趙曉明,吳勝和,岳大力,孫立春,完顏祺琪,劉 麗

(1.中國石油大學(xué)資源與信息學(xué)院,北京102249;2.中國石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249; 3.中海石油研究中心,北京100027;4.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007)

西非某油田深水海底扇巖石相類型及其識(shí)別方法研究

趙曉明1,2,吳勝和1,2,岳大力1,2,孫立春3,完顏祺琪4,劉 麗1,2

(1.中國石油大學(xué)資源與信息學(xué)院,北京102249;2.中國石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249; 3.中海石油研究中心,北京100027;4.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊065007)

以西非某油田深水沉積為例,依據(jù)重力流類型和巖性將深水海底扇巖石相類型劃分為13種類型。提出一種基于交會(huì)圖技術(shù)和多參數(shù)判別技術(shù)的多方法綜合識(shí)別技術(shù),依據(jù)礦物成分及電性差異歸為儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層2類。非儲(chǔ)層類巖石相又可歸為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積、半遠(yuǎn)洋頁巖沉積、滑塌物等4類。利用交會(huì)圖識(shí)別技術(shù)對(duì)深水海底扇巖石相進(jìn)行歸類;利用逐步判別技術(shù),對(duì)同一大類內(nèi)部具有相似礦物成分、但成因機(jī)制不同的巖石相進(jìn)行判別,從而完成深水海底扇巖石相類型的識(shí)別。利用多方法綜合識(shí)別技術(shù)解釋的巖石相與取心描述結(jié)果吻合率在80%以上,該方法可作為深水海底扇巖石相類型的識(shí)別方法。

測(cè)井解釋;巖石相類型;識(shí)別方法;深水海底扇;多方法綜合識(shí)別;精度驗(yàn)證

0 引 言

隨著深水低位扇巨型油氣田的接連發(fā)現(xiàn),深水海底扇儲(chǔ)層已經(jīng)成為重要的油氣勘探開發(fā)區(qū)[1-3]。由于深水沉積作用過程、油氣成藏規(guī)律和開發(fā)的特殊性,與陸地和淺水區(qū)的開發(fā)相比作業(yè)成本高、施工難度大、技術(shù)要求高,如何精細(xì)解析深水海底扇儲(chǔ)層內(nèi)部沉積模式是高效開發(fā)深水海底扇油氣田的關(guān)鍵。而單井巖石相的準(zhǔn)確識(shí)別是研究深水海底扇儲(chǔ)層沉積模式的基礎(chǔ)。本文以西非某油田深水海底扇儲(chǔ)層為例,利用巖心資料,在對(duì)巖石相類型劃分的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了常規(guī)測(cè)井識(shí)別研究。

1 深水海底扇巖石相類型

深水海底扇沉積主要包括3種亞相類型,即水道、天然堤和朵葉體。每種沉積類型又包括了多個(gè)微相,如水道主要包括網(wǎng)狀、高彎度水道和低彎度水道等3種;天然堤包括近岸天然堤和遠(yuǎn)岸天然堤;朵葉體包括決口朵葉體、河口朵葉體和沖決朵葉體等[4]。每種微相是由多個(gè)巖石相在空間上疊合而成,且不同巖石相具有不同的重力流類型,因此,準(zhǔn)確識(shí)別巖石相類型有助于深水海底扇沉積模式及成因機(jī)制的研究。

實(shí)例區(qū)為典型水道形深水海底扇,其沉積物以細(xì)粒為主,巖石類型多樣,成因機(jī)制復(fù)雜。從目前公開發(fā)表的文獻(xiàn)看,不同學(xué)者具有不同的巖石相分類方案[5-9],以此為依托,根據(jù)重力流類型和巖性,可將研究區(qū)巖石相劃分為13類(見圖1)。物性分析結(jié)果表明,塊狀中-細(xì)粒高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀粘滯性砂巖、交錯(cuò)層狀砂巖以及貫入砂體等屬儲(chǔ)層類巖石相,而其他巖石相均為非儲(chǔ)層類。

圖1 深水海底扇沉積巖石相類型

由此可見,深水海底扇巖石相類型復(fù)雜多樣,部分巖石相間礦物特征相似,這勢(shì)必造成其測(cè)井響應(yīng)特征出現(xiàn)疊置以及同種測(cè)井系列界限不明顯的現(xiàn)象,為此本文提出了多方法綜合識(shí)別。

2 巖石相的多方法綜合識(shí)別

深水海底扇巖石相的多方法綜合識(shí)別是指采用交會(huì)圖和逐步判別技術(shù),綜合運(yùn)用各種測(cè)井曲線信息,通過對(duì)巖石相類型的大類化和建立判別方程實(shí)現(xiàn)巖石相類型的識(shí)別(見圖2)。

