巖體系中的碳酸鹽巖、砂巖薄夾層中的液態烴[6-9]。夾層型頁巖油主要分布在斜坡帶埋深3 000 m以下富有機質紋層狀和層狀巖相及其內發育的薄砂巖、碳酸鹽巖夾層[7-11],濟陽坳陷頁巖油井中,碳酸鹽巖夾層油井占夾層型油井的82.7%,砂巖夾層油井僅占17.3%[6],夾層數和累計厚度均大于碳酸鹽巖夾層。薄夾層是頁巖油穩定滲流的有利條件,亦是有利的壓裂改造通道[6-13]。前人對頁巖油的控制因素進行了大量分析研究[14-21]。但尋找頁巖油儲層中的夾層“甜點”也成為提高鉆探成功率的重要因素之一[11-13]。

但目前濟陽坳陷頁巖油夾層組研究多限于利用測井資料進行識別與劃分,利用地震反演對區域上夾層組分布特征研究開展較少,主要原因是由于頁巖油儲層段測井曲線畸變嚴重,不能約束地震反演過程。故筆者首先采用利用巖性特征為控制對測井曲線進行重處理,獲取能準確表征頁巖油夾層組特征的測井參數,在此基礎再進行高精度地震反演,從而頁巖油可能的富集區,為后期頁巖油的勘探開發提供了堅實依據。

1 地質背景簡介

本次研究工區渤南洼陷義頁平1井區,共有探井29口,兩口水平井(見圖1)。

圖1 研究區鉆井井位圖Fig.1 Well location in the study area

工區內Y187沙三下13x層組3 440.42 m～3 504.47 m,中途測試,5 mm油嘴折算日產油156 t,日產氣13 400方(見圖2)。該段碳酸鹽巖夾層累計厚度12.3 m,占比19.2%。近期以頁巖油為重點勘探目標設計的水平井義頁平1井(YiYP1)在13X-5層內水平段長度942 m,21段射孔段長度891 m(見圖3),產量50 t/d以上,產能在前中后三段均有高產出,主體集中在前半段(見圖4)。

圖2 Yi187井13X層組鉆井綜合柱狀圖Fig.2 Drilling comprehensive histogram of 13X in Y187

圖3 義頁平1井13X層組鉆井綜合柱狀圖Fig.3 Drilling comprehensive histogram of 13X in YiYP1

圖4 義頁平1井射孔段油氣產出率柱狀圖Fig.4 Histogram of oil and gas production rate in perforated section of YiYP1

由于研究區目標層13X層段泥、頁巖中含大量的灰質組分,且區域分布不均,導致測井曲線特征變異大,從測井曲線識別巖性特征較困難。從圖2和圖3可以看出,13X層段的夾層組與測井曲線特征對應關系不好,這是工區內所有井均存在的普遍現象,這對頁巖油儲層中的夾層組識別、檢測非常不利,基本上無法從測井曲線上準確的定義與劃分夾層組。因此依據鉆井巖屑分布特征對測井曲線進行重處理不僅非常重要,而且十分必要。

2 測井曲線特征重處理方案設計

如圖3所示,義頁平1井水平段前段為含灰質泥巖,相對曲線波動小,只有GR波動大,說明巖性組分有變化。中段大量薄夾層(云+灰巖),對應曲線波動明顯(SP波動少)。后段大量泥巖夾少量薄夾層,曲線有一定波動。總體上曲線對夾層組有一定的響應,但如果根據基線(純泥巖確定,藍線)劃分夾層組,顯然與鉆井巖性對應不上。同時即使在泥頁巖中,由于含灰質等組份的變化,也導致曲線出現明顯波動。

根據前面對測井曲線特征分析,測井曲線在夾層組反應細節上需要提高,在巖性組分變化方面更需要突出,同時基線的偏移導致屬性的地震反演結果難于地質解釋。為此需要進行兩方面的處理:一是基線調整;二是曲線特征的巖性突出化。基線調整原理是選擇泥巖較厚的測井曲線且較平直段為基準線,其他泥巖和夾層組漂移的測井曲線段拉直到基準線,保證了泥巖段測井曲線基準線一致;測井曲線巖性特征突出化是在基線對齊基礎上,依據不同的夾層巖性特征,對測井曲線進行放大處理,以突出夾層組測井特征。

具體計算流程如下(見圖5)。

圖5 基于巖性特征的測井曲線重處理流程圖Fig.5 Flow chart of log curve reprocessing based on lithology characteristics

