王貴文，孫中春，付建偉，羅興平，趙顯令，潘　拓

（1.中國(guó)石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；2.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000）

瑪北地區(qū)砂礫巖儲(chǔ)集層控制因素及測(cè)井評(píng)價(jià)方法

王貴文1，孫中春2，付建偉1，羅興平2，趙顯令1，潘拓2

（1.中國(guó)石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249；2.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000）

瑪北地區(qū)扇三角洲沉積廣泛發(fā)育砂礫巖儲(chǔ)集層，砂體類(lèi)型多，控制因素不清，測(cè)井評(píng)價(jià)困難。在巖心觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)不同沉積相控制下的巖石單元組合的巖石學(xué)特征進(jìn)行了研究。綜合分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和試油產(chǎn)能資料表明，巖石類(lèi)型、分選特征以及膠結(jié)類(lèi)型是控制儲(chǔ)集層發(fā)育的主要因素,水下分流河道中的灰色含礫中粗砂巖至水上辮狀河道褐色砂礫巖相，物性和儲(chǔ)集性能呈逐漸變差趨勢(shì)。提出了砂礫巖巖性巖相測(cè)井表征方法：利用電阻率成像測(cè)井資料識(shí)別巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造，進(jìn)行砂礫巖沉積微相劃分；利用常規(guī)測(cè)井資料和電阻率成像測(cè)井資料識(shí)別巖性；利用中子—核磁有效孔隙度差值評(píng)價(jià)泥質(zhì)含量、分選系數(shù)等巖性參數(shù)。該綜合方法可用于砂礫巖儲(chǔ)集層的劃分及分類(lèi)評(píng)價(jià)。

準(zhǔn)噶爾盆地；瑪北地區(qū)；百口泉組；砂礫巖儲(chǔ)集層；控制因素；測(cè)井評(píng)價(jià);巖性；巖相

近年來(lái)的新疆油田勘探表明，準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷斜坡帶下三疊統(tǒng)百口泉組顯示出巨大的勘探潛力。目前分為瑪北、瑪西、瑪南及瑪東4大勘探領(lǐng)域。2012年鉆探證實(shí)了瑪北斜坡具備大面積連片成藏的地質(zhì)條件，勘探潛力巨大。

瑪北斜坡帶位于烏夏斷裂帶與瑪湖凹陷的接合處，北接烏夏斷裂帶，構(gòu)造格局形成于白堊紀(jì)早期，構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，基本為東南傾的平緩單斜，局部發(fā)育低幅度平臺(tái)、背斜或鼻狀構(gòu)造，斷裂較少（圖1）。地層發(fā)育較全，自下而上有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及白堊系，各系間均為區(qū)域性不整合接觸。研究區(qū)目的層為百口泉組，與中二疊統(tǒng)下烏爾禾組為角度不整合接觸。

圖1　瑪北地區(qū)構(gòu)造分區(qū)

研究區(qū)目前主要勘探及攻關(guān)重點(diǎn)在斜坡區(qū)百口泉組，目的層段自下而上分別為百口泉組一段（百一段）、百口泉組二段（百二段）、百口泉組三段（百三段）。百口泉組沉積期為一個(gè)明顯的自南西向北東的水進(jìn)過(guò)程，扇三角洲平原沉積面積逐漸變小，扇三角洲前緣沉積面積迅速變大。由于扇三角洲沉積體系物源近，沉積相帶變化快；砂體類(lèi)型多，以砂礫巖為主；物性差，為低孔低滲儲(chǔ)集層；孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)能變化大，有效儲(chǔ)集層識(shí)別困難；試采開(kāi)發(fā)需壓裂技術(shù)[1-4]。因此，開(kāi)展砂礫巖儲(chǔ)集層發(fā)育控制因素及測(cè)井評(píng)價(jià)方法研究具有重要的意義。

