李鐵軍

(中國(guó)石油遼河油田勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

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致密復(fù)雜儲(chǔ)層巖性預(yù)測(cè)方法探討
——以遼河西部凹陷雷家地區(qū)沙四段白云巖為例

李鐵軍

(中國(guó)石油遼河油田勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

遼河西部凹陷雷家地區(qū)廣泛發(fā)育湖相碳酸鹽巖，與之伴生的有大量的湖相泥頁(yè)巖與方沸石巖。研究表明，云巖含量高低對(duì)致密儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能有較大影響，而云巖類巖石的地震預(yù)測(cè)難度較大。針對(duì)上述問(wèn)題，開展了基于巖心分析的精細(xì)巖性識(shí)別，通過(guò)巖石物理分析確定楊氏模量與縱橫波速比能夠較好區(qū)分泥頁(yè)巖，通過(guò)楊氏模量與白云巖含量的統(tǒng)計(jì)回歸確定白云巖含量與楊氏模量的關(guān)系；在疊前彈性參數(shù)反演的基礎(chǔ)上，通過(guò)重構(gòu)白云巖含量進(jìn)行白云巖含量反演，確定了白云巖含量高的儲(chǔ)層平面及縱向分布特征。預(yù)測(cè)結(jié)論與實(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)果吻合程度較高，可有效指導(dǎo)該區(qū)致密(儲(chǔ)層)油的勘探。

遼河西部凹陷；雷家地區(qū)；致密儲(chǔ)層；巖性預(yù)測(cè)

當(dāng)前，致密儲(chǔ)層的油氣勘探已越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外石油工業(yè)界的重視，逐漸成為非常規(guī)油氣勘探領(lǐng)域的新熱點(diǎn)[1-5]。遼河凹陷存在大量的致密油資源與勘探區(qū)域，具備巨大的勘探潛力和開發(fā)前景。制約該類資源勘探開發(fā)最大的瓶頸在于致密儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”的預(yù)測(cè)?！疤瘘c(diǎn)”是多種地質(zhì)作用的綜合反映，是沉積作用、成巖作用、后期構(gòu)造作用和流體改造作用形成的有利巖石物理相流動(dòng)單元，它們具有相對(duì)優(yōu)質(zhì)的含油氣滲流、儲(chǔ)集與非均質(zhì)特征，反映了特低滲透儲(chǔ)層含油有利區(qū)形成的地質(zhì)特點(diǎn)[6-9]。遼河凹陷的致密油勘探開發(fā)存在同樣的難題。以往研究發(fā)現(xiàn)，遼河致密儲(chǔ)層的品質(zhì)主要受控于巖性的變化，因此，巖性預(yù)測(cè)是致密儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1　遼河坳陷西部白云巖沉積特點(diǎn)

遼河坳陷的古近紀(jì)繼承了中生代構(gòu)造格局，在區(qū)域性拉張應(yīng)力作用下，斷裂活動(dòng)異常強(qiáng)烈，形成一組以北東向?yàn)橹鞯膹埿詳嗔严到y(tǒng)，臺(tái)安-大洼斷裂就是這一時(shí)期的產(chǎn)物。受臺(tái)安斷層與臺(tái)安西斷層及高升隆起的共同控制，本區(qū)構(gòu)造呈東低西高的箕狀凹陷，地形北高南低。因此，在東部陡坡帶，受臺(tái)安斷裂控制，發(fā)育了扇三角洲沉積環(huán)境；西部緩坡帶離物源較遠(yuǎn)，僅在沙四后期發(fā)育扇三角洲沉積環(huán)境；在凹陷中部形成了水體較深的半深湖-深湖沉積環(huán)境。該條件下沉積物受波浪作用影響小，沉積環(huán)境為缺氧的弱還原-還原環(huán)境。本區(qū)又可分為泥質(zhì)湖底、泥灰質(zhì)湖底、泥云質(zhì)湖底、云灰質(zhì)湖底四個(gè)微環(huán)境，本區(qū)形成的碳酸鹽巖以泥云質(zhì)湖底環(huán)境為主。

2　致密儲(chǔ)層的巖石物理分析

研究區(qū)主要巖性有五種，分別為泥質(zhì)云巖、泥質(zhì)含云方沸石巖、云質(zhì)泥巖、泥巖和云質(zhì)頁(yè)巖。

2.1巖性特征

通過(guò)巖礦分析，將雷家地區(qū)沙四段劃分為3類14種巖性，分別為白云巖類、方沸石類和泥巖類。整體以過(guò)渡類巖性為主，造巖礦物主要為白云石、黏土、石英、方沸石。根據(jù)薄片鑒定與測(cè)井響應(yīng)，確立了本區(qū)巖性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

2.2“優(yōu)勢(shì)巖性”分析

從沙四段巖性與含油氣性統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái)看，隨著泥質(zhì)含量增加以及方沸石含量的增加，物性及含油氣性逐漸變差；從取心資料分析，本區(qū)含油的巖石類型主要為白云巖類(圖1)。在云質(zhì)巖中，油浸以上含油顯示占整個(gè)云巖類儲(chǔ)層總厚度的63%。

在白云巖類的分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，影響其含油性的主要控制因素為白云巖的含量(表2)，因此，優(yōu)勢(shì)巖性的主要控制因素為白云石的含量，白云石含量高，則地層的儲(chǔ)集物性好；白云石含量低，儲(chǔ)層的物性較差(表2)。因此，在預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)巖性時(shí)，需要解決的主要問(wèn)題就是預(yù)測(cè)地層中白云石類礦物的含量。

