瑪北地區百口泉組古水流方向測井識別方法研究

付建偉,李洪楠,丁娛嬌,王貴文,王小剛

(1.油氣資源與探測國家重點實驗室,北京102249;2.中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院,遼寧盤錦124010;3.中國石油大港油田分公司勘探開發研究院,天津300280;4.中國石油集團測井有限公司市場與生產處,陜西西安710077)

0 引 言

新疆油田準噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡帶地層巖性油藏識別不斷取得突破,三疊系底界區域不整合面上下(三疊系百口泉組、二疊系烏爾禾組)低勘探程度區顯示出巨大的勘探潛力。巖性油氣藏受沉積作用控制明顯,為獲取平面上沉積相帶的分布規律,需要了解古水流方向。古水流方向的研究對于確定物源方向、預測有利儲集體分布范圍、優化注采方案、提高采收率等都具有重要意義。

古水流方向識別方法包括確定某一點水流方向的微觀研究方法和確定大范圍水流方向的宏觀研究方法[1]。微觀研究方法主要包括各種沉積構造、礫石及長形生物化石的定向排列、地層傾角測井、磁化率各向異性等;宏觀研究方法包括重礦物分析、巖石成分分析、砂礫巖百分含量變化、沉積相及沉積體系展布、地層厚度變化、地震地層學研究及古生物研究等。測井古水流方向識別方法主要有斜層理傾向法[2-6]、地層傾角藍模式法[7-12]、成像圖扁平礫石定向排列法和沖刷面傾向產狀法[13-16]。

瑪北地區三疊系百口泉組地層為扇三角洲沉積體系,扇三角洲平原和扇三角洲前緣發育,主要沉積微相有辮狀河道、漫灘、水下分流河道、分流間灣、河口壩。地層巖性主要有砂礫巖、含礫中粗砂巖、粉細砂巖和泥巖。該區主要產層的巖性大多為砂礫巖,儲層非均質性強,成熟度較低,為近源快速堆積而成,層理不發育,很難通過拾取斜層理的產狀識別古水流方向。通過攻關,優選地層傾角藍模式與微電阻率掃描成像測井相結合,拾取多期次水道之間的沖刷面產狀組合的方法,識別瑪北地區三疊系百口泉組地層古水流方向。

1 測井古水流方向識別方法

1.1 沖刷面傾向產狀古水流方向識別法

1.1.1微電阻率掃描成像圖像識別沖刷面及傾向

在成像測井圖像上可以很直觀地拾取沖刷面,而且成像測井的圖像具有方向性,可以近似擬合圖像上代表沖刷面傾向產狀的正弦曲線,進而識別古水流方向。在巖心刻度下,利用微電阻率掃描成像測井圖像識別沖刷面。如圖1所示,沖刷面在巖心上表現為“砂沖泥”模式,在井壁成像測井圖像上表現為明暗截切的線狀模式,上部為亮色高電阻率砂礫巖,可見暗色泥礫,下部為暗色高電阻率泥巖,代表了2期水道沖刷沉積。常規測井中原狀地層電阻率響應較為敏感,表現為箱形曲線底部的突變面。沖刷面在井壁成像測井圖像上為一個近似正弦曲線的明暗交界線,在圖像上利用正弦曲線便可以近似擬合沖刷面,這條正弦曲線的產狀就可以近似當做沖刷面的產狀。

圖1 沖刷面拾取圖版

統計各層段內沖刷面的產狀,繪制沖刷面產狀頻率分布圖(見圖2),圖2上的主要傾向就可以作為該層段的古水流方向。

圖2 沖刷面產狀頻率分布圖

在進行沖刷面傾向產狀古水流方向識別時需注意:由于拾取的沖刷面的傾角、傾向是現今地層傾斜狀態下的產狀,取其所反映的古水流方向,要消除構造傾角以校正其產狀,恢復出原始水平狀態下的沖刷面傾角、傾向,這種沖刷面的原始傾向能夠可靠地反映古水流方向。研究區的構造傾角較小,多為2°～10°,當地層傾角低于5°時,一般不需要消除構造傾角;當地層傾角大于5°時,需要對拾取結果進行構造校正[3-4,16]。利用成像測井圖像可以很容易識別大段泥巖層段,拾取泥巖段層理的平均產狀,據此進行古水流方向的構造校正。

1.1.2地層傾角測井資料識別沖刷面及傾向

在無微電阻率掃描成像測井資料的情況下,可以利用傾角測井資料來識別井點處古水流方向。研究區的傾角測井資料全部為斯倫貝謝公司SHDT傾角測井儀器所測,其縱向分辨率較高,采樣間隔可達2.5 mm。理論上傾角測井能測量巖層的視厚度最薄為1 cm,在高電阻率差環境下測量時,能夠探測真厚度小于1 cm的極薄紋層(最薄為2 mm)[9],因此,可以較為精細地反映垂向上微韻律的變化。通過對比沖刷面在微電阻率掃描成像圖像上以及地層傾角高分辨率電導率曲線上的測井響應特征可以發現,在成像圖像上的沖刷面位置,對應地層傾角測井的高分辨率電導率曲線上的同一深度電導率數值發生跳躍性突變,通過電導率曲線突變,拾取沖刷面,并提取沖刷面的產狀(見圖3)。

