王友凈，宋新民，劉明新，俞宏偉

（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083）

0 引 言

高尚堡深層低電阻率油層是扇三角洲巖性油藏且具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)、低孔隙度、低滲透率、測(cè)井響應(yīng)為油層的電阻率與鄰近水層電阻率對(duì)比度低的油層，電阻率增大系數(shù)小于2，有時(shí)甚至出現(xiàn)相互交叉的現(xiàn)象，含油飽和度低于50%，造成從電性曲線上很難區(qū)分油水層。低電阻率油氣層主要的成因有高不動(dòng)水飽和度、黏土附加導(dǎo)電、油水分異、油水層礦化度差異和鉆井液侵入等［1－2］。本文提出在地質(zhì)成因綜合分析定性識(shí)別和預(yù)測(cè)低電阻率油層的基礎(chǔ)上，采用多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法確定常規(guī)測(cè)井信息中油水層識(shí)別的敏感性參數(shù)，建立測(cè)井參數(shù)交會(huì)圖版進(jìn)行低電阻率油層的定量識(shí)別，提高深層復(fù)雜巖性油藏油水層識(shí)別的準(zhǔn)確率。

1 深層復(fù)雜巖性油藏油水層識(shí)別

高尚堡深層具有易于形成低電阻率油層的地質(zhì)條件，主要表現(xiàn)為油藏埋深大（3 100～4 000m）、斷層多、斷塊小、構(gòu)造破碎；扇三角洲前緣沉積形成的砂泥巖互層韻律頻繁變化，含油層段長(zhǎng)600～700 m，儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，成巖作用類型豐富，油水關(guān)系復(fù)雜；地層水礦化度低，為3 573mg／L。沉積特征和成巖作用的綜合影響，直接導(dǎo)致了含油儲(chǔ)層電性特征的較大差異，低電阻率油層和典型中、高電阻率油層間互發(fā)育。錄井、氣測(cè)顯示、試油和投產(chǎn)均反映出含油的復(fù)雜性；而且高尚堡深層大量的多層合試，降低了測(cè)井解釋的有效性，其在淡地層水背景下發(fā)育的低電阻率油層大多是電阻率絕對(duì)值并不低、但電阻率增大率較低的油層，這種油層很容易與水層混淆，識(shí)別難度較大。

2 基于地質(zhì)成因的低電阻率油層的預(yù)測(cè)

2.1 沉積特征對(duì)低電阻率油層分布的控制

高尚堡深層Es2＋33亞段含油層段長(zhǎng)，頻繁的砂泥巖互層，沉積模式為陡坡帶淺水型扇三角洲［3］，具有近物源、多物源、兼有重力流與牽引流沉積的特點(diǎn)。儲(chǔ)層主要是扇三角洲前緣砂體；受構(gòu)造、氣候、物源供給的影響，縱向上形成不同可容空間與沉積物供給比值（A／S）下多期砂體的疊置。隨盆緣斜坡坡度和有效可容空間的高低變化，不同期次的砂體相互演替疊置。低A／S下形成的砂體薄，但展布范圍相對(duì)連片，頻繁的砂泥巖互層沉積導(dǎo)致發(fā)育薄互層型的低電阻率油層，這樣的油層厚度普遍小于2.5m，主要分布在Es2＋33亞段Ⅱ油組的中上部。高A／S比值下扇三角洲水下分流河道砂體形成小規(guī)模的透鏡體狀巖性油藏，而且深層成巖作用的強(qiáng)非均質(zhì)性形成物性遮擋，發(fā)育成巖圈閉。巖性和成巖圈閉使油砂體小且分散，構(gòu)造幅度低，油氣成藏高度小，且當(dāng)油層孔隙結(jié)構(gòu)變差或泥質(zhì)含量偏高時(shí)，含油飽和度也可能低至50%～55%［4］，形成低電阻率油層。此類低電阻率油層主要分布在Es2＋33亞段Ⅲ油組的下部。圖1中G32-27井42號(hào)層為由于沉積巖性特點(diǎn)形成的低電阻率油層。