1　儲(chǔ)集層特征與控制因素

1.1巖石學(xué)特征

瑪湖地區(qū)百口泉組儲(chǔ)集層以砂礫巖、不等粒小礫巖、含礫粗砂巖、砂巖為主，分選和磨圓差—中等，以泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)為主。自下而上顏色從褐色、棕褐色為主逐漸過(guò)渡到灰綠色、灰色為主，沉積相從扇三角洲平原演化為扇三角洲前緣?，敱毙逼聟^(qū)百口泉組儲(chǔ)集層巖性主要為灰色和灰綠色砂礫巖、砂質(zhì)礫巖及不等粒砂巖。礫石大小不等，顆粒磨圓為次棱角狀，膠結(jié)中等—致密。礫石成分以凝灰?guī)r為主，其次為變質(zhì)泥巖及少量花崗巖、安山巖、流紋巖；砂質(zhì)成分以凝灰?guī)r為主，其次為石英和長(zhǎng)石。填隙物以高嶺石、泥質(zhì)為主，少量綠泥石和方解石。砂巖儲(chǔ)集層成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，以巖屑砂巖為主，少量長(zhǎng)石巖屑砂巖，顆粒分選差，顆粒間主要為壓嵌式膠結(jié)。儲(chǔ)集層黏土礦物以伊蒙混層為主，并且大部分已向伊利石轉(zhuǎn)化，次為方解石和綠泥石，伊利石含量相對(duì)較低。

1.2物性特征

研究區(qū)百口泉組儲(chǔ)集巖孔隙類(lèi)型主要為剩余粒間孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔，少量微裂縫。百口泉組的部分砂礫巖和不等粒砂巖分選性較差，泥質(zhì)雜基含量較高，物性較差。一方面雜基的大量發(fā)育堵塞了儲(chǔ)集巖的粒間孔；另一方面，雜基含量較高的儲(chǔ)集層，碳酸鹽等化學(xué)膠結(jié)物含量低，壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)集層影響大。

根據(jù)巖心分析，瑪北地區(qū)百口泉組一段、二段和三段儲(chǔ)集層的物性差別較小。百三段孔隙度為6%~ 14%，平均8.41%；百二段孔隙度為4%~12%，平均7.43%；百一段孔隙度為4%~10%，平均6.68%，說(shuō)明隨著埋藏深度的增加，孔隙度略有減小。滲透率在百口泉組一段、二段和三段基本都在0.8~20 mD，百三段、百二段和百一段滲透率平均值分別為0.968 mD，1.528 mD和1.138 mD.

1.3控制因素分析

試油結(jié)果表明，巖性巖相對(duì)油氣產(chǎn)能具有很強(qiáng)的控制作用（表1）：分選好的含礫粗砂巖和灰色砂礫巖具較好產(chǎn)能，分選差的灰色硅質(zhì)膠結(jié)砂礫巖次之，鈣質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖和礫巖再次之，褐色砂礫巖產(chǎn)能最差，含油性最差。研究區(qū)砂礫巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育受巖石類(lèi)型、分選、以及膠結(jié)物含量等控制，而巖石類(lèi)型、分選、及膠結(jié)物含量則受沉積相的控制。研究中發(fā)現(xiàn)百二段沉積期內(nèi)，湖侵造成湖面升高，百二段頂部灰色砂礫巖沉積時(shí)經(jīng)受了較強(qiáng)的淘洗，泥質(zhì)巖屑和泥質(zhì)雜基含量較低，物性相對(duì)較好，扇三角洲儲(chǔ)集層物性受沉積相帶控制明顯。目前已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量均位于扇三角洲前緣區(qū)域，證明扇三角洲前緣亞相是有利的勘探相帶。

表1　不同巖性含油性分布特征

微觀孔隙發(fā)育也受控于巖性巖相類(lèi)型，研究區(qū)孔隙類(lèi)型主要為剩余粒間孔、溶擴(kuò)孔、顆粒溶孔、泥質(zhì)雜基溶孔、壓碎縫、粒緣縫等，溶蝕孔總體發(fā)育程度較低。由灰色含礫中粗砂巖至褐色砂礫巖，剩余粒間孔逐漸減少，孔隙度逐漸減?。▓D2）。

2　砂礫巖巖性巖相測(cè)井識(shí)別與表征

巖性巖相是在一定構(gòu)造、沉積背景下形成的巖石或者巖石組合，指具有一定沉積特征且?guī)r石性質(zhì)基本相同的三維巖體，是在沉積微相基礎(chǔ)上結(jié)合巖性特征而作的進(jìn)一步細(xì)分和量化[5-11]。