圖3 傾角測井沖刷面產狀拾取

1.2 地層傾角藍模式古水流方向識別法

采用地層傾角測井方法研究構造與沉積時,在矢量圖上可以把傾角的矢量與深度的關系大致分為4類。紅模式指傾向大小一致、傾角隨深度增加而逐漸增大的一組矢量,它指示斷層、沙壩、河道等。藍模式是一組傾向大體一致、傾角隨深度增加而逐漸減小的矢量,可指示斷層、水流層等。綠模式是一組傾向大體一致,傾角不隨深度變化的矢量,一般指示構造傾斜。白模式也稱為雜亂模式,傾向大體一致、傾角變化很大、點子很少、可信度差,指示斷面、風化面或巖性粗的層理等。在目的層段內拾取儲層段的藍模式傾角組合,在該研究區的砂礫巖儲層中,藍模式的傾角組合代表了礫石層的收斂方向,與砂巖的紋層收斂類似,同樣可以指示古水流的方向。利用傾角測井資料進行沉積解釋時,一般采用短對比的方法,考慮步長時,使第1次相關分析處理的對比區段和第2次相關分析處理的對比區段沒有重疊部分或有一部分重疊,探索角大于其最大構造傾角[10]。該研究中處理參數選取:窗長1 m、步長0.5 m、探索角30°(見圖4)。

圖4 藍模式地層傾角組合拾取結果圖

在此基礎上分層段將藍模式層段進行產狀統計,繪制產狀頻率分布圖,取圖4上的主要傾向作為古水流方向。圖5為利用藍模式傾角組合拾取的X1井百口泉組地層的古水流方向頻率分布圖,從圖5可見,X1井百三段古水流方向為近南北方向,百二段和百一段古水流方向為北北西—南南東方向,這與圖2所示的利用成像測井沖刷面產狀拾取的古水流方向基本一致,說明這2種古水流方向的拾取方法均是可行的。

圖5 X1井百口泉組地層古水流方向頻率分布圖

2 瑪北地區百口泉組物源及古水流方向分析

瑪北地區在百口泉組沉積時期的沉積物主要是從斜坡北部向湖盆中搬運,根據砂礫巖百分含量的平面分布特征和綜合利用上述測井方法拾取的井點處的古水流方向,對研究區百口泉組沉積時期物源和古水流方向方向進行了分析。百口泉組3個層段之間繼承性很強,物源方向基本一致,均為北東—南西方向,物源主要來自北部的扎伊爾山。百口泉組地層整體處于水進過程中,隨著水體不斷加深,砂體面積不斷減小,地層不斷向陸退積。圖6為百三段砂礫巖百分含量和上述方法拾取的井點處古水流方向疊合圖。百三段Y1井區儲層巖性主要以灰褐色砂礫巖、褐灰色砂礫巖和灰色砂礫巖為主,顆粒之間填隙物以泥質和砂質填隙物為主,礫石多呈棱角-次棱角狀,分選差。X1井區和X2井區儲層巖性則主要以灰色砂礫巖、灰綠色砂礫巖、含礫中粗砂巖、細砂巖等為主,顆粒之間填隙物以砂質填隙物為主,礫石多呈次棱角-次圓狀,分選中等。說明X1井區和X2井區搬運距離較遠,砂礫巖體經水流淘洗作用較強,Y1井區儲層砂礫巖體成熟度較低,水體較淺,相對近源快速堆積而成。從圖6中砂礫巖含量等值線圖可以看到,百三段砂礫巖含量由研究區的東北部向西南部從75%降至30%,說明瑪北斜坡百三段整體物源方向為北東—南西方向。各井點附近的古水流方向整體也為北東—南西方向,X1井和X8井附近古水流方向為由北向南方向,推測可能是沉積時期的支流水道。

圖6 瑪北斜坡百三段古水流方向疊合圖

3 結論及認識

(1)通過瑪北地區百口泉組古水流方向測井識別方法研究發現,對于層理不發育的塊狀砂礫巖儲層可以通過地層傾角藍模式與微電阻率掃描成像測井相結合,拾取多期次水道之間的沖刷面產狀組合來識別古水流方向。沖刷面產狀可以利用成像測井圖像直接拾取,也可以在成像測井的刻度下利用傾角測井的電導率曲線對比擬合沖刷面來拾取產狀。

(2)研究區百口泉組主要發育砂礫巖、含礫中粗砂巖、粉細砂巖、泥巖,古水流方向整體表現為北東—南西方向,3個層段之間繼承性很強,物源方向基本一致,均為北東—南西方向,物源主要來自北部的扎伊爾山。