圖1 G32-27井油層電性特征

2.2 成巖作用對(duì)低電阻率油層分布的控制

高尚堡深層油藏中深度3 400m，油藏溫度平均為115℃，經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用，其成巖階段處于中成巖階段A期。從黏土礦物的轉(zhuǎn)化來(lái)看，蒙脫石大量向伊／蒙混層轉(zhuǎn)化，伊／蒙混層中蒙脫石層占15%～50%，屬有序混層；自生黏土礦物高嶺石相對(duì)開(kāi)始減少，綠泥石和伊／蒙混層相對(duì)含量增加，且分布普遍?？紫额愋鸵源紊ｉg溶孔為主，見(jiàn)晶內(nèi)溶孔、鑄模孔以及顆粒、粒間填隙物溶解形成的超大溶孔，原生粒間孔為次。

從成巖作用的角度，早成巖B期和中成巖期是次生孔隙產(chǎn)生和發(fā)育較集中的區(qū)域，尤其是在中成巖A期，所以處在該成巖階段的儲(chǔ)層易發(fā)育復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的低電阻率儲(chǔ)層［5－8］。高尚堡深層成巖作用對(duì)低電阻率油氣層的影響主要表現(xiàn)，一是膠結(jié)和溶蝕等多種成巖作用使得儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜；深層成巖非均質(zhì)程度強(qiáng)，使得孔隙結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，大量微孔化，束縛水含量增加（見(jiàn)圖2），此類低電阻率油層多分布在Ⅱ油組。二是隨著埋深的增大，壓實(shí)作用增強(qiáng)，碳酸鹽顆粒和伊利石等黏土礦物堵塞孔隙，孔隙類型多以中、小孔細(xì)喉為主，孔喉連通性差，縮小粒間孔及片狀喉道多見(jiàn)。石英、長(zhǎng)石顆粒次生加大，造成儲(chǔ)層物性較差。因此，容易形成儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)變差導(dǎo)致的低電阻率油氣層。高尚堡深層含油層段為600～700m，從上往下依次分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等6個(gè)油組。分油組對(duì)儲(chǔ)層物性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，Ⅱ油組平均孔隙度為21.2%，滲透率平均為297×10－3μm2；Ⅳ油組平均孔隙度為15.9%，滲透平均為1.9×10－3μm2，隨著深度的增大，儲(chǔ)層物性明顯變差。此類成因的低電阻率油層多出現(xiàn)在Es2＋33亞段下部的Ⅳ、Ⅴ油組。三是對(duì)黏土礦物縱向分布的控制作用；蒙脫石和伊／蒙混層主要賦存在早成巖階段和中成巖階段A期，此階段蒙脫石大量向伊／蒙混層轉(zhuǎn)化，綠泥石含量相對(duì)較多，形成黏土礦物附加導(dǎo)電型的低電阻率油層［9－10］。

圖2 束縛水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

3 低電阻率油層識(shí)別的主因素分析

高尚堡深層成巖、沉積、成藏綜合作用影響著低電阻率油層的分布［11－12］。在地質(zhì)成因控制因素進(jìn)行定性識(shí)別和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，提出通過(guò)多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法確定常規(guī)測(cè)井信息中的油水層識(shí)別的敏感性參數(shù)，建立交會(huì)圖版進(jìn)行定量識(shí)別。

3.1 主因素分析法

將多個(gè)變量以盡可能少的信息損失為原則進(jìn)行綜合化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)變量的方法［13］。

設(shè)X＝（X1，…，Xp）是p維隨機(jī)變量，均值E（X）＝μ，協(xié)方差陣D（X）＝∑。考慮它的線性變換

用Z1代替原來(lái)的p個(gè)變量X1，X2，…，Xp，這就要求Z1盡可能多地反映原來(lái)p個(gè)變量的信息，最經(jīng)典的方法是用Z1的方差表達(dá)。Var（Z1）越大，表示Z1包含的信息越多。滿足a1′a1＝1的a1，使Var（Z1）達(dá)最大，Z1就稱為第1主成分。如果第1主成分不足以代表原來(lái)p個(gè)變量的絕大部分信息，考慮X的第2個(gè)線性組合Z2。為了有效地代表原始變量的信息，Z1已體現(xiàn)的信息不希望在Z2中出現(xiàn)，在約束a′1a1＝1的條件下，求a2使Var（Z2）達(dá)最大，所求之Z2稱為第2主成分，類似地可求得第3主成分、第4主成分。協(xié)方差陣∑的特征值為λ1≥λ2≥…≥λP≥0，a1，a2，…，ap為相應(yīng)的單位正交特征向量，則X的第i主成分為Zi＝ai′X（i＝1，2，…，p）。

