周正龍，王貴文, 2，冉冶，賴錦，崔玉峰，趙顯令（. 中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2. 中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室）

致密油儲集層巖性巖相測井識別方法

——以鄂爾多斯盆地合水地區(qū)三疊系延長組7段為例

周正龍1，王貴文1, 2，冉冶1，賴錦1，崔玉峰1，趙顯令1
（1. 中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2. 中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室）

摘要：基于巖心的觀察結(jié)果，綜合利用構(gòu)造分析、沉積微相分析和巖性分析等多種分析化驗和測井資料，對鄂爾多斯盆地合水地區(qū)三疊系延長組7段致密油儲集層巖性巖相特征進行精細描述和歸納總結(jié)，建立巖性巖相類型的測井識別標準。研究區(qū)長7段致密油儲集層可劃分為砂質(zhì)碎屑流細砂巖相、濁積粉細砂巖相、滑塌細砂巖相、半深湖—深湖泥巖相和油頁巖相5種巖性巖相類型。利用電測井和成像測井等多種手段和方法對長7段致密油儲集層的巖性巖相進行測井定性和定量表征，通過分析成像測井和常規(guī)測井資料，歸納總結(jié)不同巖性巖相的測井響應(yīng)特征，結(jié)合砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)對其進行定量表征，建立各巖性巖相的測井識別標準。對各井實際測井資料進行處理，實現(xiàn)了單井縱向和平面巖性巖相的識別與劃分，巖性巖相識別結(jié)果與試油結(jié)論和物性分析匹配良好。深入分析巖性巖相是進行致密油儲集層綜合評價和“甜點”預(yù)測的重要方法。圖7表2參15

關(guān)鍵詞：致密油；巖性巖相；測井識別；鄂爾多斯盆地；合水地區(qū)；長7段

0　引言

儲集層巖性識別和巖相劃分是油氣勘探的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，巖性巖相對巖性油氣藏的油氣分布具有較為顯著的控制作用，因此對儲集層巖性巖相特征的精細刻畫和描述具有重要意義[1]。巖性巖相是形成于特定構(gòu)造、沉積背景，具有一定沉積特征且?guī)r石性質(zhì)基本相同的三維巖體，既反映了現(xiàn)今巖石組合特征，又能體現(xiàn)一定的沉積環(huán)境，是對沉積微相的進一步細分和量化[2-4]。巖性巖相與單獨的巖性或者巖相相比，不僅考慮了巖石的礦物成分特征，更重要的是考慮了巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其組合特征，提高了巖性、巖相研究的地質(zhì)預(yù)測能力[5]。

本文在巖心觀察的基礎(chǔ)上，將巖石相與沉積微相結(jié)合來命名巖性巖相[1]，利用測井資料對合水地區(qū)三疊系延長組長7段致密油儲集層巖性巖相特征進行精細描述和歸納總結(jié)，建立巖性巖相類型的測井識別標準，以期促進對該地區(qū)儲集層成巖作用、成巖相的研究以及儲集層“甜點”分布的預(yù)測，為其他地區(qū)儲集層巖性巖相研究提供借鑒。

1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西南部（見圖1），該區(qū)構(gòu)造平緩，在西傾單斜背景上發(fā)育低幅度鼻狀隆起構(gòu)造，以巖性油藏為主[6]。延長組自下而上可劃分為長10至長1共10個油層組，其沉積特征反映了湖盆形成、發(fā)展和消亡的演化全過程[7]。研究區(qū)長7段沉積時，盆地處于最大湖泛期[8]，湖盆在長71段和長72段發(fā)育多期半深湖—深湖相重力流成因砂體，在長73段則沉積了優(yōu)質(zhì)的厚層烴源巖[9]，湖盆中心的該套砂質(zhì)碎屑流、濁積和滑塌成因的砂巖縱向上源儲一體或緊鄰，平面上優(yōu)質(zhì)烴源巖、致密儲集層大面積分布，具有形成致密油的良好地質(zhì)條件[9-12]。