根據(jù)巖性巖相的定義，砂礫巖巖性巖相識(shí)別方法包括：①通過(guò)各種測(cè)井資料，劃分單井沉積微相；②通過(guò)電阻率成像測(cè)井（FMI）資料和常規(guī)資料劃分巖石類(lèi)型；③利用測(cè)井資料，對(duì)巖性參數(shù)（粒度參數(shù)、成分成熟度指數(shù)）進(jìn)行擬合建模。

2.1沉積相劃分

巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造是沉積相識(shí)別的主要標(biāo)志，常規(guī)測(cè)井對(duì)巖石成分及類(lèi)型具有良好的響應(yīng)，電阻率掃描成像測(cè)井資料可以反映巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征[12-15]。

（1）巖石結(jié)構(gòu)特征的測(cè)井識(shí)別巖石結(jié)構(gòu)（分選、磨圓、充填物類(lèi)型等）是一類(lèi)重要的相標(biāo)志，可用來(lái)分析沉積時(shí)期水動(dòng)力特征及沉積后成巖作用的影響。

礫石因成分差異而具高阻或低阻，在成像上呈亮色或暗色斑狀。礫石的形狀輪廓能夠在成像圖像上有很好的響應(yīng)，斑點(diǎn)的形狀大體反映礫石的大小及磨圓程度，斑狀大小分異的程度反映了礫巖的分選程度。圖3a所示的FMI圖像表明該巖層含有一低阻泥礫，形狀為棱角狀，磨圓差；圖3b所示的FMI圖像表明，從下往上，斑點(diǎn)差異逐漸減小，表明砂礫巖的分選程度逐漸變好，代表沉積時(shí)期水動(dòng)力漸弱。

高阻充填物（如砂礫質(zhì)）或低阻充填物（如泥質(zhì)）在FMI圖像上會(huì)形成電阻率背景差異，泥質(zhì)充填在FMI圖像上多為暗色背景（圖4a），砂礫質(zhì)充填在FMI圖像上多為亮色背景（圖4b）。低阻泥質(zhì)充填少代表了沉積時(shí)期水動(dòng)力較強(qiáng)或者沉積后期受到湖浪等的淘洗作用。成巖期質(zhì)純的砂礫巖或者中粗砂巖中，多發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致巖石的電阻率驟增，在FMI圖像上表現(xiàn)為高亮背景或高亮塊狀模式（圖4c）。

（2）巖石沉積構(gòu)造特征的測(cè)井識(shí)別沉積構(gòu)造是沉積相識(shí)別的又一重要標(biāo)志，通過(guò)判別不同的電阻率成像測(cè)井圖像特征模式可以識(shí)別不同的沉積構(gòu)造。

圖2　瑪北地區(qū)砂礫巖儲(chǔ)集層巖性巖相類(lèi)型特征

圖3　FMI圖像識(shí)別巖石粒度及分選特征

沖刷面是確定沉積界面的一類(lèi)標(biāo)志，通過(guò)巖心觀察，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)砂礫巖體的底部多發(fā)育沖刷面，這一典型的巖性突變界面在FMI圖像上為亮暗截切（圖5a）。層理是另一類(lèi)重要的沉積構(gòu)造，在砂礫巖中反映水動(dòng)力大小，中粗砂巖的水平層理、交錯(cuò)層理和粉細(xì)砂巖的波狀層理、泥巖的水平層理等水成或浪成沉積構(gòu)造在成像上為組合線(xiàn)狀模式、組合條帶狀模式（圖5b）等。砂礫巖體中的礫石可呈疊瓦狀排列，在FMI圖像上表現(xiàn)為礫石的規(guī)則組合斑狀模式，表明沉積時(shí)受到牽引水流作用；砂礫巖在垂向上發(fā)育塊狀構(gòu)造、韻律層理等，在FMI圖像上為塊狀模式或遞變模式。通過(guò)FMI資料可以建立相應(yīng)的FMI識(shí)別圖版，為識(shí)別相應(yīng)的沉積構(gòu)造提供依據(jù)。