3.2 高尚堡深層油藏常規(guī)測(cè)井信息主因素分析

高深堡深層多數(shù)井測(cè)井項(xiàng)目一般為雙側(cè)向／感應(yīng)－微球形聚焦電阻率、聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子、巖性密度、自然伽馬、自然電位、井徑等，缺少特殊的測(cè)井項(xiàng)目。由于油藏地質(zhì)情況的復(fù)雜性，利用常規(guī)測(cè)井系列識(shí)別低電阻率油層難度更大。

首先整理高尚堡深層單層試油或投產(chǎn)的油水層段的常規(guī)測(cè)井信息，分別是井徑（CAL）、自然電位（SP）、自然伽馬（GR）、淺側(cè)向電阻率（RLLs）、深側(cè)向電阻率（RLLd）、微球型聚焦電阻率（MSFL）、密度（DEN）、中子（CNL）、聲波（AC），并對(duì)自然電位（SP）、自然伽馬（GR）曲線進(jìn)行歸一化處理。從這9條曲線中通過(guò)主因素分析找出對(duì)高尚堡深層油水層識(shí)別的敏感性參數(shù)。表1列出了9個(gè)特征值及其變差貢獻(xiàn)累積百分?jǐn)?shù)，其中起明顯作用的是前2個(gè)，它們占總變差的48.29%。

經(jīng)計(jì)算可得到各深度點(diǎn)9條主成分曲線的值（表2中列出了8個(gè)深度點(diǎn)的主成分值），同時(shí)它又是數(shù)據(jù)點(diǎn)矢量與各主軸矢量的內(nèi)積。

表1 9個(gè)主成分變差貢獻(xiàn)

在以前3個(gè)主因素為坐標(biāo)軸的空間中觀察全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，可以看到數(shù)據(jù)點(diǎn)呈現(xiàn)分團(tuán)組現(xiàn)象。當(dāng)把各測(cè)井曲線以顏色表現(xiàn)在數(shù)據(jù)點(diǎn)上時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些曲線呈現(xiàn)十分明顯的規(guī)律性，說(shuō)明這些曲線的作用較強(qiáng)。圖3為ΔGR、ΔSP在3個(gè)主軸上的投影。ΔGR、ΔSP是常規(guī)測(cè)井信息中對(duì)油水層識(shí)別是相對(duì)敏感的測(cè)井參數(shù)，這也說(shuō)明巖性特征是影響低電阻率油層的重要因素。高尚堡深層Es2＋33段水性相對(duì)穩(wěn)定，是一種淡地層水環(huán)境，受沉積特征影響，砂泥巖薄層間互和巖性粗細(xì)變化大是導(dǎo)致細(xì)巖性低電阻率油層和粗巖性較高電阻率水層并存的一個(gè)原因。

4 交會(huì)圖版識(shí)別低電阻率油層

在地質(zhì)成因控制因素定性識(shí)別與預(yù)測(cè)低電阻率油層的基礎(chǔ)上，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法，確定了油水層結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法，確定了油水層識(shí)別比較敏感的測(cè)井參數(shù)ΔGR、ΔSP，建立ΔGR與視地層水電阻率（Rwa）的交會(huì)圖版。從交會(huì)圖版（見(jiàn)圖4）上可以看出，油層區(qū)和水層區(qū)分異比較清楚，低電阻率油氣層主要分布在Rwa＜2Ω·m及ΔGR＞0.3區(qū)域，中－高電阻率、高電阻率油氣層則主要分布在Rwa＞2Ω·m及自然伽馬相對(duì)值小于0.3區(qū)域，圖版解釋符合率較高。

表2 8個(gè)深度點(diǎn)上9條主成分曲線的值

圖3 ΔGR、ΔSP在3個(gè)主軸上的投影

圖4 交會(huì)圖版

5 結(jié) 論

沉積特征和成巖作用綜合控制著高尚堡深層低電阻率油層的分布。主因素分析表明GR、SP是高尚堡深層油水層識(shí)別中是相對(duì)敏感的常規(guī)測(cè)井參數(shù)。在地質(zhì)成因綜合分析定性識(shí)別和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)多元統(tǒng)計(jì)分析的主因素分析法選擇敏感性好的測(cè)井參數(shù)建立交會(huì)圖版進(jìn)行定量識(shí)別，是一種有效識(shí)別低電阻率油層的方法。

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