長7段致密油除具有分布范圍廣、烴源巖條件優(yōu)越、含油飽和度高以及油藏壓力系數(shù)低的普遍特征外[9]，也表現(xiàn)出儲集層的“非常規(guī)”性，即儲集層主要發(fā)育納米級孔喉連通體系，孔隙小、喉道細、巖性致密、物性差、微觀孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜為其基本特征[13]。近年來隨著鄂爾多斯盆地勘探程度的不斷提高，長7段發(fā)現(xiàn)了多個含油富集區(qū)[9]，莊230井等一大批井經(jīng)壓裂后獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，顯示出良好的勘探潛力和前景[14]。

圖1　研究區(qū)位置圖

2　巖性巖相類型及其沉積特征

基于研究區(qū)長7段的巖心資料，結(jié)合測井資料，識別出砂質(zhì)碎屑流細砂巖相、濁積粉細砂巖相、滑塌細砂巖相、半深湖—深湖泥巖相和油頁巖相共5種巖性巖相，并歸納總結(jié)了各巖性巖相的沉積特征（見表1）。

表1　長7段巖性巖相類型及其沉積特征

2.1砂質(zhì)碎屑流細砂巖相

砂質(zhì)碎屑流沉積主要為細砂巖，整體呈均質(zhì)塊狀，顆粒分選較好（見圖2a），部分塊狀砂巖頂部發(fā)育薄層平行層理，可能是由于砂質(zhì)碎屑流向牽引流轉(zhuǎn)化而形成（見圖2b）。砂巖底部含大量植物碎屑，無定向分布（見圖2c）。砂體規(guī)模相對較大，厚度從幾十厘米至幾米。與上下巖層呈頂、底突變和頂部漸變、底部突變的接觸關(guān)系最常見。砂質(zhì)碎屑流砂體的礦物成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低，雜基含量相對高。

2.2濁積粉細砂巖相

濁積巖主要由細砂巖、粉砂巖構(gòu)成，發(fā)育正粒序，常以砂泥巖薄互層形式出現(xiàn)，構(gòu)成多個韻律層（見圖2d），橫向延伸穩(wěn)定，厚度變化小，單期濁積砂巖厚度通常小于0.6 m，但濁流的發(fā)育期次多。砂體正粒序的上部出現(xiàn)砂紋層理等牽引流構(gòu)造（見圖2e）?？v向剖面上濁積砂體往往被湖相泥巖所隔，局部發(fā)育不完整鮑馬層序。小規(guī)模侵蝕時，在濁積巖層的底部形成槽模等底層面構(gòu)造（見圖2f）以及火焰狀構(gòu)造等同生變形構(gòu)造（見圖2g）。

圖2　研究區(qū)巖心特征

2.3滑塌細砂巖相

滑塌沉積巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，砂泥高度混雜，整體呈塊狀。發(fā)育包卷層理（見圖2h）和小型褶皺構(gòu)造?；绑w中見液化砂巖脈（見圖2i）和大小不一的泥礫，底部發(fā)育滑動面（見圖2j）和球枕構(gòu)造，界面上下巖性差異顯著，砂體厚度較大，一般從幾十厘米至十幾米?；鷰r是滑塌作用較強烈階段的產(chǎn)物，與碎屑流沉積的主要區(qū)別之一是與下伏巖層不一定有突變界面，向下和向上與正常層之間均可呈漸變接觸關(guān)系。

2.4半深湖—深湖泥巖相

半深湖—深湖泥巖相呈灰黑色、黑色、厚層塊狀，發(fā)育廣泛且連續(xù)厚度較大，含黑色炭化植物碎屑，局部發(fā)育水平層理（見圖2k）。

2.5油頁巖相

油頁巖主要分布在長7段的中下部，屬于大型內(nèi)陸湖盆的湖相油頁巖，厚度相對較大，品質(zhì)好，成熟度適中，內(nèi)部發(fā)育頁理，橫向上連續(xù)性好，見暗色斑點狀的黃鐵礦（見圖2l），發(fā)育泥包砂等深水沉積構(gòu)造。