圖4　FMI識(shí)別充填物特征

圖5　扇三角洲前緣水下分流河道圖版

（3）沉積微相的識(shí)別與劃分以扇三角洲前緣水下分流河道微相為例（圖5），其主要的相標(biāo)志包括：①巖性較粗（細(xì)于水上辮狀河道砂礫巖），灰色砂礫巖、（含礫）中粗砂巖為主，其次為灰色粉細(xì)砂巖，分選磨圓中等—好，砂質(zhì)充填，泥質(zhì)少，F(xiàn)MI圖像多呈亮色模式；②扇三角洲前緣水下分流河道沉積構(gòu)造類(lèi)型豐富，常見(jiàn)流水成因和波浪成因的粒序?qū)永?，如塊狀構(gòu)造、槽狀交錯(cuò)層理、礫級(jí)紋層、砂紋層理、波狀層理、斜層理、平行層理、正粒序等，發(fā)育平行層理和礫級(jí)紋層，電阻率曲線(xiàn)上見(jiàn)底突變箱形，F(xiàn)MI圖像上為亮塊背景下規(guī)則組合線(xiàn)條狀模式；③垂向序列上，多呈加積式和向上變細(xì)正韻律兩種沉積序列，對(duì)應(yīng)的電阻率曲線(xiàn)多呈箱形和鐘形，F(xiàn)MI圖像上為亮塊模式、下亮上暗正遞變模式。

2.2砂礫巖儲(chǔ)集層巖石類(lèi)型劃分

根據(jù)取心時(shí)的巖性觀察，采用顏色和粒度以及膠結(jié)物類(lèi)型，把巖性分為含礫粗砂巖、灰色砂礫巖、鈣質(zhì)膠結(jié)灰色砂礫巖、鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖、褐色砂礫巖和泥巖6種類(lèi)型，后面3類(lèi)為無(wú)效儲(chǔ)集層。經(jīng)過(guò)不同測(cè)井方法的交會(huì)圖制作，確立了用密度—電阻率交會(huì)圖版來(lái)識(shí)別巖性（圖6）。

圖6　密度—電阻率交會(huì)識(shí)別巖性圖版

結(jié)合電阻率成像測(cè)井圖版，可以對(duì)巖石類(lèi)型進(jìn)行有效識(shí)別?；疑暗[巖，巖心粒度分選中等，礫石呈次棱角狀，電阻率成像測(cè)井圖像上呈亮塊背景下不規(guī)則組合亮斑模式，層理不發(fā)育，礫石雜亂排列（圖7）。

圖7　瑪152井灰色砂礫巖巖性剖面和成像特征

2.3砂礫巖巖性巖相參數(shù)計(jì)算方法

（1）泥質(zhì)含量計(jì)算方法砂礫巖儲(chǔ)集層由于其母巖成分復(fù)雜和低滲特征，難以利用自然伽馬測(cè)井和自然電位測(cè)井方法對(duì)泥質(zhì)含量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。利用中子測(cè)井結(jié)合其他測(cè)井方法，對(duì)儲(chǔ)集層的泥質(zhì)含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，是除自然伽馬測(cè)井和自然電位測(cè)井之外的另一有效途徑[16-17]。中子測(cè)井孔隙度可表示為

式中?N——中子測(cè)井孔隙度，%；

?NMR——核磁測(cè)量巖石有效孔隙度，%；

?Nsh——泥質(zhì)的視中子孔隙度，%；

Vsh——泥質(zhì)含量，%.

在泥質(zhì)視中子孔隙度為常數(shù)的情況下，（1）式可轉(zhuǎn)換為

式中f（Vsh）——泥質(zhì)指示參數(shù)。

（2）式表明，泥質(zhì)含量可以用中子孔隙度和核磁有效孔隙度的差值進(jìn)行表征，在一定程度上反映了細(xì)粒顆粒的多少。

（2）分選系數(shù)測(cè)井表征方法砂礫巖儲(chǔ)集層的好壞受巖石分選控制，巖石的分選系數(shù)可以用粒度分析中的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。研究發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差與巖石中細(xì)粒物質(zhì)含量具有較好的相關(guān)性（圖8）。

由圖8可以看出，當(dāng)砂礫巖儲(chǔ)集層中的細(xì)粒物質(zhì)含量較低時(shí)，巖石的標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，分選好；而當(dāng)細(xì)粒物質(zhì)的含量升高時(shí)，巖石的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，分選差。因此，（2）式可用以表征分選系數(shù)。