圖2 深水海底扇沉積巖石相識(shí)別方法

2.1 巖石相的大類化及其識(shí)別

深水海底扇沉積物巖石相類型較多,它們之間在礦物成分上存在著異同,僅用幾條曲線很難將其全部區(qū)分開。本文以礦物成分類型和電性特征為依據(jù),利用交會(huì)圖識(shí)別技術(shù)[10-12]對(duì)深水海底扇的巖石相類型進(jìn)行歸類,從而實(shí)現(xiàn)大類化,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行識(shí)別。這里的大類化有2層含義,一是指將深水海底扇所有巖石相大類化為儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層2類;二是指將屬于非儲(chǔ)層的巖石相大類化為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積(Stow序列的上部、Stow序列的下部、粉砂質(zhì)鮑馬序列、泥質(zhì)碎屑流沉積)、半遠(yuǎn)洋頁巖沉積、滑塌物等4類。

由圖3可見,對(duì)于儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層利用自然伽馬與密度交會(huì)圖版可較好地將其區(qū)分開。

對(duì)于非儲(chǔ)層類巖石相其識(shí)別從儲(chǔ)層研究角度似乎并沒有太大意義,但從沉積角度分析,非儲(chǔ)層類巖石相的識(shí)別有助于深水海底扇成因機(jī)理及沉積模式的研究。圖4中自然伽馬-電阻率交會(huì)圖結(jié)合各巖石相的礦物成分類型,可初步將非儲(chǔ)層歸為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積、半遠(yuǎn)洋頁巖沉積、滑塌物等4大類,各類非儲(chǔ)層間界限較為清晰,具體劃分見表1。

圖3 西非某油田自然伽馬與密度交會(huì)圖版

圖4 西非某油田自然伽馬-電阻率交會(huì)圖版

2.2 同一大類內(nèi)部巖石相的識(shí)別

由圖3和圖4分析,深水海底扇儲(chǔ)層類、泥質(zhì)沉積類以及底部滯留沉積-砂質(zhì)碎屑流沉積類內(nèi)部,由于各巖石相礦物成分相似,電性特征差異較小,故很難用交會(huì)圖技術(shù)將同一大類內(nèi)部的巖石相區(qū)分開。本文采用逐步判別技術(shù)[13]對(duì)深水海底扇同一大類內(nèi)部各巖石相進(jìn)行識(shí)別。

逐步判別技術(shù)的理論基礎(chǔ)為逐步判別分析法,其基本思想是根據(jù)每個(gè)變量在各組判別式中所起判別作用的重要性不同,選出起判別效果最大的變量,使其進(jìn)入判別式,剔除不起判別作用的變量,將其退出判別式,從第1個(gè)變量開始,每步引進(jìn)(或剔除)1個(gè)變量,如此反復(fù)進(jìn)行,一直到?jīng)]有可以再引入(或剔除)時(shí)為止[14-16]。

表1 西非某油田深水海底扇儲(chǔ)層大類化巖石相識(shí)別參數(shù)表

按照上述思想,針對(duì)研究區(qū)交會(huì)圖識(shí)別技術(shù)所不能解決的問題,建立了儲(chǔ)層類、砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積類、泥質(zhì)沉積類內(nèi)部各巖石相的逐步判別模型。

儲(chǔ)層類內(nèi)部各巖石相的逐步判別模型為

砂質(zhì)碎屑流沉積與底部滯留沉積的逐步判別模型

泥質(zhì)沉積類內(nèi)部各巖石相的逐步判別模型為

式中,Yn為無因次綜合變量;B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8為識(shí)別系數(shù),無因次;GR為自然伽馬測(cè)井值,API;tNPH為中子測(cè)井值,%;tCurveN為中子和密度組合測(cè)井值,無因次;D EN為密度測(cè)井值, g/cm3;Rt為電阻率測(cè)井值,Ω·m。

不同巖石相具有不同的B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8識(shí)別系數(shù)(見表2),以儲(chǔ)層類巖石相為例,由某一點(diǎn)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)可得到5個(gè) Y值,最大 Y值所對(duì)應(yīng)巖石相即為這一點(diǎn)解釋結(jié)果。

3 識(shí)別模型精度驗(yàn)證

取心資料能直接、準(zhǔn)確地反映地下信息(包括巖性、物性以及含油性等),可用其結(jié)果對(duì)深水海底扇巖石相識(shí)別模型進(jìn)行準(zhǔn)確性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)主要從2個(gè)方面開展,一是對(duì)參與模型擬合的樣品點(diǎn)進(jìn)行回判,檢驗(yàn)逐步判別模型的準(zhǔn)確性;二是將取心井段解釋結(jié)果與識(shí)別結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,檢驗(yàn)多方法綜合識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過對(duì)參與模型擬合的樣品點(diǎn)進(jìn)行回判結(jié)果見圖5所示。儲(chǔ)層類巖石相的回判率為84.2%,砂質(zhì)碎屑流沉積與底部滯留沉積的回判率達(dá)93.4%,而泥質(zhì)沉積類巖石相的回判率相對(duì)較低,為78.9%,其誤判主要發(fā)生在泥質(zhì)濁流沉積的上部和下部。由于它們間具有相同的成因機(jī)制,故其識(shí)別結(jié)果基本不影響對(duì)深水海底扇成因機(jī)制及沉積模式的理解?？梢?逐步判別技術(shù)識(shí)別精度較高,可較好地區(qū)分用交會(huì)圖技術(shù)無法識(shí)別的深水海底扇巖石相類型。