3　巖性巖相測井識別方法

3.1巖性巖相測井定性識別方法

在巖心觀察的基礎(chǔ)上，以成像測井圖像為核心結(jié)合常規(guī)測井曲線對幾口資料齊全的關(guān)鍵井進行分析，歸納總結(jié)出各巖性巖相的測井響應(yīng)特征，建立不同巖性巖相的測井識別標準。

砂質(zhì)碎屑流細砂巖相在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為低伽馬、高電阻率、低聲波時差、泥質(zhì)含量小于20%，伽馬曲線形態(tài)常呈箱形或鐘形；成像測井上表現(xiàn)為均質(zhì)亮色塊狀厚層，具平行層理（見圖3）。

濁積粉細砂巖相在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為中伽馬、中高電阻率、中低聲波時差、泥質(zhì)含量為20%～70%，伽馬曲線形態(tài)多為齒狀或鐘形多期疊加；成像測井上表現(xiàn)為暗色的粉砂巖與亮色的細砂巖互層，多為不完整的鮑馬序列，亮色細砂巖對應(yīng)鮑馬序列中的A段，暗色粉砂巖對應(yīng)鮑馬序列中的C段（見圖3）。

滑塌細砂巖相在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為中伽馬、中高電阻率、中低聲波時差，伽馬曲線形態(tài)呈不規(guī)則齒狀疊加；成像測井上表現(xiàn)為頂部可見亮色塊體的滑塌變形構(gòu)造，底部為球枕構(gòu)造，頂?shù)拙心鄮r與上下地層突變接觸（見圖3）。

半深湖—深湖泥巖相在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為中高伽馬、低電阻率、中聲波時差、泥質(zhì)含量大于70%，伽馬曲線形態(tài)呈指狀或齒狀；成像測井上表現(xiàn)為暗色條帶狀，水平層理發(fā)育（見圖3）。

油頁巖相在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為高伽馬、高電阻率、高聲波時差、泥質(zhì)含量大于70%；成像測井上表現(xiàn)為亮色厚層含斑點狀黃鐵礦，頁理發(fā)育（見圖3）。

依據(jù)不同巖性巖相測井響應(yīng)特征的差異性，對研究區(qū)長7段單井縱向上巖性巖相進行識別與劃分。長7段縱向上巖性巖相類型以砂質(zhì)碎屑流細砂巖相和濁積粉細砂巖相為主，其中長71段以濁積粉細砂巖相為主，多為細粉砂巖與泥巖互層沉積；長72段多為砂質(zhì)碎屑流細砂巖相，整體以塊狀致密砂巖為主，中間夾雜薄層半深湖—深湖相泥巖沉積，砂質(zhì)碎屑流細砂巖相對應(yīng)的層段多為油層；長73段以濁積粉細砂巖相和厚層的油頁巖相為主，不發(fā)育砂質(zhì)碎屑流細砂巖相，有機質(zhì)含量高，濁積粉細砂巖相多為油層或差油層；長71段、長72段和長73段均偶見厚層的滑塌細砂巖相（見圖4）。

3.2巖性巖相測井定量識別方法

上述測井識別標準對有成像測井資料的井識別效果較好，對于只有常規(guī)測井資料或資料較少的井識別精度較低，所以需要在定性識別的基礎(chǔ)上通過分析測井參數(shù)對巖性巖相進行定量表征。通過分析自然伽馬、聲波時差和電阻率等測井參數(shù)發(fā)現(xiàn)自然伽馬對巖性巖相的識別具有較高的靈敏度，另外，砂體結(jié)構(gòu)對巖性巖相的識別以及儲集層的優(yōu)選具有重要的指示作用。

利用測井曲線的光滑程度結(jié)合泥質(zhì)含量定量表征砂體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對單井或多井砂體結(jié)構(gòu)的定量對比和優(yōu)選：