表1　雷家地區(qū)測(cè)井巖性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

圖1　三類巖石的含油性分布情況

2.3不同巖性彈性參數(shù)分析

表2　白云巖類中白云石體積分?jǐn)?shù)與儲(chǔ)層物性的關(guān)系

注：數(shù)據(jù)來(lái)源于雷84井取心段聯(lián)測(cè)樣品

從多參數(shù)交會(huì)分析來(lái)看，上述三種巖石縱橫波速度之間有一定的線性關(guān)系，并且為正相關(guān)；而縱橫波對(duì)各巖類具有一定區(qū)分性，方沸石巖類速度最高，泥巖類速度最低；但是從多種分析手段來(lái)看，目前提取的彈性參數(shù)僅能將泥巖與其它巖性區(qū)分開來(lái)，但不能細(xì)分白云巖與方沸石巖(圖2)。

上述分析表明，三大類巖性的區(qū)分難度較大，主要原因在于本區(qū)的巖性是成因復(fù)雜的多種礦物含量共生的過(guò)渡巖類。因此要想精確劃分巖性，就需要從礦物含量出發(fā)，預(yù)測(cè)礦物含量的變化，進(jìn)而區(qū)分有效儲(chǔ)層。

圖2　不同巖性的彈性巖石物理參數(shù)分析

在分析過(guò)程中，采用巖心標(biāo)定測(cè)井，開展精細(xì)的單井解釋，利用多礦物組合模型開展了單井礦物成分的精細(xì)解釋。從單井礦物成分解釋來(lái)看，橫波阻抗與白云石含量相關(guān)性最好(圖3)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系可利用橫波阻抗進(jìn)行白云石含量的預(yù)測(cè)。通過(guò)疊前地震信息可以精細(xì)刻畫地層中白云石含量的變化；白云石含量又與地層的含油性密切相關(guān)，因此采用橫波阻抗描述白云石含量的變化，可以精確刻畫地層中有效儲(chǔ)層的分布。

圖3　白云石含量與橫波阻抗關(guān)系

3　巖性預(yù)測(cè)反演及效果分析

3.1巖性預(yù)測(cè)反演

在進(jìn)行反演之前，首先開展本區(qū)的測(cè)井資料預(yù)處理，以消除環(huán)境因素的影響以及儀器的系統(tǒng)誤差；在此基礎(chǔ)上，開展橫波測(cè)井資料的重構(gòu)。目的層的巖性礦物組分復(fù)雜，需要采用多礦物模型進(jìn)行橫波估算，在橫波估算中，我們采用了基于G-C經(jīng)驗(yàn)方程法。反演過(guò)程中，以疊前CRP角道集數(shù)據(jù)為輸入，在模型約束下開展疊前多參數(shù)同時(shí)反演，得到縱橫波阻抗、密度、波速比等預(yù)測(cè)結(jié)果；在疊前彈性參數(shù)反演基礎(chǔ)上開展了基于橫波阻抗的白云石含量多屬性反演，得到了白云石含量的平面以及縱向分布(圖4)。

3.2反演效果分析

在研究區(qū)杜三油組，預(yù)測(cè)了白云巖的總厚度(以白云巖體積分?jǐn)?shù)超過(guò)40%界定)。從已知井標(biāo)定來(lái)看，預(yù)測(cè)厚度反映了儲(chǔ)層的橫向變化，參與反演井的白云巖預(yù)測(cè)厚度符合率達(dá)87%，未參與反演井的白云巖預(yù)測(cè)厚度符合率則為77%(圖5)。

圖4　疊前橫波阻抗反演以及白云石含量反演剖面

4　結(jié)論

通過(guò)礦物含量分析與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的精細(xì)結(jié)合，確定了研究區(qū)存在的主要巖石類型；從巖石成分出發(fā)開展了優(yōu)勢(shì)巖性的厘定，認(rèn)為白云巖含量高的儲(chǔ)層為本區(qū)的“優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層”。應(yīng)用疊前彈性反演刻畫不同巖性平面分布特征，以此為約束建立橫波阻抗與白云巖含量的定量關(guān)系，將彈性反演進(jìn)一步深化至造巖礦物的地震刻畫，研究中主要認(rèn)識(shí)如下：

(1)白云巖類礦物含量決定了本區(qū)致密儲(chǔ)層性質(zhì)：白云巖類礦物含量高，儲(chǔ)層好，反之儲(chǔ)層較差。

(2)楊氏模量能夠較好區(qū)分本區(qū)巖性變化。

(3)楊氏模量與白云石含量具有較好的相關(guān)性；在疊前彈性參數(shù)反演基礎(chǔ)上開展白云石含量的反演，預(yù)測(cè)結(jié)果與后期鉆探結(jié)果匹配較好，證明了預(yù)測(cè)結(jié)果可信。

圖5　雷家地區(qū)沙四段杜3油層組白云巖厚度預(yù)測(cè)

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編輯：黨俊芳

1673-8217(2016)04-0071-04

2016-02-25

李鐵軍，高級(jí)工程師，1963年生，1984年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院應(yīng)用地球物理測(cè)井專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“遼河坳陷增儲(chǔ)領(lǐng)域地質(zhì)評(píng)價(jià)與勘探實(shí)踐” 編號(hào)(2011ZX05006-005)部分研究?jī)?nèi)容。

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