3 測井曲線特征重處理效果分析

圖6～圖7為兩口水平井測線曲線特征重處理前后對比圖,從左到右分別中IMP、GR、SP曲線重處理曲線,圖中可以看出,重處理后的曲線高值與夾層對應關系非常良好。另外把重處理前后的GR與原始波阻抗值進行交會分析,見圖8～圖9所示,從中可以看出,泥巖與來層組巖性的GR與原始波阻抗值完全重合,無法區別巖性,但重處理后,夾層組GR值增益至最大,泥巖與夾層組的GR完全分隔,極大地區分泥巖與夾層組。

圖6 BS5測線曲線特征重處理前后對比圖(紅為原始曲線,藍為重處理后曲線)Fig.6 Comparison diagram of curve characteristics of BS5 survey line before and after reprocessing

圖7 義頁平1井測線曲線特征處理前后對比圖(紅為原始曲線,藍為重處理后曲線)Fig.7 Comparison diagram of curve characteristics of YiYP1survey line before and after reprocessing

圖8 義頁平1井3 960 m～4 160 m井段原始GR與波阻抗交會圖Fig.8 Cross plot of original GR and wave impedance of well YiYP1 between 3 960 m ～4 160 m

圖9 義頁平1井3 960 m～4 160 m井段重處理GR與波阻抗交會圖Fig.9 Cross plot of reprocessed GR and wave impedance of well YiYP1 between 3 960 m～4 160 m

通過測井曲線特征處理之后,獲得以下優勢:第一拉直了曲線基線,使各井曲線基線一致,便于區域巖性特征統一對比分析;第二通過曲線特征調整,突出了曲線反映薄夾層組特征,使IMP、GR對薄夾層有良好的對應,有利于后期的屬性地震反演;第三突出了不同曲線對不同巖性夾層的響應能力。總體說來重處理之后的曲線,SP對砂巖夾層有一定檢測能力,GR對云、灰巖夾層有較好檢測能力,IMP介于兩者之間。

4 測井曲線重處理后夾層組平面分布特征

通過對測井重處理后,以隨機反演技術進行擬GR反演,獲得GR數據體,經與鉆井巖性特征進行對比,選擇閥值>0.6的標準化后曲線值為夾層組(圖5～圖6驗證閥值),經鉆井厚度進行校正后形成平面分布圖(見圖10),總體說來與鉆井巖屑統計結果基本一致(見圖11),但地震反演獲得的夾層組厚度分布細節清楚,展布特征明確,反映出重處理結果比較準確。

圖10 13X層段地震GR反演夾層組厚度平面圖Fig.10 Sandwich group thickness plan of seismic GR inversion in 13X

圖11 13X層段鉆井夾層組厚度平面圖Fig.11 Sandwich group thickness plan of drilling in 13X

5 水平井頁巖油儲層夾層組與油氣特征

研究區兩口水平井,渤頁平5井水平段長度1 059.59 m,21段射孔段長度987 m。產能主體集中在前段,中段產出較低,后半段有一定產出,末端井漏嚴重。水平段前半段鉆遇較發育的夾層條帶,占總能55.2%(見圖12)。義頁平1井水平段長度942 m,21段射孔段長度891 m。產能在前中后三段均有高產出,主體集中在前半段。水平段前半段鉆遇較發育的夾層條帶,占總產能54.2%(圖13),說明夾層組對油氣產出具有較大貢獻。

圖12 BoYP5井射孔段產油率與夾層組密度圖Fig.12 Oil production rate and sandwich group density of perforated section of BoYP5

圖13 義頁平1井射孔段產油率與夾層組密度圖Fig.13 Oil production rate and sandwich group density of perforated section of YiYP1

6 頁巖油儲層夾層組平面油氣特征

沿13X層位中部提取GR反演值形成平面圖(見圖14),目前的產油率均位于高GR指示的夾層組發育區內。其中兩口產量最高的井Y187、Y182位于夾層組最發育區域,且分布范圍大,Y186產量高,分布范圍也較大。而Y176夾層組發育,但分布范圍有限,產量遞減快,Y283井夾層組不發育,但鄰近有夾層組發育區,經壓裂溝通后有較高產能。開發結果證明通過測井曲線特征重處理后進行的屬性反演的準確性,反過來說明了測井曲線重處理是成功的。

圖14 13X層頁巖油產出與GR反演夾層組平面展布圖Fig.14 Plane distribution of shale oil production and gr inversion sandwich group of 13X

7 結論

針對工區內頁巖油夾層組的測井特征不明,曲線不能識別夾層組的特點,以鉆井巖屑統計為依據,采用測井曲線基線調整、增益放大等算法,對測井曲線進行了特征重處理。處理后的測井曲線在夾層組巖性識別、厚度檢測上具有較高可靠性。以此基礎進行的屬性反演,獲得頁巖油夾層組的時空變化特征,為頁巖油的進一步勘探開發提供了可靠保障。