S2和γm分別代表砂體內(nèi)部測井曲線的整體波動性和局部波動性，Gs反映砂層段測井曲線的整體波動性，即光滑程度，Gs值越小，表明測井曲線越光滑[15]。結(jié)合反映砂層段巖性的平均泥質(zhì)含量，計算得砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)Pss，Pss能夠反映砂體巖性均質(zhì)程度，其值越小，表明砂層越接近塊狀，儲集層質(zhì)量越好。根據(jù)Pss值大小，結(jié)合自然伽馬測井值可以實現(xiàn)巖性巖相的定量表征。利用Pss值、自然伽馬測井值，結(jié)合儲集層物性參數(shù)，對研究區(qū)長7段不同巖性巖相進行定量表征（見表2），由于長73段有機質(zhì)含量高，表征參數(shù)有明顯差異，將長73段濁積粉細砂巖相和滑塌細砂巖相單獨分類。

砂質(zhì)碎屑流細砂巖相的GR值和Pss值相對較低，儲集層物性相對良好，可作為有利的儲集層，與前述砂質(zhì)碎屑流細砂巖相多對應(yīng)油層的認識一致；濁積粉細砂巖相的GR值和Pss值略高于砂質(zhì)碎屑流細砂巖相，儲集層物性參數(shù)區(qū)間較大，與濁積巖本身巖性差異大有關(guān)，其砂體中的細砂巖部分可作為儲集體，物性較好，粉砂巖與泥巖薄互層部分GR值和Pss值較高，物性較差；滑塌細砂巖相雖然GR值較低，但由于砂體內(nèi)部滑塌變形嚴重導(dǎo)致砂泥混雜，所以Pss值較高，儲集層物性條件較差；半深湖—深湖泥巖相和油頁巖相作為烴源巖，GR和Pss均為高值，尤其是油頁巖相的GR值和Pss值明顯大于其他巖性巖相，較容易與其他巖性巖相區(qū)分。

為了更直觀地研究巖性巖相與GR和Pss之間的關(guān)系，繪制GR-Pss交會圖，由圖5可見，在GR和Pss兩個參數(shù)的控制下可以較好地區(qū)分不同巖性巖相類型，從而建立不同巖性巖相類型的定量識別標準。

圖4　C井長7段巖性巖相劃分單井成果圖

表2　巖性巖相定量表征參數(shù)

結(jié)合表2中的儲集層物性參數(shù)綜合分析認為，砂質(zhì)碎屑流細砂巖相和濁積粉細砂巖相中的細砂巖段可作為較好的儲集層，多對應(yīng)油層或差油層；滑塌細砂巖相由于砂體內(nèi)部滑塌變形嚴重導(dǎo)致儲集物性較差，層段多為干層；半深湖—深湖泥巖相和油頁巖相則作為烴源巖，與其他儲集體形成源儲一體或緊鄰的生儲組合。

圖5　不同巖性巖相GR-Pss交會圖

圖6　Z193井巖性巖相劃分單井成果圖

基于上述分析，將建立的巖性巖相測井識別標準應(yīng)用到研究區(qū)其他井，從識別結(jié)果來看（見圖6），基本實現(xiàn)了巖性巖相的精細劃分，識別效果良好，符合長7段巖性巖相的分布規(guī)律，驗證了建立的測井識別標準的可行性。在單井分析的基礎(chǔ)上，繪制出研究區(qū)長7段巖性巖相的平面分布圖（見圖7），從圖中可以看出砂體主要以北東—南西向從盆地四周向湖盆中央?yún)R聚，其中北東方向主要發(fā)育砂質(zhì)碎屑流細砂巖相，南西方向以濁積粉細砂巖相為主，湖盆中央發(fā)育半深湖—深湖泥巖相和油頁巖相。通過縱向上和平面上的分析，對研究區(qū)長7段巖性巖相的分布規(guī)律有了較為全面的認識，表明巖性巖相對長7段致密油儲集層有利區(qū)帶的預(yù)測具有一定的控制作用。

圖7　合水地區(qū)長7段巖性巖相平面分布圖

4　結(jié)論

研究區(qū)長7段發(fā)育的巖性巖相類型主要有砂質(zhì)碎屑流細砂巖相、濁積粉細砂巖相、滑塌細砂巖相、半深湖—深湖泥巖相和油頁巖相5種，其中砂質(zhì)碎屑流細砂巖相和濁積粉細砂巖相較為發(fā)育，通常也是儲集性較好的層段。