圖8　分選系數(shù)與細(xì)粒物質(zhì)含量關(guān)系

3　結(jié)論

（1）在巖心觀察基礎(chǔ)上，結(jié)合巖石實(shí)驗(yàn)分析化驗(yàn)技術(shù)及生產(chǎn)測(cè)井資料，砂礫巖儲(chǔ)集層發(fā)育受巖性巖相影響，含礫中粗砂巖儲(chǔ)集性最好，灰色硅質(zhì)膠結(jié)砂礫巖其次；褐色砂礫巖不是有效儲(chǔ)集層；分選對(duì)儲(chǔ)集層性能具有較強(qiáng)的影響作用，分選較好的砂礫巖是主要的儲(chǔ)集層。

（2）密度—電阻率交會(huì)圖版對(duì)識(shí)別以顏色、粒度、成分綜合命名的巖性分類(lèi)具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；電阻率成像測(cè)井資料可以有效識(shí)別巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，結(jié)合巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及巖性可以建立沉積相類(lèi)型。沉積相約束下的巖性巖相構(gòu)成了特定的巖石單元組合，可以用于預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層發(fā)育帶。

（3）中子孔隙度反映孔隙空間及泥質(zhì)含量，而核磁有效孔隙度反映有效孔隙的大小，其差值反映了泥質(zhì)含量的多少。砂礫巖分選性與泥質(zhì)含量具有較好的負(fù)相關(guān)性，可以用定義的泥質(zhì)含量表征砂礫巖的分選程度。

（4）本文提出的砂礫巖儲(chǔ)集層識(shí)別方法，即以常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)識(shí)別巖性，用電阻率成像測(cè)井資料識(shí)別巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造，劃分沉積相；建立巖石類(lèi)型識(shí)別圖版，進(jìn)行沉積相約束下的巖相劃分；最后利用中子—核磁有效孔隙度差值計(jì)算巖石分選系數(shù)，三者合一，可用以預(yù)測(cè)砂礫巖儲(chǔ)集層發(fā)育帶和評(píng)價(jià)儲(chǔ)集性能的優(yōu)劣。

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Control Factors and Logging Evaluation Method for Glutenite Reservoir in Mabei Area, Junggar Basin

WANG Guiwen1,SUN Zhongchun2,FU Jianwei1,LUO Xingping2,ZHAO Xianling1,PAN Tuo2
(1.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,ChinaUniversity of Petroleum,Beijing 102249,China; 2.Research Institute of Exploration&Development,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China)

The fan delta deposit in Mabei area of Junggar basin is characterized by wide distribution of glutenite reservoirs,but various types of sand bodies and unclear control factors on the reservoirs caused the difficulty of related logging evaluations.Based on the core sam?ples’observation,this paper studied the petrology of the core unit combination controlled by different sedimentary facies,and comprehen?sively analyzed the core lab and the formation test data.The results show that the rock type,sorting feature and rock cementation type are the main control factors on the glutenite reservoir development.The physical property and reservoir quality tend to become poor from the grey pebbly medium?coarse sandstone in underwater distributary channel to the brown glutenit facies in overwater braded river channel. The log characterization method for the glutenite lithology and lithofacies is as follows:a)using FMI logs to identify the rock texture and structure,and classify the microfacies of glutenite;b)using conventional logs combined with FMI logs to identify the lithology,and c)using the difference between neutron log porosity and NMR effective porosity to evaluate the shale content,sorting coefficient,etc.The case study indicates that this combination method can be applied to classification and evaluation of glutenite reservoirs.

Junggar basin;Mabei area;Baikouquan formation;glutenite reservoir;control factor;well logevaluation;lithology;lithofacies

TE112.24

A

1001-3873（2015）01-0008-06DOI:10.7657/XJPG20150102

2014-10-29

2014-12-08

中國(guó)石油創(chuàng)新基金（2013D-5006-030）

王貴文（1966-），男，山西大同人，教授，博士，測(cè)井地質(zhì)學(xué)，（Tel）010-89733435（E-mail）wanggw@cup.edu.cn.