表2 西非某油田深水海底扇儲(chǔ)層巖石相識(shí)別系數(shù)表

圖5 逐步判別模型樣品點(diǎn)回判結(jié)果

利用多方法綜合識(shí)別,依據(jù)研究區(qū)某評(píng)價(jià)井的取心資料(單一巖相厚度大于0.5m),結(jié)合其相應(yīng)的巖石相解釋結(jié)果,對(duì)識(shí)別結(jié)果的吻合率進(jìn)行定性和定量檢驗(yàn)。由圖6可定性看出,巖石相解釋與取心結(jié)果具有較高的吻合度,

其中儲(chǔ)層類巖石相解釋結(jié)果吻合程度最高。從定量統(tǒng)計(jì)可知,實(shí)例區(qū)某井砂體的累計(jì)取心厚度為30.78 m(包括砂質(zhì)碎屑流和底部滯留沉積),依據(jù)所建識(shí)別模型解釋的巖石相吻合厚度為27.21 m,其吻合率達(dá)88.4%,而非砂體的累計(jì)取心厚度為44.44 m,解釋的巖石相吻合厚度為36.20 m,吻合率為81.4%,誤判主要發(fā)生在泥質(zhì)濁流沉積的上部和下部?？梢?利用多方法綜合識(shí)別深水海底扇巖石相類型具有較高的精度。

圖6 西非某油田某井深水海底扇巖相解釋結(jié)果與取心結(jié)果對(duì)比

4 結(jié) 論

(1)深水海底扇沉積可根據(jù)重力流和巖石類型劃分為13種巖石相,其中塊狀中-細(xì)粒高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀高密度濁積砂巖、塊狀粗粒-礫狀粘滯性砂巖、交錯(cuò)層狀砂巖以及貫入砂體等巖石相屬于儲(chǔ)層。

(2)深水海底扇巖石相可依據(jù)礦物成分及電性差異歸為儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層2類,其中非儲(chǔ)層類巖石相又可歸為砂質(zhì)碎屑流-底部滯留沉積、泥質(zhì)類沉積、半遠(yuǎn)洋頁巖沉積、滑塌物等4類,交會(huì)圖技術(shù)是識(shí)別上述巖石相大類化結(jié)果的較好手段。

(3)同一大類內(nèi)部,各巖石相礦物成分相似,電性特征差異較小,交會(huì)圖識(shí)別技術(shù)應(yīng)用受阻。采用多參數(shù)判別技術(shù)可較好地對(duì)深水海底扇同一大類內(nèi)部各巖石相進(jìn)行識(shí)別,樣品點(diǎn)回判吻合率達(dá)80%左右。

(4)多方法綜合識(shí)別技術(shù)是基于交會(huì)圖技術(shù)和多參數(shù)判別技術(shù)的方法,通過對(duì)有利的測(cè)井系列的篩選和判別方程的建立完成深水海底扇巖石相識(shí)別,與取心結(jié)果對(duì)比表明,解釋結(jié)果吻合率在80%以上。

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Research on L itho Faces Typesand Identification Method of Deep-water Submarine Fan——Taking One Oilf ield of West African asa Case

ZHAO Xiaoming1,2,WU Shenghe1,2,YUEDali1,2,SUN Lichun3,WANYAN Qiqi4,L IU Li1,2
(1.Faculty of Resource and Information Technology,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.CNOOC Research Center,Beijing 100027, China;4.Langfang Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Langfang,Hebei 065007,China)

Taking one oilfield in west African as a case,this article studies the types of fan litho face in the deep-water submarine and its recognition method,w hich can imp rove the recognition accuracy of litho faces fo r nonco ring wells and heighten the understanding of sedimentary and genetic model.In term of flow types and lithology,litho faces of deep-water submarine fan are divided into thirteen types.Because of the similarity of mineral composition among litho faces,it is difficult to identify them.Therefore,w e have developed a new method——multi-method identification technique,w hich synthesizes the crossp lot and stepw ise discrim inant techniques.The method includes two steps.Firstly,it uses crossp lot to classify all litho faces into five types,and then circum scribes the value of different logging suites among the five types.Secondly,the inner litho facesof the above five types,w hich have similarmineral and different genesis,can be identified by stepw ise discriminant function.The app lication suggested that themethod has a high recognition capability,and its coincidence rate comes to 80%by the comparison w ith coring interp retation.Thus,the multi-method identification technique can be used to identify litho faces of the deep-water submarine fan.

log interp retation,litho faces type,identification method,deep-water submarine fan,multi-method identification technique,accuracy test

1004-1338(2010)05-0505-06

P631.84

A

國家科技重大專項(xiàng)海上開發(fā)地震技術(shù)及應(yīng)用研究(2008ZX05024)

趙曉明,男,1982年生,博士研究生,主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)、地震儲(chǔ)層學(xué)及油藏描述等方面的研究工作。

2010-01-05 本文編輯 李總南)