根據(jù)不同巖性巖相的測井響應(yīng)特征，結(jié)合砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)，建立了不同巖性巖相的測井識別標準，并對研究區(qū)的實際測井資料進行了處理，實現(xiàn)了單井縱向上和平面上巖性巖相的識別與劃分，識別結(jié)果表明巖性巖相對儲集層物性具有一定的控制作用，驗證了劃分儲集層巖性巖相的實用價值，對后續(xù)成巖相的研究和優(yōu)質(zhì)儲集體的預(yù)測具有重要作用。

符號注釋：

Gs——變差方差根，無因次；GR——自然伽馬，API；K——滲透率，10-3μm2；N——測井曲線采樣點數(shù)量，個；Nm——測井曲線上相隔m個采樣點的數(shù)據(jù)對的數(shù)量，個；Pss——砂體結(jié)構(gòu)表征參數(shù)，無因次；Rt——地層電阻率，?·m；S2——方差，無因次；——平均泥質(zhì)含量，無因次；xi——測井曲線第i個采樣點的值；——測井曲線采樣點的平均值；γm——相隔m個采樣點時，砂層對應(yīng)的測井曲線變差函數(shù)，無因次；ρ——密度，g/cm3；Dt——聲波時差，us/m；f——孔隙度，%。

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聯(lián)系作者：王貴文（1966-），男，山西大同人，博士，中國石油大學(xué)（北京）教授，從事沉積學(xué)、儲集層地質(zhì)學(xué)與測井地質(zhì)學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。地址：北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號，中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)樓906，郵政編碼：102249。E-mail：wanggw@cup.edu.cn

（編輯魏瑋王大銳）

A logging identification method of tight oil reservoir lithology and lithofacies: A case from Chang7 Member of Triassic Yanchang Formation in Heshui area, Ordos Basin, NW China

ZHOU Zhenglong1, WANG Guiwen1,2, RAN Ye1, LAI Jin1, CUI Yufeng1, ZHAO Xianling1
(1. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)

Abstract:Based on the observation results of cores, structural analysis, sedimentary microfacies analysis, lithologic analysis and other analytical tests and logging data, the characteristics of lithology and lithofacies of the Member Chang7 tight oil reservoir of the Triassic Yanchang Formation in Heshui area are described and summarized and the criteria for identification of lithology and lithofacies by logging are established. The lithofacies in the Chang7 tight oil reservoir were classified into five types: fine sandstone deposited by sandy debris flow, turbidite fine siltstone, fine sandstone deposited by slump, semi-deep to deep lacustrine mudstone, and oil shale. The lithology and lithofacies in the Chang7 tight oil reservoir were characterized, both qualitatively and quantitatively, with electric logging and imaging logging and several means and methods, the response characteristics of different lithology and lithofacies were summarized through analyzing the image log and conventional log data, and the parameters characterizing sandstone’s structures were used to quantitatively characterize the lithology and lithofacies, the criteria for identification of different lithology and lithofacies by logging were established. The vertical and horizontal identification and classification of lithology and lithofacies in a single well was then accomplished by processing the log data from each well, the results of lithology and lithofacies identification tally well with the results of formation testing. In-depth lithology and lithofacies analysis proves to be an important method of tight oil reservoir evaluation and “sweet spot” prediction.

Key words:tight oil; lithology and lithofacies; logging identification; Ordos Basin; Heshui area; Chang7 Member

基金項目：國家科技重大專項（2016ZX05019005-006）；國家自然科學(xué)基金（41472115）

中圖分類號：TE122

文獻標識碼：A

文章編號：1000-0747(2016)01-0061-08

DOI:10.11698/PED.2016.01.07

第一作者簡介：周正龍（1991-），男，河北唐山人，中國石油大學(xué)（北京）在讀碩士研究生，從事沉積學(xué)、儲集層地質(zhì)學(xué)與測井地質(zhì)學(xué)研究。地址：北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號，中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)樓906，郵政編碼：102249。E-mail：zhouzhenglong7090@163.com

收稿日期：2015-10-14修回日期：2015-11-25